Что такое сервомотор: что это такое, принцип работы, виды, для чего используется

что это такое, принцип работы, виды, для чего используется

Принцип действия

Работа устройства происходит по принципу обратного взаимодействия с системными сигналами. Сервопривод в определенный момент времени получает входящие параметры регулирующего значения и поддерживает его на выходе производимого элемента.

Конструкция устройства

Механизм подобного типа обычно имеет следующие составляющие:

1. Привод — электрический мотор с редуктором или похожие устройства. Необходим для уменьшения скорости движения, если она слишком большая.
2. Датчик обратной связи или потенциометр, меняющий угол поворота вала.
3. Блок, отвечающий за управление и питание.
4. Вход или конвертер.

В принципе работы самого простого варианта лежит схема обрабатывания значений, исходящих от датчика обратной связи и настраиваемых входящих сигналов для подачи напряжения необходимой полярности на двигатель. Сложные устройства, работающие с использованием микросхем, учитывают инерцию, обеспечивая ровный период разгона или торможения, что помогает уменьшить уровень нагрузок и добиться точной синхронизации показателей.

Разновидности

Различают два вида сервоприводов:

1. Синхронные – задают темп скорости вращения двигателя и другие параметры, быстрее достигая указанной скорости вращения.
2. Асинхронные – способны сохранять работу двигателя даже при низких оборотах.

Также устройства разделяют на электромеханические и электрогидромеханические по особенностям конструкции и принципу работы.

Основные характеристики

Механизмы имеют ряд параметров, характеризующих их работу:

1. Усиление на валу оказывает прямое влияние на крутящий момент. Это значение является одной из ключевых характеристик, в паспорте устройства может указываться несколько параметров для различных величин напряжения.
2. Скорость поворота также имеет важное значение в работе механизма. Обычно указывается в параметре времени – необходимо, чтобы выходной вал изменил свое направление на 60 градусов.
3. Указывается тип устройств — цифровой или аналоговый. Цифровые управляются при помощи кодовых команд, которые последовательно передаются через интерфейс. Аналоговые управляются через подачу разных частот, параметры которых задаются определенным образом.
4. Питание может быть различным, но у большинства таких агрегатов оно находится в диапазоне 4,8-7,2 вольта.
5. Угол поворота. Обычно это значение в 180 или 360 градусов.
6. Сервопривод может быть переменного или постоянного вращения.

Имеет значение материал изготовления. Детали могут быть металлическими, пластиковыми, либо в комбинированном составе.

Управление серводвигателем

К устройству по присоединенному к нему проводу подается управляющий сигнал, представляющий собой импульсы постоянной частоты и переменной ширины.

При подаче сигнала в проводимую схему генератор производит свой импульс, размер которого устанавливается с помощью потенциометра. Другая часть схемы проводит анализ всех поступаемых сигналов, и если он разный, то происходит включение сервопривода. Если размеры импульсов равнозначные, электромотор отключается.

Серводвигатели отличаются своим разнообразием по конструкции и принципу действия. Модели бывают со щетками и без щеток. Первая категория представлена двигателями постоянного тока. Устройства, имеющие щетки, более разнообразны – к ним относятся шаговые двигатели и работающие от переменного тока. Последняя группа делится еще на два вида — синхронные и асинхронные. Синхронные двигатели, в зависимости от особенностей работы, могут быть вращающимися или линейными.

В работе моторов также используется сервоусилитель – это элемент конструкции, который обеспечивает подачу питания и управление двигателем с постоянными магнитами. Может работать при необходимости и в автономном режиме, при помощи специальной программы, которая предварительно загружается в память устройства.

Агрегаты, гарантирующие высокую точность работы, являются весьма востребованными. Подобные двигатели широко применяются в различных сферах промышленности, всевозможных станках и оборудовании, автомобилестроении.

Область применения

В данный момент сервоприводы получили достаточно широкое распространение. Их можно встретить в точных приборах, автоматах, производящих различные платы, программируемых станках, промышленных роботах и других механизмах. Большую популярность приводы такого типа приобрели в авиамодельной сфере за счет эффективного расхода энергии и равномерного движения.

Сервоприводы меняются и развиваются. В самом начале появления они обладали коллекторными моторами с обмотками на роторе. Постепенно число обмоток выросло, также увеличилась и скорость вращения и разгона. Позже обмотки начали располагаться снаружи магнита, что также способствовало повышению эффективности работы. Дальнейшие усовершенствования позволили отказаться от коллектора, стали использоваться постоянные магниты ротора. Наиболее популярны сейчас сервоприводы, которые работают от программируемого контроллера. Это дает возможность создавать приборы высокой точности и современную технику.

Возможность достижения высокой точности часто становится решающим фактором для применения сервопривода. Кроме того, благодаря новым цифровым разработкам, позволяющим предусмотреть различные способы связи с объектами, система использует компьютер для управления и настройки, что значительно упрощает работу.

В различных сферах также используются серводвигатели. Они могут перемещать выходной вал в заданное положение и удерживать его автоматически. Также помогут придать движение какому-либо механизму, координируемому вращениями вала. Для мотора важными параметрами являются равномерность и тональность движения, эффективность затрачиваемой энергии.

что это такое, устройство, принцип работы, виды

Вряд ли сегодня кого-то можно удивить тем количеством электрических приборов, которые окружают человека в повседневной жизни. Многие из которых давно взяли на себя часть человеческого труда и обязанностей. Повсеместная автоматизация процессов охватила самые разнообразные отрасли, начиная автомобилестроением, и заканчивая устройствами в быту. Львиную долю нагрузки относительно автоматического управления параметрами работы  умных машин берет на себя сервопривод.

Что такое сервопривод?

Под сервоприводом следует понимать такое устройство, которое обеспечивает возможность управления рабочим органом посредством обратной связи. Само название произошло от латинского servus, что в переводе означает помощник. Изначально сервопривод использовался в качестве вспомогательного оборудования для различных станков, машин и механизмов. Однако с развитием технологий и постоянно растущей необходимостью повышать точность электронных устройств им начали отводить куда более значимую роль.

Устройство и принцип работы

Рис. 1. Устройство сервопривода

Устройство и принцип работы каждого сервопривода может кардинально отличаться от других моделей.

Однако в качестве примера мы рассмотрим наиболее актуальные варианты.

Конструктивно он может состоять из:

• Привода – устройства, приводящего в движение рабочий орган. Может выполняться посредством синхронного или асинхронного двигателя, пневмоцилиндра и т.д.
• Передаточный механизм – система шестеренчатой кривошипной или другой передачи, редуктор.
• Рабочий элемент – управляет перемещением в пространстве, непосредственно вал редуктора, передаточный механизм и т.д.
• Датчик – сигнализирует о достигнутом положении и передает информацию по каналу обратной связи.
• Блок питания – может применяться в случае прямого подключения сервопривода к сети, где требуется преобразование уровня и типа напряжения.
• Блок управления – осуществляет подачу управляющих сигналов на сервомотор для передвижения или корректировки места положения. Для этого применяются микропроцессоры, микроконтроллеры и т. д. К примеру, очень популярна плата Arduino.

Принцип действия заключается в подаче управляющего импульса на асинхронный или синхронный двигатель, который начинает вращаться, пока рабочий орган не окажется в нужной позиции. Как только будет достигнуто установленное положение, на датчике обратной связи появится нужный сигнал, который, перейдя на блок управления, прекратит питание электромеханического устройства. Движение сервопривода прекратится до появления новых электрических сигналов.

Далее начнется новый цикл работы устройства, число команд и последовательность их выполнения определяется заложенной программой.

Сравнение с шаговым двигателем

Рис. 2. Сравнение с сервопривода с шаговым двигателем

Вполне вероятно вы могли слышать, что та же функция часто выполняется шаговыми двигателями, однако между этими двумя устройствами имеется существенное отличие. Шаговый привод действительно осуществляет точное  позиционирование объекта за счет четкого числа подаваемых на электрическую машину импульсов, они достаточно тихоходны и не создают лишнего шума.

В остальном сервоприводы обладают рядом весомых преимуществ по сравнению с шаговыми электродвигателями:

• Могут использовать для привода любой тип электрической машины – синхронный, асинхронный, электродвигатель постоянного тока и т.д.
• Точность механического привода не зависит от износа деталей, появления люфтов, термических и механических изменений конструктивных элементов.
• Диагностирование неисправностей происходит моментально за счет обратной связи.
• Скорость вращения – любой обычный электродвигатель вращается быстрее шагового привода.
• Экономичность – вращение вала у шаговой электрической машины осуществляется при максимально допустимом напряжении питания, чтобы обеспечить максимальный момент.

Но кроме перечисленных преимуществ есть ряд позиций, по которым сервопривод уступает шаговому двигателю:

• Сложность системы управления и необходимость реализации ее работы – шаговый двигатель контролируется обычным счетчиком числа импульсов.
• Необходимость контролировать как частоту вращения, так и принимать меры для принудительного затормаживания в нужной точке – это приводит к дополнительным затратам энергии, программных и механических ресурсов.
• Обязательно используется дополнительный измерительный блок, контролирующий положение рабочего органа.
• Сервопривод обладает значительно большей стоимостью, поэтому применение шагового двигателя обходится дешевле.

Назначение

Рис. 3. Область применения

Сервопривод используется в самых различных направлениях науки и техники, где электрический привод, помимо функции вращения каких-либо элементов, должен выполнить и точное позиционирование. На практике они повсеместно используются в ЧПУ станках, автоматических задвижках, электронных клапанах, заводских станках с программным управлением, робототехнике.

В бытовых системах сервомоторы устанавливаются в системах отопления для регулировки подачи теплоносителя, топлива, управления нагревательным элементом, контроля переключения между центральными и автономными системами энергетических ресурсов и т. д. В автомобилях их используют для отпирания, запирания багажника, электронных блокировок.

Разновидности

За счет многолетнего развития сервоприводов сегодня можно встретить самые различные виды устройства. Поэтому мы рассмотрим наиболее распространенные критерии разделения.

По типу привода:

• асинхронные сервоприводы – получаются дешевле, чем с  синхронным электродвигателем, могут обеспечить точность даже при низких оборотах выходного вала;
• синхронные – более дорогой вариант, но быстрее разгоняется, что повышает скорость выполнения операций;
• линейные – не используют классических электрических моторов, но способны развивать большое ускорение.

По принципу действия выделяют:

• электромеханический сервопривод – движение обеспечивается электрической машиной и шестеренчатым редуктором;
• гидромеханический серводвигатель – движение осуществляется при помощи поршневого цилиндра, обладают значительно большей скоростью перемещения;

По материалу передаточного механизма:

• полимерные – износоустойчивые и легкие, но плохо переносят большие механические нагрузки;
• металлические – наиболее тяжелый вариант, относительно быстро изнашиваются, но могут выдерживать любые нагрузки;
• карбоновые – имеют средние характеристики по прочности и износоустойчивости, в сравнении с двумя предыдущими, но имеют более высокую стоимость.

Рис. 4. По материалу шестерней

По типу вала двигателя:

• с монолитным ротором – тяжелые сервоприводы, создают вибрацию при вращении;
• с полым ротором – самые легкие модели, быстро реагируют на команды и набирают обороты, их легче контролировать;
• с бесколлекторным ротором – не имеют подвижных контактов, которые создают дополнительное сопротивление вращению, наиболее дорогой вариант.

Рис. 5. По типу вала

Технические характеристики

При выборе конкретной модели сервопривода необходимо руководствоваться основными техническими параметрами, которые изготовитель указывает в паспорте устройства.

Наиболее значимыми характеристиками сервомотора являются:

• Усилие на валу серводвигателя – определяет механический момент и способность перемещать определенный вес, создавать усилие при резке, фрезеровке и т.д.

Рис. 6. Усилие на валу

• Скорость вращения – показывает, сколько поворотов вала может совершить устройство за единицу времени.
• Величина питающего напряжения – чаще всего электроснабжение сервопривода выполняется постоянным током, хотя встречаются модели и с переменным током выходного напряжения. Подключение питания к сервоприводу осуществляется тремя проводами: питающим, управляющим и общим.
• Угол вращения сервопривода – поворот выходного элемента, как правило, выпускается на 180° и 360°.
• Скорость поворота – подразделяется на сервоприводы с постоянным вращением и с переменной частотой.

Способы управления

Рис. 7. Способ управления сервоприводом

По способу управления могут быть аналоговые или цифровые сервоприводы, первый из них подает сигналы с разной частотой, которая задается специальной микросхемой, контролирующей работу устройства. Цифровые сервоприводы, в свою очередь, отличаются наличием процессора, который принимает команды и реализует их в качестве различных режимов работы на приводе.

Их практическое отличие заключается в наличии мертвых зон у аналоговых способов,  цифровые лишены этого недостатка, к тому же они быстрее реагируют на изменения и обладают большей точностью. Однако цифровой способ управления имеет большую себестоимость и на свою работу он расходует больше электроэнергии.

На рисунке 8 приведен пример управления сервоприводом с помощью подаваемых импульсов:

Рис. 8. Схема управления сервоприводом

Как видите на рисунке, сигнал поступает к генератору опорных импульсов (ГОП), подключенному к потенциометру. Далее сигнал поступает на компаратор (К), сравнивающий величины на выходе схемы и поступающие от датчика на рабочем органе. После этого прибор управления мостом (УМ) открывает нужную пару транзисторов моста для вращения вала мотора (М) по часовой или против часовой стрелки, также может задавать усилие за счет полного или частичного открытия перехода.

Преимущества и недостатки

К преимуществам сервопривода следует отнести:

• Универсальность устройства – может с легкостью устанавливаться в самые различные приборы, так как технические особенности редко влияют на конечный результат.
• Может реализовать широкий спектр крутящего момента за счет использования редуктора и изменения передаточного числа.
• Обладает большим ускорением, что значительно повышает продуктивность и сокращает сроки выполнения работы.
• Точное выставление позиции благодаря проверке места положения на датчике.
• Не боится перегрузок, что увеличивает срок службы, позволяет работать и в аварийных ситуациях.

К недостаткам следует отнести:

• Относительно большую стоимость – наличие обратной связи, датчиков и прочего вспомогательного оборудования обуславливает повышение себестоимости сервопривода.
• Износ передаточного механизма – в значительной мере ухудшает точность и эффективность, требует замены.
• Более сложная настройка работы – требует изменения параметров программного обеспечения или полной замены сервопривода.

Принцип работы сервопривода, что такое сервопривод

Сервопривод – это привод, предназначенный для осуществления контроля (угол поворота вала, скорость вращения/движения и так далее) над различными объектами, находящимися в постоянном движении. Контроль производится в зависимости от заданных ему параметров извне.

• Устройство
• Виды
• Параметры
• Принцип работы сервопривода
• Управление
• Преимущества и недостатки
• Подключение
• Шаговый сервопривод

Данный механизм получил достаточно широкое применение в различных промышленных сферах. Например, чаще всего его можно увидеть в конструкциях станков/машин для создания таких материалов/предметов и их обработки как:

• Упаковки и бумага;
• Листовой металл;
• Обработка материалов;
• Транспортное оборудование;
• Стройматериалы.

Также они могут использоваться в управляющих элементах механических систем (заслонка/задвижка, багажник автомобиля и тому подобные механизмы). Сервопривод очень полезен, так как позволяет поддерживать необходимый вам параметр.

Устройство

org/ImageObject»>

Сервопривод включает в свой состав такие элементы как:

• Приводной механизм – к примеру, это может быть электромотор. Благодаря ему становится возможным управление скоростью нужного диапазона в определённый временной момент;
• Датчики – осуществляют контроль над необходимыми параметрами. Могут быть предназначены для отслеживания положения, усилия, поворота угла или скорости вращения объекта;
• Блок управления – немало важный элемент, так как именно благодаря ему происходит поддержание требуемых параметров в автоматическом режиме;
• Блок питания – питает данный механизм.

Интересно, что самый простой управляющий блок чаще всего создаётся с использованием схемы сравнений значений на датчике и необходимых значений при подаче напряжения определённой полярности на привод.

