Mis on servo, servojuhtimine

Servoajam on ajam, mille täpne juhtimine toimub negatiivse tagasiside kaudu ja võimaldab seeläbi saavutada töökeha liikumiseks vajalikud parameetrid.

Seda tüüpi mehhanismidel on andur, mis jälgib kindlat parameetrit, näiteks kiirust, asendit või jõudu, samuti juhtplokk (mehaanilised vardad või elektrooniline lülitus), mille ülesandeks on seadme töö ajal vajalikku parameetrit automaatselt säilitada. , olenevalt anduri signaalist mis tahes ajahetkel.

Tööparameetri algväärtus määratakse näiteks juhtseadme abil potentsiomeetri nupp või kasutades mõnda muud välist süsteemi, kus sisestatakse arvväärtus. Seega täidab servoajam automaatselt määratud ülesande – toetudes anduri signaalile, reguleerib see täpselt määratud parameetrit ja hoiab seda ajamil stabiilsena.

Paljusid negatiivse tagasisidega võimendeid ja regulaatoreid võib nimetada servodeks.Näiteks servoajamite hulka kuuluvad autode pidurdamine ja juhtimine, kus käsitsi juhitaval võimendil on tingimata negatiivne asendi tagasiside.

Servo peamised komponendid:

• ajam;

• Andur;

• Juhtseade;

• Konverter.

Ajamina saab kasutada näiteks vardaga pneumaatilist silindrit või käigukastiga elektrimootorit. Tagasiside andur võib olla kodeerija (nurgaandur) või näiteks Halli andur… Juhtseade – individuaalne inverter, sagedusmuundur, servovõimendi (inglise Servodrive). Juhtseade võib kohe sisaldada juhtsignaali andurit (muundur, sisend, löögiandur).

Lihtsamal kujul põhineb elektrilise servoajami juhtseade seatud signaalide väärtuste ja tagasisideandurilt tuleva signaali võrdlemiseks, mille tulemusena antakse sobiva polaarsusega pinge. elektrimootorile.

Kui elektrimootori dünaamiliste ülekoormuste vältimiseks on vajalik sujuv kiirendamine või sujuv aeglustamine, siis rakendatakse keerukamaid mikroprotsessoritel põhinevaid juhtimisskeeme, millega saab töökeha täpsemalt positsioneerida. Nii on näiteks paigutatud seade peade paigutamiseks kõvaketastele.

Gruppide või üksikute servoajamite täpne juhtimine saavutatakse CNC-kontrollerite abil, mida saab muuseas ehitada programmeeritavatele loogikakontrolleritele. Sellistel kontrolleritel põhinevad servoajamid saavutavad 15 kW võimsust ja suudavad arendada kuni 50 Nm pöördemomenti.

Pöörlevad servoajamid on sünkroonsed, ülitäpse pöörlemiskiiruse, pöördenurga ja kiirenduse reguleerimise võimalusega ning asünkroonsed, kus kiirust hoitakse väga täpselt ka ülimadalatel pööretel.

Sünkroonsed servomootorid on võimelised väga kiiresti kiirendama nimikiiruseni. Levinud on ka ringikujulised ja lamedad lineaarsed servod, mis võimaldavad kiirendusi kuni 70 m/s².

Üldiselt jagunevad servoseadmed elektrohüdromehaanilisteks ja elektromehaanilisteks. Esimesel genereerib liikumist kolb-silindri süsteem ja reaktsioon on väga suur.Teised kasutavad lihtsalt käigukastiga elektrimootorit, kuid jõudlus on suurusjärgu võrra väiksem.

Servoajamite kasutusala on tänapäeval väga lai, tulenevalt töökeha ülitäpse positsioneerimise võimalusest.

Seal on erinevate tööriistade ja tööpinkide mehaanilised lukud, ventiilid ja töökorpused, eriti CNC-ga, sealhulgas trükkplaatide ja erinevate tööstuslike robotite ja paljude teiste täppistööriistade tehasetootmise masinad. Kiired servomootorid on mudellennukite seas väga populaarsed. Eelkõige on servomootorid silmapaistvad neile iseloomuliku liikumise ühtsuse ja energiatarbimise tõhususe poolest.

Kolmepooluselisi kommutaatormootoreid kasutati algselt servomootorite ajamitena, kus rootoris olid mähised ja staatoris püsimagnetid. Sellel oli ka kogumishari. Hiljem tõusis poolide arv viieni ning pöördemoment muutus suuremaks ja kiirendus kiiremaks.

Järgmine täiustamise etapp - mähised paigutati magnetitest väljapoole, nii et rootori kaal vähenes ja kiirendusaeg vähenes, kuid kulud suurenesid. Selle tulemusena astuti oluline samm täiustamiseks - nad loobusid kollektorist (eelkõige levisid püsimagnetrootormootorid) ja mootor osutus harjadeta, veelgi tõhusamaks, kuna kiirendus, kiirus ja pöördemoment olid nüüd veelgi suuremad.

Servomootorid on viimastel aastatel muutunud väga populaarseks. Arduino kontrolli all, mis avab laiad võimalused nii amatöörlennundusele kui ka robootikale (quadcopters jne), aga ka metalli täppislõikepinkide loomisele.

Enamasti kasutavad tavalised servomootorid töötamiseks kolme juhtmest. Üks neist on võimsuse jaoks, teine ​​​​signaal, kolmas on tavaline. Signaalijuhtmele antakse juhtsignaal, mille järgi on vaja reguleerida väljundvõlli asendit. Võlli asend määratakse potentsiomeetri ahelaga.

Kontroller määrab takistuse ja juhtsignaali väärtuse kaudu, millises suunas on vaja pöörata, et võll jõuaks soovitud asendisse. Mida suurem on potentsiomeetrilt eemaldatud pinge, seda suurem on pöördemoment.

Tänu suurele energiatõhususele, täpsetele juhtimisvõimalustele ja suurepärasele jõudlusele leidub harjadeta mootoritel põhinevaid servoajameid üha enam mänguasjades, kodumasinates (HEPA-filtritega raskeveokite tolmuimejad) ja tööstusseadmetes.