Servomotor: tipuri si principiul de functionare
Servomotorul este frecvent utilizat pentru dispozitive de inalta tehnologie in aplicatii industriale, precum tehnologia de automatizare. Este un dispozitiv electric autonom, care roteste partile masinii cu eficienta ridicata si precizie mare. Mai mult, arborele de iesire al acestui motor poate fi deplasat intr-un anumit unghi. Servomotorele sunt utilizate in principal in electronice de uz casnic, jucarii, masini, avioane si multe alte dispozitive.
Astfel, acest articol discuta despre definitia, tipurile, mecanismul, principiul, functionarea, controlul si, in cele din urma, aplicatiile si avantajele unui servomotor.
Definitie
Un servomotor este un actuator rotativ sau un motor care permite un control precis in ceea ce priveste pozitia unghiulara, acceleratia si viteza. Practic are anumite capacitati pe care nu le are un motor obisnuit. In consecinta, foloseste un motor obisnuit si il imperecheaza cu un senzor pentru feedback-ul pozitiei.
Tipuri de servomotoare
Servomotoarele pot fi de diferite tipuri, in functie de aplicatiile lor. Cele mai importante dintre ele sunt: servomotor de curent alternativ, servomotor de curent continuu, servomotor de curent continuu fara perii, servomotor de rotatie pozitionala, servomotor de rotatie continua si servomotor liniar.
Un servomotor tipic cuprinde trei fire si anume – putere, control si masa. Forma si dimensiunea acestor motoare depind de aplicatiile lor.
- Servomotor DC
Principiul de functionare de baza al motorului de curent continuu este acelasi cu celelalte motoare electromagnetice. Proiectarea, constructia si modurile de functionare sunt diferite. Rotoarele acestui tip de motor sunt proiectate cu lungime mare a rotorului si diametre mai mici. Marimea lor este mai mare decat cea a motoarelor conventionale cu aceeasi putere nominala.
Exista mai multe tipuri de servomotoare de curent continuu:
I. Motoare de serie
Motoarele din serie au un cuplu mare de pornire si atrag un curent mare. Reglarea turatiei este slaba.
II. Motor de serie divizat
Acestea sunt motoarele cu rata de camp divizat, cu niste kilowati fractionati. Au o curba tipica cuplu-viteza. Aceasta curba indica un cuplu ridicat de blocare si o reducere rapida a cuplului cu viteza mare.
III. Motor de control al suntului
Are doua infasurari separate:
- infasurarea campului – pe stator.
- infasurare armata – pe rotorul masinii.
Ambele infasurari sunt conectate la o sursa de alimentare de curent continuu.
IV. Motor cu sunt cu magnet permanent
Este un motor de excitatie fix in care campul este de fapt alimentat de un magnet permanent. In plus, performanta este similara cu motorul cu camp fix controlat de armatura.
- Servomotor de curent alternativ
Servomotoarele de curent alternativ sunt motoare de curent alternativ in care incorporeaza codificatoare care se folosesc cu controlere pentru a oferi feedback si control in bucla inchisa. Prin urmare, aceste motoare pot fi pozitionate cu precizie ridicata. Astfel, acestea pot fi controlate exact conform cerintelor pentru aplicatie.
Clasificarea servomotorelor de curent alternativ se face in doua tipuri. Acestea sunt servo motor AC cu 2 faze si 3 faze. Acum, majoritatea servomotorelor de curent alternativ sunt de tipul cu motor cu inductie in cusca de veverita cu doua faze. Sunt folosite pentru aplicatii cu putere redusa. Mai mult, motorul cu inductie cu colivie de veverita trifazata este acum utilizat pentru aplicatii in care sunt utilizate sisteme de mare putere.
- Servomotor DC fara perii
Motoarele BLDC sunt, de asemenea, cunoscute sub denumirea de motoare cu comutare electronica sau motoare sincrone alimentate de curent continuu prin invertor sau sursa de comutare. Prin urmare, acesta furnizeaza un curent electric alternativ pentru a actiona fiecare faza a motorului printr-un controler cu bucla inchisa. Controlerul furnizeaza impulsuri de curent infasurarilor motorului care controleaza viteza si cuplul motorului.
