Servo piedziņa: ierīce, darbības princips, mērķis, veidi

Mērķis un ierīce

Servo piedziņu plaši izmanto robotikā, mašīnbūvē, automobiļu ražošanā un procesu automatizācijā ražošanā. Ar tās palīdzību tiek aktivizēti manipulatori, tiek veikta atvēršana (pilnīga vai nepilnīga) vai aizvēršana (pārsega) amortizatori darbgaldos griezējinstrumentu un citu izpildmehānismu piegādei.

Tā ir ierīce, kas sastāv no elektromotora, pārnesumkārbas, stāvokļa sensora (kodētāja) vai rezistora un kontroliera (vadības ierīce).

Vienkārši sakot, tā ir elektromehāniska piedziņa, kas, izmantojot iekšējo atgriezenisko saiti, nosaka precīzu mehānisma vārpstas stāvokli atkarībā no ārējiem vadības signāliem.

Attēlā parādīta ierīces sadaļa:

Servo piedziņas ir pieejamas ar dažādām jaudām un mērķiem: zema jauda no 0,05 kW, ko izmanto automobiļos un robotikā, piemēram, sg90 un ievērojamu jaudu 15 kW. Pēdējie ir uzstādīti rūpnieciskos manipulatoros, CNC mašīnās, lai regulētu vārstus naftas un gāzes rūpniecībā utt.

Elektromotors ne vienmēr ir uzstādīts uz servopiedziņas kā motors. Piedziņa var būt cilindrs ar stieni, ko darbina saspiests gaiss vai šķidrums.

Servo veidi

Servos ir sadalīti elektromehāniskie. Tajos mehānisms sastāv no elektromotora un pārnesumkārbas. Tie atšķiras salīdzinoši nelielā ātrumā.

Atšķirt pēc izmantotā dzinēja veida:

• sinhrona, ar augstu izejas vārpstas rotācijas precizitāti, ātri iegūst impulsu;
• asinhrona, kam raksturīga stabila vārpstas rotācija;
• ar kolektora līdzstrāvas vai maiņstrāvas motoru (universāls).

Servos, kur piedziņas mehānisms ir virzulis ar cilindru, ir liels reakcijas ātrums. To izmanto automašīnā, lai pārslēgtu pārnesumus automātiskajā pārnesumkārbā. Uzmontēts robotos, kas pārvieto kravas, kas pārsniedz simts kilogramus. Rūpnieciskās iekārtās, vārstu pārslēgšanai iepakošanas mašīnās, kur kā enerģijas nesējs tiek izmantots saspiests gaiss.

Servo galvenās īpašības:

• Galvenais parametrs ir griezes moments vai spēks uz vārpstas. Pases datos ir norādītas divas vērtības attiecībā pret dažādiem barošanas spriegumiem.
• Ātrums, parāda, cik ilgs laiks būs nepieciešams, lai izgrieztu vārpstu par 60⁰. Vērtības ir norādītas dažādiem sprieguma lielumiem.
• Neatkarīgi no tā, vai tiek izmantots vadības signāls, analogs vai digitāls.
• Barošanas spriegums. Lielākā daļa mazo piedziņu tiek darbināti no 4,8 līdz 7,2 voltiem. Izmanto, piemēram, radio vadāmos modeļos. Tas tiek piegādāts ar trim vadiem, un tam ir standarta kontaktligzda. Vadības signāls tiek pielietots baltam, brūnam vai dzeltenam, barošanas spriegums ir sarkanā krāsā, un melnais ir kopējais vads.
• Rotācijas darba leņķis, parasti 180⁰ vai 360⁰. Ir pieejami modernizēti piedziņas mehānismi ar pastāvīgu vārpstas rotāciju;
• Materiāls reduktora pārnesumu ražošanai. Tie ir izgatavoti no misiņa, oglekļa šķiedras, plastmasas vai var tikt kombinēti.

Elektromehāniskajā servopiedziņā tiek izmantoti elektromotori ar serdi, kas vibrē, kad svārsts griežas. Tas samazina izejas vārpstas pagrieziena precizitāti. Motori ar minimālu rotora kinētisko enerģiju nav pakļauti šim trūkumam. Šādas piedziņas ir nepieciešamas, lai CNC darbgalds precīzi novietotu izpildmehānismu. Tomēr tie ir dārgāki nekā galvenie motori.

Visizplatītākā pārnesumkārba ir pārnesums, kas paredzēts ātruma samazināšanai un griezes momenta palielināšanai uz izejas vārpstas. Retāk tiek izmantota tārpu pārnesumu piedziņa, kurai ir liela pārnesumu attiecība, taču tā ir dārgāka un grūtāk ražojama.

Lietošanas joma

Servo tiek plaši izmantots robotikā un manipulatoros. Veidojot mazus mehānismus, izmantojiet servopiedziņu mg995 un tamlīdzīgi.

