Čo je servo, servo riadenie

Servopohon je pohon, ktorého presné riadenie sa uskutočňuje prostredníctvom negatívnej spätnej väzby a umožňuje tak dosiahnuť potrebné parametre pohybu pracovného telesa.

Mechanizmy tohto typu majú snímač, ktorý monitoruje konkrétny parameter, napríklad rýchlosť, polohu alebo silu, ako aj riadiacu jednotku (mechanické tyče alebo elektronický obvod), ktorej úlohou je automaticky udržiavať požadovaný parameter počas prevádzky zariadenia. v závislosti od signálu zo snímača v ktoromkoľvek okamihu.

Počiatočná hodnota prevádzkového parametra sa nastavuje napríklad pomocou ovládača gombík potenciometra alebo pomocou iného externého systému, kde sa zadáva číselná hodnota. Servopohon teda automaticky vykoná priradenú úlohu — na základe signálu zo snímača presne upraví nastavený parameter a udrží ho stabilný na pohone.

Mnoho zosilňovačov a regulátorov s negatívnou spätnou väzbou možno nazvať servami.Napríklad servopohony zahŕňajú brzdenie a riadenie v automobiloch, kde ručný zosilňovač nevyhnutne má negatívnu spätnú väzbu polohy.

Hlavné komponenty serva:

• Pohonná jednotka;

• Senzor;

• Kontrolná jednotka;

• Konvertor.

Ako pohon možno použiť napríklad pneumatický valec s tyčou alebo elektromotor s prevodovkou. Senzor spätnej väzby môže byť kodér (snímač uhla) alebo napr Hallov senzor… Riadiaca jednotka — samostatný menič, frekvenčný menič, servozosilňovač (anglicky Servodrive). Riadiace zariadenie môže ihneď obsahovať snímač riadiaceho signálu (prevodník, vstup, otrasový snímač).

V najjednoduchšej forme je riadiaca jednotka elektrického servopohonu založená na obvode na porovnávanie hodnôt nastavených signálov a signálu prichádzajúceho zo snímača spätnej väzby, v dôsledku čoho je dodávané napätie vhodnej polarity. k elektromotoru.

Ak sa vyžaduje plynulé zrýchlenie alebo plynulé spomalenie, aby sa predišlo dynamickému preťaženiu elektromotora, potom sa aplikujú zložitejšie riadiace schémy založené na mikroprocesoroch, ktoré dokážu presnejšie polohovať pracovné telo. Napríklad je usporiadané zariadenie na umiestnenie hláv na pevných diskoch.

Presné riadenie skupín alebo jednotlivých servopohonov je dosiahnuté pomocou CNC ovládačov, ktoré mimochodom môžu byť postavené na programovateľných logických ovládačoch. Servopohony založené na takýchto regulátoroch dosahujú výkon 15 kW a dokážu vyvinúť krútiaci moment až 50 Nm.

Rotačné servopohony sú synchrónne s možnosťou extrémne presného nastavenia rýchlosti otáčania, uhla natočenia a zrýchlenia a asynchrónne, kde sú otáčky udržiavané veľmi presne aj pri extrémne nízkych otáčkach.

Synchrónne servomotory sú schopné veľmi rýchlo akcelerovať na menovité otáčky. Bežné sú aj kruhové a ploché lineárne servopohony, ktoré umožňujú zrýchlenie až 70 m/s².

Vo všeobecnosti sa servozariadenia delia na elektrohydromechanické a elektromechanické. V prvom je pohyb generovaný systémom piest-valec a odozva je veľmi vysoká.Ten druhý používa jednoducho elektromotor s prevodovkou, ale výkon je rádovo nižší.

Rozsah použitia servopohonov je dnes veľmi široký, vďaka možnosti mimoriadne presného polohovania pracovného telesa.

Sú tu mechanické zámky, ventily a pracovné telesá rôznych nástrojov a obrábacích strojov najmä s CNC, vrátane automatov na továrenskú výrobu dosiek plošných spojov a rôznych priemyselných robotov a mnohých ďalších presných nástrojov. Vysokorýchlostné servomotory sú veľmi obľúbené u modelov lietadiel. Najmä servomotory sú pozoruhodné svojou charakteristickou rovnomernosťou pohybu a účinnosťou z hľadiska spotreby energie.

Trojpólové komutátorové motory sa pôvodne používali ako pohony pre servomotory, kde rotor obsahoval vinutia a stator permanentné magnety. Mal aj zbernú kefu. Neskôr sa počet cievok zvýšil na päť a krútiaci moment sa zväčšil a zrýchlenie sa zrýchlilo.

Ďalšia fáza zlepšenia - vinutia boli umiestnené mimo magnetov, takže hmotnosť rotora sa znížila a čas zrýchlenia sa skrátil, ale náklady sa zvýšili. V dôsledku toho sa urobil kľúčový krok na zlepšenie - opustili rozdeľovač (najmä rotorové motory s permanentnými magnetmi sa rozšírili) a motor sa ukázal byť bezkomutátorový, dokonca účinnejší, pretože zrýchlenie, rýchlosť a krútiaci moment boli teraz ešte vyššie.

Servomotory sa v posledných rokoch stali veľmi populárnymi. Ovládané Arduinom, ktorá otvára široké možnosti ako pre amatérske letectvo a robotiku (kvadrokoptéry a pod.), tak aj pre tvorbu presných kovoobrábacích strojov.

Bežné servomotory väčšinou používajú na prevádzku tri vodiče. Jeden z nich je pre napájanie, druhý je signál, tretí je spoločný. Na signálny vodič je privedený riadiaci signál, podľa ktorého je potrebné nastaviť polohu výstupného hriadeľa. Poloha hriadeľa je určená obvodom potenciometra.

Regulátor odporom a hodnotou riadiaceho signálu určuje, ktorým smerom sa treba otočiť, aby hriadeľ dosiahol požadovanú polohu. Čím vyššie je napätie odstránené z potenciometra, tým väčší je krútiaci moment.

Vďaka vysokej energetickej účinnosti, precíznym riadiacim schopnostiam a vynikajúcemu výkonu sa servopohony založené na bezkomutátorových motoroch čoraz častejšie nachádzajú v hračkách, domácich spotrebičoch (vysokovýkonné vysávače s HEPA filtrami) a priemyselných zariadeniach.