Mi az a szervo, szervokormány

A szervohajtás olyan hajtás, amelynek precíz vezérlése negatív visszacsatoláson keresztül történik, és így lehetővé teszi a munkatest mozgásához szükséges paraméterek elérését.

Az ilyen típusú mechanizmusok rendelkeznek egy érzékelővel, amely egy adott paramétert, például sebességet, pozíciót vagy erőt figyel, valamint egy vezérlőegységgel (mechanikus rudak vagy elektronikus áramkör), amelynek feladata a kívánt paraméter automatikus fenntartása a készülék működése során. , attól függően, hogy a szenzor az adott pillanatban érkezett.

Az üzemi paraméter kezdeti értéke például egy vezérléssel állítható be potenciométer gomb vagy más külső rendszer használatával, ahol számértéket kell megadni. Tehát a szervohajtás automatikusan végrehajtja a hozzárendelt feladatot – az érzékelő jelére támaszkodva pontosan beállítja a beállított paramétert, és stabilan tartja azt a hajtáson.

Sok negatív visszacsatolású erősítő és szabályozó szervónak nevezhető.Például a szervohajtások közé tartozik az autók fékezése és kormányzása, ahol a kézi működtetésű erősítőnek szükségszerűen negatív helyzet-visszacsatolása van.

A szervo fő összetevői:

• Meghajtó egység;

• Érzékelő;

• Vezérlőegység;

• Átalakító.

Meghajtásként például egy rúddal ellátott pneumatikus henger vagy egy hajtóműves villanymotor használható. A visszacsatoló érzékelő lehet kódoló (szögérzékelő) vagy például Hall érzékelő… Vezérlőegység – egyedi inverter, frekvenciaváltó, szervoerősítő (angolul Servodrive). A vezérlőkészülék azonnal tartalmazhat vezérlőjel-érzékelőt (transzducer, bemenet, ütésérzékelő).

A legegyszerűbb formában az elektromos szervohajtás vezérlőegysége egy olyan áramkörön alapul, amely összehasonlítja a beállított jelek értékét és a visszacsatoló érzékelőtől érkező jelet, aminek eredményeként megfelelő polaritású feszültséget kap. az elektromos motorhoz.

Ha a villanymotor dinamikus túlterhelésének elkerülése érdekében egyenletes gyorsításra vagy sima lassításra van szükség, akkor bonyolultabb, mikroprocesszorokon alapuló vezérlési sémákat alkalmaznak, amelyek pontosabban pozícionálhatják a munkatestet. Így például a fejek merevlemezeken való elhelyezésére szolgáló eszköz el van rendezve.

A csoportok vagy egy szervo hajtások precíz vezérlése CNC vezérlők használatával érhető el, amelyek egyébként programozható logikai vezérlőkre is építhetők. Az ilyen vezérlőkre épülő szervohajtások elérik a 15 kW teljesítményt és akár 50 Nm nyomatékot is képesek kifejteni.

A forgó szervohajtások szinkronok, a forgási sebesség, az elforgatási szög és a gyorsulás rendkívül precíz beállításával, valamint aszinkronok, ahol a fordulatszám rendkívül alacsony fordulatszámon is nagyon pontosan tartható.

A szinkron szervomotorok nagyon gyorsan képesek a névleges fordulatszámra felgyorsulni. Gyakoriak a kör alakú és lapos lineáris szervók is, amelyek akár 70 m/s²-es gyorsulást tesznek lehetővé.

Általánosságban elmondható, hogy a szervo eszközöket elektrohidromechanikusra és elektromechanikusra osztják. Előbbinél a mozgást a dugattyús-hengeres rendszer generálja és nagyon nagy a válaszreakció, utóbbiaknál egyszerűen csak váltós villanymotort használnak, de a teljesítmény egy nagyságrenddel kisebb.

A szervohajtások alkalmazási köre ma igen széles, a munkatest rendkívül pontos pozicionálásának lehetősége miatt.

Vannak mechanikus zárak, szelepek és különféle szerszámok és szerszámgépek munkatestei, különösen CNC-vel, beleértve a nyomtatott áramköri lapok és különféle ipari robotok gyári gyártására szolgáló automatákat és sok más precíziós szerszámot. A nagy sebességű szervomotorok nagyon népszerűek a repülőgépmodellek körében. Különösen a szervomotorok figyelemre méltóak jellegzetes egyenletes mozgásukról és energiafogyasztási hatékonyságukról.

A hárompólusú kommutátoros motorokat eredetileg szervomotorok hajtásaként használták, ahol a forgórész tekercseket, az állórész pedig állandó mágneseket tartalmazott. Volt hozzá gyűjtőkefe is. Később a tekercsek száma ötre nőtt, és nagyobb lett a nyomaték, és gyorsabb lett a gyorsulás.

A fejlesztés következő szakasza - a tekercseket a mágneseken kívül helyezték el, így a rotor súlya csökkent, és a gyorsulási idő is csökkent, de a költségek nőttek. Ennek eredményeként egy kulcsfontosságú fejlesztési lépésre került sor – elhagyták az elosztót (különösen az állandó mágneses forgórészes motorok terjedtek el), és a motor kefe nélkülinek, még hatékonyabbnak bizonyult, mivel a gyorsulás, a sebesség és a nyomaték most még magasabb volt.

A szervomotorok nagyon népszerűek lettek az elmúlt években. Arduino vezérli, amely tág lehetőségeket nyit mind az amatőr repülés, mind a robotika (quadcopter, stb.), valamint a precíziós fémvágó gépek létrehozása számára.

A hagyományos szervomotorok többnyire három vezetéket használnak a működéshez. Az egyik a teljesítményre, a második a jelre, a harmadik a közös. A jelvezetékhez vezérlőjel kerül, amely szerint be kell állítani a kimeneti tengely helyzetét. A tengely helyzetét a potenciométer áramkör határozza meg.

A vezérlő az ellenálláson és a vezérlőjel értékén keresztül meghatározza, hogy milyen irányba kell elfordulni, hogy a tengely elérje a kívánt pozíciót. Minél nagyobb a potenciométerről eltávolított feszültség, annál nagyobb a nyomaték.

Nagy energiahatékonyságuknak, precíz vezérlési képességüknek és kiváló teljesítményüknek köszönhetően a kefe nélküli motorokra épülő szervohajtások egyre gyakrabban találhatók meg játékokban, háztartási gépekben (HEPA szűrővel ellátott nagy teljesítményű porszívók) és ipari berendezésekben.