Constructia unui sistem motor fara perii este de obicei similara cu un motor sincron cu magnet permanent. In cele din urma, avantajele motorului fara perii fata de motoarele periate sunt raportul mare putere / greutate, viteza mare si control electronic. Motoarele fara perii gasesc aplicatii in locuri cum ar fi perifericele computerului (unitati de disc, imprimante), scule electrice portabile si vehicule, de la modele de aeronave pana la automobile.
- Servomotor de rotatie pozitionala
Servomotorul de rotatie pozitionala este cel mai important servomotor. Prin urmare, este, de asemenea, cel mai comun tip de servomotor. Iesirea arborelui se roteste in aproximativ 180 de grade. In plus, include opriri fizice situate in mecanismul de transmisie, pentru a opri rotirea in afara acestor limite, astfel incat sa protejeze senzorul de rotatie. Acest tip de servomotor poate fi intalnit in dispozitive precum cele care controleaza apa prin unde radio, masini, aeronave, roboti, jucarii etc.
- Servomotor cu rotatie continua
Servomotorul de rotatie continua se refera la servo-motorul de rotatie pozitionala comuna, dar poate merge in orice directie la nesfarsit. Semnalul de control, mai degraba decat setarea pozitiei statice a servo-ului, este inteles ca viteza si directie de rotatie. Gama de comenzi potentiale face ca servo-ul sa se roteasca in sensul acelor de ceasornic sau in sens invers acelor de ceasornic, dupa preferinta, la schimbarea semnalului de comanda. Astfel, un servomotor cu rotatie continua poate fi utilizat ca dispozitiv intr-o antena radar, intr-un robot sau ca motor de actionare intr-un robot mobil.
- Servomotor liniar
Servomotorul liniar este, de asemenea, similar cu servomotorul de rotatie pozitionala discutat mai sus, dar cu angrenaje suplimentare pentru a modifica iesirea de la circular la inainte si inapoi. Desi este putin probabil sa gasiti acest tip de servomotoare, uneori ele pot fi cumparate din magazinele de hobby-uri, fiind folosite in crearea avioanelor de model superior.
Principiul de lucru
Servomotorul functioneaza pe principiul PWM (Pulse Width Modulation), ceea ce inseamna ca unghiul sau de rotatie este controlat de durata impulsului aplicata PIN-ului sau de control. Practic, servomotorul este alcatuit dintr-un motor DC care este controlat de un rezistor variabil (potentiometru) si de unele angrenaje.
Mecanismul servomotorului
Practic, un servomotor este un servomecanism cu bucla inchisa care foloseste feedback-ul de pozitie pentru a controla miscarea si pozitia sa finala. Mai mult, intrarea la controlul sau este un semnal (analogic sau digital) care reprezinta pozitia comandata pentru arborele de iesire.
Motorul incorporeaza un anumit tip de codificator pentru a oferi feedback de pozitie si viteza. In cel mai simplu caz, masuram doar pozitia. Apoi, pozitia masurata a iesirii este comparata cu pozitia de comanda, intrarea externa la controler. Acum, daca pozitia de iesire difera de cea a iesirii asteptate, se genereaza un semnal de eroare. Ceea ce face ca motorul sa se roteasca in ambele directii, in functie de necesitatea de a aduce arborele de iesire in pozitia corespunzatoare. Pe masura ce se apropie pozitia, semnalul de eroare se reduce la zero. In cele din urma motorul se opreste.
Servomotoarele foarte simple pot pozitiona doar detectarea printr-un potentiometru si controlul bang-bang al motorului lor. Mai departe, motorul se roteste intotdeauna la viteza maxima. Desi acest tip de servomotor nu are multe utilizari in controlul miscarii industriale, totusi sta la baza servo-ului simplu si ieftin utilizat pentru modelele de control radio.
Servomotorii gasesc, de asemenea, utilizari in codificatoarele rotative optice pentru a masura viteza arborelui de iesire si o unitate de viteza variabila pentru a controla viteza motorului. Acum, acest lucru, atunci cand este combinat cu un algoritm de control PID, permite in continuare servomotorului sa fie in pozitia sa de comanda mai rapid si mai precis, cu o depasire mai mica.
Functionarea servomotoarelor
Servomotorele controleaza pozitia si viteza foarte precis. Acum un potentiometru poate simti pozitia mecanica a arborelui. Prin urmare, se cupleaza cu arborele motorului prin roti dintate. Pozitia curenta a arborelui este convertita in semnal electric prin potentiometru si este comparata cu semnalul de intrare de comanda. La servomotorele moderne, codificatoarele electronice sau senzorii detecteaza pozitia arborelui.
