Servo sürücü: cihaz, çalışma prensibi, amaç, tipler

Amaç ve cihaz

Servo sürücü, robotik, makine mühendisliği, otomobil üretimi ve üretimde proses otomasyonunda yaygın olarak kullanılmaktadır. Yardımı ile manipülatörler etkinleştirilir, açma (dolu veya eksik) veya kapatma yapılır. (kapak) damperler, kesici takımların ve diğer aktüatörlerin temini için takım tezgahlarında.

Bir elektrik motoru, bir dişli kutusu, bir konum sensörü (enkoder) veya bir direnç ve bir kontrolörden (kontrol cihazı) oluşan bir cihazdır.

Basit bir deyişle, dahili geri besleme yoluyla, harici kontrol sinyallerine bağlı olarak mekanizma milinin tam konumunu ayarlayan bir elektromekanik tahriktir.

Şekil, cihazın bir bölümünü göstermektedir:

Servo sürücüler çeşitli kapasitelerde ve amaçlarda mevcuttur: örneğin sg90 gibi otomotiv ve robotikte kullanılan 0,05 kW'tan düşük güç ve 15 kW'lık önemli güç. İkincisi, petrol ve gaz endüstrisinde valf kontrolü için endüstriyel manipülatörlere, CNC makinelerine vb. monte edilir.

Bir elektrik motoru her zaman bir servo sürücüye motor olarak monte edilmez. Basınçlı hava veya sıvı ile tahrik edilen çubuklu bir silindir tahrik olarak kullanılabilir.

Servo türleri

Servolar elektromekanik olarak alt bölümlere ayrılır. İçlerinde mekanizma bir elektrik motoru ve bir dişli kutusundan oluşur. Nispeten düşük hızda farklılık gösterirler.

Kullanılan motor tipine göre ayırt edin:

• senkron, çıkış milinin yüksek bir dönüş doğruluğuna sahip, hızlı bir şekilde ivme kazanıyor;
• sabit mil dönüşü ile karakterize edilen asenkron;
• kollektör DC veya AC motorlu (evrensel).

Tahrik mekanizmasının silindirli bir piston olduğu servolar yüksek tepki hızına sahiptir. Otomatik şanzımanda vites değiştirmek için arabada kullanılır. Yüz kilogramın üzerindeki yükleri hareket ettiren robotlara monte edilir. Endüstriyel tesislerde, enerji taşıyıcı olarak basınçlı havanın kullanıldığı paketleme makinelerinde damperlerin anahtarlanması için.

Servonun ana özellikleri:

• Ana parametre mil üzerindeki tork veya kuvvettir. Pasaport verilerinde, farklı besleme voltajlarına göre iki değer belirtilmiştir.
• Hız, çıkış milini 60 döndürmenin ne kadar süreceğini gösterir⁰. Değerler, farklı voltaj büyüklükleri için belirtilmiştir.
• Kontrol sinyalinin analog veya dijital olup olmadığı.
• Besleme gerilimi. Çoğu küçük sürücüye 4,8 ila 7,2 volt güç verilir. Örneğin, radyo kontrollü modellerde kullanılır. Üç kablo ile sağlanır ve standart bir pin çıkışına sahiptir. Kontrol sinyali beyaza, kahverengiye veya sarıya uygulanır, besleme voltajı kırmızıya ve siyah ortak teldir.
• Çalışma dönüş açısı, genellikle 180⁰ veya 360⁰. Sabit mil dönüşlü yükseltilmiş tahrikler mevcuttur;
• Redüktör dişlilerinin üretim malzemesi. Pirinç, karbon fiber, plastikten yapılmışlardır veya birleştirilebilirler.

Elektromekanik bir servo sürücü, sarkaç döndüğünde titreşen çekirdekli elektrik motorları kullanır. Bu, çıkış milinin dönüş doğruluğunu azaltır. Rotorun minimum kinetik enerjisine sahip motorlar bu dezavantajdan muaftır. Bu tür tahrikler, CNC makinesinin aktüatörü doğru bir şekilde konumlandırması için gereklidir. Ancak, çekirdek motorlardan daha pahalıdırlar.

En yaygın dişli kutusu, hızı azaltmak ve çıkış milindeki torku artırmak için tasarlanmış dişlidir. Daha az yaygın olarak, büyük bir dişli oranına sahip olan ancak daha pahalı ve üretimi daha zor olan bir sonsuz dişli tahrik kullanılır.

Uygulama alanı

Servo, robotik ve manipülatörlerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Küçük mekanizmalar oluştururken mg995 servo sürücü ve benzerlerini kullanın.

Amatör radyo ürünlerindeki modern sürücüleri kontrol etmek için arduino ailesinin temsilcileri sıklıkla kullanılır. Bir servo sürücünün kullanıldığı robotları ve otomasyon cihazlarını kontrol etmek için tasarlanmış bir dizi elektronik cihazı temsil eder. Kontrol sinyali analog veya dijital olabilir.