Виды

Сервоприводы могут быть произведены в самых различных комплектациях. Эти устройства разделяют по принципу движения:

Вращательное

Представлено двумя вариациями: синхронной и асинхронной. Синхронный вариант помогает задать высокоточные параметры скорости вращения, углов поворота и ускорения. По сравнению с асинхронным скорость набирают быстрее, поэтому и стоят больше;

Асинхронный привод отличается способностью поддержания с большой точностью необходимой скорости даже в условиях низких оборотов.

Линейное

Также делится на два варианта: плоские и круглые. Двигатели данного типа развивают достаточно высокое ускорение (70 метров в секунду).

Ещё их выделяют по способу действия:

• Электромеханические механизмы – формирование движений происходит за счёт электродвигателя с редуктором;
• Электрогидромеханические – у них любое движение создаётся с участием системы поршня-цилиндра. В сравнении с электромеханическим приводом они обладают отличительно высоким быстродействием.

Параметры

Абсолютно любой сервопривод классифицируется по следующим параметрам:

Поворотная скорость представляет собой конкретный временной промежуток, необходимый для изменения позиции вала и зависима от определённого напряжения.

Поворотный угол выходного вала. Обычно этот параметр равен 180, 360.

Крутящий момент является самым важным параметром работы механизма и регулируется в зависимости от напряжения.

Управление сервопривода зависит от его типа – цифровой он или аналоговый.

Питание. Чаще всего в моделях используют напряжение, варьирующееся от 4.8 до 7.2 вольт.

Материал. Для изготовления редуктора могут использовать различные материалы. Для шестерней используют металл, карбон, пластик. Металл отличается большой устойчивостью в условиях динамических нагрузок, но не долговечен. Пластик долговечен, но не устойчив в динамических нагрузках.

Размер. По этому параметру приводы делят на микро-, стандартные и большие (существуют и другие размеры, но эти самые распространенные).

Принцип работы сервопривода

Движение редукторного выходного вала, который связан сервоприводом с шестернями, происходит за счёт работы электродвигателя. Для регулирования оборотов предназначен редуктор. Для управления необходимыми механизмами вал соединяется непосредственно с ними.

Его положение контролирует специальный датчик (на них основано всё устройство), который преобразует угол поворота в электро-сигналы. Такой датчик носит название энкодера. Во время поворота бегунка сопротивление энкодера изменяется. Это изменение пропорционально зависимо от угла поворота датчика. Благодаря этому принципу работы механизм можно зафиксировать в нужной позиции.

Для поддержания отрицательной обратной связи используется электронная плата, которая обрабатывает сигналы, приходящие от энкодера. Она сравнивает параметры и определяет запускать или остановить электродвигатель.

Управление

Для того чтобы серводвигатель мог функционировать в нём используют специальную систему, основанную на G-кодах. Упомянутые коды представлены набором управляющих команд, которые заложены в программе.

Например, в системе ЧПУ сервопривод контактирует с инверторами, способными изменять напряжение, которое соответствует входному, в обмотке электромотора.

Вся система серводвигателя управляется/контролируется блоком управления, из которого поступают различные команды, например, передвижения по оси Х или У. После подачи команды в инверторе создаётся определённое напряжение, питающее привод. Затем серводвигатель начинает своё круговое движение, связанное с главным исполнительным элементом механизма и энкодером.

Энкодер создаёт множество импульсов, которые подсчитываются блоком, осуществляемыми управление устройством. Для каждой позиции исполнительного элемента в программе установлено определённое количество импульсов. Так под их влиянием либо подаётся напряжение на моторчик, либо прекращается.

Преимущества и недостатки

Приятной особенностью сервоприводов является их достаточно малый размер и вес, что позволяет устанавливать их в различные конструкции с лёгкостью. Также они отличаются своей почти полностью бесшумной работой, что очень важно при использовании данных устройств на определённых участках. Любой сервопривод можно настроить персонально под свои конкретные задачи.

Благодаря сервоприводу можно осуществлять управление с отличительной большой точностью и стабильностью.

Из недостатков выделяется только сложность в их настройке и стоимости.

Подключение

Подключение сервопривода осуществляется за счёт проводников в количестве трёх штук. Два проводника используются для подачи питания на электромотор, а оставшийся необходим для передачи сигналов от блока управления, которые приводят вал в нужную позицию.

Стоит отметить, что для того чтобы снизить вероятность огромных динамических нагрузок, которым может подвергаться электромотор, необходимо осуществлять как плавный разгон мотора, так и его торможение. Для этой цели создаются и используются более высокие по сложности микроконтроллеры, которые обеспечивают высокую точность в контроле и управлении положением рабочей детали.

Шаговый сервопривод

Понравилась статья? Расскажите друзьям:

Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 6 чел.
Средний рейтинг: 4.3 из 5.

Сервоприводы. Виды и устройство. Характеристики и применение

Сервоприводы и механизмы оснащены датчиком, который отслеживает определенный параметр, например усилие, положение или скорость, а также управляющий блок в виде электронного устройства. Задачей этого устройства является поддержание необходимых параметров в автоматическом режиме во время функционирования устройства, в зависимости от вида поступающего сигнала от датчика в определенные периоды времени.

При необходимости создания управления несколькими группами сервоприводов используют контроллеры с ЧПУ, которые собраны на схемах программируемых логических контроллеров. Такие сервоприводы способны обеспечить крутящий момент 50 Н*м, мощностью до 15 киловатт.

Синхронные способны задать скорость вращения электродвигателя с большой точностью, так же как ускорение и угол поворота. Синхронные виды приводов могут быстро достигать номинальной скорости вращения.

Асинхронные способны точно выдерживать скорость даже на очень низких оборотах.

Сервоприводы принципиально разделяют на

электромеханические и электрогидромеханические. Электромеханические приводы состоят из редуктора и электродвигателя. Но их быстродействие оказывается намного меньше. В электрогидромеханических приводах движение создается путем движения поршня в цилиндре, вследствие чего быстродействие оказывается на очень высоком уровне.

Устройство и работа

От обычного электродвигателя сервопривод отличается тем, что можно задать точное положение вала в градусах. Сервоприводы – это любые механические приводы, которые включают в себя датчик некоторого параметра и блок управления, который способен автоматически поддерживать требуемые параметры, соответствующие определенным внешним значениям.

1 — Шестерни редуктора
2 — Выходной вал
3 — Подшипник
4 — Нижняя втулка
5 — Потенциометр
6 — Плата управления
7 — Винт корпуса
8 — Электродвигатель постоянного тока
9 — Шестерня электродвигателя

Для преобразования электрической энергии в механическое движение, необходим электродвигатель. Приводом является редуктор с электродвигателем. Редуктор требуется для снижения скорости двигателя, так как скорость слишком большая для применения. Редуктор состоит из корпуса, в котором расположены валы с шестернями, способными преобразовывать и передавать крутящий момент.

Путем запуска и останова электродвигателя можно приводить в движение выходной вал редуктора, который связан с шестерней сервопривода. К валу можно присоединять устройство или механизм, которым требуется управлять. Кроме этого для контроля положения вала требуется наличие датчика обратной связи. Этот датчик может преобразовать угол поворота снова в сигнал электрического тока.

Такой датчик получил название энкодера. В качестве энкодера может применяться потенциометр. Если бегунок потенциометра поворачивать, то будет изменяться его сопротивление. Значение этого сопротивления прямо пропорционально зависит от угла поворота потенциометра. Таким образом, есть возможность добиться установки определенного положения механизма.

Кроме выше названного потенциометра, редуктора и электродвигателя, сервоприводы оснащены электронной платой, которая обрабатывает поступающий сигнал внешнего значения параметра от потенциометра, сравнивает, и в соответствии с результатом сравнения запускает или останавливает электродвигатель. Другими словами эта электронная начинка отвечает за поддержку отрицательной обратной связи.

Подключение сервопривода осуществляется тремя проводниками, два из которых подают питание напряжением электродвигателя, а по третьему проводнику поступает сигнал управления, с помощью которого выполняется установка положения вала двигателя.

Кроме электродвигателя, играть роль привода может и другой механизм, например пневматический цилиндр со штоком. В качестве датчика обратной связи применяют также датчики поворота угла, либо датчик Холла. Управляющий блок является сервоусилителем, частотным преобразователем, индивидуальным инвертором. Он может содержать также и датчик сигнала управления.

При необходимости создания плавного торможения или разгона для предотвращения чрезмерных динамических нагрузок двигателя, выполняют схемы более сложных микроконтроллеров управления, которые могут контролировать позицию рабочего элемента намного точнее. Подобным образом выполнено устройство привода установки позиции головок в компьютерных жестких дисках.

Характеристики сервоприводов

Основные параметры, которые характеризуют сервоприводы:

• Усилие на валу. Этот параметр является крутящим моментом. Это наиболее важный параметр сервопривода. В паспортных данных чаще всего указывается несколько значений момента для разных величин напряжения.
• Скорость поворота также является важной характеристикой. Она указывается в эквиваленте времени, необходимом для изменения позиции выходного вала привода на 60 градусов. Этот параметр также могут указывать для нескольких значений напряжения.
• Тип сервоприводов бывает аналоговый или цифровой.
• Питание. Основная часть сервоприводов функционирует на напряжении 4,8-7,2 вольта. Питание подается чаще всего по трем проводникам: белый – сигнал управления, красный – напряжение работы, черный – общий провод.
• Угол поворота – это наибольший угол, на который выходной вал способен повернуться. Чаще всего этот параметр равен 180 или 360 градусов.
• Постоянного вращения. При необходимости обычный сервопривод можно модернизировать для постоянного вращения.
• Материал изготовления редуктора сервоприводов бывает различным: карбон, металл, пластик, либо комбинированный состав. Шестерни, выполненные из пластика, не выдерживают ударных нагрузок, однако обладают высокой износостойкостью. Карбоновые шестерни намного прочнее пластмассовых, но имеют высокую стоимость. Шестерни из металла способны выдержать значительные нагрузки, падения, но имеют низкую износостойкость. Выходной вал редуктора устанавливают по-разному на разных моделях: на втулках скольжения, либо на шариковых подшипниках.

Преимущества

• Легкость и простота установки конструкции.
• Безотказность и надежность, что важно для ответственных устройств.
• Не создают шума при эксплуатации.
• Точность и плавность передвижений достигается даже на малых скоростях. В зависимости от поставленной задачи разрешающая способность может настраиваться работником.

Недостатки

• Сложность в настройке.
• Повышенная стоимость.

Применение

Сервоприводы в настоящее время используются достаточно широко. Так, например, они применяются в различных точных приборах, промышленных роботах, автоматах по производству печатных плат, станках с программным управлением, различные клапаны и задвижки.

Наиболее популярными стали быстродействующие приводы в авиамодельном деле. Серводвигатели имеют достоинство в эффективности расхода электрической энергии, а также равномерного движения.

В начале появления серводвигателей использовались коллекторные трехполюсные моторы с обмотками на роторе, и с постоянными магнитами на статоре. Кроме этого, в конструкции двигателя был узел с коллектором и щетками. Далее, по мере технического прогресса число обмоток двигателя увеличилось до пяти, а момент вращения возрос, так же как и скорость разгона.

Следующим этапом развития серводвигателей было расположение обмоток снаружи магнитов. Этим снизили массу ротора, уменьшили время разгона. При этом стоимость двигателя увеличилась. В результате дальнейшего проектирования серводвигателей было решено отказаться от наличия коллектора в устройстве двигателя. Стали применяться двигатели с постоянными магнитами ротора. Мотор стал без щеток, эффективность его возросла вследствие увеличения крутящего момента, скорости и ускорения.

В последнее время наиболее популярными стали сервомоторы, работающие от программируемого контроллера (Ардуино). Вследствие этого открылись большие возможности для проектирования точных станков, роботостроения, авиастроения (квадрокоптеры).

Так как приводы с моторами без коллекторов обладают высокими функциональными характеристиками, точным управлением, повышенной эффективностью, они часто применяются в промышленном оборудовании, бытовой технике (мощные пылесосы с фильтрами), и даже в детских игрушках.

Сервопривод отопления

По сравнению с механической регулировкой системы отопления, электрические сервоприводы являются наиболее совершенными и прогрессивными техническими устройствами, обеспечивающими поддержание параметров отопления помещений.

1 — Блок питания
2 — Комнатные термостаты
3 — Коммутационный блок
4 — Серводвигатели
5 — Подающий коллектор
6 — Обход
7 — Водяной теплый пол
8 — Обратный коллектор
9 — Датчик температуры воды
10 — Циркулярный насос
11 — Шаровый клапан
12 — Регулировочный клапан
13 — Двухходовой термостатический клапан

Привод системы отопления функционирует совместно с термостатом, установленным на стену. Кран с электрическим приводом монтируется на трубе подачи теплоносителя, перед коллектором теплого водяного пола. Далее выполняется подключение питания 220 вольт и настройка терморегулятора рабочего режима.

Система управления оснащается двумя датчиками. Один из них расположен в полу, другой в помещении. Датчики передают сигналы на термостат, управляющий сервоприводом, который соединен с краном. Повысить точность регулировки можно путем установки дополнительного прибора снаружи помещения, так как условия климата непрерывно изменяются, и оказывают влияние на температуру в комнате.

Привод механически соединен с клапаном для его управления. Клапаны могут быть двух- и трехходовыми. Двухходовой клапан может изменять температуру воды в системе. Трехходовой клапан способен поддерживать температуру неизменной, однако изменяет потребление горячей воды, которая подается в контуры. В устройстве трехходового клапана имеется два входа для горячей воды (трубы подачи) и выход обратной воды, через который подается смешанная вода с заданной температурой.

Смешивание воды происходит с помощью клапана. При этом осуществляется регулировка подачи теплоносителя в коллекторы. При открывании одного входа, другой начинает закрываться, а расход воды на выходе не изменяется.

Сервоприводы багажника

В настоящее время современные автомобили чаще всего стали производит с функцией автоматического открывания багажника. Для такой цели применяют рассмотренную нами конструкцию сервопривода. Автопроизводители используют два метода для оснащения такой функцией автомобиля.

Конечно, пневмопривод багажника более надежен, однако его стоимость достаточно высока, поэтому в автомобилях такой привод не нашел применения.

Электрический привод выполняется с разными способами управления:

• Рукояткой на крышке багажника.
• Кнопкой на панели двери водителя.
• С пульта сигнализации.

Открывать багажник вручную не всегда бывает удобным. Например, зимой замок имеет свойство замерзать. Сервопривод дополнительно выполняет функцию защиты автомобиля от чужого проникновения, так как совмещен с устройством замка.

Такие приводы багажника используются на некоторых импортных автомобилях, однако, можно установить такой механизм и на отечественных машинах, было бы желание.

Существуют приводы багажника с магнитными пластинами, однако они не нашли применения, так как их устройство достаточно сложное.

Наиболее приемлемыми по цене являются сервоприводы багажника, которые выполняют только открывание. Функция закрывания для них недоступна. Также можно выбрать конструкцию модели привода, имеющего инерционный механизм. Он играет роль блокировки при появлении препятствия при движении багажника.

Дорогостоящие модели сервоприводов включают в себя механизм подъема и опускания багажника, доводчика механизма запирания, датчиков и контроллера. Обычно их на автомобилях устанавливают на заводе, однако простые конструкции вполне можно монтировать самостоятельно.

Похожие темы:

• Электрические приводы. Виды и устройство. Применение и работа
• Шаговые электродвигатели. Виды и работа. Особенности
• Сельсины. Виды и особенности. Режимы работы
• Исполнительные устройства. Виды и работа. Применение и особенности
• Актуаторы. Виды и устройство. Работа и применение. Особенности
• Сервоприводы. Виды и устройство. Характеристики и применение

Сервомотор что это

Главная » Разное » Сервомотор что это

устройство, принцип работы и основные виды [Амперка / Вики]

Познакомимся поближе с сервоприводами. Что это такое и как они работают? Рассмотрим разновидности сервоприводов и их применение, дадим подсказки по подключению и управлению.