Oferim intrarea comenzii in functie de pozitia arborelui. Daca semnalul de feedback difera de intrarea data, un semnal de eroare avertizeaza utilizatorul. Amplificam acest semnal de eroare si aplicam ca intrare la motor, prin urmare motorul se roteste. Si cand arborele ajunge la pozitia necesara, semnalul de eroare devine zero si, prin urmare, motorul ramane in pozitie oprita, mentinand pozitia.
Intrarea de comanda este sub forma de impulsuri electrice. Deoarece intrarea efectiva in motor este diferenta dintre semnalul de feedback (pozitia curenta) si semnalul necesar, prin urmare viteza motorului este proportionala cu diferenta dintre pozitia curenta si pozitia necesara. Cantitatea de putere necesara motorului este proportionala cu distanta pe care trebuie sa o parcurga.
Controlul servomotoarelor
De obicei, un servomotor se roteste cu 90 de grade in ambele directii, prin urmare miscarea maxima poate fi de 180 de grade. Cu toate acestea, un servomotor normal nu se poate roti mai departe pana la o constructie in oprire mecanica.
Luam trei fire dintr-un servo: pozitiv, impamantat si fir de control. Un servomotor este controlat prin trimiterea unui semnal de latime de impuls modulat (PWM) prin firul de control. Un impuls este trimis la fiecare 20 de milisecunde. Latimea impulsurilor determina pozitia arborelui.
De exemplu: un impuls de 1 ms va misca arborele in sens invers acelor de ceasornic la -90 de grade, un impuls de 1,5 ms va misca arborele in pozitia neutra care este de 0 grade si un impuls de 2 ms va misca arborele in sensul acelor de ceasornic la +90 de grade.
Cand comandam un servomotor sa se deplaseze aplicand un impuls de latime adecvata, arborele se deplaseaza catre si mentine pozitia necesara a arborelui. Cu toate acestea, motorul rezista la schimbare. Impulsurile au nevoie de repetare pentru ca motorul sa mentina pozitia.
Aplicatii
- Robotica: la fiecare articulatie a robotului, conectam un servomotor. Dand astfel bratului robot unghiul sau precis.
- Benzi transportoare: servomotorele misca, opresc si pornesc benzi transportoare care transporta produsul de-a lungul diferitelor etape, de exemplu, in ambalarea / imbutelierea produsului si etichetarea.
- Focalizare automata a camerei: un servomotor extrem de precis incorporat in camera corecteaza obiectivul camerei pentru a clarifica imaginile de focalizare.
- Sistem de urmarire solara: motoarele servo regleaza unghiul panourilor solare pe tot parcursul zilei si, prin urmare, fiecare panou continua sa se confrunte cu soarele, ceea ce duce la valorificarea energiei maxime de la apus pana la apus.
- Tiparire, unde precizia, viteza si fiabilitatea, precum si costurile reduse sunt un avantaj.
- Sisteme de transport si manipulare in care este necesara viteza si precizia, precum si cuplul ridicat.
- Sistemele de pozitionare a antenei necesita de obicei un cuplu ridicat si o precizie foarte mare.
- Aplicatii de simulare in care viteza, cuplul si netezimea sunt importante.
Avantajele servomotorelor
Servomotorele sunt utilizate in multe industrii si au urmatoarele avantaje:
- Eficienta ridicata
- Putere mare de iesire in raport cu dimensiunea lor
- Cuplu mai constant la viteza mai mare
- Control cu bucla inchisa
- Operatiune silentioasa
- Foarte fiabil
- Raport ridicat dintre cuplu si inertie
- Acceleratie mare
- Performanta de mare viteza
- Controlul cuplului
- Alergare usoara
- Precizie ridicata
- De dimensiuni mici
- Este potrivit pentru diferite aplicatii de incarcare
Gama noastra de servomotoare se potriveste multor tipuri diferite de medii conventionale si dure si au fost dovedite de nenumarate ori intr-o gama larga de aplicatii. Indiferent de cerintele dvs., Proconsil Grup le acopera.
Proconsil Grup ofera consultanta gratuita pre si post vanzare astfel incat sa alegeti cea mai potrivita optiune pentru nevoile dumneavoastra.
Ne puteti contacta la numarul de telefon 0725 535 013 ori adresa de e-mail office@motoreductoare.ro