Što je servo pogon i kako radi

Namjena i uređaj

Servo pogon se široko koristi u robotizaciji, strojarstvu, automobilskoj industriji, automatizaciji procesa u proizvodnji. Uz njegovu pomoć pokreću se manipulatori, provodi se otvaranje (potpuno ili nepotpuno) ili zatvaranje (prekrivanje) zatvarača, u konstrukciji alatnih strojeva za dovod alata za rezanje i drugih pokretača.

To je uređaj koji se sastoji od električnog motora, mjenjača, senzora položaja (davača) ili otpornika i kontrolera (upravljački uređaj).

Jednostavnim riječima, radi se o elektromehaničkom pogonu koji unutarnjom povratnom informacijom postavlja točan položaj osovine mehanizma, ovisno o vanjskim upravljačkim signalima.

Na slici je prikazan odjeljak uređaja:

Servo pogoni dostupni su u različitim kapacitetima i namjenama: mala snaga od 0,05 kW, koristi se u automobilskoj industriji i robotiziranju, na primjer, sg90 i značajna snaga od 15 kW. Potonji su ugrađeni u industrijske manipulatore, CNC strojeve, za upravljanje ventilima u naftnoj i plinskoj industriji itd.

Elektromotor nije uvijek montiran kao motor na servo pogonu. Kao pogon može se koristiti cilindar sa šipkom, pogonjen komprimiranim zrakom ili tekućinom.

Vrste servo

Servo pogoni su podijeljeni na elektromehanički. U njima se mehanizam sastoji od električnog motora i mjenjača. Razlikuju se u relativno maloj brzini.

Razlikuju se prema vrsti motora koji se koristi:

• sinkroni, imaju visoku točnost rotacije izlaznog vratila, brzo dobivajući zamah;
• asinkrono, karakterizira stabilna rotacija osovine;
• s kolektorskim motorom istosmjerne ili izmjenične struje (univerzalni).

Servo pogoni, gdje je pokretački mehanizam klip s cilindrom, imaju veliku brzinu. U automobilu se koristi za promjenu stupnjeva prijenosa u automatskom mjenjaču. Montirani su u robote koji se kreću teretima većim od sto kilograma. U industrijskim postrojenjima, za prebacivanje roleta u strojevima za pakiranje, gdje se komprimirani zrak koristi kao nosač energije.

Glavne karakteristike servo pogona:

• Glavni parametar je zakretni moment ili sila na osovini. U podacima putovnice označene su dvije količine u odnosu na različite napone napajanja.
• Brzina, pokazuje koliko dugo će se izlazno vratilo okretati za 60⁰, Prikazane su vrijednosti za različite napone.
• Koji se upravljački signal koristi, analogni ili digitalni.
• Napon napajanja. Većina malih pogona napaja se od 4,8 do 7,2 volta. Koristi se, na primjer, u radio-kontroliranim modelima. Opremljen je s tri žice i ima standardni pinout. Upravljački signal šalje se bijeloj, smeđoj ili žutoj boji, crveni napon se dovodi, a crna je uobičajena žica.
• Radni kut rotacije, obično 180⁰ ili 360⁰, Dostupni su nadograđeni pogoni sa stalnim okretanjem osovine;
• Materijal za proizvodnju zupčanika. Izrađeni su od mesinga, ugljičnih vlakana, plastike ili se mogu kombinirati.

U elektromehaničkom servo pogonu koriste se električni motori sa jezgrom, za vrijeme rada kojih vibracija nastaje kada se klatno okreće. To smanjuje točnost rotacije izlaznog vratila. Motori s minimalnom kinetičkom energijom rotora lišeni su ovog nedostatka. Takvi pogoni potrebni su za CNC stroj da precizno uspostavi pogon. Međutim, oni su skuplji od osnovnih motora.

Najčešći mjenjač je stupanj prijenosa koji je dizajniran da smanji brzinu i poveća zakretni moment na izlaznoj osovini. Manje često se koristi pogon sa crvnom zupčanicom koji ima veliki prijenosni omjer, ali je skuplji i teži za proizvodnju.

Područje primjene

Servo pogon se široko koristi u robotiziranju i manipulatorima. Prilikom stvaranja malih mehanizama koristi se servo pogon mg995 i slično.