Sürücüyü kontrol cihazına bağlama şeması şekilde gösterilmiştir. Cihaz birden fazla sürücüyü kontrol edebilir.

Yerden ısıtma için, ayarlanan sıcaklığı koruyan otomasyon kullanılır. Ve ısıtma kazanından gelen sıcak su olan soğutma sıvısının beslemesi bir servo sürücü tarafından düzenlenir.

Bir sıcaklık sensörü kullanarak sıcaklığı izleyen ve bir elektrotermal servo sürücü RBM 24V'ye bir komut veren bir kontrol cihazına bağlıdır. Regülatörlü AC230V servo sürücü de kullanılabilir.

Isıtmada sıcaklık kontrolü, ICMA NC230V veya NC24V tipi bir servo sürücünün kullanıldığı otomatik olarak gerçekleştirilir. Cihazlar çeşitli besleme voltajları için mevcuttur.

Arabada kullanılan birleşik servo küçük boyutludur. 12 Volt yerleşik voltaj ile çalışmak üzere tasarlanmıştır. Merkezi kilitleme sistemi ile entegredir ve beşinci kapı (arka kapı) dahil olmak üzere aracın tüm kapılarına takılır.

Mekanizma ayrıca sobaya sıcak sıvı beslemesini de kontrol eder. Sinyalin kontrol cihazına gönderildiği bir termoelektrik sensör ile birlikte çalışır. Analizden sonra sensör, servoya sıvı akışını artıran veya azaltan bir komut gönderir.

Örneğin, VAZ otomobilleri için SL-5 şanzımanlı bir elektrikli tahrik kullanılır.

Bu, bu tür cihazların kullanımının tam listesi değildir.

Avantajlar ve dezavantajlar

Servo sürücünün, step motorlar gibi benzer cihazlara göre avantajları vardır. Geri bildirim sayesinde mekanizma, aks yükünden bağımsız olarak milin konumunu düzeltebilir, bu da çalışma mekanizmasının yüksek doğrulukta kurulmasına olanak tanır.

Başlıca avantajları şunlardır:

• yüksek konumlandırma doğruluğu;
• şanzıman yardımı ile devirler azaltılır ve moment arttırılır;
• çalışma gövdesinin konumu, kontrol programında bir değişiklik yapılarak kolayca ayarlanabilir;
• servoyu step motorlara kıyasla yüksek hızlı cihazlarda kullanım için daha uygun hale getiren çalışma sırasında büyük hızlanmalar elde etme yeteneği;
• neredeyse tüm hız aralığında tek tip moment;
• aşırı yüklenmeyi iyi tolere eder.

Dezavantajları şunları içerir:

• bir dişli kutusunun varlığı (özellikle plastik dişliler içeriyorsa veya yumuşak metallerden yapılmışsa önemlidir);
• dirençli parçaların aşınması (geri beslemeyi konumlandırmak için bir potansiyometre kullanılıyorsa);
• yüksek hassasiyetli sonuçlar elde etmek için kontrol programının karmaşık ayarlanması;
• yüksek ekipman maliyeti (örneğin step motorlara kıyasla);
• doğruluk genellikle step motorlarınkinden daha azdır.

Ancak, tüm avantajların ve dezavantajların ortalamasının alındığını unutmayın, belirli bir uygulamada kendilerini bir servodan daha iyi gösterecek olan hem step motorlar hem de tam tersi olabilir.

Çözüm

Ev ve endüstriyel sistemlerin otomatik kontrolü hayatımızın bir parçası haline geldi. Son zamanlarda, arduino gibi çeşitli amaçlar için programlanabilir blokların kontrolü altındaki sürücü yaygın olarak kullanılmaya başlandı.

Bu, temelde yeni amatör uçan radyo kontrollü cihazlar, robotlar ve çocuk oyuncakları yaratmayı mümkün kıldı. Endüstride servo sürücü takım tezgahlarında, ekskavatörde, ATV'de vb. kullanılır. Bugün hayatımızı servolar olmadan hayal etmek imkansız.

Video, örümcek robot modelinde sg90 analog servoların çalışmasını gösterir:

Artık bir servonun ne olduğunu, nasıl çalıştığını ve ne için olduğunu biliyorsunuz. Sağlanan bilgilerin bu konuda uzmanlaşmanıza ve ana noktaları anlamanıza yardımcı olduğunu umuyoruz. Herhangi bir sorunuz varsa, makalenin altındaki yorumlarda onlara sorun!

İlgili malzemeler:

• Bir motorda rotor ve stator nedir
• elektrik sayacı nasıl çalışır
• Kendi elinizle otomatik bir kapı nasıl yapılır