Mikä on servo, servo-ohjaus

Servokäyttö on käyttö, jonka tarkka ohjaus tapahtuu negatiivisen takaisinkytkennän kautta ja mahdollistaa siten työkappaleen liikkeen tarvittavien parametrien saavuttamisen.

Tämän tyyppisissä mekanismeissa on anturi, joka valvoo tiettyä parametria, esimerkiksi nopeutta, asentoa tai voimaa, sekä ohjausyksikkö (mekaaniset tangot tai elektroninen piiri), jonka tehtävänä on ylläpitää automaattisesti vaadittua parametria laitteen toiminnan aikana. , riippuen anturin signaalista kulloinkin.

Käyttöparametrin alkuarvo asetetaan esim. säätimellä potentiometrin nuppi tai käyttämällä jotakin muuta ulkoista järjestelmää, johon syötetään numeerinen arvo. Siten servokäyttö suorittaa automaattisesti sille osoitetun tehtävän – anturin signaalin perusteella se säätää asetettua parametria tarkasti ja pitää sen vakaana taajuusmuuttajassa.

Monia vahvistimia ja säätimiä, joilla on negatiivinen palaute, voidaan kutsua servoiksi.Esimerkiksi servokäytöt sisältävät jarrutuksen ja ohjaamisen autoissa, joissa käsikäyttöisellä vahvistimella on välttämättä negatiivinen asentopalaute.

Servon pääkomponentit:

• Ajoyksikkö;

• Sensori;

• Ohjausyksikkö;

• Muunnin.

Käyttövoimana voidaan käyttää esimerkiksi tankolla varustettua pneumaattista sylinteriä tai vaihteistolla varustettua sähkömoottoria. Palautusanturi voi olla enkooderi (kulma-anturi) tai esimerkiksi Hall anturi… Ohjausyksikkö — yksittäinen invertteri, taajuusmuuttaja, servovahvistin (englanniksi Servodrive). Ohjauslaitteessa voi välittömästi olla ohjaussignaali-anturi (anturi, tulo, iskunanturi).

Yksinkertaisimmassa muodossaan sähköisen servokäytön ohjausyksikkö perustuu piiriin, jossa verrataan asetettujen signaalien ja takaisinkytkentäanturista tulevan signaalin arvoja, minkä seurauksena syötetään oikean napaisuuden jännite. sähkömoottoriin.

Jos tarvitaan tasaista kiihdytystä tai tasaista hidastamista sähkömoottorin dynaamisten ylikuormituksen välttämiseksi, käytetään monimutkaisempia mikroprosessoreihin perustuvia ohjausjärjestelmiä, jotka voivat sijoittaa työkappaleen tarkemmin. Joten esimerkiksi laite päiden sijoittamiseksi kiintolevyille on järjestetty.

Ryhmien tai yksittäisten servokäyttöjen tarkka ohjaus saavutetaan käyttämällä CNC-ohjaimia, jotka voidaan muuten rakentaa ohjelmoitaville logiikkaohjaimille. Tällaisiin säätimiin perustuvat servokäytöt saavuttavat 15 kW tehon ja voivat kehittää vääntömomentin jopa 50 Nm.

Pyörivät servokäytöt ovat synkronisia, joissa on mahdollisuus erittäin tarkasti säätää pyörimisnopeutta, pyörimiskulmaa ja kiihtyvyyttä, sekä asynkronisia, joissa nopeus säilyy erittäin tarkasti myös erittäin alhaisilla nopeuksilla.

Synkroniset servomoottorit pystyvät kiihtymään erittäin nopeasti nimellisnopeuteen. Yleisiä ovat myös pyöreät ja litteät lineaariset servot, jotka mahdollistavat jopa 70 m/s² kiihtyvyyden.

Yleensä servolaitteet jaetaan sähköhydromekaanisiin ja sähkömekaanisiin. Edellisessä liike saadaan aikaan mäntä-sylinterijärjestelmällä ja vaste on erittäin korkea, jälkimmäisessä yksinkertaisesti käytetään sähkömoottoria vaihteistolla, mutta suorituskyky on suuruusluokkaa pienempi.

Servokäyttöjen käyttöalue on nykyään erittäin laaja, koska työkappale on mahdollista sijoittaa erittäin tarkasti.

Siellä on mekaanisia lukkoja, venttiileitä ja erilaisten työkalujen ja työstökoneiden työkappaleita, erityisesti CNC-työstökoneita, mukaan lukien painettujen piirilevyjen ja erilaisten teollisuusrobottien tehdastuotantoon tarkoitetut koneet ja monet muut tarkkuustyökalut. Nopeat servomoottorit ovat erittäin suosittuja lentokoneiden kanssa. Erityisesti servomoottorit ovat huomionarvoisia niille ominaisen liikkeen tasaisuudesta ja energiankulutuksen tehokkuudesta.

Kolminapaisia ​​kommutaattorimoottoreita käytettiin alun perin servomoottoreiden käyttönä, jolloin roottori sisälsi käämit ja staattori kestomagneetit. Siinä oli myös keräilyharja. Myöhemmin kelojen määrä kasvoi viiteen ja vääntömomentti kasvoi ja kiihtyvyys nopeutui.

Seuraava parannusvaihe - käämit sijoitettiin magneettien ulkopuolelle, joten roottorin paino pieneni ja kiihtyvyysaika pieneni, mutta kustannukset nousivat. Tämän seurauksena otettiin keskeinen parannusvaihe - he hylkäsivät jakotukin (erityisesti kestomagneettiroottorimoottorit yleistyivät) ja moottori osoittautui harjattomaksi, vielä tehokkaammaksi, koska kiihtyvyys, nopeus ja vääntömomentti olivat nyt vielä korkeammat.

Servomoottorit ovat tulleet erittäin suosituiksi viime vuosina. Arduinon ohjaama, joka avaa laajat mahdollisuudet sekä amatööriilmailulle että robotiikkaan (nelikopterit jne.) sekä tarkkuusmetallinleikkauskoneiden luomiseen.

Suurimmaksi osaksi tavanomaiset servomoottorit käyttävät kolmea johtoa toimiakseen. Yksi niistä on tehoa varten, toinen on signaali, kolmas on yhteinen. Signaalijohtimeen syötetään ohjaussignaali, jonka mukaan on tarpeen säätää lähtöakselin asentoa. Akselin asento määräytyy potentiometripiirin avulla.

Säädin määrää vastuksen ja ohjaussignaalin arvon avulla mihin suuntaan on käännettävä, jotta akseli saavuttaa halutun asennon. Mitä suurempi jännite potentiometristä poistetaan, sitä suurempi on vääntömomentti.

Korkean energiatehokkuuden, tarkan ohjauskyvyn ja erinomaisen suorituskyvyn ansiosta harjattomiin moottoreihin perustuvia servokäyttöjä löytyy yhä enemmän leluista, kodinkoneista (HEPA-suodattimilla varustetut raskaat pölynimurit) ja teollisuuslaitteissa.