Что такое сервопривод

Сервопривод — это электродвигатель с блоком управления, который за счёт обратной связи может точно поддерживать заданное положение вала или постоянную скорость вращения.

Сервоприводы используются, чтобы аккуратно приводить в действие различные механизмы. К примеру, привод может открывать/закрывать заслонки кормушки для домашнего питомца или активировать тайник в квеструме. А ещё сервомотор даст возможность вашему роботу управлять руками или вращать головой.

Характеристики сервопривода

Крутящий момент

Крутящий момент представляет собой произведение силы на длину рычага. Другими словами, он показывает, насколько тяжёлый груз сервопривод способен удержать в покое на рычаге заданной длины.

Например, если крутящий момент равен 5 кг·см, это означает, что сервопривод удержит в горизонтальном положении рычаг длиной 1 см с подвешенным грузом 5 кг на свободном конце. Или, что равносильно, удержать рычаг длиной 5 см с подвешенным грузом 1 кг.

Скорость поворота

Скорость сервопривода выражается через время, за которое выходной вал успеет повернуться на 60°. Характеристика 0,1 с/60° означает, что сервопривод поворачивается на 60° за 0,1 с. Из неё можно вычислить скорость в оборотах в минуту, но так сложилось, что для сервоприводов чаще всего используют именно интервал времени поворота на 60°.

Форм-фактор

Сервоприводы различаются по размерам. И хотя официальной классификации не существует, производители давно придерживаются нескольких размеров с общепринятым расположением крепёжных элементов.

Форм-фактор	Вес	Размеры
Микро	9–25 г	22×15×25 мм
Стандартный	40–80 г	40×20×37 мм
Большой	50–90 г	49×25×40 мм

Внутренний интерфейс

Сервоприводы бывают аналоговые и цифровые. Внешне они ничем не отличаются: электромоторы, редукторы, потенциометры у них одинаковые. Главное отличие между аналоговыми и цифровыми сервоприводами состоит в способе обработки управляющего сигнала и сигнала обратной связи. В остальном их устройство и принципы работы совпадают.

В аналоговом сервоприводе входные данные анализируются логической микросхемой: сравнивается текущее и необходимое положения двигателя, и на основании разницы даётся команда изменить положение. Время реакции составляет порядка 20 мс, поскольку импульс подаётся с частотой 50 Гц. Полученный сигнал определяет, когда и в какую сторону вращать двигатель.

В цифровом сервоприводе входные данные анализируются микроконтроллером. Данное техническое решение позволяет увеличить частоту сигналов до 200 Гц и выше. Каждый импульс короче по длине, но благодаря большому количеству сигналов, двигатель становится более шустрым: быстрее реагирует на внешние воздействия и развивает необходимый крутящий момент, а мёртвые зоны становятся намного короче.

Цифровые сервоприводы решают проблемы, связанные с низкой частотой сигналов, но вместе с тем становятся сложнее в производстве, а потому и дороже. Кроме того, они потребляют чуть больше энергии, чем аналоговые.

Материалы шестерней редуктора

Шестерни редуктора могут быть пластиковые или металлические.

Пластиковые шестерни редуктора изготавливаются из силикона или нейлона, они слабо подвержены износу, мало весят и недорого стоят. Это делает их довольно популярными в любительских проектах, где не предполагаются большие нагрузки на механизм.

Металлические шестерни редуктора тяжелее и дороже, но зато способны выручить там, где предполагаются нагрузки, непосильные для пластика. Поэтому более мощные двигатели обычно оснащаются именно металлическим редуктором. Шестерни из титана — фавориты среди металлических шестерней, причём как по техническим характеристикам, так и, к сожалению, по цене.

Однако металлические шестерни быстро изнашиваются, так что придётся менять их практически каждый сезон.

Коллекторные и бесколлекторные моторы

Существует три типа моторов для сервоприводов:

• Коллекторный мотор с сердечником (Brush motor).

• Коллекторный мотор без сердечника (Coreless motor).

• Бесколлекторный мотор (Brushless motor).

Коллекторный мотор с сердечником обладает плотным железным ротором с проволочной обмоткой и магнитами вокруг него. Ротор имеет несколько секций, поэтому когда мотор вращается, ротор вызывает небольшие колебания мотора при прохождении секций мимо магнитов. В результате получается, что сервопривод вибрирует и не отличается точностью, зато это самый доступный по цене тип двигателей.

Коллекторный мотор с полым ротором обладает единым магнитным сердечником с обмоткой в форме цилиндра или колокола вокруг магнита. Конструкция без сердечника легче по весу и не разделена на секции, что приводит к более быстрому отклику и ровной работе без вибраций. Такие моторы дороже, но они обеспечивают более высокий уровень контроля, крутящего момента и скорости по сравнения с мотором с сердечником.

Бесколлекторный мотор обладает всеми положительными качествами моторов без сердечников, но к тому же способен развивать в тех же условиях более высокую скорость и крутящий момент. Такой тип двигателей самый дорогой.

Виды сервоприводов

Сервоприводы отличаются по сигналу управления и способу преобразования электрической энергии в механическую.

Сервоприводы PDM с удержанием угла

Сервоприводы с интерфейсом PDM (PWM), которые преобразуют управляющие сигналы в установку и удержание заданного угла.

Сервоприводы PDM постоянного вращения

Сервоприводы с интерфейсом PDM (PWM), которые преобразуют управляющие сигналы, чтобы поддерживать заданную скорость вращения вала в любом направлении без ограничений по углу поворота.

Сервоприводы SCS

Сервоприводы с интерфейсом SCS, которые преобразуют управляющие сигналы в установку и удержание заданного угла.

Сервоприводы STS

Сервоприводы с интерфейсом STS, которые преобразуют управляющие сигналы, чтобы поддерживать заданную скорость вращения вала в любом направлении без ограничений по углу поворота.

Список сервоприводов

В заключение

Сервоприводы бывают разные: получше или подешевле, надёжнее или точнее. И перед тем, как купить сервопривод, стоит учесть, что он может не обладать лучшими характеристиками, но главное, чтобы он подходил именно для вашего проекта. Удачи в ваших начинаниях!

Ресурсы

Полезные статьи

какова разница и что выбрать? — MULTICUT

В качестве электропривода порталов и исполнительных узлов фрезерно-гравировальных станков с чпу и оборудования для плазменной резки с ЧПУ применяются шаговые двигатели и сервоприводы. Что лучше: шаговый двигатель или сервопривод, и в каких случаях применение того или иного электропривода экономически и технически оправданно, рассмотрим в данной статье.

Устройство шагового привода

Шаговый привод состоит из синхронной электрической машины и управляющего контроллера. Последний обеспечивает подачу управляющих сигналов на обмотки двигателя и их попеременное включение в соответствии с заданной программой.

Шаговый двигатель — электрическая машина, преобразующая управляющие сигналы в перемещение вала на определенный угол и фиксацию его в заданном положении. Количество шагов таких электродвигателей составляет от 100 до 400, угол шага — от 0,9-3,6°.

Принцип работы шагового двигателя

Состоит это электромеханическое устройство из статора, где размещены катушки возбуждения, и вращающейся части с постоянными магнитами или обмотками. Такая конструкция ротора обеспечивает его фиксацию после отработки управляющей команды.

На статоре расположено несколько обмоток. При подаче напряжения на катушку, под воздействием магнитного поля ротор поворачивается на определенный угол в соответствии с пространственным положением обмотки. При ее обесточивании и подаче управляющего сигнала на другую катушку вращающаяся часть электродвигателя занимает другую позицию. Каждый поворот вала соответствует углу шага. При обратной последовательности подачи напряжения на катушки ротор вращается в противоположном направлении.

Для поворота ротора на меньший угол одновременно включаются 2 обмотки. Количество шагов ограничено и зависит от числа полюсов статора электромотора. Для обеспечения плавного вращения ротора на катушки статора подают разные токи, разность которых определяет положение ротора. Такой способ управления позволяет снизить дискретность и увеличить количество шагов до 400.

К числу недостатков шаговых двигателей можно отнести довольно низкую скорость, пропуск шагов при высокой (выше расчетной) нагрузке на валу, снижение момента при высокой частоте вращения и большое время разгона.

Устройство сервопривода

Сервопривод состоит из синхронного двигателя, датчика скорости и положения, а также управляющего контроллера. Основная разница между шаговым двигателем и сервоприводом состоит в наличии обратной связи по положению, скорости, моменту на валу ротора.

Электропривод такого типа построен на базе следящей схемы автоматического регулирования. При несоответствии скорости или другой величины контроллер будет подавать сигналы на отработку, пока требуемый параметр или положение вала не будет соответствовать заданному. В качестве датчика обратной связи используют абсолютные и относительные энкодеры различных типов и конструкций.

Принцип действия сервопривода

Управляющее устройство в соответствии с заданной программой подает напряжение на сервопривод, который соединен с порталом станка. Двигатель перемещает рабочий орган. При этом энкодер вырабатывает импульсы, поступающие на контроллер. Подсчет их числа осуществляет управляющее устройство. Количество импульсов пропорционально перемещению портала. При достижении рабочим органом заданного положения на электромотор перестает поступать напряжение. Портал фиксируется. Пока число импульсов, зафиксированных контроллером с датчика, не достигнет запрограммированной величины, двигатель будет осуществлять перемещение рабочего органа.

Шаговый сервопривод можно также настроить на поддержание постоянной частоты вращения вне зависимости от нагрузки или постоянного момента при разной скорости.

К достоинствам сервоприводов относятся точность позиционирования, динамика разгона и отсутствие снижения момента при высоких скоростях. Ограничивает применение сервопривода, как правило, достаточно большая стоимость.

Чем отличается сервопривод от шагового двигателя?

Критерий сравнения	Шаговые двигатели	Сервоприводы
Эксплуатационный ресурс	Шаговые электромоторы не имеют коллекторного узла, подверженного износу. Также они не имеют частей, нуждающихся в регулярном техобслуживании и замене	Коллекторные серводвигатели необходимо регулярно обслуживать. Максимальный срок службы коллекторного узла — 5000 часов непрерывной работы. При этом бесщеточные сервомоторы не уступают в надежности шаговым двигателям
Точность перемещений исполнительного органа	Современные шаговые электродвигатели обеспечивают перемещение рабочей части с точностью до 0,01 мм. Отличие шагового двигателя от сервопривода заключается в пропуске шагов при высокой (выше расчетной) нагрузке, что значительно снижает качество обработки	Сервопривод для поворотного стола фрезерного станка или портала другого оборудования обеспечивает точность до 0,002 мкм. Позиционирование по следящей схеме обеспечивает высокое качество обработки независимо от нагрузки
Время разгона и скорость перемещения портала	Максимальная скорость перемещения рабочих органов при использовании шагового электропривода — 25 м. Время разгона — 120 об/мин за секунду	Сервопривод может перемещать портал со скоростью более 60 м/мин. Время разгона составляет до 1000 об/мин за 0,2 секунды
Реакция на принудительную остановку	Шаговые двигатели хорошо переносят механические перегрузки и не выходят из строя при аварийных остановках	Сервоприводы необходимо оснащать дополнительной защитой, отключающей электромотор при принудительной остановке портала. В противном случае обмотки электрической машины могут сгореть
Стоимость	За счет простоты конструкции шаговый двигатель имеет относительно невысокую цену	За счет датчиков обратной связи (энкодеров) и более сложной схемы регулирования сервопривод считается дорогостоящим оборудованием

Критерии выбора

Тип приводного двигателя для станков выбирают по следующим характеристикам:

• Производительность.

  По этому параметру сервоприводы значительно превосходят шаговые электромоторы. На станок с ЧПУ для обработки крупных деталей или заготовок из твердых материалов лучше уставить сервомотор, например, ESTUN 1000 Вт. Такой электропривод обеспечит более высокую скорость обработки твердых материалов. Для малогабаритного промышленного оборудования (например, настольного фрезерного станка) среднего класса точности, предназначенного для обработки мягких материалов, лучше выбрать шаговый двигатель.

• Эксплуатационные расходы.

  Программирование и настройка сервопривода на станке с ЧПУ требуют высокой квалификации исполнителя. Такой привод намного дороже в обслуживании, соответственно расходы на его эксплуатацию будут выше.

• Точность.

  Сервоприводы для станков с ЧПУ необходимы для высокоточной автоматизированной обработки. Такой привод позволяет позиционировать положение рабочего органа с точностью до 0,02 мкм, в то время как максимальная точность шаговой электрической машины — 0, 01 мм.

• Цена.

  Стоимость шагового двигателя значительно ниже цены сервопривода. При невысоком бюджете лучше предпочесть первый вариант.

• Уровень шума.

  По этому показателю сервомоторы предпочтительней. Работа шаговых электродвигателей сопровождается звуком, соответствующим частоте шагов на различных оборотах.

Таким образом, выбор сервопривода или шагового двигателя в качестве привода на фрезерно-гравировальный станок и оборудование для плазменной резки следует совершать, руководствуясь исключительно экономической и технической целесообразностью.

Выбор сервопривода

Сервопривод – это  исполнительное устройство в станках и других подобных механизмах. Его назначение — осуществлять прецизионные, быстродействующие перемещения исполнительного органа, а также  точное регулирование в широком диапазоне скорости или  момента. Электрический сервопривод – комплектное  устройство, состоящее из серводвигателя (синхронного или  шагового) и сервоусилителя (при использовании шагового двигателя, устройство, формируемое  силовое напряжение на этом двигателя,  называют драйвером шагового привода).

Сервоприводы обладают некоторыми характеристиками, значение и смысл которых представлены ниже.

Напряжение электропитания. Номинальное напряжение питания сервоусилителя должно совпадать с напряжением питающей силовой сети. Допустимое отклонения напряжения от номинального значения составляет ±10%. Снижение напряжения до  -15% не должно приводить к аварийной ситуации, однако  производитель не всегда гарантирует в этих условиях соответствие характеристик сервопривода заявленным значениям. Как правило, указывается количество фаз питающего напряжения – 1 или/и  3 фазы. Шаговый привод часто использует напряжение питания постоянного тока. Диапазон допустимых напряжений всегда указывается в характеристиках, задаваемых производителем оборудования.

Мощность. Это номинальная мощность на валу серводвигателя. К выходу сервоусилителя, как правило, можно подключать двигатели с мощностью от 30% до 100% от номинальной мощности этого сервоусилителя. В случае питания серводвигателя от сервоусилителя большей мощности требуется настройка в последнем уровня срабатывания защит  (по току и по скорости). Кроме того, номинальное напряжение двигателя должно соответствовать напряжению на выходе сервоусилителя.

Номинальный момент. Момент, который может развивать серводвигатель при номинальной скорости в длительном режиме работы. В шаговых приводах такая характеристика, как номинальный момент, как правило, отсутствует. Вместо неё шаговый двигатель характеризуется удерживающим моментом (синхронизирующий момент, holding torque).  Удерживающий момент – предельный момент в остановившемся состоянии, при котором шаговый двигатель перестает работать. Рабочий момент двигателя должен быть, по крайней мере, в 2 – 3 раза меньше значения удерживающего момента.

Номинальная скорость серводвигателя. Это скорость вращения ротора серводвигателя в об/мин при нагрузке, соответствующей номинальному вращающему моменту, на которой серводвигатель может работать неограниченно долго. Произведение номинального момента в [Н*м] и номинальной скорости, выраженное в [рад/сек], равно номинальной мощности привода в [Вт].

Максимальная скорость серводвигателя. Это максимально допустимая скорость серводвигателя. Допустимый момент нагрузки серводвигателя при этой скорости, меньше номинального, и, как правило, равен нулю.

