Servo pogon: uređaj, princip rada, namjena, vrste

Svrha i uređaj

Servo pogon naširoko se koristi u robotici, strojarstvu, proizvodnji automobila i automatizaciji procesa u proizvodnji. Pomoću nje aktiviraju se manipulatori, vrši se otvaranje (potpuno ili nepotpuno) ili zatvaranje (poklopci) prigušivači, u alatnim strojevima za opskrbu reznim alatima i drugim aktuatorima.

To je uređaj koji se sastoji od elektromotora, mjenjača, osjetnika položaja (davača) ili otpornika i kontrolera (upravljački uređaj).

Jednostavnim riječima, radi se o elektromehaničkom pogonu koji unutarnjom povratnom spregom postavlja točan položaj osovine mehanizma ovisno o vanjskim upravljačkim signalima.

Na slici je prikazan dio uređaja:

Servo pogoni dostupni su u različitim kapacitetima i namjenama: male snage od 0,05 kW, koriste se u automobilskoj industriji i robotici, na primjer, sg90 i značajne snage 15 kW. Potonji se ugrađuju u industrijske manipulatore, CNC strojeve, za upravljanje ventilima u industriji nafte i plina itd.

Elektromotor nije uvijek montiran na servo pogon kao motor. Pogon može biti cilindar sa šipkom, pogonjen komprimiranim zrakom ili tekućinom.

Servo tipovi

Servo pogoni se dijele na elektromehaničke. U njima se mehanizam sastoji od elektromotora i mjenjača. Razlikuju se relativno malom brzinom.

Razlikujte prema vrsti motora koji se koristi:

• sinkroni, imaju visoku točnost rotacije izlaznog vratila, brzo dobivaju zamah;
• asinkroni, karakteriziran stabilnom rotacijom osovine;
• s kolektorskim DC ili AC motorom (univerzalni).

Servomotori, gdje je pogonski mehanizam klip s cilindrom, imaju veliku brzinu odziva. Koristi se u automobilu za mijenjanje stupnjeva prijenosa u automatskom mjenjaču. Montirani u robote koji premještaju terete preko sto kilograma. U industrijskim instalacijama, za prebacivanje zaklopki u strojevima za pakiranje, gdje se komprimirani zrak koristi kao prijenosnik energije.

Glavne karakteristike servo:

• Glavni parametar je okretni moment ili sila na vratilu. U podacima putovnice navedene su dvije vrijednosti, u odnosu na različite napone napajanja.
• Brzina, pokazuje koliko će trebati okretanje izlaznog vratila za 60⁰. Vrijednosti su naznačene za različite veličine napona.
• Koristi li se upravljački signal, analogni ili digitalni.
• Napon napajanja. Većina malih pogona napaja se od 4,8 do 7,2 volta. Koristi se, na primjer, u radio-kontroliranim modelima. Isporučuje se s tri žice i ima standardni pinout. Upravljački signal primjenjuje se na bijelu, smeđu ili žutu boju, napon napajanja je na crvenu, a crna je uobičajena žica.
• Radni kut rotacije, obično 180⁰ ili 360⁰. Dostupni su nadograđeni pogoni s konstantnom rotacijom osovine;
• Materijal izrade zupčanika reduktora. Izrađene su od mjedi, ugljičnih vlakana, plastike ili se mogu kombinirati.

Elektromehanički servo pogon koristi elektromotore sa jezgrom, koji vibriraju pri okretanju njihala. Time se smanjuje točnost okretanja izlaznog vratila. Motori s minimalnom kinetičkom energijom rotora nemaju ovaj nedostatak. Takvi su pogoni potrebni CNC alatnom stroju za točno pozicioniranje pogona. Međutim, oni su skuplji od motora s jezgrom.

Najčešći mjenjač je prijenosnik, koji je dizajniran za smanjenje brzine vrtnje i povećanje okretnog momenta na izlaznom vratilu. Rjeđe se koristi pužni pogon koji ima veliki prijenosni omjer, ali je skuplji i teži za proizvodnju.

Područje primjene

Servo se naširoko koristi u robotici i manipulatorima. Prilikom stvaranja malih mehanizama koristite servo pogon mg995 i slično.

