Kas yra servovariklis ir kaip jis veikia

Tikslas ir įtaisas

Servo pavara yra plačiai naudojama robotikoje, mechaninėje inžinerijoje, automobiliuose, procesų automatizavime gamyboje. Jo pagalba manipuliatoriai valdomi, langinės atidaromos (pilnos ar nepilnos) arba uždaromos (uždengiamos), staklių konstrukcijoje pjaustymo įrankiui ir kitoms pavaroms tiekti.

Tai įtaisas, kurį sudaro elektros variklis, greičių dėžė, padėties jutiklis (kodavimo įrenginys) arba rezistorius ir valdiklis (valdymo įtaisas).

Paprastais žodžiais tariant, tai yra elektromechaninė pavara, pagal vidinį grįžtamąjį ryšį nustatanti tikslią mechanizmo veleno padėtį, atsižvelgiant į išorinius valdymo signalus.

Paveikslėlyje parodyta įrenginio dalis:

„Servo pavaros“ yra įvairių galių ir tikslų: mažos galios nuo 0,05 kW, naudojamos automobilių ir robotikoje, pavyzdžiui, „sg90“ ir didelę galią - 15 kW. Pastarosios yra sumontuotos pramoniniuose manipuliatoriuose, CNC įrenginiuose, skirtuose vožtuvams valdyti naftos ir dujų pramonėje ir kt.

Elektrinis variklis ne visada montuojamas kaip variklis ant servopavaros. Kaip pavara gali būti naudojamas cilindras su lazdele, varomu suslėgtu oru ar skysčiu.

Servo tipai

Servo pavaros skirstomos į elektromechanines. Juose mechanizmą sudaro elektrinis variklis ir pavarų dėžė. Jie skiriasi santykinai mažu greičiu.

Išsiskiria pagal naudojamo variklio tipą:

• sinchroniniai, turi aukštą išėjimo veleno sukimosi tikslumą, greitai įgauna pagreitį;
• asinchroninis, pasižymintis stabiliu veleno sukimu;
• su nuolatinės arba kintamos srovės (universaliu) kolektoriniu varikliu.

„Servo pavaros“, kur varomasis mechanizmas yra stūmoklis su cilindru, pasižymi dideliu greičiu. Jis naudojamas automobilyje, norint pakeisti automatinės transmisijos pavaras. Įtaisytas į robotus, judančius daugiau nei šimtą kilogramų. Pramonės įmonėse, skirtų langinėms perjungti pakavimo mašinose, kur suslėgtas oras naudojamas kaip energijos nešiklis.

Pagrindinės servovariklio charakteristikos:

• Pagrindinis parametras yra sukimo momentas arba jėga ant veleno. Paso duomenyse nurodomi du kiekiai, atsižvelgiant į skirtingą maitinimo įtampą.
• Greitis, parodo, kiek laiko išėjimo velenas suksis 60⁰. Nurodomos skirtingų įtampų vertės.
• Koks valdymo signalas naudojamas, analoginis ar skaitmeninis.
• Maitinimo įtampa. Dauguma mažų diskų maitina nuo 4,8 iki 7,2 voltų. Jis naudojamas, pavyzdžiui, radijo bangomis valdomuose modeliuose. Jis komplektuojamas su trim laidais ir turi standartinį pinout. Valdymo signalas siunčiamas į baltą, rudą ar geltoną, tiekiama raudona įtampa, o juoda - įprasta viela.
• Darbinis sukimosi kampas, paprastai 180⁰ arba 360⁰. Galimos patobulintos pavaros su nuolatiniu veleno sukimu;
• Krumpliaračių gamybos medžiaga. Jie pagaminti iš žalvario, anglies pluošto, plastiko arba gali būti derinami.

Elektromechaniniame servovariklyje naudojami elektriniai varikliai su šerdimi, kurių veikimo metu švytuoklės sukimosi metu atsiranda vibracija. Tai sumažina išėjimo veleno sukimosi tikslumą. Varikliams, turintiems minimalią kinetinę rotoriaus energiją, šis trūkumas netaikomas. Tokios pavaros yra būtinos, kad CNC mašina tiksliai nustatytų pavarą. Tačiau jie yra brangesni nei pagrindiniai varikliai.

Dažniausiai naudojama greičių dėžė, skirta sumažinti greitį ir padidinti sukimo momentą ant išėjimo veleno. Rečiau naudojama pavara su sliekine pavara, kurios santykis yra didelis, tačiau ji yra brangesnė ir sunkiau pagaminta.

Taikymo sritis

Servo pavara yra plačiai naudojama robotikoje ir manipuliatoriuose. Kuriant mažus mechanizmus, naudojama mg995 servo pavara ir panašiai.