Разрешение датчика обратной связи, тип датчика обратной связи. Серводвигатели снабжены энкодером, который передает информацию в сервоусилитель о скорости и положении вала двигателя. В зависимости от типа энкодера форма сигнала, поступающая в сервоусилитель по энкодерному кабелю, может иметь импульсный вид, либо передаваться в виде цифровых сообщений –  фреймов (фрагмент определённого формата для передачи по каналу последовательной связи). Энкодеры, имеющие разрешающую способность 17 bit на оборот и более, абсолютные или инкрементальные, используют последовательную передачу информации с помощью фреймов.
Энкодеры с разрешением 2500 имп/об (13 bit)  или 5000имп/об  —  инкрементальные, с импульсной формой передачи информации. После «учетверения» импульсов (подсчет не количества импульсов, а количества фронтов двух последовательностей выходных энкодерных сигналов), разрешающая способность инкрементальных энкодеров будет равна 10000 дискрет на оборот и 20000 дискрет на оборот соответственно.
Отдельно следует сказать об резольверах, которые формируют выходные сигналы в аналоговом «синусно-косинусном» виде. Сигналы обрабатываются сервоусилителем. Разрешающая способность  таких систем 16383 дискреты на оборот и более.
Обычный шаговый привод не имеет в своем составе датчика обратной связи – энкодера. В этом случае, когда  говорят о разрешающей способности шагового привода, имеют в виду дискрету перемещения вала двигателя, соответствующую подаче одного управляющего импульса на вход драйвера шагового привода. Эта дискрета зависит не только от типа двигателя, но и от коэффициента дробления шага драйвером шагового привода (так называемый режим микрошага).

Режим работы. Различают режимы:

• управления положением;
• регулирования скорости;
• регулирования вращающего момента;
• внутреннего управления положением;
• автономный режим работы (Stand-Alone) по управляющей программе, записанной пользователем в памяти сервоусилителя.

Режим управления положением. Управление положением производится с помощью управляющих командных импульсов, подаваемых на специальные входы сервоусилителя. Если управляющие сигналы дифференциальные (прямой и инверсные импульсные сигналы, формируемые специальной микросхемой контроллера верхнего уровня), то частота импульсов может быть значительно более высокой, по сравнению частотой передачи импульсов по несимметричным линиям. Формат импульсных командных сигналов может быть различный. Обычно используют форматы P/D (puls/dir, puls/sign) или A&B, реже  CW/CCW.

Электронный редуктор. В сервоусилителе можно установить «весовой» коэффициент управляющих командных  импульсов. Этот «весовой» коэффициент называется передаточным числом электронного редуктора. С помощью электронного редуктора возможно организовать синхронное по положению вращение двух сервоприводов («электронный вал»), где один из приводов будет выполнять функцию ведущего (master), а другой  — функцию ведомого (slave) привода. Пользователем отдельно устанавливаются числитель и знаменатель дроби передаточного числа электронного редуктора.

Режим регулирования скорости. Скорость задают двумя способами: с помощью аналогового сигнала (–10В…0…+10В), подаваемого на специальный вход сервоусилителя, или с помощью дискретных сигналов выбирают предустановленные скорости, величина которых предварительно записывается пользователем в памяти сервоусилителя. При аналоговом задании скорости знак напряжения аналогового сигнала определяет направление вращения вала серводвигателя, а модуль – величину скорости. В этом режиме допустимо изменять токоограничение, тем самым изменять значение максимального момента, который может развивать серводвигатель.

Режим регулирования момента. Момент задают с помощью аналогового сигнала (0…+10В), подаваемого на специальный вход сервоусилителя. В этом режиме допустимо изменять ограничение по максимальной скорости, которую может развивать серводвигатель. Назначение данного режима – создание вращающего момента на валу двигателя, который независимо от скорости вращения обеспечит, например, постоянное натяжение в системах намотки, или постоянное усилие прижатия в системах выборки люфта.

Режим внутреннего управления положением. В этом режиме привод может двигаться от точки к точке, используя информацию о положении этих точек, которая записана в памяти сервоусилителя. Предварительно заданных точек — до 16. Переход от одной точки к другой может быть либо автоматический с временной паузой, либо по изменению комбинации дискретных сигналов, либо по стробирующему импульсу. Режим внутреннего управления положением подразумевает в своём составе вспомогательный режим «выхода в ноль» (Homing) для задания начала координат в системе привода, например, при включении питания.

Автономный режим работы (Stand-Alone mode). Управление движением привода в этом режиме обеспечивает программа, составленная пользователем и зашитая в память сервоусилителя. Программа представляет собой текстовый файл, написанный на том или ином языке, как правило, высокого уровня. С помощью настроечного софта управляющая программа компилируется и записывается в память привода. Автономный режим работы поддерживается сервоприводами HIWIN.

Диапазон регулирования скорости – определяет верхний и нижний уровень задания частоты вращения вала двигателя в режиме регулирования скорости. Причем во всем диапазоне скоростей серводвигатель должен продолжать равномерно вращаться при изменении нагрузки на его вале. Для сервоприводов диапазон регулирования скорости величина безразмерная и обычно составляет от 1:1000 до 1:10000. Последнее значение соответствует более точным приводам.

Полоса пропускания – определяет быстродействие привода. Числено равна той частоте, при которой отклик на синусоидальное задающее воздействие по скорости уменьшается на 3 децибелы или фаза отклика   отстанет от фазы задания на величину 90°. Полоса пропускания современных сервоприводов составляет сотни герц.

Эмуляция энкодера. На специальных выходах сервоусилителя формируются сигналы имитирующие сигналы с выхода энкодера серводвигателя. Даже, если энкодер серводвигателя передает фреймы информации о положении вала, на выходах эмуляции формируется две последовательности, импульсов сдвинутых друг относительно друга. Коэффициент деления определяет «вес» импульса эмулятора энкодера. Коэффициент деления должен быть таким, чтобы частота импульсов не превышала бы некоторую предельно допустимую величину, определяемую аппаратной частью сервоусилителя. Выходные сигналы эмулятора могут передаваться в устройство ЧПУ или использоваться в качестве задающих в системе «электронный вал» для управления ведомым приводом.

Дискретные входы. Эти входы воспринимают 2-х уровневый электрический сигнал. Сигналы позволяют управлять сервоусилителем. По умолчанию дискретные входы воспринимают отсутствие сигнала, как неактивный уровень сигнала. Изменить это положение можно посредством программирования параметров сервоусилителя. С помощью этих входов можно: разрешить работу привода, остановить привод при наезде на выключатели ограничения перемещения, сбросить аварийное состояние привода, изменять коэффициенты обратной связи контуров положения и скорости, остановить привод, запустить режим «поиска нуля», определить точку срабатывания датчика нуля,  определить требуемое заданное положение или заданную скорость  из вариантов возможных, блокировать действие поступающих командных импульсов, обнулить ошибку позиционирования сервопривода, изменить режим работы привода и др.

Дискретные выходы. Это выходы, на которых возникают информационные сигналы о работе сервопривода.  Выходы формируют  2-х уровневый электрический сигнал. Первый уровень от 0 до 1,5В – это сигнал низкого уровня (LOW –сигнал). Второй уровень – сигнал высокого  импеданса. Сигналы  формируются транзисторами с открытым коллектором. Логику работы выходов можно изменить посредством программирования параметров сервоусилителя. С помощью этих выходов можно получить следующие сигналы: готовность привода к работе (отсутствие ошибок &подача питания), наличие аварии, достижение заданного положения, достижение заданной скорости, управление удерживающим тормозом серводвигателя, дублирование ноль-метки энкодера, недопустимо большая ошибка позиционирования, завершение режима «выхода в ноль» и др.

Температура окружающей среды. Это температура воздуха около сервоусилителя и серводвигателя. Если аппаратура установлена в шкаф, то это температура внутри шкафа.

Внутренние источники  питания. Это вспомогательные источники, позволяющие  обеспечить питанием внешние потенциометры, дискретные датчики (например, концевые выключатели).

Аналоговые выходы. Это  сигнальные выходы по напряжению. По этим сигналам можно судить о процессах, происходящих в приводе. Сигналы могут быть пропорциональны  скорости вращения и величине крутящего момента.

S-образная кривая разгона.  Возможность включения супер-плавного разгона двигателя до целевого значения скорости. Если линейный закон разгона-торможения позволяет обеспечить постоянное ускорение, то S-образная кривая предусматривает плавное нарастание величины ускорения до заданного уровня интенсивности разгона-торможения. То есть, сила разгоняющая нагрузку появляется не сразу, а нарастает постепенно.

Порт  RS485, протоколы цифровой связи. Позволяют объединить большое количество сервоусилителей  в систему приводов, управляющихся по двум проводам из единого центра – контроллера верхнего уровня. Через цифровую сеть можно оперативно менять заданные значения положения, скорости, момента. Управление по цифровой сети целесообразно также   при большом расстоянии междуустройством управления и самим приводом, когда не целесообразно тянуть жгут сигнальных проводов на это расстояние.

Степень защиты корпуса. Определяет защиту корпуса от проникновения внутрь твердых предметов, пыли, а также воды. Защита обозначается двумя цифрами после латинских букв IP.  Чем больше цифры, тем сильнее защита. Степень – IP20 говорит о том, что для защиты преобразователей требуется установка их в шкаф, оболочка последнего обеспечивает защиту приборов от пыли и  влаги.

Внешний и внутренний тормозной резистор. Серводвигатели, подключенные к силовому выходу сервоусилителя, не всегда потребляют электроэнергию. Возможны режимы, когда поток энергии идет от двигателя. Например, при торможении  инерционной нагрузки, при опускании груза и т.п.  В этом случае, поступающую в сервоусилитель энергию  надо куда-то  деть.  Встроенный тормозной транзисторный ключ, в нужный момент подключает к силовым внутренним цепям тормозной резистор (встроенный внутренний или внешний), он нагревается и «лишняя» энергия рассеивается в виде тепла.

Серводвигатели — Информация, использования и управления | Lirtex

Теги: Электронный , Embedded , микроконтроллер , управления двигателем , сервомотор , USB

Вступительная статья о серводвигателей: Каковы серводвигатели? Что такое RC двигатель сервопривода? Серводвигатели обычаи в приложениях робототехники. Преимущества и недостатки серводвигателей, сравнение между серводвигателей и шаговых двигателей. Контроль Серводвигатель. Серводвигатель напряжение, ток, и проводку.

Что такое R / C сервомотор?

Серводвигатель это двигатель, который имеет внутренний механизм основе системы передачи и электронного управления

от должности главы двигателя.

RC серводвигателей радиоуправляемые серводвигатели, которые используют постоянного тока, и могут перейти на определенный угол, как правило, в диапазоне от 0 до 180 градусов. Называются RC серво, потому что они, как правило, связана с радио-контроля, хотя они могут быть использованы без него.

Серводвигатели работать в замкнутом цикле, что означает, что они могут измерять точное положение головы мотора, и, управляя двигателем исправить пробелы в нужное положение.

Использование Серводвигатели в приложениях робототехники

Серводвигателей используются в самых разнообразных роботов, машин, роботов и общего применения, включая: робота оружие, радиоуправляемые игрушки, машины, воздушные самолетов и вертолетов, промышленное оборудование и многое другое приложений. Есть много причин, которые делают сервомоторы так часто — их легкость управления, низким энергопотреблением (КПД), высокий крутящий момент, TTL контроль напряжения уровне, и даже физические свойства — серводвигатели являются относительно небольшими по размеру и имеют небольшой вес .

Вы можете увидеть несколько демонстраций серводвигателей в ближайшие два видео:

Движущихся змею, которая использует несколько серводвигателей для формирования синусоидального движения

Рука робота

Преимущества и недостатки Серводвигатели

Серводвигателей используются во многих приложениях робототехники, по многим причинам:

• Серводвигатели как правило, имеют небольшой размер
• Серво двигатели имеют большие угловые силы (крутящий момент) по сравнению с их размером
• Серводвигатели работать в замкнутом цикле, а потому очень точны
• Серводвигатели имеют внутреннюю схему управления
• Серводвигатели электрически эффективность — они требовали тока пропорциональна весу нагрузки они несут.

Сравнение между серводвигателей и шаговых Motors

• Наиболее существенное различие между серводвигателей и шаговых двигателей является тот факт, серводвигатели работают в замкнутом цикле в то время как шаговые двигатели работают в открытом цикле. Это означает, серводвигатели имеют внутренней обратной связи — они способны измерять свою позицию, разница между фактическим положением и нужное положение, и чтобы исправить пробел, управление двигателем. Шаговых двигателей, с другой стороны, не имеют обратной связи и, следовательно, более подвержены ошибкам.
• RC Серводвигатели ограничиваются 0-180 градусов передвижения и требуют физические и электрические модификации для того, чтобы иметь возможность двигаться в 360 градусов. Шаговые двигатели не имеют этого ограничения.
• Шаговые двигатели, как правило, дешевле, чем серводвигателей
• Шаговые двигатели теряют крутящий момент в высокой скорости вращения, в то время серводвигатели нет.

Как серво работы двигателя?

Servo управления двигателем

Управление серводвигателей достигается за счет отправки цифрового сигнала для управления провод двигателя. Общая идея состоит в отправке прямоугольный сигнал на двигатель, где длина волны определяет угол, на который двигатель будет двигаться.

В примере, при отправке 1 мс импульсного меандр на двигатель, он будет двигаться к ее минимальный угол — 0 градусов.
При отправке 1,5 мс импульсный меандр на двигатель, он будет двигаться к ее середине угол — 90 градусов.
При отправке 2 мс импульсный меандр на двигатель, он будет двигаться к его «крупнейшей» угол — 180 градусов.

Схема:

На видео ниже вы можете увидеть пример управления сервомотором. Обратите внимание на длину волны волны показана на осциллограф, и угол двигатели, изменяется соответствующим образом.

Servo напряжения

Серво двигатели работают на различных уровнях напряжения, но RC серводвигателей обычно работают в диапазоне от 4,8 до 6 вольт. Причина для использования этих уровней напряжения являются их близость к TTL уровни напряжения (5volts), которые наиболее микро-контроллеры используют. Итак, что напряжение рекомендуется использовать? Ответ прост — с помощью максимально допустимое напряжение, указанное для двигателя даст высокий крутящий момент.

Servo текущей

Servo Подключение

Серводвигатели есть 3 провода:

Коричневый или черный провод, который является отрицательное напряжение питания (земля, -)

Красный провод, который является положительным напряжением питания (+)

Желтый, оранжевый или белый провод, которые осуществляют контроль сигнала.

В примере, в общем HiTec \ Futaba сервомашинки:

Строительство контроллер Серводвигатель

Контроль Серводвигатель делается путем генерации PWM (широтно-импульсная модуляция) сигнала. Создание таких Сингал является процессор интенсивной, так как требует много прерывание звонков. Создание нескольких сигналов ШИМ в то же время (если их несколько двигатели находятся под контролем) является еще труднее вкус к компьютеру — это в лучшем случае это приведет к высокой нагрузке на систему, а в худшем случае это приведет к неверным сигналом PWM поколения, и, следовательно, ошибочным движение двигателем. Вот почему, помимо простоты использования, специальный контроллер сервопривода рекомендуется для взаимодействия сервоуправления к ПК.

Вы можете узнать больше на эту тему в контроллер USB Servo странице.

Подписаться через RSS и никогда не пропустите сообщение!

Опубликовано в робототехнике от Лиор Чен

Синхронные и асинхронные серводвигатели | SEW-ЕВРОДРАЙВ

Вы также можете использовать нашу модульную систему двигателей для динамичных и точных приложений, требующих сервоприводов. Среди трех серий синхронных двигателей и одной серии асинхронных двигателей вы обязательно найдете компактный высокопроизводительный серводвигатель с малой инерцией. Большой выбор типоразмеров и монтажной длины обеспечивает широкий спектр применения и надежный пусковой момент.

Что такое серводвигатели?

Серводвигатель — это двигатель, который позволяет контролировать точное положение вала двигателя, а также скорость или ускорение. Для выполнения такого рода задач необходимо использовать соответствующие датчики и технологии управления. Ранее серводвигатели использовались в качестве вспомогательных приводов, спроектированных и сконструированных для нужд станков.Название серводвигателя происходит от латинского слова «servus», что в переводе с польского означает «слуга». Серводвигатели состоят из асинхронного двигателя , синхронного двигателя или двигателя постоянного тока . Отличие заключается не в принципе работы привода, а только в возможностях регулировки.

