Servodrift: enhet, operasjonsprinsipp, formål, typer

Formål og enhet

Servodriften er mye brukt i robotikk, maskinteknikk, bilproduksjon og prosessautomatisering i produksjonen. Med sin hjelp aktiveres manipulatorer, åpning (full eller ufullstendig) eller lukking utføres (deksel) spjeld, i maskinverktøy for levering av skjæreverktøy og andre aktuatorer.

Det er en enhet som består av en elektrisk motor, en girkasse, en posisjonssensor (encoder) eller en motstand og en kontroller (kontrollenhet).

I enkle ord er det en elektromekanisk drivenhet som gjennom intern tilbakemelding setter den nøyaktige posisjonen til mekanismeakselen avhengig av eksterne styresignaler.

Figuren viser et snitt av enheten:

Servodrev er tilgjengelige i forskjellige kapasiteter og formål: lav effekt fra 0,05 kW, brukt i bil og robotikk, for eksempel sg90 og betydelig effekt på 15 kW. Sistnevnte er montert i industrielle manipulatorer, CNC -maskiner, for å kontrollere ventiler i olje- og gassindustrien, etc.

En elektrisk motor er ikke alltid montert på en servodrift som en motor. Stasjonen kan være en sylinder med en stang, drevet av trykkluft eller væske.

Servotyper

Servoer er inndelt i elektromekanisk. I dem består mekanismen av en elektrisk motor og en girkasse. De skiller seg ut i relativt lav hastighet.

Skill etter type motor som brukes:

• synkront, har en høy rotasjonsnøyaktighet for utgangsakselen, får raskt fart;
• asynkron, preget av stabil akselrotasjon;
• med kollektor DC eller AC motor (universell).

Servoer, der drivmekanismen er et stempel med en sylinder, har høy responshastighet. Den brukes i en bil for å bytte gir i en automatgir. Montert i roboter som beveger seg over hundre kilo. I industrielle installasjoner, for å bytte spjeld i pakkemaskiner, der trykkluft brukes som energibærer.

Hovedkarakteristikkene til servoen:

• Hovedparameteren er dreiemomentet eller kraften på akselen. I passdataene er to verdier angitt i forhold til forskjellige forsyningsspenninger.
• Hastighet, viser hvor lang tid det tar å snu utgående aksel med 60⁰. Verdier er angitt for forskjellige størrelser av spenninger.
• Enten styresignalet brukes, analogt eller digitalt.
• Forsyningsspenningen. De fleste små stasjoner drives fra 4,8 til 7,2 volt. Brukes for eksempel i radiostyrte modeller. Den leveres med tre ledninger og har en standard pinout. Styresignalet tilføres hvitt, brunt eller gult, forsyningsspenningen er rød, og den svarte er den vanlige ledningen.
• Arbeidsrotasjonsvinkel, vanligvis 180⁰ eller 360⁰. Oppgraderte drev med konstant akselrotasjon er tilgjengelig;
• Fremstillingsmateriale for gir til reduktoren. De er laget av messing, karbonfiber, plast eller kan kombineres.

Den elektromekaniske servodriften bruker elektriske motorer med en kjerne, som vibrerer når pendelen roterer. Dette reduserer svingnøyaktigheten til utgående aksel. Motorer med minimal kinetisk energi til rotoren er fri for denne ulempen. Slike drivenheter er nødvendige for CNC -maskinverktøyet for å plassere aktuatoren nøyaktig. Imidlertid er de dyrere enn kjernemotorer.

Den vanligste girkassen er gir, som er designet for å redusere hastigheten og øke dreiemomentet på utgående aksel. Mindre vanlig brukes en snekkedrift, som har et stort girforhold, men er dyrere og vanskeligere å produsere.

Bruksområde

Servoen er mye brukt i robotikk og manipulatorer. Når du oppretter små mekanismer, bruk mg995 servostasjonen og lignende.

Representanter for Arduino -familien brukes ofte til å kontrollere moderne stasjoner i amatørradioprodukter. Den representerer et sett med elektroniske enheter designet for å kontrollere roboter og automatiseringsenheter, der en servostasjon brukes. Styresignalet kan være analogt eller digitalt.

