Vad är servo, servostyrning

En servodrivning är en drivenhet vars exakta kontroll utförs genom negativ återkoppling och därmed gör att du kan uppnå de nödvändiga parametrarna för arbetskroppens rörelse.

Mekanismer av denna typ har en sensor som övervakar en specifik parameter, till exempel hastighet, position eller kraft, samt en styrenhet (mekaniska stavar eller en elektronisk krets) vars uppgift är att automatiskt bibehålla den önskade parametern under driften av enheten , beroende på signalen från sensorn när som helst.

Initialvärdet för driftsparametern ställs in med hjälp av till exempel en kontroll potentiometervred eller genom att använda ett annat externt system där ett numeriskt värde anges. Så servodrivningen utför automatiskt den tilldelade uppgiften - beroende på signalen från sensorn, justerar den den inställda parametern exakt och håller den stabil på drivenheten.

Många förstärkare och regulatorer med negativ återkoppling kan kallas servon.Till exempel inkluderar servodrivningar bromsning och styrning i bilar, där en handmanövrerad förstärkare nödvändigtvis har negativ positionsåterkoppling.

Huvudkomponenter i servo:

• Drivenhet;

• Sensor;

• Styrenhet;

• Omvandlare.

Till exempel kan en pneumatisk cylinder med en stång eller en elmotor med en växellåda användas som drivning. Återkopplingssensorn kan vara kodare (vinkelsensor) eller till exempel hallsensor… Styrenhet — individuell växelriktare, frekvensomformare, servoförstärkare (engelsk Servodrive). Styrenheten kan omedelbart inkludera en styrsignalsensor (givare, ingång, stötsensor).

I sin enklaste form är styrenheten för en elektrisk servodrivning baserad på en krets för att jämföra värdena för de inställda signalerna och signalen som kommer från återkopplingssensorn, som ett resultat av vilket en spänning med lämplig polaritet tillförs till elmotorn.

Om jämn acceleration eller jämn retardation krävs för att undvika dynamiska överbelastningar av elmotorn, tillämpas mer komplexa kontrollscheman baserade på mikroprocessorer, vilket kan positionera arbetskroppen mer exakt. Så till exempel är enheten för att placera huvudena i hårddiskar anordnad.

Exakt styrning av grupper eller enstaka servodrivningar uppnås genom att använda CNC-styrenheter, som för övrigt kan byggas på programmerbara logiska styrenheter. Servodrivenheter baserade på sådana styrenheter når 15 kW effekt och kan utveckla ett vridmoment på upp till 50 Nm.

Roterande servodrivningar är synkrona, med möjlighet till extremt exakt justering av rotationshastighet, rotationsvinkel och acceleration, och asynkrona, där hastigheten hålls mycket exakt även vid extremt låga hastigheter.

Synkrona servomotorer kan accelerera mycket snabbt till nominell hastighet. Cirkulära och platta linjära servon är också vanliga, vilket tillåter accelerationer upp till 70 m/s².

I allmänhet är servoanordningar uppdelade i elektrohydromekaniska och elektromekaniska. I den förra genereras rörelsen av kolv-cylindersystemet och responsen är mycket hög, den senare använder helt enkelt en elmotor med växellåda, men prestandan är en storleksordning lägre.

Användningsomfånget för servodrivningar idag är mycket brett, på grund av möjligheten till extremt exakt positionering av arbetskroppen.

Det finns mekaniska lås, ventiler och arbetskroppar av olika verktyg och verktygsmaskiner, speciellt med CNC, inklusive automatiska maskiner för fabrikstillverkning av kretskort och olika industrirobotar och många andra precisionsverktyg. Höghastighetsservomotorer är mycket populära med modellflygplan. Speciellt servomotorer är kända för sin karakteristiska enhetlighet i rörelse och effektivitet när det gäller energiförbrukning.

Trepoliga kommutatormotorer användes ursprungligen som drivningar för servomotorer, där rotorn innehöll lindningar och statorn innehöll permanentmagneter. Den hade också en samlarborste. Senare ökade antalet spolar till fem, och vridmomentet blev större och accelerationen blev snabbare.

Nästa steg av förbättring - lindningarna placerades utanför magneterna, så rotorns vikt minskade och accelerationstiden minskade, men kostnaden ökade. Som ett resultat togs ett viktigt förbättringssteg - de övergav grenröret (i synnerhet permanentmagnetrotormotorer blev utbredda) och motorn visade sig vara borstlös, ännu mer effektiv, eftersom acceleration, hastighet och vridmoment nu var ännu högre.

Servomotorer har blivit mycket populära de senaste åren. Styrs av Arduino, vilket öppnar stora möjligheter för både amatörflyg och robotik (quadcoptrar, etc.), såväl som för att skapa precisionsmaskiner för metallskärning.

För det mesta använder konventionella servomotorer tre ledningar för att fungera. En av dem är för makt, den andra är signal, den tredje är vanlig. En styrsignal tillförs signaltråden, enligt vilken det är nödvändigt att justera utgångsaxelns position. Axelns position bestäms av potentiometerkretsen.

Regulatorn bestämmer genom motstånd och värdet på styrsignalen i vilken riktning det är nödvändigt att svänga för att axeln ska nå önskat läge. Ju högre spänning som tas bort från potentiometern, desto större vridmoment.

Tack vare deras höga energieffektivitet, exakta kontrollmöjligheter och utmärkta prestanda, finns servodrivningar baserade på borstlösa motorer alltmer i leksaker, hushållsapparater (heavy duty dammsugare med HEPA-filter) och industriell utrustning.