Servo pavara: įrenginys, veikimo principas, paskirtis, tipai

Tikslas ir prietaisas

Servo pavara plačiai naudojama robotikoje, mechaninėje inžinerijoje, automobilių gamyboje ir procesų automatizavime gamyboje. Su jo pagalba įjungiami manipuliatoriai, atidaromas (visiškai ar ne iki galo) arba uždaromas (dangčio) sklendės, staklėse, skirtose pjovimo įrankiams ir kitoms pavaroms tiekti.

Tai įtaisas, kurį sudaro elektros variklis, pavarų dėžė, padėties jutiklis (kodavimo įrenginys) arba rezistorius ir valdiklis (valdymo įtaisas).

Paprastais žodžiais tariant, tai yra elektromechaninė pavara, kuri per vidinį grįžtamąjį ryšį nustato tikslią mechanizmo veleno padėtį, priklausomai nuo išorinių valdymo signalų.

Paveikslėlyje parodyta įrenginio dalis:

Servo pavaros yra įvairių galių ir paskirties: mažos galios nuo 0,05 kW, naudojamos automobiliuose ir robotikoje, pavyzdžiui, sg90, o didelė galia - 15 kW. Pastarosios montuojamos pramoniniuose manipuliatoriuose, CNC staklėse, naftos ir dujų pramonės vožtuvuose ir kt.

Elektros variklis ne visada montuojamas ant servo pavaros kaip variklis. Pavara gali būti cilindras su strypu, varomas suslėgtu oru arba skysčiu.

Servo tipai

Servos skirstomos į elektromechanines. Juose mechanizmą sudaro elektros variklis ir pavarų dėžė. Jie skiriasi santykinai mažu greičiu.

Atskirkite pagal naudojamo variklio tipą:

• sinchroninis, turi didelį išėjimo veleno sukimosi tikslumą, greitai įgauna pagreitį;
• asinchroninis, būdingas stabilus veleno sukimasis;
• su kolektoriaus nuolatinės arba kintamosios srovės varikliu (universalus).

Servos, kuriose varomasis mechanizmas yra stūmoklis su cilindru, turi didelį atsako greitį. Jis naudojamas automobilyje, norint perjungti pavaras automatinėje pavarų dėžėje. Montuojamas robotuose, kurie perkelia daugiau nei šimtą kilogramų krovinius. Pramoniniuose įrenginiuose, skirtuose pakavimo mašinų vožtuvams perjungti, kai suspaustas oras naudojamas kaip energijos nešiklis.

Pagrindinės servo savybės:

• Pagrindinis parametras yra sukimo momentas arba jėga ant veleno. Paso duomenyse nurodytos dvi vertės, susijusios su skirtinga maitinimo įtampa.
• Greitis rodo, kiek laiko užtruks išėjimo velenas 60 kartų⁰. Vertės nurodomos skirtingiems įtampų dydžiams.
• Nesvarbu, ar naudojamas valdymo signalas, analoginis ar skaitmeninis.
• Maitinimo įtampa. Dauguma mažų pavarų yra maitinami nuo 4,8 iki 7,2 voltų. Naudojamas, pavyzdžiui, radijo bangomis valdomuose modeliuose. Jis tiekiamas su trimis laidais ir turi standartinį kištuką. Valdymo signalas yra baltos, rudos arba geltonos spalvos, maitinimo įtampa - raudona, o juoda - bendras laidas.
• Darbinis sukimosi kampas, paprastai 180⁰ arba 360⁰. Galimos patobulintos pavaros su nuolatiniu veleno sukimu;
• Medžiaga reduktoriaus krumpliaračių gamybai. Jie pagaminti iš žalvario, anglies pluošto, plastiko arba gali būti derinami.

Elektromechaninėje servovaroje naudojami elektros varikliai su šerdimi, kurie vibruoja, kai sukasi švytuoklė. Tai sumažina išėjimo veleno posūkio tikslumą. Varikliai, turintys minimalią rotoriaus kinetinę energiją, neturi šio trūkumo. Tokios pavaros yra būtinos, kad CNC staklės tiksliai nustatytų pavarą. Tačiau jie yra brangesni nei pagrindiniai varikliai.

Dažniausia pavarų dėžė yra pavara, skirta sumažinti greitį ir padidinti išėjimo veleno sukimo momentą. Rečiau naudojama sliekinė pavara, kuri turi didelį pavarų santykį, tačiau yra brangesnė ir sunkiau pagaminama.

Taikymo sritis

Servo yra plačiai naudojamas robotikoje ir manipuliatoriuose. Kurdami mažus mechanizmus, naudokite servo pavarą mg995 ir panašiai.