Za kontrolu modernih pogona u amaterskim proizvodima često se koriste predstavnici obitelji Arduino. Predstavlja skup elektroničkih uređaja dizajniranih za kontrolu robota i uređaja za automatizaciju na kojima se koristi servo pogon. Upravljački signal može biti analogni ili digitalni.

Shema povezivanja pogona s upravljačkim uređajem prikazana je na slici. Uređaj može kontrolirati više pogona.

Za podno grijanje koristite automatizaciju koja održava zadanu temperaturu. A protok rashladne tekućine, koja je topla voda iz kotla, kontrolira servo pogon.

Povezan je s upravljačkim uređajem koji nadzire temperaturu pomoću temperaturnog senzora i izdaje naredbu za RBM 24V elektrotermalni servo pogon. Može se koristiti i servo pogon AC230V s regulatorom.

Regulacija temperature u grijanju vrši se automatski, za što se koristi servo pogon tipa ICMA NC230V ili NC24V. Uređaji su dostupni za različite napone napajanja.

Unificirani servo koji se koristi u automobilu ima male dimenzije. Dizajnirani su za rad na brodu napona od 12 volti. Integriran je sa središnjom bravom i instaliran je na sva vrata automobila, uključujući peta vrata (vrata prtljažnika).

Mehanizam također kontrolira protok vruće tekućine u peć. Djeluje u kombinaciji s termoelektričnim senzorom, odakle se signal dovodi do upravljačkog uređaja. Nakon analize, senzor šalje naredbu na servo pogon, koja povećava ili smanjuje protok tekućine.

Na primjer, za automobile VAZ koristi se električni pogon sa mjenjačem SL-5.

Ovo nije potpuni popis upotrebe takvih uređaja.

Prednosti i nedostaci

Servo pogon ima prednosti u odnosu na slične uređaje, poput stepenskih motora. Zahvaljujući povratnim informacijama, mehanizam može ispraviti položaj osovine, bez obzira na opterećenje na osi, što vam omogućava da postavite radni mehanizam s velikom točnošću.

Glavne prednosti su:

• visoka točnost pozicioniranja;
• uz pomoć mjenjača smanjuje se brzina i trenutak se povećava;
• pozicioniranje radnog tijela može se lako prilagoditi promjenom upravljačkog programa;
• sposobnost postizanja većeg ubrzanja tijekom rada, što servo čini pogodnijim za upotrebu u uređajima velike brzine, u usporedbi sa stepper motorima;
• jednolik trenutak u gotovo cijelom rasponu brzina;
• dobro podnose preopterećenje.

Nedostaci uključuju:

• prisutnost mjenjača (posebno kritično ako ima plastične zupčanike ili mekane metale);
• trošenje otpornih staza (ako se za pozicioniranje koristi potenciometar za vrijeme pozicioniranja);
• složeno podešavanje upravljačkog programa za postizanje rezultata visoke točnosti;
• visoki troškovi opreme (na primjer, u odnosu na stepene motore);
• točnost je često manja nego kod stepper motora.

Ali imajte na umu da su sve prednosti i nedostaci u prosjeku, mogu biti poput stepenastih motora, koji će se u određenoj aplikaciji pokazati bolje od servo pogona, i obrnuto.

zaključak

Automatska kontrola domaćih i industrijskih sustava čvrsto je ukorijenjena u našim životima. U novije vrijeme, pogon pod kontrolom programabilnih blokova u različite svrhe, poput arduinoa, postao je široko korišten.

To je omogućilo stvaranje potpuno novih amaterskih letećih radio kontroliranih uređaja, robota i dječjih igračaka. U industriji, servo pogon se koristi u alatnim strojevima, na bagerima, na ATV-u itd. Danas je nemoguće zamisliti svoj život bez servosa.

Video prikazuje rad analognih servosjeda sg90 u modelu paučnog robota:

Sada znate što je servo, kako se gradi i čemu služi. Nadamo se da su vam pružene informacije pomogle da savladate ovu temu i shvatite glavne točke. Ako imate pitanja, postavite ih u komentarima ispod članka!

Srodni materijali:

• Što su rotor i stator u motoru
• Kako radi brojač električne energije?
• Kako napraviti automatska vrata sama to napravite