Какие типы серводвигателей доступны?

Серводвигатели можно разделить на синхронные и асинхронные .Однако это всегда привод, который работает с электронным управлением положением, скоростью или крутящим моментом, или комбинацией этих параметров. Обязательны высокие требования к динамике, диапазону настройки или точности выполняемого движения. Серводвигатели в основном используются в сочетании с решениями по автоматизации и управлению , например, в упаковочных машинах.

Наше предложение: синхронные и асинхронные серводвигатели

Асинхронные серводвигатели

Асинхронные серводвигатели подходят для приложений, где необходимо одновременно перемещать и надежно управлять очень высокими моментами инерции в машинах и устройствах. SEW-EURODRIVE предлагает подходящие приводные решения с двигателями серии DRN ….

Синхронные серводвигатели

Синхронные серводвигатели представляют собой приводные системы, в которых ротор приводится в движение синхронно через вращающееся поле в статоре с помощью установленных постоянных магнитов. Синхронный двигатель имеет движение, синхронное с частотой приложенного вращающегося поля .

Этот конкретный вариант привода работает с инверторами, которые обеспечивают соответствующий трехфазный ток .Для этого компания SEW-EURODRIVE предлагает различные исполнения. В зависимости от применения оптимизированные синхронные серводвигатели CMP .. серии могут быть адаптированы к высокой динамике или высоким нагрузкам . Стандартные области применения включают производство продуктов питания и напитков, а также строительство, автомобильную, деревообрабатывающую и упаковочную промышленность.

Синхронные серводвигатели серии CM .. ориентированы на оптимальные характеристики управления, высокий крутящий момент и динамику. Конкретной областью, в которой эти приводы используются, является логистика, например, в качестве привода для порталов X-Y-Z или стеллажного укладчика.

.

Как работает серводвигатель? Что такое сервопривод?

Материал партнера

Сервопривод позволяет точно контролировать положение объектов. Он используется для управления стволом танков или рулем судов, а также во многих промышленных приложениях. Он также хорошо работает в моделировании, для точного управления игрушками ручной работы. Как работают сервоприводы? Каковы их наиболее важные элементы? На все эти вопросы мы даем ответы в этой статье.

Что такое сервопривод?

Сервомеханизмы – очень часто используемые устройства, предназначенные для управления различными типами объектов.Их самое большое преимущество в том, что даже небольшой сервопривод позволяет управлять тяжелыми объектами — сервоприводы сегодня используются в автоматике, электронике и робототехнике. Именно благодаря им работают станки, термопластавтоматы, проигрыватели компакт-дисков и роботы-манипуляторы, часто изготавливаемые студентами политехников в рамках дипломных работ . Эта точная работа сервопривода обеспечивает обратную связь. Он регулирует работу серводвигателя, т.е. серводвигателя, и позволяет выбрать соответствующую рабочую мощность всей системы.Серводвигатель намного точнее обычного двигателя, потому что он может постоянно регулировать значение создаваемой им силы. Самым большим преимуществом сервоприводов является то, что они обеспечивают очень быстрое и точное перемещение выбранных элементов. Вот почему они подходят для столь многих различных применений.

Режимы работы сервоприводов

Сервоприводы могут работать в различных режимах, поэтому они являются универсальными устройствами. Их задачей, помимо регулирования положения объекта, может быть также регулирование частоты вращения и крутящего момента.Часто сервомеханизмы снабжены возможностью изменения режима регулирования. Благодаря этому мы можем точно управлять станками и другими машинами, оснащенными сервоприводом.

Типы систем сервоуправления

Сервосистемы управления — это системы, которые должны обеспечивать достижение соответствующей скорости, жесткости и точности для всего устройства. Чаще всего они используются на основе элементов силовой гидравлики (сервогидравлика) или чисто электрической (сервомоторы).Сервогидравлические узлы (сервоклапаны, датчики положения, управляющая электроника) продает и ремонтирует компания Serwokontrol Sp. о.о. Серводвигатели представляют собой электродвигатели переменного и постоянного тока. За последние несколько лет на рынке появилось много таких двигателей. К ним относятся шаговый двигатель, также известный как шаговый двигатель, а также бесщеточный двигатель, двигатель с постоянными магнитами, асинхронные и трехфазные синхронные двигатели. Там, где требуется максимальная производительность, т.е.отношение мощности к весу двигателя, используются бесщеточные двигатели с редкоземельными магнитами — такие серводвигатели также можно найти в предложении вышеупомянутой компании.

.

№ 1 СЕРВОМЕХАНИЗМЫ — конструкция и эксплуатация

Вместе с iAutomatyka.pl мы разработали серию статей и видеороликов, посвященных сервомеханизмам. Это может показаться сложным вопросом, но вы обнаружите, что доступные решения делают большую часть работы за нас. Для начала важно понять несколько основных концепций, и именно с них мы и начнем. Далее мы покажем, как устроена и подключена система управления, а затем перейдем к программированию и объяснению используемых на практике функций.Что такое сервопривод и как он работает? Приглашаем вас прочитать наш текст!

Курс автоматизации
1: Сервомеханизмы Mitsubishi 1/3 Конструкция и принцип работы
2: Сервомеханизмы Mitsubishi 2/3: Подключение и программирование
3: Сервомеханизмы Mitsubishi 3/3: Практические функции

АВТОМАТИЧЕСКИЙ КУРС — ФИЛЬМ

Сервомеханизм — для чего и зачем?

Термин «сервопривод» используется, когда объекты транспортируются к месту назначения или следуют за движущимся объектом.Сервопривод — это система управления, которая управляет машиной в соответствии с данными командами. Сервопривод обеспечивает настройку, управление скоростью и крутящим моментом.

Рассмотрим применение сервосистем и инверторов.

Система классических электродвигателей в тандеме с преобразователем частоты (он же инвертор) может показаться понятной. Преобразователь частоты преобразует частоту электрического напряжения, благодаря чему у нас есть возможность плавной регулировки оборотов двигателя. Это контроль скорости. Систему с инвертором можно использовать, например, для вентиляции, насоса (поддерживающего заданное давление или уровень), конвейера или мешалки. В этих случаях нет необходимости получать конкретное положение двигателя, поскольку важна только плавная регулировка скорости.

Сервосистемы

и в основном используются для управления положением, , а также для управления скоростью и крутящим моментом.

Контроль положения: Сервоприводы точно перемещают объекты или останавливают их в выбранном месте, они также могут позиционировать объекты с точностью до микрометра (мкм = 1/1000 мм) и многократно перемещать/останавливать объекты.

Управление скоростью: Сервоприводы точно реагируют на целевую скорость даже при ее быстром изменении, а также могут минимизировать разницу между текущей скоростью и целевой скоростью при изменении нагрузки. Непрерывная работа возможна в широком диапазоне скоростей.

Управление крутящим моментом: Сервоприводы точно контролируют крутящий момент даже при изменении нагрузки. (Крутящий момент — это сила, вызывающая вращение. )

Благодаря своей точности и функциональности применение сервоприводов очень широкое.Даже в повседневной жизни их более простые системы можно найти на DVD-дисках, жестких дисках компьютеров или в качестве устройства подачи бумаги в фотокопировальном аппарате. Однако в промышленности эти системы более совершенны. Прежде чем объяснять это более подробно, вот несколько примеров применения сервоприводов:

Примеры сервоприводов:

• Управление транспортом, автоматизированные системы комплектации заказов.
• Упаковочные машины.
• Этикетировщики.
• Разливочные машины.
• Станки с ЧПУ.
• Промышленные роботы.
• Намоточные машины.

Поэтому сервомеханизмы применяются там, где требуется остановка механизма в точно определенном положении с синхронизацией с другими элементами машины, с частым повторением выполняемых действий и реакцией на изменение скорости, нагрузки и других условий работы.

Как работает сервопривод?

Мы объясним, что необходимо для вращения серводвигателя и как он работает, и надеемся сделать это понятным способом.Так что по очереди.

Разделим сервопривод на три секции:

Командная секция — что-то должно «сказать», сколько оборотов двигатель должен вращать и с какой скоростью. Таким образом, секция команд отвечает за отправку управляющих сигналов. Это будет контроллер PLC (например, Mitsubishi FX5U-32M) в тандеме с модулем позиционирования (например, Simple Motion FX5-40SSC-S)
Секция контроллера — Эта секция обрабатывает команды и перемещает двигатель. Он также получает обратную связь о положении двигателя (от энкодера). Секция привода состоит из сервоусилителей (например, Mitsubishi Melservo J4)
Секция привода и обнаружения — эта секция управляет управляемой машиной и считывает ее состояние. Этот раздел состоит из серводвигателей, энкодеров и механических систем.

Командный сигнал от модуля позиционирования отправляется на сервоусилитель. Сервоусилитель подает на серводвигатель необходимую мощность для работы в соответствии с переданным командным сигналом.Энкодер, который обычно встроен в серводвигатель, считывает значение вращения серводвигателя и отправляет его обратно в качестве сигнала обратной связи на сервоусилитель. Сервоусилитель проверяет разницу между сигналом команды и сигналом обратной связи и предполагает, что серводвигатель работает должным образом, если разница равна нулю.

Роль модуля позиционирования и сервопривода

Для перемещения серводвигателя модуль позиционирования формирует и отправляет на сервопривод сигнал в виде импульсного сигнала (командные импульсы). Один оборот серводвигателя следует за определенным количеством импульсов. Количество командных импульсов в единицу времени называется частотой командных импульсов и используется для изменения скорости серводвигателя.

Еще проще: при программировании сервопривода вы, среди прочего, указываете количество импульсов на полный оборот. Затем управляем скоростью вращения серводвигателя путем изменения частоты импульсов. Чем больше импульсов отправляется вовремя, тем быстрее вращается сервопривод.

См. презентацию ниже для конвейерной ленты с серводвигателем. Он делает один оборот каждые 30 импульсов. Один импульс поворачивает серводвигатель на 12 градусов, и объект на конвейере перемещается в заданное положение. Количество нажатий кнопок (значение на счетчике) равно количеству импульсов команды, а интервалы между нажатиями кнопок — частоте импульсов.

Роль серводвигателя

Серводвигатель движется в зависимости от мощности, получаемой от сервоусилителя.Серводвигатель снабжен датчиком (энкодером), на основании которого, в том числе, точно измеряется скорость вращения двигателя. При фактическом позиционировании механизм может не работать в соответствии с инструкциями из-за характеристик машины и помех (например, силы инерции). Чтобы избежать этой проблемы, следует использовать обратную связь энкодера. Основываясь на сигнале обратной связи от энкодера, сервоусилитель «знает», какую коррекцию он должен внести в систему управления, чтобы получить или сохранить заданное положение.

Энкодер

В серводвигателях используются абсолютные энкодеры, которые не требуют перезапуска после отключения питания. Абсолютные энкодеры имеют детектор положения, определяющий положение во время вращения, и многооборотный детектор, измеряющий количество оборотов. Данные детектора защищены дополнительной батареей, чтобы избежать потери данных при отключении электроэнергии. Следующее видео, хоть и на английском языке, хорошо объясняет принцип работы простого 4-битного энкодера.

В целом, оптические энкодеры используются, когда требуется высокое разрешение и компактный дизайн. Однако магнитные энкодеры можно использовать, если требуется особая устойчивость к внешним факторам (высокая устойчивость к загрязнениям и т.п.). Некоторые энкодеры достигают высокого разрешения (4 миллиона импульсов/об), что улучшает определение положения.

Доступны три типа серводвигателей: серводвигатели переменного тока серии SM (синхронные), серводвигатели переменного тока серии IM (индуктивные) и серводвигатели постоянного тока.Для систем FA серводвигатели переменного тока серии SM в основном используются для малой или средней мощности.

Роль сервоусилителя

Сервоусилитель управляет серводвигателем в соответствии с управляющим сигналом от модуля позиционирования. На основе сигналов обратной связи от энкодера сервоусилитель проверяет правильность работы серводвигателя и исправляет любые ошибки. Кроме цепи управления сервоприводы имеют еще и главную (силовую) цепь, которая конструктивно очень похожа на преобразователь частоты (обычно инвертор).

Основное различие между преобразователем частоты и сервоусилителем заключается в том, что сервоусилитель использует динамический тормоз , который поглощает энергию инерции, создаваемую серводвигателем. Это позволяет серводвигателю эффективно тормозить и удерживать его в желаемом положении. В дополнение к управлению и питанию серводвигателя сервоусилитель выполняет множество диагностических функций, связанных с мощностью, скоростью, положением и крутящим моментом. На основе комплексных измерений сервоусилители способны реагировать на нежелательные состояния, например, при возникновении перегрузки работа останавливается и на дисплее появляется сообщение.

Серводвигатель наиболее эффективен при работе на номинальной скорости. Однако максимальная частота командных импульсов, отправляемых модулем позиционирования, ограничена, поэтому, если это значение слишком низкое, посылается недостаточно импульсов для достижения номинальной скорости. Для решения этой проблемы используется электронный редуктор , который увеличивает частоту импульсов внутри сервоусилителя.

Для понимания сути электронной трансмиссии рассмотрим пример.У нас есть следующие свойства:

Разрешение энкодера: 262144 импульсов/оборот
Номинальная скорость : 3000 об/мин
Максимальная скорость: 6000 об/мин

Таким образом, без редуктора (x) максимальная скорость серводвигателя составляет: 1 000 000 * 1/262144 * 60 = 229 об/мин

1x (без редуктора) = 229 об./ мин
2x = 458 об/мин
10x = 2290 об/мин
20x = 4580 об/мин — номинальная скорость и полная производительность с этой конфигурацией достижимы только при установке передачи примерно на 20x для преобразования команд частоты импульсов для соответствующей скорости двигателя.

Сервопривод и счетчик отклонений

Импульсы от командного модуля отправляются на сервоусилитель и регистрируются счетчиком отклонений. Серводвигатель вращается, посылая импульсы обратной связи от энкодера к сервоусилителю.

Счетчик отклонений вычитает импульсы обратной связи от энкодера из командных импульсов от модуля позиционирования. Импульсы, подсчитанные счетчиком дисперсии, называются импульсами ошибки. Счетчик отклонения отправляет команду скорости пропорционально значению импульсов ошибки на усилитель скорости. Когда количество импульсов ошибки велико, скорость серводвигателя увеличивается, чтобы исправить положение двигателя быстрее. По мере уменьшения числа скорость также уменьшается, а когда значение равно нулю, серводвигатель останавливается.

Теперь добавим к целому силовую цепь. Взгляните на рисунок ниже.

Секция выпрямителя — преобразует переменное напряжение от сети в постоянное напряжение (такое же, как в преобразователе частоты)

Секция сглаживающей цепи — сглаживает колебания постоянного тока (аналогично преобразователю частоты)

Преобразователь — преобразует постоянное напряжение в переменное с переменной частотой. Единственное отличие (от преобразователя частоты) заключается в использовании динамического тормоза.

Цепь управления — управляет секцией преобразователя. Он посылает обратную связь, изменяет режим работы, реагирует на ограничения (напряжение, скорость, крутящий момент) и другие действия.

---

Подробнее о соединениях и программном обеспечении вы можете узнать в следующей части этой серии статей.

GX Works 3 скачать

Инструкция ниже:

1. Войдите в MyMitsubishi: https://pl3a.mitsubishielectric.com/fa/pl/mymitsubishi
2. Перейти к программному обеспечению -> поиск GX Works3
3. Качаем последнюю версию 1.035M
4. Используем код установки 208-437676835
5. Вместе с GX Works3 также установлен MR Configurator 2 — только для игры с сервоприводом (параметризация и прочее)

Подробнее о сервоприводах Mitsubishi можно узнать здесь: https://pl3a.mitsubishielectric.com/fa/pl/products/drv/servo/index. html

Статья создана совместно с iAutomatyka.номер

.

