سروو موتورز توضیح داد: اصول کار، معماری کنترل و راهنمای انتخاب برنامه

I. اصول کار و معماری سیستم کنترل

هسته یک سروو موتور در سیستم کنترل حلقه بسته آن قرار دارد که موقعیت‌یابی دقیق و تنظیم دینامیکی را از طریق بازخورد{1}زمان واقعی انجام می‌دهد. این سیستم عمدتاً از یک کنترلر، یک درایو، خود موتور و یک دستگاه بازخورد (رمزگذار) تشکیل شده است که یک حلقه بسته از "فرمان-اجرا-بازخورد- تصحیح" را تشکیل می دهد.

(1) منطق اصلی کنترل حلقه بسته

کنترلر دستورات را صادر می کند و درایو موتور را فعال می کند. رمزگذار به طور مداوم موقعیت موتور، سرعت و سایر پارامترها را کنترل می کند و این اطلاعات را به کنترل کننده باز می گرداند. کنترلر دستور را با انحراف بازخورد مقایسه می کند و خروجی را در زمان واقعی تنظیم می کند و اطمینان حاصل می کند که حرکت واقعی با فرمان مطابقت دارد. این حالت می تواند به طور خودکار خطاهای ناشی از تغییرات بار، سایش و سایر عوامل را جبران کند و کنترل دقیق-بالا را ممکن می سازد. اساساً با کنترل حلقه باز-بدون بازخورد (مانند موتورهای پله ای معمولی) متفاوت است.

(2) سیستم های نیمه بسته-حلقه: یک انتخاب مقرون به صرفه-

یک رمزگذار چرخشی برای ارائه بازخورد روی محور موتور نصب شده است. این پیکربندی دارای ساختار ساده، هزینه کمتر و نصب و راه اندازی آسان تر است. برای اکثر برنامه‌هایی که به دقت فوق‌العاده-نیاز نیست، مانند ابزارهای عمومی CNC و چاپگرهای سه بعدی، مناسب است. با این حال، دقت آن به دلیل خطاهای موجود در زنجیره انتقال مکانیکی (مانند پیچ ​​های توپ و چرخ دنده ها) محدود می شود که نمی توان مستقیماً آن را جبران کرد. دقت موقعیت یابی معمولی بین 0.01 تا 0.1 میلی متر است.

(3) سیستم‌های حلقه بسته کامل-: تضمین دقت نهایی

یک رمزگذار خطی مستقیماً روی قطعه متحرک نهایی (مانند میز کار) برای ارائه بازخورد موقعیت نصب می شود. این امکان تشخیص مستقیم و جبران تمام خطاها در زنجیره انتقال مکانیکی را فراهم می کند و به بالاترین سطح دقت دست می یابد و دقت موقعیت یابی به سطح 0.001 میلی متر می رسد. چنین سیستم‌هایی در تولید نیمه‌رسانا، ماشین‌کاری فوق‌{3}دقیق و زمینه‌های مشابه استفاده می‌شوند. معایب آن هزینه بالای رمزگذارهای دقیق و پیچیدگی تنظیم سیستم است.

II. انواع موتور و مزایای هسته

(1) طبقه بندی بر اساس نوع منبع تغذیه

سروو موتورهای AC
The mainstream choice. They use three-phase AC power, with rotors typically of permanent-magnet or induction type. They offer a wide power range (from tens of watts to hundreds of kilowatts), high speeds (usually >3000 دور در دقیقه) و هزینه نگهداری کم (بدون برس کربن). آنها به طور گسترده ای در روبات ها، ماشین آلات CNC و سایر کاربردهای صنعتی استفاده می شوند.

سروو موتورهای DC
این شامل انواع براش و بدون برس می باشد. سرووهای DC برس دار ساختار ساده و گشتاور راه اندازی بالایی دارند اما به دلیل سایش برس نیاز به تعمیر و نگهداری دارند. سرووهای DC بدون برس فشرده، کارآمد و ماندگار هستند و اغلب در تجهیزات پزشکی و کاربردهای هوافضا استفاده می‌شوند. به طور کلی، به دلیل وابستگی به منابع تغذیه DC، سرووهای DC در کاربردهای صنعتی کمتر از سرووهای AC رایج هستند.

(2) چهار مزیت عملکرد اصلی

موقعیت-دقت بالا
با{0}}کنترل حلقه بسته و رمزگذارهای{{1} با وضوح بالا (به عنوان مثال، 23 بیت، 8 میلیون شمارش در هر دور)، می توان به دقت موقعیت یابی از سطح میلی متری تا سطح میکرون دست یافت که برای قرار دادن تراشه، برش لیزری و کاربردهای مشابه مناسب است.

محدوده سرعت گسترده با گشتاور خروجی ثابت
گشتاور ثابت در محدوده سرعت نامی حفظ می شود، در حالی که عملکرد توان ثابت بالاتر از سرعت نامی ممکن است. با محدوده سرعت وسیع (مثلاً 10-5000 دور در دقیقه)، سروو موتورها هم از مکان یابی دقیق سرعت پایین و هم از ماشینکاری با سرعت بالا پشتیبانی می کنند.