Diagrammet for tilkobling av drivenheten til styreenheten er vist på figuren. Enheten kan kontrollere flere stasjoner.

For gulvvarme brukes automatisering som holder den innstilte temperaturen. Og tilførselen av kjølevæsken, som er varmt vann fra varmekjelen, reguleres av en servodrift.

Den er koblet til en kontrollenhet som overvåker temperaturen ved hjelp av en temperatursensor og gir en kommando til en elektrotermisk servodrift RBM 24V. AC230V servodrift med en regulator kan også brukes.

Temperaturkontroll i oppvarming utføres automatisk, for hvilket en servodrift av typen ICMA NC230V eller NC24V brukes. Enhetene er tilgjengelige for forskjellige forsyningsspenninger.

Den enhetlige servoen som brukes i bilen er liten i størrelse. Designet for å fungere med 12 Volt innebygd spenning. Den er integrert med sentrallåsesystemet og er installert på alle dørene til bilen, inkludert den femte døren (bakluken).

Mekanismen styrer også tilførselen av varm væske til komfyren. Det fungerer sammen med en termoelektrisk sensor, signalet som sendes fra kontrollenheten. Etter analyse sender sensoren en kommando til servoen, som øker eller reduserer væskestrømmen.

For eksempel, for VAZ-biler, brukes en elektrisk stasjon med en SL-5-girkasse.

Dette er ikke en komplett liste over bruk av slike enheter.

Fordeler og ulemper

Servodriften har fordeler i forhold til lignende enheter som trinnmotorer. Takket være tilbakemeldingen kan mekanismen korrigere posisjonen til akselen, uavhengig av aksellasten, noe som gjør det mulig å installere arbeidsmekanismen med høy nøyaktighet.

De viktigste fordelene er:

• høy posisjoneringsnøyaktighet;
• ved hjelp av girkassen reduseres omdreiningene og øyeblikket økes;
• arbeidsorganets posisjonering kan enkelt justeres ved å gjøre en endring i kontrollprogrammet;
• evnen til å oppnå store akselerasjoner under drift, noe som gjør servoen mer egnet for bruk i høyhastighetsenheter, sammenlignet med trinnmotorer;
• ensartet moment i nesten hele hastighetsområdet;
• tåler godt overbelastning.

Ulempene inkluderer:

• tilstedeværelsen av en girkasse (spesielt kritisk hvis den inneholder plastdrev eller laget av myke metaller);
• slitasje på de resistive sporene (hvis et potensiometer brukes for posisjonering av tilbakemeldinger);
• kompleks justering av kontrollprogrammet for å oppnå resultater med høy presisjon;
• høye kostnader for utstyr (for eksempel stepper motorer);
• nøyaktigheten er ofte mindre enn trinnmotorene.

Men husk at alle fordeler og ulemper er gjennomsnittlige, det kan være både trinnmotorer, som i en bestemt applikasjon vil vise seg bedre enn en servo, og omvendt.

Konklusjon

Automatisk kontroll av husholdnings- og industrisystemer har blitt en del av livet vårt. Nylig har stasjonen under kontroll av programmerbare blokker for forskjellige formål, for eksempel arduino, blitt mye brukt.

Dette gjorde det mulig å lage fundamentalt nye amatørflygende radiostyrte enheter, roboter og barneleker. I industrien brukes servodriften i maskinverktøy, på en gravemaskin, på en ATV, etc. I dag er det umulig å forestille seg livet vårt uten servoer.

Videoen viser driften av de analoge sg90 -servoene i edderkopprobotmodellen:

Nå vet du hva en servo er, hvordan den fungerer og hva den er til for. Vi håper informasjonen som har gitt deg har hjulpet deg med å mestre dette emnet og forstå hovedpoengene. Hvis du har spørsmål, kan du stille dem i kommentarene under artikkelen!

Relaterte materialer:

• Hva er en rotor og stator i en motor
• Hvordan fungerer en strømmåler
• Hvordan lage en automatisk port med egne hender