Серводвигатель – работа, преимущества и недостатки

Серводвигатель – это устройство управления с обратной связью с обнаружением ошибок, которое используется для корректировки работы системы. Для этого также требуется обычно сложный контроллер, часто специальный модуль, разработанный специально для использования с исполнительными механизмами. Серводвигатели — это двигатели постоянного тока, обеспечивающие точное управление угловым положением. Это двигатели постоянного тока, скорость которых медленно снижается с помощью шестерен.Серводвигатели обычно имеют угол отсечки от 90° до 180°. Некоторые серводвигатели также имеют блокировку вращения на 360° и более. Но серводвигатели не вращаются постоянно. Их вращение ограничено между фиксированными углами.

Серводвигатель состоит из четырех элементов: обычного двигателя постоянного тока, редуктора, датчика положения и схемы управления. Двигатель постоянного тока соединен с зубчатым механизмом, который обеспечивает обратную связь с датчиком положения, который чаще всего представляет собой потенциометр.От коробки передач мощность двигателя подается через шлицевое соединение сервопривода на рычаг сервопривода. Для стандартных серводвигателей редуктор обычно изготавливается из пластика, а для мощных серводвигателей — из металла.

Серводвигатель состоит из трех проводов — черный провод, подключенный к массе, бело-желтый провод, подключенный к блоку управления, и красный провод, подключенный к источнику питания.

Функцией серводвигателя является получение управляющего сигнала, который представляет желаемое выходное положение вала сервопривода, и подача питания на его двигатель постоянного тока до тех пор, пока его вал не повернется в это положение.

Использует датчик положения для определения положения вращения вала, чтобы знать, в каком направлении двигатель должен повернуться, чтобы переместить вал в заданное положение. Вал обычно не вращается свободно вокруг двигателя постоянного тока, но может просто повернуться на 200 градусов.

Привод

Вращающееся магнитное поле генерируется из положения ротора, которое эффективно создает крутящий момент. В обмотке течет ток, создавая вращающееся магнитное поле. Вал передает мощность двигателя.Нагрузка воспринимается передаточным механизмом. Высокоэффективный редкоземельный металл или другой постоянный магнит размещается снаружи вала. Оптический энкодер всегда контролирует количество оборотов и положение вала.

Работа серводвигателя

Серводвигатель состоит из двигателя постоянного тока, редуктора, датчика положения и цепи управления. Двигатели постоянного тока питаются от батареи и работают с высокой скоростью и низким крутящим моментом. Узел шестерни и вала, соединенный с двигателями постоянного тока, снижает эту скорость до достаточной скорости и более высокого крутящего момента. Датчик положения определяет положение вала относительно его заданного положения и передает информацию в схему управления. Схема управления надлежащим образом декодирует сигналы от датчика положения и сравнивает фактическое положение двигателей с требуемым положением и, соответственно, управляет направлением вращения двигателя постоянного тока для получения требуемого положения. Для серводвигателя обычно требуется источник питания постоянного тока от 4,8 В до 6 В.

Управление серводвигателем

Серводвигатель управляется путем управления его положением с помощью метода широтно-импульсной модуляции.Ширина импульса, подаваемого на двигатель, изменяется и отправляется в течение фиксированного времени.

Ширина импульса определяет угловое положение привода. Например, ширина импульса 1 мс дает угловое положение 0 градусов, а ширина импульса 2 мс дает угловую широту 180 градусов.

Преимущества:

• Если двигатель нагружен большой нагрузкой, контроллер увеличит ток в катушке двигателя, пытаясь провернуть двигатель. За пределами шага нет состояния.
• Возможна работа на высокой скорости.

Недостатки:

• Поскольку сервопривод пытается вращаться в соответствии с командными импульсами, но отстает, он не подходит для точного управления скоростью.
• Более высокая стоимость.
• При остановке ротор двигателя продолжает двигаться вперед и назад на один импульс, поэтому он не подходит, если вы хотите предотвратить вибрацию

7 Применение серводвигателей

Серводвигатели используются в приложениях, требующих быстрого изменения скорости без перегрева мотора.

• В промышленности они используются в станках, упаковке, автоматизации производства, обработке материалов, обработке печати, сборочных линиях и многих других сложных приложениях в робототехнике, станках с ЧПУ или автоматическом производстве.
• Они также используются в радиоуправляемых самолетах для управления положением и движением лифтов.
• Применяются в роботах благодаря плавному включению и выключению и точному позиционированию.
• Они также используются в аэрокосмической промышленности для поддержания гидравлической жидкости в гидравлических системах.
• Они используются во многих радиоуправляемых игрушках.
• Они используются в электронных устройствах, таких как проигрыватели DVD или Blue-ray Disc, для расширения или воспроизведения лотков для дисков.
• Они также используются в автомобилях для поддержания скорости автомобиля.

Прикладная схема серводвигателя

Из приведенной ниже прикладной схемы: Каждый двигатель имеет три входа: VCC, земля и периодический прямоугольный сигнал. Ширина импульса прямоугольной формы определяет скорость и направление серводвигателей.В нашем случае просто измените направление, чтобы устройство могло двигаться вперед, назад и поворачиваться влево и вправо. Если ширина импульса меньше указанного временного интервала, двигатель будет вращаться по часовой стрелке. Если ширина импульса превышает этот временной интервал, двигатель будет вращаться против часовой стрелки. Средний период времени можно настроить с помощью потенциометра, встроенного в двигатель.

3 отличия шагового двигателя от серводвигателя:

• Шаговые двигатели имеют большое количество полюсов, магнитные пары, генерируемые постоянным магнитом или электрическим током.Серводвигатели имеют очень мало полюсов, каждый полюс является естественной точкой остановки вала двигателя.
• Крутящий момент шагового двигателя на низких скоростях больше, чем у серводвигателя того же размера.
• Работа шагового двигателя синхронизируется импульсными командными сигналами, посылаемыми генератором импульсов. Напротив, работа привода отстает от командных импульсов.

Вы уже имеете представление о том, как работает сервопривод, если у вас есть какие-либо вопросы по этому поводу или электрические и электронные проекты, оставьте комментарий ниже.

Фото предоставлено

.

Может ли серводвигатель переменного тока работать без сервопривода? — Знание отрасли — Новости

Может ли серводвигатель переменного тока работать без сервопривода?

Серводвигатель переменного тока не работает без сервопривода.

Но это не значит, что серводвигатель не может двигаться. Активен, но обычно не может руководить работой производственного подразделения.

Сервосистема включает сервоусилитель, серводвигатель и драйвер устройства обратной связи.

Как сервоприводы, составляющие эти устройства, работают вместе?

Сервоконтроллер передает сигналы управления положением, скоростью и низким напряжением на сервоусилитель.Сервоусилитель усиливает эти команды до высокой мощности, а затем отправляет их обратно в усилитель с помощью электрического импульса от датчика. Усилитель использует эту информацию для управления скоростью и положением ротора. Использование чипа серводвигателя также известно как контроллер движения. Сервосистема, интегрированная в один блок, непрерывно передает параметры двигателя, взаимодействуя с данными сервопривода, так что положение и скорость двигателя можно регулировать в режиме реального времени.

Некоторые производители предлагают модули в сочетании с драйверами и усилителями, что также уменьшает общий объем компонентов, что означает серводвигатель переменного тока означает трехфазный синхронный двигатель, который трансформируется в двигатель с постоянными магнитами, что приводит к очень сильному и удушающему маленькому объемный двигатель.

Скорость вращения и сила вращающегося магнитного поля, создаваемого обмотками статора, регулируются усилителем и драйвером.Чтобы быстро определить положение, эти двигатели должны иметь низкий момент инерции, а серводвигатель обычно должен иметь удлиненную форму.

Принцип работы серводвигателя: Сервомеханизм представляет собой автоматическую систему управления, которая позволяет вам управлять выходными данными объекта для отслеживания любых изменений целевого входного объекта (или заданного значения). Сервопривод в основном задается импульсом. В принципе, можно понять, что когда серводвигатель получает один импульс, он поворачивается на угол, соответствующий одному импульсу, чтобы реализовать сдвиг.

Поскольку сам серводвигатель имеет функцию генерации импульсов, каждый раз, когда сервопривод вращается, испускается определенное количество импульсов, так что импульс, полученный серводвигателем, формирует эхо или замкнутый контур, чтобы система знала, сколько импульсов отправляются на серводвигатель и сколько импульсов возвращается одновременно, чтобы можно было точно контролировать вращение двигателя для достижения точного позиционирования, которое может достигать 0,001 мм.

Таким образом, серводвигатель приводится в действие сигналом энкодера, подаваемым драйвером.Если нет драйва, нет замкнутого цикла, который явно не работает.

.

P50B05010DXS00E Серводвигатель SANYO DENKI 100 Вт Proton Store

Настройки файлов cookie

Здесь вы можете определить свои предпочтения в отношении использования нами файлов cookie.

Требуется для работы страницы

Эти файлы cookie необходимы для работы нашего веб-сайта, поэтому вы не можете их отключить.

Функциональный

Эти файлы позволяют использовать другие функции сайта (кроме необходимых для его работы).Включив их, вы получите доступ ко всем функциям веб-сайта.

Аналитический

Эти файлы позволяют нам анализировать наш интернет-магазин, что может способствовать его лучшему функционированию и адаптации к потребностям Пользователей.

Поставщики аналитического программного обеспечения

Эти файлы используются поставщиком программного обеспечения, под которым работает наш магазин. Они не объединяются с другими данными, введенными вами в магазине. Целью сбора этих файлов является выполнение анализа, который будет способствовать разработке программного обеспечения. Вы можете прочитать больше об этом в политике использования файлов cookie Shoper.

Маркетинг

Благодаря этим файлам мы можем проводить маркетинговые мероприятия.

.

Сила в новом измерении. Плоский бесщеточный серводвигатель постоянного тока с высоким крутящим моментом

Плоские высокомоментные двигатели с внешним ротором часто требуются в робототехнике, протезах, лабораторной автоматизации, насосах, медицинской технике или в оборудовании салона самолета. Двигатели Faulhaber BXT устанавливают новые стандарты благодаря значительно более высокому крутящему моменту, чем это было возможно ранее в этом классе приводов.

Современные инновационные плоские серводвигатели Faulhaber BXT с внешним ротором с высоким крутящим моментом. Для использования в робототехнике, протезах, лабораторной автоматизации, насосах, медицинской технике или в оборудовании салона самолета

Для многих применений требуются максимально короткие двигатели с высоким крутящим моментом с внешним ротором из-за ограниченного пространства для установки, например, в робототехнике, протезах, автоматизации лабораторий, медицинской технике или в оборудовании салона самолета.

Бесщеточные серводвигатели постоянного тока

Faulhaber BXT, изготовленные с использованием инновационных технологий и оптимизированной конструкции, имеют длину всего 14, 16 и 21 мм, но развивают крутящий момент до 134 мНм при диаметрах 22 мм, 32 мм и 42 мм соответственно.Они рассчитаны на достижение постоянной выходной мощности до 100 Вт и, таким образом, намного превосходят существующие стандарты в этом классе приводов, особенно с точки зрения отношения крутящего момента к монтажному пространству и весу, что является преимуществом в приложениях, где пространство ограничено. критический параметр.

Новая серия оснащена цифровыми датчиками Холла. Двигатели развивают скорость до 10 000 об/мин и совместимы с широким спектром трансмиссий, энкодеров, тормозов и приводной электроники из ассортимента продукции FAULHABER.Они доступны в конфигурациях с нестандартными модификациями электрических и механических разъемов. Двигатели в стандартной комплектации имеют одиночные проводники, предлагая гибкий электрический разъем для различных применений. Штекерный разъем используется для подключения элементов управления.

Специалисты по приводам Schönaich
Faulhaber специализируется на разработке, производстве и внедрении высокоточных миниатюрных приводных систем, сервокомпонентов и приводной электроники с выходной мощностью до 200 Вт.Компания производит решения, адаптированные к особым требованиям заказчика, и предлагает широкий спектр стандартных продуктов, таких как бесщеточные двигатели, миниатюрные двигатели постоянного тока, энкодеры и контроллеры движения. Бренд Faulhaber признан во всем мире как символ высочайшего качества и надежности в сложных и требовательных областях применения, таких как медицинские технологии, промышленная автоматизация, прецизионная оптика, телекоммуникации, аэрокосмическая промышленность и робототехника.От мощного двигателя постоянного тока с постоянным крутящим моментом 200 мНм до изящного микропривода диаметром 1,9 мм — стандартный ассортимент Faulhaber может быть сконфигурирован 25 миллионами способов для правильной оптимизации для вашего конкретного применения. Такая технологическая база конструкторских возможностей является основой для реализации различных модификаций, позволяющих удовлетворить самые взыскательные потребности клиентов. Для получения дополнительной информации посетите сайт www.faulhaber.com/bxt/en.

Faulhaber Polska Sp.z o.o.
www.faulhaber.com

.

---

Смотрите также

• Расчет высоты дымовой трубы
• Чем обжать коннектор rj 45
• Смета на ремонт ванной комнаты и туалета
• Чем заделать расстояние между ванной и стеной
• Почему змеевик в ванной холодный а вода идет горячая
• Элеватор отопления
• Таблетки для выгребных ям
• Как подключить бойлер к водопроводу своими руками
• Чем обезжирить поверхность перед нанесением герметика
• Можно ли приварить чугун к стали
• Трубы малого диаметра

какова разница и что выбрать? — MULTICUT

Обновлено: 31. 08.2022

В качестве электропривода порталов и исполнительных узлов фрезерно-гравировальных станков с чпу и оборудования для плазменной резки с ЧПУ применяются шаговые двигатели и сервоприводы. Что лучше: шаговый двигатель или сервопривод, и в каких случаях применение того или иного электропривода экономически и технически оправданно, рассмотрим в данной статье.

Устройство шагового привода

Шаговый привод состоит из синхронной электрической машины и управляющего контроллера. Последний обеспечивает подачу управляющих сигналов на обмотки двигателя и их попеременное включение в соответствии с заданной программой.

Шаговый двигатель — электрическая машина, преобразующая управляющие сигналы в перемещение вала на определенный угол и фиксацию его в заданном положении. Количество шагов таких электродвигателей составляет от 100 до 400, угол шага — от 0,9-3,6°.

Принцип работы шагового двигателя

Состоит это электромеханическое устройство из статора, где размещены катушки возбуждения, и вращающейся части с постоянными магнитами или обмотками. Такая конструкция ротора обеспечивает его фиксацию после отработки управляющей команды.

На статоре расположено несколько обмоток. При подаче напряжения на катушку, под воздействием магнитного поля ротор поворачивается на определенный угол в соответствии с пространственным положением обмотки. При ее обесточивании и подаче управляющего сигнала на другую катушку вращающаяся часть электродвигателя занимает другую позицию. Каждый поворот вала соответствует углу шага. При обратной последовательности подачи напряжения на катушки ротор вращается в противоположном направлении.

Для поворота ротора на меньший угол одновременно включаются 2 обмотки. Количество шагов ограничено и зависит от числа полюсов статора электромотора. Для обеспечения плавного вращения ротора на катушки статора подают разные токи, разность которых определяет положение ротора. Такой способ управления позволяет снизить дискретность и увеличить количество шагов до 400.

К числу недостатков шаговых двигателей можно отнести довольно низкую скорость, пропуск шагов при высокой (выше расчетной) нагрузке на валу, снижение момента при высокой частоте вращения и большое время разгона.

Устройство сервопривода

Сервопривод состоит из синхронного двигателя, датчика скорости и положения, а также управляющего контроллера. Основная разница между шаговым двигателем и сервоприводом состоит в наличии обратной связи по положению, скорости, моменту на валу ротора.

Электропривод такого типа построен на базе следящей схемы автоматического регулирования. При несоответствии скорости или другой величины контроллер будет подавать сигналы на отработку, пока требуемый параметр или положение вала не будет соответствовать заданному. В качестве датчика обратной связи используют абсолютные и относительные энкодеры различных типов и конструкций.