Predstavnici obitelji Arduino često se koriste za upravljanje modernim pogonima u amaterskim radijskim proizvodima. Predstavlja skup elektroničkih uređaja dizajniranih za upravljanje robotima i uređajima za automatizaciju gdje se koristi servo pogon. Upravljački signal može biti analogni ili digitalni.

Dijagram povezivanja pogona s upravljačkim uređajem prikazan je na slici. Uređaj može kontrolirati više pogona.

Za podno grijanje koristi se automatizacija koja održava zadanu temperaturu. Opskrba rashladnom tekućinom, koja je topla voda iz kotla za grijanje, regulirana je servo pogonom.

Spojen je na upravljački uređaj koji prati temperaturu pomoću senzora temperature i izdaje naredbu elektrotermalnom servo pogonu RBM 24V. Također se može koristiti AC230V servo pogon s regulatorom.

Regulacija temperature u grijanju vrši se automatski, za što se koristi servo pogon tipa ICMA NC230V ili NC24V. Uređaji su dostupni za različite napone napajanja.

Jedinstveni servo koji se koristi u automobilu male je veličine. Dizajniran za rad s naponom od 12 V na ploči. Integriran je sa sustavom središnjeg zaključavanja i ugrađuje se na sva vrata automobila, uključujući peta vrata (vrata prtljažnika).

Mehanizam također kontrolira dovod vruće tekućine u peć. Radi u tandemu s termoelektričnim senzorom, čiji se signal šalje na upravljački uređaj. Nakon analize, senzor šalje naredbu servo -u, koja povećava ili smanjuje protok tekućine.

Na primjer, za automobile VAZ koristi se električni pogon s mjenjačem SL-5.

Ovo nije potpuni popis uporabe takvih uređaja.

Prednosti i nedostatci

Servo pogon ima prednosti u odnosu na slične uređaje poput koračnih motora. Zahvaljujući povratnim informacijama, mehanizam može ispraviti položaj vratila, bez obzira na osovinsko opterećenje, što omogućuje ugradnju radnog mehanizma s velikom točnošću.

Glavne prednosti su:

• visoka točnost pozicioniranja;
• uz pomoć mjenjača smanjuju se okretaji i povećava okretni moment;
• položaj radnog tijela može se lako prilagoditi promjenom programa upravljanja;
• mogućnost postizanja velikih ubrzanja tijekom rada, što čini servo prikladnijim za uporabu u uređajima velike brzine, u usporedbi s koračnim motorima;
• ujednačeni moment u gotovo cijelom rasponu brzina;
• dobro podnose preopterećenje.

Nedostaci uključuju:

• prisutnost mjenjača (osobito kritično ako sadrži plastične zupčanike ili izrađene od mekih metala);
• trošenje otporničkih tragova (ako se za pozicioniranje povratne informacije koristi potenciometar);
• složeno prilagođavanje upravljačkog programa za dobivanje rezultata visoke preciznosti;
• visoki troškovi opreme (u usporedbi s koračnim motorima, na primjer);
• točnost je često manja od točnosti koračnih motora.

No, imajte na umu da su sve prednosti i nedostaci prosječno izrađeni, mogu postojati oba koračna motora, koji će se u određenoj primjeni pokazati bolje od servo, i obrnuto.

Zaključak

Automatsko upravljanje kućanskim i industrijskim sustavima postalo je dio našeg života. Nedavno je pogon pod kontrolom programabilnih blokova za različite namjene, poput arduina, postao široko rasprostranjen.

To je omogućilo stvaranje fundamentalno novih amaterskih letećih radio-upravljanih uređaja, robota i dječjih igračaka. U industriji se servo pogon koristi u alatnim strojevima, na bageru, na ATV -u itd. Danas je nemoguće zamisliti naš život bez servo pogona.

Videozapis prikazuje rad analognih servo servera sg90 u modelu robota pauka:

Sada znate što je servo, kako radi i čemu služi. Nadamo se da su vam pružene informacije pomogle u savladavanju ove teme i razumijevanju glavnih točaka. Ako imate pitanja, postavite ih u komentarima ispod članka!

Povezani materijali:

• Što je rotor i stator u motoru
• Kako radi mjerač električne energije
• Kako vlastitim rukama napraviti automatska vrata