Arduino ģimenes pārstāvji bieži tiek izmantoti, lai kontrolētu mūsdienu diskdziņus radioamatieru produktos. Tas ir elektronisko ierīču kopums, kas paredzēts robotu un automatizācijas ierīču vadīšanai, ja tiek izmantots servo piedziņa. Vadības signāls var būt analogs vai digitāls.

Diagramma piedziņas savienošanai ar vadības ierīci ir parādīta attēlā. Ierīce var vadīt vairākus diskus.

Grīdas apkurei tiek izmantota automatizācija, kas uztur iestatīto temperatūru. Un dzesēšanas šķidruma padevi, kas ir karstais ūdens no apkures katla, regulē servo piedziņa.

Tas ir savienots ar vadības ierīci, kas uzrauga temperatūru, izmantojot temperatūras sensoru, un izdod komandu elektrotermiskai servopiedziņai RBM 24V. Var izmantot arī servopiedziņu AC230V ar regulatoru.

Temperatūras kontrole apkures sistēmā tiek veikta automātiski, un tam tiek izmantota ICMA NC230V vai NC24V tipa servopiedziņa. Ierīces ir pieejamas dažādiem barošanas spriegumiem.

Automašīnā izmantotais vienotais servo ir maza izmēra. Paredzēts darbam ar 12 voltu borta spriegumu. Tas ir integrēts centrālajā bloķēšanas sistēmā un ir uzstādīts uz visām automašīnas durvīm, ieskaitot piektās durvis (bagāžas nodalījuma durvis).

Mehānisms arī kontrolē karstā šķidruma padevi plītī. Tas darbojas kopā ar termoelektrisko sensoru, no kura signāls tiek nosūtīts uz vadības ierīci. Pēc analīzes sensors nosūta servo komandu, kas palielina vai samazina šķidruma plūsmu.

Piemēram, automašīnām VAZ tiek izmantota elektriskā piedziņa ar SL-5 pārnesumkārbu.

Šis nav pilnīgs šādu ierīču izmantošanas saraksts.

Priekšrocības un trūkumi

Servo piedziņai ir priekšrocības salīdzinājumā ar līdzīgām ierīcēm, piemēram, pakāpju motoriem. Pateicoties atgriezeniskajai saitei, mehānisms var koriģēt vārpstas stāvokli neatkarīgi no ass slodzes, kas ļauj uzstādīt darba mehānismu ar augstu precizitāti.

Galvenās priekšrocības ir:

• augsta pozicionēšanas precizitāte;
• ar pārnesumkārbas palīdzību tiek samazināti apgriezieni un palielināts griezes moments;
• darba ķermeņa novietojumu var viegli pielāgot, veicot izmaiņas vadības programmā;
• spēja sasniegt lielus paātrinājumus darbības laikā, kas padara servo piemērotāku lietošanai ātrgaitas ierīcēs, salīdzinot ar pakāpju motoriem;
• vienmērīgs moments gandrīz visā ātruma diapazonā;
• labi panes pārslodzi.

Trūkumi ietver:

• pārnesumkārbas klātbūtne (īpaši kritiska, ja tā satur plastmasas pārnesumus vai ir izgatavota no mīkstajiem metāliem);
• pretestības sliežu nodilums (ja potenciometrs tiek izmantots atgriezeniskās saites pozicionēšanai);
• sarežģīta vadības programmas pielāgošana, lai iegūtu augstas precizitātes rezultātus;
• augstas aprīkojuma izmaksas (salīdzinot, piemēram, ar pakāpju motoriem);
• precizitāte bieži ir mazāka nekā soļu motoriem.

Bet paturiet prātā, ka visas priekšrocības un trūkumi ir vidēji, var būt gan pakāpju motori, kas noteiktā lietojumā parādīs sevi labāk nekā servo, gan otrādi.

Secinājums

Mājsaimniecības un rūpniecības sistēmu automātiska vadība ir kļuvusi par mūsu dzīves sastāvdaļu. Nesen plaši tiek izmantots disks, kas tiek kontrolēts programmējamiem blokiem dažādiem mērķiem, piemēram, arduino.

Tas ļāva izveidot principiāli jaunas amatieru lidojošas radio vadāmas ierīces, robotus un bērnu rotaļlietas. Rūpniecībā servopiedziņu izmanto darbgaldos, ekskavatorā, visurgājējā utt. Mūsdienās nav iespējams iedomāties savu dzīvi bez servo.

Video parāda sg90 analogo servo darbību zirnekļa robota modelī:

Tagad jūs zināt, kas ir servo, kā tas darbojas un kam tas paredzēts. Mēs ceram, ka sniegtā informācija ir palīdzējusi jums apgūt šo tēmu un saprast galvenos punktus. Ja jums ir kādi jautājumi, uzdodiet tos komentāros zem raksta!

Saistītie materiāli:

• Kas ir rotors un stators motorā
• Kā darbojas elektrības skaitītājs
• Kā izveidot automātiskus vārtus ar savām rokām