Какво е серво задвижване и как работи

Предназначение и устройство

Серво задвижването намери широко приложение в роботиката, машиностроенето, автомобилостроенето и автоматизацията на процесите в производството. С негова помощ се задействат манипулатори, извършва се отваряне (пълно или непълно) или затваряне (покриване) на капаците, в конструкцията на машината за подаване на режещия инструмент и други задвижващи механизми.

Това е устройство, състоящо се от електродвигател, скоростна кутия, датчик за положение (енкодер) или резистор и контролер (устройство за управление).

С прости думи, това е електромеханично задвижване, което чрез вътрешна обратна връзка задава точното положение на вала на механизма в зависимост от външните управляващи сигнали.

Фигурата показва раздел на устройството:

Серво задвижванията се предлагат в различни мощности и цели: ниска мощност от 0,05 кВт, използвана в автомобилостроенето и роботиката, например sg90 и значителна мощност от 15 кВт. Последните се монтират в промишлени манипулатори, машини с ЦПУ, за управление на клапани в нефтената и газовата промишленост и др.

Електродвигателят не винаги е монтиран като двигател на серво задвижване. Като задвижване може да се използва цилиндър с прът, задвижван от сгъстен въздух или течност.

Видове серво

Серво задвижванията са разделени на електромеханични. В тях механизмът се състои от електродвигател и скоростна кутия. Те се различават по сравнително ниска скорост.

Разграничава се от типа на използвания двигател:

• синхронни, имат висока точност на въртене на изходния вал, бързо набира скорост;
• асинхронен, характеризиращ се със стабилно въртене на вала;
• с колектор мотор на постоянен или променлив ток (универсален).

Серво задвижванията, при които задвижващият механизъм е бутало с цилиндър, имат висока скорост. Използва се в колата за смяна на предавките в автоматичната трансмисия. Монтиран е в роботи, които движат товари от повече от сто килограма. В промишлени предприятия, за превключване на капаци в опаковъчни машини, където сгъстен въздух се използва като носител на енергия.

Основни характеристики на серво задвижването:

• Основният параметър е въртящият момент или силата върху вала. В паспортните данни са посочени две количества спрямо различните захранващи напрежения.
• Скорост, показва колко дълго ще се върти изходният вал с 60⁰, Посочени са стойности за различни напрежения.
• Кой управляващ сигнал се използва, аналогов или цифров.
• Захранващо напрежение. Повечето малки задвижвания се захранват от 4,8 до 7,2 волта. Използва се например в радиоуправляеми модели. Той е завършен с три проводника и има стандартен щифт. Контролен сигнал се изпраща на бяло, кафяво или жълто, подава се червено напрежение, а черното е обикновен проводник.
• Работен ъгъл на въртене, обикновено 180⁰ или 360⁰, Предлагат се модернизирани задвижвания с постоянно въртене на вала;
• Материал за производство на зъбни колела. Те са изработени от месинг, въглеродни влакна, пластмаса или могат да бъдат комбинирани.

В електромеханичното серво задвижване се използват електрически двигатели с сърцевина, по време на работа на които се появява вибрация при завъртане на махалото. Това намалява точността на въртене на изходния вал. Двигателите с минимална кинетична енергия на ротора са лишени от този недостатък. Такива задвижвания са необходими, за да може машината с ЦПУ да установи точно задвижването. Те обаче са по-скъпи от основните двигатели.

Най-разпространената скоростна кутия е предавка, която е предназначена за намаляване на скоростта и увеличаване на въртящия момент на изходния вал. По-рядко се използва задвижване с червячна предавка, което има голямо предавателно отношение, но е по-скъпо и по-трудно за производство.

Област на приложение

Серво задвижването се използва широко в роботиката и манипулаторите. При създаването на малки механизми се използва серво задвижването mg995 и други подобни.

За контрол на съвременните устройства в любителските продукти често се използват представители на семейство Arduino. Той представлява набор от електронни устройства, предназначени за управление на роботи и устройства за автоматизация, където се използва серво задвижване. Управляващият сигнал може да бъде аналогов или цифров.

Диаграмата на свързване на устройството към устройството за управление е показана на фигурата. Устройството може да управлява множество устройства.

За подово отопление използвайте автоматизация, която поддържа зададена температура. А потокът на охлаждащата течност, която е гореща вода от котела, се контролира от серво задвижване.

Той е свързан с устройство за управление, което следи температурата с помощта на температурен датчик и издава команда на 24V електротермично серво задвижване на RBM. Може да се използва и серво задвижване AC230V с регулатор.

Контролът на температурата при отопление се извършва автоматично, за което се използва серво задвижване тип ICMA NC230V или NC24V. Предлагат се устройства за различни напрежения на захранването.

Унифицираният серво, използван в колата, има малки размери. Проектиран за работа с бордово напрежение от 12 волта. Той е интегриран с централно заключване и е инсталиран на всички врати на автомобила, включително петата врата (багажника).

Механизмът също така контролира потока на гореща течност към печката. Той работи съвместно с термоелектрически сензор, сигналът от който се подава към управляващото устройство. След анализ сензорът изпраща команда към серво задвижването, което увеличава или намалява потока на течността.

Например за автомобили VAZ се използва електрическо задвижване със скоростна кутия SL-5.

Това не е пълен списък на използването на такива устройства.

Предимства и недостатъци

Серво задвижването има предимства пред подобни устройства, като стъпкови двигатели. Благодарение на обратната връзка, механизмът може да коригира положението на вала, независимо от натоварването по оста, което ви позволява да настроите работния механизъм с висока точност.

Основните предимства са:

• висока точност на позициониране;
• с помощта на скоростна кутия скоростта се намалява и моментът се увеличава;
• позиционирането на работния орган може лесно да се регулира чрез промяна на програмата за управление;
• способността за постигане на по-голямо ускорение по време на работа, което прави сервото по-подходящо за използване в високоскоростни устройства, в сравнение със стъпкови двигатели;
• равномерен момент в почти целия диапазон на скоростта;
• добре понасят претоварването

Недостатъците включват:

• наличието на скоростна кутия (особено критична, ако има пластмасови зъбни колела или меки метали);
• износване на резистивни коловози (ако се използва потенциометър за обратна връзка по време на позициониране);
• сложна настройка на контролната програма за получаване на резултати с висока точност;
• висока цена на оборудването (в сравнение със стъпкови двигатели, например);
• точността често е по-малка, отколкото при стъпкови двигатели.

Но имайте предвид, че всички предимства и недостатъци са осреднени, те могат да бъдат като стъпкови двигатели, които в определено приложение ще се покажат по-добре от серво задвижването и обратно.

заключение

Автоматичното управление на битови и промишлени системи е здраво вкоренено в нашия живот. Напоследък широко се използва задвижване под контрола на програмируеми блокове за различни цели като arduino.

Това даде възможност да се създадат принципно нови аматьорски летящи радиоуправляеми устройства, роботи и детски играчки. В промишлеността серво задвижването се използва в машинни инструменти, на багер, на ATV и др. Днес е невъзможно да си представим живота си без сервове.

Видеото показва работата на аналоговите сервоприбори sg90 в модел на паяк робот:

Сега знаете какво е серво, как е проектиран и за какво е предназначен. Надяваме се, че предоставената информация ви е помогнала да овладеете тази тема и да разберете основните моменти. Ако имате въпроси, попитайте ги в коментарите под статията!

Свързани материали:

• Какво е ротор и статор в двигател
• Как работи електромера?
• Как да накарате автоматичните порти да се справят сами