پاسخ پویا سریع
به لطف روتورهای اینرسی پایین-و الگوریتم های کنترل پیشرفته، زمان پاسخ می تواند به سطح میلی ثانیه برسد. سروو موتورها می توانند به سرعت از تغییرات فرمان پیروی کنند، و آنها را برای روبات ها و ماشینکاری سطوح پیچیده که نیاز به استارت، توقف و معکوس مکرر دارند، ایده آل می کند.

قابلیت اطمینان بالا و قابلیت ضد تداخل قوی-
با طراحی قوی سازگاری الکترومغناطیسی، الگوریتم‌های جبران دما، و حفاظت جامع از اضافه بار، سروو موتورها می‌توانند در محیط‌های صنعتی خشن (مانند متالورژی) به طور پایدار کار کنند. آنها قابلیت اضافه بار قوی، معمولا تا سه برابر گشتاور نامی را ارائه می دهند.

III. سروو موتورز در مقابل استپر موتورز

(1) ماهیت فنی و مقایسه عملکرد

(2) مبادله برنامه-

موتورهای سروو
مناسب برای برنامه هایی با نیازهای بالا برای دقت، سرعت، پاسخ دینامیکی و قابلیت اضافه بار، مانند ربات های صنعتی، ماشین ابزار CNC و تجهیزات نیمه هادی.

موتورهای پله ای
مناسب برای برنامه‌های حساس به هزینه-با سرعت متوسط-تا-کم، بار سبک و دقت متوسط، مانند چاپگرهای سه بعدی، تجهیزات اتوماسیون اداری، و سیستم‌های نوار نقاله ساده.

IV. زمینه های کاربردی و دستورالعمل های انتخاب

(1) سناریوهای کاربردی معمولی

اتوماسیون صنعتی
درایوهای مشترک ربات (نیاز به انعطاف و دقت)، محورهای تغذیه CNC (نیاز به سرعت بالا و پاسخ دینامیکی) و کنترل ثبت ماشین چاپ (نیاز به دقت هماهنگ سازی بالا).

تجهیزات هوشمند
ماشین‌های تاس ویفر نیمه‌رسانا (دقت در سطح نانومتر-)، بازوهای روباتیک تجهیزات تصویربرداری پزشکی (ارتعاش کم، قابلیت اطمینان بالا) و گیمبال‌های پهپاد (پاسخ سریع و ضد تداخل قوی).

ساخت دقیق
ماشین‌های سنگ‌زنی لنز نوری (دقت کمتر از{{0}) و ماشین‌های پوشش الکترود باتری لیتیومی (کنترل دقیق سرعت و کشش).

(2) دستورالعمل های پارامتر انتخاب کلید

الزامات دقت
بسیار{0}}دقت بالا (<0.005 mm): choose a حلقه کامل-بستهسیستم سروو
دقت عمومی (0.01-0.05 میلی متر): a را انتخاب کنیدحلقه نیمه-بسته-سیستم سروو برای عملکرد بهتر هزینه.

ویژگی های بار
شروع/توقف مکرر و اضافه بار کوتاه مدت-(مثلاً ربات های جابجایی): رزرو کنید2–3×حاشیه گشتاور
عملکرد ثابت-سرعت (مثلاً نوار نقاله): اطراف را انتخاب کنید1.2×گشتاور نامی

محدوده سرعت
High-speed applications (>3000 دور در دقیقه): اولویت بندیسروو موتورهای AC.
برنامه‌های کاربردی-کم-با گشتاور{1}}سرعت کم (<100 rpm): consider سرووهای DC بدون براشیا سرووهای AC همراه با کاهنده دنده.

سازگاری با محیط
محیط های گرد و غبار یا مرطوب: موتورهایی را انتخاب کنید که دارای درجه حفاظتی هستندIP65 یا بالاتر.
High-temperature environments (>85 درجه): مدل‌های مقاوم در برابر-درجه حرارت-بالا را انتخاب کنید یا راه‌حل‌های خنک‌کننده اختصاصی را تجهیز کنید.

V. نتیجه گیری

به عنوان یک جزء اصلی قدرت در اتوماسیون صنعتی، فناوری سروو موتور در حول محور دقت، سرعت و قابلیت اطمینان به تکامل خود ادامه می دهد. از سیستم‌های نیمه‌-حلقه‌ای- تا حلقه بسته کامل-، و از برنامه‌های اصلی جریان متناوب AC تا استفاده‌های تخصصی DC، انتخاب مناسب نیازمند متعادل کردن عملکرد، هزینه و شرایط عملیاتی است. در آینده، سروو موتورها عمیق‌تر با حسگرها و هوش مصنوعی ادغام خواهند شد و کنترل حرکت را به سمت هوش و انعطاف‌پذیری بیشتر سوق خواهند داد.