Norint valdyti šiuolaikinius mėgėjų radijo gaminių įrenginius, dažnai naudojami arduino šeimos atstovai. Tai elektroninių prietaisų rinkinys, skirtas robotams ir automatikos įrenginiams valdyti, kai naudojama servo pavara. Valdymo signalas gali būti analoginis arba skaitmeninis.

Pavaros prijungimo prie valdymo įtaiso schema parodyta paveikslėlyje. Įrenginys gali valdyti kelis diskus.

Šildant grindis naudojama automatika, palaikanti nustatytą temperatūrą. Ir aušinimo skysčio, kuris yra karštas vanduo iš šildymo katilo, tiekimą reguliuoja servo pavara.

Jis prijungtas prie valdymo įtaiso, kuris stebi temperatūrą naudojant temperatūros jutiklį ir duoda komandą elektroterminei servo pavarai RBM 24V. Taip pat galima naudoti AC230V servo pavarą su reguliatoriumi.

Šildymo temperatūros valdymas atliekamas automatiškai, tam naudojama ICMA NC230V arba NC24V tipo servo pavara. Prietaisai yra prieinami įvairioms maitinimo įtampoms.

Automobilyje naudojama vieninga servo sistema yra mažo dydžio. Sukurtas dirbti su 12 voltų borto įtampa. Jis integruotas su centrinio užrakto sistema ir yra sumontuotas ant visų automobilio durų, įskaitant ir penktąsias duris (bagažinės duris).

Mechanizmas taip pat kontroliuoja karšto skysčio tiekimą į viryklę. Jis veikia kartu su termoelektriniu jutikliu, iš kurio signalas siunčiamas į valdymo įrenginį. Po analizės jutiklis siunčia komandą į servo, kuris padidina arba sumažina skysčio srautą.

Pavyzdžiui, VAZ automobiliams naudojama elektrinė pavara su pavarų dėže SL-5.

Tai nėra išsamus tokių prietaisų naudojimo sąrašas.

Privalumai ir trūkumai

Servo pavara turi pranašumų prieš panašius įrenginius, tokius kaip žingsniniai varikliai. Dėl grįžtamojo ryšio mechanizmas gali koreguoti veleno padėtį, nepriklausomai nuo ašies apkrovos, o tai leidžia labai tiksliai sumontuoti darbo mechanizmą.

Pagrindiniai privalumai yra šie:

• didelis padėties nustatymo tikslumas;
• pavarų dėžės pagalba sumažėja apsisukimai ir padidėja momentas;
• keičiant valdymo programą galima lengvai sureguliuoti darbinio korpuso padėtį;
• galimybė pasiekti didelius pagreičius veikimo metu, todėl servo, palyginti su žingsniniais varikliais, labiau tinka naudoti greitaeigiuose įrenginiuose;
• vienodas momentas beveik visame greičio diapazone;
• gerai toleruoja perkrovą.

Trūkumai yra šie:

• pavarų dėžės buvimas (ypač svarbu, jei jame yra plastikinių krumpliaračių arba pagamintas iš minkštųjų metalų);
• varžinių takelių susidėvėjimas (jei potenciometras naudojamas grįžtamojo ryšio nustatymui);
• sudėtingas valdymo programos reguliavimas, norint gauti didelio tikslumo rezultatus;
• didelė įrangos kaina (palyginti, pavyzdžiui, su žingsniniais varikliais);
• tikslumas dažnai yra mažesnis nei žingsninių variklių.

Tačiau atminkite, kad visi privalumai ir trūkumai yra vidurkis, gali būti tiek žingsninių variklių, kurie tam tikroje programoje pasirodys geriau nei servo, ir atvirkščiai.

Išvada

Automatinis buitinių ir pramoninių sistemų valdymas tapo mūsų gyvenimo dalimi. Pastaruoju metu plačiai naudojamas diskas, valdomas programuojamų blokų įvairiems tikslams, pavyzdžiui, arduino.

Tai leido sukurti iš esmės naujus mėgėjiškus skraidančius radijo bangomis valdomus prietaisus, robotus ir vaikų žaislus. Pramonėje servo pavara naudojama staklėse, ant ekskavatoriaus, keturračio ir kt. Šiandien neįmanoma įsivaizduoti savo gyvenimo be servo.

Vaizdo įraše parodyta, kaip veikia sg90 analoginiai servo vorai roboto modelyje:

Dabar jūs žinote, kas yra servo, kaip jis veikia ir kam jis skirtas. Tikimės, kad pateikta informacija padėjo jums įsisavinti šią temą ir suprasti pagrindinius dalykus. Jei turite klausimų, užduokite juos komentaruose po straipsniu!

Susijusios medžiagos:

• Kas yra rotorius ir statorius variklyje
• Kaip veikia elektros skaitiklis
• Kaip padaryti automatinius vartus savo rankomis