Norėdami valdyti šiuolaikinius mėgėjų gaminių pavarus, dažnai naudojami Arduino šeimos atstovai. Tai reiškia elektroninių prietaisų, skirtų valdyti robotus ir automatikos įrenginius, kuriuose naudojama servopavara, rinkinį. Valdymo signalas gali būti analoginis arba skaitmeninis.

Pavaros prijungimo prie valdymo įtaiso schema parodyta paveikslėlyje. Įrenginys gali valdyti kelis diskus.

Grindų šildymui naudokite automatiką, palaikančią nurodytą temperatūrą. O aušinimo skysčio, kuris yra karštas vanduo, srautas iš katilo yra kontroliuojamas servopavara.

Jis prijungtas prie valdymo įtaiso, kuris stebi temperatūrą, naudodamas temperatūros jutiklį, ir perduoda komandą RBM 24V elektroterminiam servo pavarui. Taip pat gali būti naudojamas AC230V servo pavara su reguliatoriumi.

Šildymo temperatūros kontrolė vykdoma automatiškai, kuriai naudojamas servopavaros tipas ICMA NC230V arba NC24V. Prietaisai galimi įvairioms maitinimo įtampoms.

Automobilyje naudojamas unifikuotas servo tipas turi mažus matmenis. Skirta dirbti su 12 voltų borto įtampa. Jis integruotas su centriniu užraktu ir montuojamas ant visų automobilio durų, įskaitant penktąsias duris (bagažinės durys).

Mechanizmas taip pat kontroliuoja karšto skysčio srautą į viryklę. Jis veikia kartu su termoelektriniu jutikliu, kurio signalas tiekiamas į valdymo įtaisą. Atlikus analizę, jutiklis siunčia komandą į servopavarą, kuri padidina arba sumažina skysčio srautą.

Pavyzdžiui, VAZ automobiliams naudojama elektrinė pavara su pavarų dėže SL-5.

Tai nėra išsamus tokių prietaisų naudojimo sąrašas.

Privalumai ir trūkumai

Servo pavara turi pranašumų prieš panašius įrenginius, tokius kaip stepper varikliai. Dėl atsiliepimų, mechanizmas gali sureguliuoti veleno padėtį, nepriklausomai nuo ašies apkrovos, o tai leidžia dideliu tikslumu nustatyti darbo mechanizmą.

Pagrindiniai pranašumai yra šie:

• aukštas padėties nustatymo tikslumas;
• pavarų dėžės dėka sumažinamas greitis ir padidėja momentas;
• darbinio kūno padėtį galima lengvai pakoreguoti pakeitus valdymo programą;
• galimybė pasiekti didesnį pagreitį eksploatacijos metu, dėl to servo yra tinkamesnis naudoti greitaeigiuose įtaisuose, palyginti su stepper varikliais;
• vienodas momentas beveik visame greičio diapazone;
• gerai toleruoja perkrovą.

Trūkumai yra šie:

• reduktoriaus buvimas (ypač kritiškas, jei jame yra plastikinės pavaros arba minkšti metalai);
• atsparių takelių susidėvėjimas (jei potenciometras naudojamas grįžtamiesiems ryšiams padėties nustatymo metu);
• sudėtingas valdymo programos nustatymas, siekiant gauti aukšto tikslumo rezultatus;
• brangi įranga (palyginti su, pavyzdžiui, varikliais su varikliais);
• tikslumas dažnai būna mažesnis nei su stepper varikliais.

Tačiau atminkite, kad visi pranašumai ir trūkumai yra įvertinti, jie gali būti panašūs į žingsninius variklius, kurie tam tikroje programoje parodys save geriau nei pavara su pavara ir atvirkščiai.

Išvada

Automatinis buitinių ir pramoninių sistemų valdymas yra tvirtai pagrįstas mūsų gyvenimu. Pastaruoju metu plačiai naudojama pavara, valdoma programuojamų blokų, skirtų įvairiems tikslams, tokiems kaip arduino.

Tai leido sukurti iš esmės naujus, mėgėjiškai skraidančius, radijo bangomis valdomus prietaisus, robotus ir vaikų žaislus. Pramonėje servo pavara naudojama staklėse, ant ekskavatoriaus, ant keturračio ir kt. Šiandien neįmanoma įsivaizduoti savo gyvenimo be servų.

Vaizdo įraše parodytas „sg90“ analoginių servų veikimas vorinių robotų modelyje:

Dabar jūs žinote, kas yra servovas, kaip jis sukurtas ir kam jis skirtas. Tikimės, kad pateikta informacija padėjo jums įsisavinti šią temą ir suprasti pagrindinius dalykus. Jei turite klausimų, užduokite juos komentaruose pagal straipsnį!

Susijusios medžiagos:

• Kas yra rotorius ir statorius variklyje
• Kaip veikia elektros skaitiklis?
• Kaip priversti automatinius vartus pasidaryti pats