Принцип действия сервопривода

Управляющее устройство в соответствии с заданной программой подает напряжение на сервопривод, который соединен с порталом станка. Двигатель перемещает рабочий орган. При этом энкодер вырабатывает импульсы, поступающие на контроллер. Подсчет их числа осуществляет управляющее устройство. Количество импульсов пропорционально перемещению портала. При достижении рабочим органом заданного положения на электромотор перестает поступать напряжение. Портал фиксируется. Пока число импульсов, зафиксированных контроллером с датчика, не достигнет запрограммированной величины, двигатель будет осуществлять перемещение рабочего органа.

Шаговый сервопривод можно также настроить на поддержание постоянной частоты вращения вне зависимости от нагрузки или постоянного момента при разной скорости.

К достоинствам сервоприводов относятся точность позиционирования, динамика разгона и отсутствие снижения момента при высоких скоростях. Ограничивает применение сервопривода, как правило, достаточно большая стоимость.

Пройти тест

Чем отличается сервопривод от шагового двигателя?

Критерий сравнения	Шаговые двигатели	Сервоприводы
Эксплуатационный ресурс	Шаговые электромоторы не имеют коллекторного узла, подверженного износу. Также они не имеют частей, нуждающихся в регулярном техобслуживании и замене	Коллекторные серводвигатели необходимо регулярно обслуживать. Максимальный срок службы коллекторного узла — 5000 часов непрерывной работы. При этом бесщеточные сервомоторы не уступают в надежности шаговым двигателям
Точность перемещений исполнительного органа	Современные шаговые электродвигатели обеспечивают перемещение рабочей части с точностью до 0,01 мм. Отличие шагового двигателя от сервопривода заключается в пропуске шагов при высокой (выше расчетной) нагрузке, что значительно снижает качество обработки	Сервопривод для поворотного стола фрезерного станка или портала другого оборудования обеспечивает точность до 0,002 мкм. Позиционирование по следящей схеме обеспечивает высокое качество обработки независимо от нагрузки
Время разгона и скорость перемещения портала	Максимальная скорость перемещения рабочих органов при использовании шагового электропривода — 25 м. Время разгона — 120 об/мин за секунду	Сервопривод может перемещать портал со скоростью более 60 м/мин. Время разгона составляет до 1000 об/мин за 0,2 секунды
Реакция на принудительную остановку	Шаговые двигатели хорошо переносят механические перегрузки и не выходят из строя при аварийных остановках	Сервоприводы необходимо оснащать дополнительной защитой, отключающей электромотор при принудительной остановке портала. В противном случае обмотки электрической машины могут сгореть
Стоимость	За счет простоты конструкции шаговый двигатель имеет относительно невысокую цену	За счет датчиков обратной связи (энкодеров) и более сложной схемы регулирования сервопривод считается дорогостоящим оборудованием

Критерии выбора

Тип приводного двигателя для станков выбирают по следующим характеристикам:

• Производительность.

  По этому параметру сервоприводы значительно превосходят шаговые электромоторы. На станок с ЧПУ для обработки крупных деталей или заготовок из твердых материалов лучше уставить сервомотор, например, ESTUN 1000 Вт. Такой электропривод обеспечит более высокую скорость обработки твердых материалов. Для малогабаритного промышленного оборудования (например, настольного фрезерного станка) среднего класса точности, предназначенного для обработки мягких материалов, лучше выбрать шаговый двигатель.

• Эксплуатационные расходы.

  Программирование и настройка сервопривода на станке с ЧПУ требуют высокой квалификации исполнителя. Такой привод намного дороже в обслуживании, соответственно расходы на его эксплуатацию будут выше.

• Точность.

  Сервоприводы для станков с ЧПУ необходимы для высокоточной автоматизированной обработки. Такой привод позволяет позиционировать положение рабочего органа с точностью до 0,02 мкм, в то время как максимальная точность шаговой электрической машины — 0, 01 мм.

• Цена.

  Стоимость шагового двигателя значительно ниже цены сервопривода. При невысоком бюджете лучше предпочесть первый вариант.

• Уровень шума.

  По этому показателю сервомоторы предпочтительней. Работа шаговых электродвигателей сопровождается звуком, соответствующим частоте шагов на различных оборотах.

Таким образом, выбор сервопривода или шагового двигателя в качестве привода на фрезерно-гравировальный станок и оборудование для плазменной резки следует совершать, руководствуясь исключительно экономической и технической целесообразностью.

Читайте также

Обновлено: 18.09.2022

Фрезерные станки с ЧПУ для малого бизнеса

Для построения и развития успешного бизнеса, связанного с работой на фрезерном станке с ЧПУ, важно наличие значительных преимуществ перед конкурентами: например, высочайшего качества продукции и доступных цен. В данной статье расскажем, какие именно станки с ЧПУ подходят для малого бизнеса, какова стоимость того или иного оборудования, и насколько рентабелен такой вид деятельности…

Подробнее

Обновлено: 18.09.2022

Технические характеристики и сфера применения фрезерных станков с ЧПУ

Станки с ЧПУ значительно повлияли на сферу металлообработки и на работу с другими материалами. Программируемые установки обеспечиваюют повышенную точность фрезеровки, что приводит к значительному увеличению производительности труда. Процесс обработки заготовок проходит беспрерывно и в строгом соответствии заданной программе, а результат работы отличается высокой точностью. В статье мы рассмотрим важнейшие технические характеристики фрезерных станков с ЧПУ и основные сферы их применения…

Подробнее

Обновлено: 18.09.2022

Фрезы для деревообрабатывающих станков с ЧПУ

Рабочий режущий инструмент станков с ЧПУ — это фреза. Конструктивно она является вращающейся деталью с заточенными зубьями. Фрезы для станков с ЧПУ по дереву производят из разных сплавов и делят на категории. Их выбор зависит от характеристик обрабатываемой поверхности, типа работы и степени твердости древесины. Правильно выбрать подходящий инструмент для программных станков поможет наша статья, которая познакомит вас с типами фрез и их назначением…

Подробнее

Обновлено: 06.09.2022

Характеристики шагового двигателя

Шаговое устройство — бесщеточный двигатель с несколькими обмотками, функционирующий по синхронному принципу. Принцип работы шагового двигателя заключается в поочередной активации обмоток, которые обеспечивают вращение / остановку ротора…

Подробнее

Обновлено: 06.09.2022

Специфика сверлильных станков с ЧПУ

Современные сверлильные станки с ЧПУ используются на производствах, на которых в больших объемах осуществляется обработка деталей всевозможного назначения, например, на мебельных фабриках. Сегодня производители предлагают покупателям модели сверлильных станков с ЧПУ во всем функциональном многообразии. ..

Подробнее

Возврат к списку

Поделиться:

Что такое серводвигатель? и Как это работает

Задумывались ли вы когда-нибудь о том, как управляется роботизированное транспортное средство, обычно используемое в военных целях для удержания бомб, или как машины для резки и формовки металла обеспечивают точное движение для фрезерования, токарных станков и гибки для изготовления металла или как система позиционирования антенны контролировать точность по азимуту и ​​углу места?

Как вы узнаете из этого урока, серводвигатели чаще всего используются в системах с замкнутым контуром, где точное управление положением обычно используется в промышленных и коммерческих приложениях.

Вместе с недавно опубликованным сообщением в блоге RealPars о том, что такое шаговый двигатель и как он работает, и этим уроком вы узнаете об управлении движением с использованием различных доступных типов двигателей, в первую очередь шаговых двигателей и серводвигателей.

В этом уроке мы обсудим, что такое серводвигатель и как он работает, поэтому давайте сначала определим, что такое серводвигатель, и рассмотрим некоторые уникальные особенности типов серводвигателей и их применение.

Основы серводвигателя

Начнем с основ серводвигателя. Серводвигатели являются частью замкнутой системы и состоят из нескольких частей, а именно схемы управления, серводвигателя, вала, потенциометра, приводных шестерен, усилителя и энкодера или резольвера.

Серводвигатель представляет собой автономное электрическое устройство, которое вращает части машины с высокой эффективностью и точностью.

Выходной вал этого двигателя можно перемещать на определенный угол, положение и скорость, которых нет у обычного двигателя.

В серводвигателе используется обычный двигатель, соединенный с датчиком для обратной связи по положению.

Контроллер является наиболее важной частью серводвигателя, разработанной и используемой специально для этой цели.

Серводвигатель представляет собой механизм с обратной связью, который включает позиционную обратную связь для управления скоростью вращения или линейной скоростью и положением.

Двигатель управляется электрическим сигналом, аналоговым или цифровым, который определяет величину перемещения, представляющую конечное командное положение вала.

Тип энкодера служит датчиком, обеспечивающим обратную связь по скорости и положению. Эта схема встроена прямо в корпус двигателя, который обычно оснащен системой редуктора.

Типы серводвигателей

Типы серводвигателей подразделяются на различные типы в зависимости от их применения, например серводвигатели переменного тока и серводвигатели постоянного тока.

При оценке серводвигателей необходимо учитывать три основных момента. Во-первых, в зависимости от их типа тока — переменного или постоянного тока, во-вторых, от типа используемой коммутации, от того, использует ли двигатель щетки, и третий тип рассмотрения — это двигатели с вращающимся полем, ротором, является ли вращение синхронным или асинхронным.

Давайте обсудим первое рассмотрение сервопривода. Рассмотрение переменного или постоянного тока — это самая основная классификация двигателя, основанная на типе тока, который он будет использовать.

Глядя на это с точки зрения производительности, основное различие между двигателями переменного и постоянного тока заключается в наследуемой способности контролировать скорость.

Скорость двигателя постоянного тока прямо пропорциональна напряжению питания при постоянной нагрузке.

А в двигателе переменного тока скорость определяется частотой приложенного напряжения и количеством магнитных полюсов.

Хотя в сервосистемах используются как двигатели переменного, так и постоянного тока, двигатели переменного тока выдерживают более высокие токи и чаще используются в сервоприводах, таких как роботы, поточное производство и другие промышленные приложения, где требуется большое количество повторений и высокая точность.

Следующим шагом будет щеточный или бесщеточный. Серводвигатель постоянного тока коммутируется механически со щетками, с помощью коммутатора или электронным способом без щеток.

Коллекторные двигатели, как правило, дешевле и проще в эксплуатации, тогда как бесщеточные двигатели более надежны, имеют более высокий КПД и менее шумны.

Коммутатор представляет собой поворотный электрический переключатель, который периодически меняет направление тока между ротором и цепью привода.

Он состоит из цилиндра, состоящего из нескольких металлических контактных сегментов на роторе. Два или более электрических контакта, называемых «щетками», изготовленных из мягкого проводящего материала, такого как углерод, прижимаются к коммутатору, образуя скользящий контакт с сегментами коммутатора при его вращении.

Хотя большинство двигателей, используемых в сервосистемах, представляют собой бесщеточные двигатели переменного тока, щеточные двигатели с постоянными магнитами иногда используются в качестве серводвигателей из-за их простоты и низкой стоимости.

Наиболее распространенным типом коллекторного двигателя постоянного тока, используемого в сервоприводах, является двигатель постоянного тока с постоянными магнитами.

Бесколлекторные двигатели постоянного тока заменяют физические щетки и коллектор электронными средствами коммутации, обычно с использованием датчиков Холла или энкодера.

Двигатели переменного тока, как правило, бесщеточные, хотя существуют некоторые конструкции, такие как универсальный двигатель, который может работать как от переменного, так и от постоянного тока, имеет щетки и механически коммутируется.

И последняя классификация, которую следует рассмотреть, заключается в том, будет ли приложение серводвигателя использовать синхронное или асинхронное вращающееся поле.

В то время как двигатели постоянного тока обычно делятся на щеточные и бесщеточные, двигатели переменного тока чаще различаются по скорости их вращающегося синхронного или асинхронного поля.

Если вспомнить из рассмотрения AC-DC, то в двигателе переменного тока скорость определяется частотой питающего напряжения и количеством магнитных полюсов.

Эта скорость называется синхронной скоростью. Следовательно, в синхронном двигателе ротор вращается с той же скоростью, что и вращающееся магнитное поле статора.

Однако в асинхронном двигателе, обычно называемом асинхронным двигателем, скорость вращения ротора меньше скорости вращения магнитного поля статора.

Однако скорость асинхронного двигателя можно изменять с помощью нескольких методов управления, таких как изменение количества полюсов и изменение частоты, и это лишь некоторые из них.

Принцип работы серводвигателя постоянного тока состоит из четырех основных компонентов: двигателя постоянного тока, датчика положения, редуктора и схемы управления.

Требуемая скорость двигателя постоянного тока зависит от приложенного напряжения.

Для управления скоростью двигателя потенциометр вырабатывает напряжение, которое подается на один из входов усилителя ошибки.

В некоторых схемах импульс управления используется для создания опорного напряжения постоянного тока, соответствующего требуемому положению или скорости двигателя, и подается на преобразователь напряжения ширины импульса.

Длина импульса определяет напряжение, подаваемое на усилитель ошибки, в качестве желаемого напряжения для получения желаемой скорости или положения.

Для цифрового управления ПЛК или другой контроллер движения используются для генерации импульсов с точки зрения рабочих циклов для обеспечения более точного управления.

Датчик сигнала обратной связи обычно представляет собой потенциометр, который вырабатывает напряжение, соответствующее абсолютному углу вала двигателя через редуктор. Затем значение напряжения обратной связи подается на вход усилителя компаратора ошибок.

Усилитель сравнивает напряжение, генерируемое текущим положением двигателя в результате обратной связи потенциометра, с требуемым положением двигателя, выдавая ошибку положительного или отрицательного напряжения.

Это напряжение ошибки подается на якорь двигателя. По мере увеличения ошибки увеличивается и выходное напряжение, подаваемое на якорь двигателя. Пока существует ошибка, усилитель компаратора усиливает напряжение ошибки и, соответственно, питает якорь.

Двигатель вращается до тех пор, пока ошибка не станет равной нулю. Если ошибка отрицательна, напряжение якоря меняется на противоположное, и, следовательно, якорь вращается в противоположном направлении.

Принципы работы серводвигателей переменного тока основаны на конструкции двух различных типов серводвигателей переменного тока: синхронных и асинхронных (асинхронных).

Синхронный серводвигатель переменного тока состоит из статора и ротора. Статор состоит из цилиндрической рамы и сердечника статора.

Катушка якоря намотана вокруг сердечника статора, и катушка соединена с подводящим проводом, по которому к двигателю подается ток.

Ротор состоит из постоянного магнита и отличается от ротора асинхронного индукционного типа тем, что ток в роторе индуцируется электромагнетизмом, поэтому эти типы называются бесщеточными серводвигателями.

Когда поле статора возбуждается напряжением, ротор следует за вращающимся магнитным полем статора с той же скоростью или синхронно с возбужденным полем статора, и именно здесь происходит синхронный тип.

С этим ротором с постоянными магнитами ток ротора не требуется, поэтому, когда поле статора обесточивается и останавливается, ротор также останавливается. Эти двигатели имеют более высокий КПД из-за отсутствия тока ротора.

Когда требуется определить положение ротора по отношению к статору, энкодер размещается на роторе и обеспечивает обратную связь с контроллером серводвигателя.

Статор асинхронного или асинхронного серводвигателя переменного тока состоит из сердечника статора, обмотки якоря и подводящего провода, а ротор состоит из вала и обмотки сердечника ротора.

Большинство асинхронных двигателей содержат вращающийся элемент, ротор или короткозамкнутую клетку.

Только обмотка статора питается от сети переменного тока.

Вокруг обмотки статора создается переменное магнитное поле при питании переменным током. Это переменное магнитное поле вращается с синхронной скоростью.

Вращающийся поток называется вращающимся магнитным полем (ВМП). Относительная скорость между вращающимся магнитным полем статора и проводниками ротора вызывает индуцированную электромагнитную силу в проводниках ротора в соответствии с законом электромагнитной индукции Фарадея. Это то же самое действие, которое происходит в трансформаторах.

Теперь индуцированный ток в роторе также создаст поле переменного магнитного потока вокруг себя. Этот поток ротора отстает от потока статора.

Скорость ротора зависит от поля потока вращающегося статора и вращения ротора в том же направлении, что и поток статора.

Ротор не может догнать скорость потока статора или не синхронизирован, отсюда и асинхронный тип.

Применение серводвигателя

Применение серводвигателя применяется во многих промышленных и коммерческих системах и продуктах, таких как робототехника, где серводвигатель используется в каждом «сочленении» робота для точного выполнения его движения под углом.

Автофокусировка камеры использует встроенный в камеру сервопривод, который точно корректирует положение объектива для повышения резкости расфокусированных изображений.

И с системами позиционирования антенн, в которых серводвигатели используются как для позиционирования по азимуту, так и по оси возвышения антенн и телескопов, таких как те, которые используются Национальной радиоастрономической обсерваторией.

На этом мы завершаем статью о том, что такое серводвигатель и как он работает. Надеюсь, вы узнали, что требуется для продвижения вперед в создании собственного проекта управления движением.

Мы в RealPars надеемся, что вам было интересно, и вы вернетесь к нашим образовательным блогам.

С такой любовью и волнением,

Команда RealPars

Что такое серводвигатель? — Определение, работа и типы

Что такое серводвигатель?

Серводвигатель (или серводвигатель) — это поворотный или линейный привод, который обеспечивает точное управление угловым или линейным положением, скоростью и ускорением. Он состоит из соответствующего двигателя, соединенного с датчиком обратной связи по положению. Серводвигатели используются в таких приложениях, как робототехника, станки с ЧПУ или автоматизированное производство.

Также требуется относительно сложный контроллер, часто специальный модуль, разработанный специально для использования с серводвигателями. Серводвигатели не относятся к определенному классу двигателей, хотя термин серводвигатель часто используется для обозначения двигателя, подходящего для использования в системе управления с обратной связью.

Серводвигатели являются частью системы управления с обратной связью и состоят из нескольких частей, а именно схемы управления, серводвигателя, вала, потенциометра, ведущей шестерни, усилителя и энкодера или резольвера. Серводвигатель — это автономное электрическое устройство, которое вращает части машины с высокой эффективностью и большой точностью.

Выходной вал этого двигателя можно перемещать на определенный угол, положение и скорость, которых нет у обычного двигателя. В серводвигателе используется обычный двигатель, соединенный с датчиком обратной связи по положению.

Контроллер является наиболее важной частью серводвигателя, специально разработанной и используемой для этой цели. Серводвигатель представляет собой механизм с обратной связью, который включает обратную связь по положению для управления вращательной или линейной скоростью и положением.

Двигатель управляется электрическим сигналом, аналоговым или цифровым, который определяет величину перемещения, представляющую конечное заданное положение вала. Тип энкодера служит датчиком, который обеспечивает обратную связь по скорости и положению. Эта схема встроена непосредственно в корпус двигателя, который обычно оснащен системой редуктора.

Механизм серводвигателя

Серводвигатель представляет собой сервомеханизм с обратной связью, который использует обратную связь по положению для управления своим движением и конечным положением. На вход его контроллера подается сигнал (аналоговый или цифровой), представляющий заданное положение выходного вала.

Двигатель соединен с каким-либо датчиком положения для обеспечения обратной связи по положению и скорости. В простейшем случае измеряется только положение. Измеренное положение выхода сравнивается с заданным положением внешнего входа контроллера.

Если выходное положение отличается от требуемого, генерируется сигнал ошибки, который затем заставляет двигатель вращаться в любом направлении, необходимом для перевода выходного вала в соответствующее положение. По мере приближения позиций сигнал ошибки уменьшается до нуля, и двигатель останавливается.

В самых простых серводвигателях используется только определение положения с помощью потенциометра и мгновенное управление двигателем; двигатель всегда вращается на полной скорости (или остановлен). Этот тип серводвигателя не нашел широкого применения в промышленном управлении движением, но он составляет основу простых и дешевых сервоприводов, используемых в радиоуправляемых моделях.

В более сложных серводвигателях используются оптические датчики вращения для измерения скорости выходного вала и привод с регулируемой скоростью для управления скоростью двигателя. Оба этих усовершенствования, обычно в сочетании с алгоритмом ПИД-регулирования, позволяют привести серводвигатель в заданное положение быстрее и точнее, с меньшим перерегулированием.

Как работает серводвигатель?

Серводвигатель представляет собой электромеханическое устройство, создающее крутящий момент и скорость в зависимости от подаваемого тока и напряжения. Серводвигатель работает как часть контроллера с обратной связью, обеспечивая крутящий момент и скорость в соответствии с командами сервоконтроллера, который использует устройство обратной связи для замыкания контура.

Устройство обратной связи передает такую ​​информацию, как ток, скорость или положение, на сервоконтроллер, который регулирует работу двигателя в зависимости от заданных параметров.

Сервоприводы управляются путем отправки электрического импульса переменной ширины или широтно-импульсной модуляции (ШИМ) по кабелю управления. Существует минимальная частота сердечных сокращений, максимальная частота сердечных сокращений и частота повторений. Серводвигатель обычно может вращаться только на 90° в каждом направлении. Что в сумме дает 180° движения.

Нейтральное положение двигателя определяется как положение, при котором сервопривод имеет одинаковый потенциал вращения как по часовой стрелке, так и против часовой стрелки. ШИМ, отправляемый на двигатель, определяет положение вала и зависит от длительности импульса, отправляемого по кабелю управления; ротор поворачивается в нужное положение.

Серводвигатель ожидает импульс каждые 20 миллисекунд, а длина импульса определяет, насколько далеко повернется двигатель. Импульс в 1,5 мс, например, заставляет двигатель поворачиваться на 9положение 0°.

В течение менее 1,5 мс сервопривод перемещается против часовой стрелки в направлении 0°, а дольше 1,5 мс сервопривод вращается по часовой стрелке в направлении 180°.

Когда этим сервоприводам дана команда движения, они займут позицию и удержат ее. Если внешняя сила давит на сервопривод, пока сервопривод удерживает положение, сервопривод будет сопротивляться перемещению из этого положения.

Максимальное усилие, которое может приложить сервопривод, называется крутящим моментом сервопривода. Однако сервоприводы не будут удерживать свое положение вечно; Импульс положения должен повторяться, чтобы заставить сервопривод оставаться на месте.

Типы серводвигателей

Серводвигатели бывают разных размеров и трех основных типов. Три типа включают позиционное вращение, непрерывное вращение и линейное вращение.

• Позиционное вращение Сервоприводы поворачиваются на 180 градусов. Они также имеют стопоры в редукторе для защиты выходного вала от чрезмерного вращения.
• Серводвигатель A непрерывного вращения представляет собой сервопривод, диапазон движения которого не ограничен. Вместо того, чтобы позволить входному сигналу определять, в какое положение должен повернуться сервопривод. Непрерывное вращение сервопривода связывает вход со скоростью выхода и направлением. Безграничное движение этих двигателей позволяет им двигаться как по часовой стрелке, так и против часовой стрелки.
• Линейные сервоприводы используют механизм реечной передачи для изменения их производительности. Реечная передача преобразует вращательное движение в поступательное.

Ремонт серводвигателя : Пошаговый процесс

Ремонт серводвигателя востребован многими, но освоен немногими! Ремонт серводвигателей состоит из многих этапов; самый сложный шаг — восстановление и перенастройка обратной связи. Этот небольшой шаг является ключом к точному ремонту серводвигателя, без идеальной центровки остальной ремонт серводвигателя не имеет значения.

Для идеальной центровки ремонтная компания должна использовать очень дорогую систему центровки. Именно из-за такой стоимости и отсутствия возможности ремонта электроники устройства обратной связи многие ремонтные компании не ремонтируют серводвигатели.

Мы хотели бы пригласить вас посмотреть наш процесс ремонта серводвигателя в видео ниже. Вот как мы можем точно отремонтировать, отрегулировать и испытать под полной нагрузкой ваши серводвигатели, чтобы каждый раз получать безупречный ремонт!

Шаг 1

Начальная оценка

Во время оценки проводится визуальный осмотр для проверки таких деталей, как вал, шпоночная канавка, концевые колокола, зажимы и соединители. После осмотра проводится сравнительный тест импульсного напряжения или короткий тест, чтобы проверить, нужно ли перематывать статор.

Затем на каждой фазе выполняется измерение сопротивления изоляции, часто называемое мегомметром, чтобы убедиться, что изоляция не повреждена.

Следующим тестом в оценке является тест баланса фаз, в котором используется измеритель среднеквадратичного значения для обеспечения баланса обмоток между фазами; Здесь также проверяется тормоз, если он есть на серводвигателе.

Шаг 2

Разборка

Сначала снимается задняя пластина, затем энкодер и корпус энкодера, а кабели осторожно удаляются. Затем концевые раструбы снимаются и ротор вытягивается из статора; здесь ротор и вал визуально проверяются.

Далее снимаются подшипники и корпус подшипника, а также тормоз.

Этап-3

Очистка

Щелочная мойка используется, так как она лучше для вашего двигателя, чем ручная очистка или мойка под давлением. Все наши моторные детали моются таким образом.

Шаг 4

Замена подшипника

Важно каждый раз заменять каждый подшипник, так как они часто являются причиной поломки двигателя. Мы используем только высококачественные подшипники, которые соответствуют или превосходят все спецификации производителя. После замены подшипников двигатель собирают.

Шаг 5

Окончательное тестирование

Чтобы убедиться, что двигатель полностью отремонтирован, затем выполняется тест памяти, чтобы убедиться в повторной настройке устройства обратной связи. После того, как ремонт полностью протестирован и проверен, двигатель окрашен и готов к отправке обратно вам, готовый к использованию!

Преимущества серводвигателя

Преимущества серводвигателя:

• Высокая выходная мощность относительно размера и веса двигателя.
• Датчик определяет точность и разрешение.
• Высокая эффективность. Он может приближаться к 90% при небольших нагрузках.
• Высокое отношение крутящего момента к моменту инерции. Серводвигатели могут быстро ускорять нагрузки.
• Обладает в 2-3 раза большей продолжительной мощностью в течение короткого времени.
• Имеет в 5-10 раз больше номинального крутящего момента на короткие промежутки времени.
• Серводвигатели достигают высокой скорости при высоких значениях крутящего момента.
• Бесшумный на высоких скоростях.
• Использование энкодера обеспечивает более высокую точность и разрешение при управлении с обратной связью.

Недостатки серводвигателя

Основные недостатки серводвигателя:

• Серводвигатель требует настройки для стабилизации контура обратной связи.
• Серводвигатель станет непредсказуемым, если что-то сломается. Итак, схемы безопасности необходимы.
• Сложный контроллер требует энкодера и электронной поддержки.
• Пиковый крутящий момент ограничен 1% рабочего цикла. Серводвигатели могут быть повреждены длительной перегрузкой.
• Коробки передач часто требуются для передачи мощности на более высоких скоростях.
• Более высокая общая стоимость системы, а стоимость установки системы с серводвигателем может быть выше, чем у шагового двигателя, из-за требований к компонентам обратной связи.

Общепромышленное применение серводвигателей

Серводвигатели небольшие и эффективные, но критически важны для использования в приложениях, требующих точного управления положением. Серводвигатель управляется сигналом (данными), более известным как широтно-импульсный модулятор (ШИМ). Вот несколько наиболее распространенных применений серводвигателей, используемых сегодня.

• Робототехника: Серводвигатель в каждом «сочленении» робота используется для приведения в действие движений, придавая руке робота точный угол.
• Конвейерные ленты: Серводвигатели перемещают, останавливают и запускают конвейерные ленты, несущие продукты на различных этапах, например, при упаковке/разливе по бутылкам и маркировке.
• Автофокусировка камеры: Высокоточный серводвигатель, встроенный в камеру, корректирует объектив камеры для повышения резкости расфокусированных изображений.
• Роботизированное транспортное средство: Обычно используемые в военных целях и при взрыве бомб, серводвигатели управляют колесами роботизированного транспортного средства. И создает достаточный крутящий момент для плавного движения, остановки и запуска автомобиля, а также для контроля его скорости.
• Система слежения за солнцем: Серводвигатели регулируют угол наклона солнечных панелей в течение дня, так что каждая панель по-прежнему обращена к солнцу, используя максимум энергии от восхода до заката.
• Металлорежущие и формовочные станки: 9Серводвигатели 0144 обеспечивают точное управление движением для фрезерных станков, токарных станков, шлифования, центрирования, штамповки, прессования и гибки при изготовлении металлических изделий, таких как крышки банок и автомобильные колеса. ось азимута и угла места антенн и телескопов, таких как те, которые используются Национальной радиоастрономической обсерваторией (NRAO).
• Деревообработка/ЧПУ: Серводвигатели управляют токарными станками (токарными станками), которые формируют ножки столов и шпиндели лестниц. Например, а также просверливание и сверление отверстий, необходимых для последующей сборки этих изделий.
• Текстиль: Серводвигатели управляют промышленными прядильными и ткацкими машинами, ткацкими станками и вязальными машинами, которые производят текстиль, такой как ковровые покрытия и ткани, а также предметы одежды, такие как носки, шапки, перчатки и рукавицы.
• Печатные машины/принтеры: Серводвигатели останавливают и запускают печатающие головки точно на странице, а также перемещают бумагу для печати нескольких строк текста или графики в точных строках, будь то газета, журнал или годовой отчет.
• Автоматические устройства открывания дверей: Супермаркеты и входы в больницы являются яркими примерами автоматических устройств открывания дверей, управляемых серводвигателями. Независимо от того, подается ли сигнал на открытие с помощью нажимной пластины рядом с дверью для доступа для людей с ограниченными возможностями или с помощью радиопередатчика, расположенного над головой.

Мир был бы совсем другим без серводвигателей. Независимо от того, используются ли они в промышленном производстве или в коммерческих целях, они делают нашу жизнь лучше и проще.

Часто задаваемые вопросы.

Что такое серводвигатель?

Серводвигатель (или серводвигатель) представляет собой поворотный привод или линейный привод, который позволяет точно управлять угловым или линейным положением, скоростью и ускорением. Он состоит из подходящего двигателя, соединенного с датчиком обратной связи по положению.

Как работает серводвигатель?

Серводвигатель — это электромеханическое устройство, которое создает крутящий момент и скорость на основе подаваемого тока и напряжения. Серводвигатель работает как часть системы с замкнутым контуром, обеспечивая крутящий момент и скорость по команде сервоконтроллера, использующего устройство обратной связи для замыкания контура.

Для чего используется серводвигатель?

Серводвигатели или «сервоприводы», как их еще называют, представляют собой электронные устройства и поворотные или линейные приводы, которые с точностью вращают и толкают части машины. Сервоприводы в основном используются для угловых или линейных положений, а также для определенной скорости и ускорения.

Что делает серводвигатель?

Серводвигатели или «сервоприводы», как их еще называют, представляют собой электронные устройства и поворотные или линейные приводы, которые с точностью вращают и толкают части машины. Сервоприводы в основном используются в угловых или линейных положениях и для определенной скорости и ускорения.

В чем разница между двигателем и серводвигателем?

Двигатели постоянного тока — это двигатели с быстрым и непрерывным вращением, которые в основном используются для всего, что должно вращаться с высокой скоростью вращения в минуту (об/мин). Например; автомобильные колеса, вентиляторы и т. д. Серводвигатели отличаются высоким крутящим моментом, быстрым, точным вращением на ограниченный угол.

Что означает серводвигатель?

Серводвигатель представляет собой поворотный привод, обеспечивающий точное управление угловым положением. Он состоит из двигателя, соединенного с датчиком обратной связи по положению. Для завершения системы также требуется сервопривод. Привод использует датчик обратной связи для точного управления положением вращения двигателя.

Описание сервоприводов — электроника SparkFun

• Обзор
• Типы сервоприводов
• Вождение сервопривода
• Начать
• Проекты и руководства

Сервомеханизм (сервопривод) может относиться к довольно большому количеству различных машин, которые существуют дольше, чем многие могут себе представить. По сути, сервопривод — это любая система с приводом от двигателя со встроенным элементом обратной связи. Сервоприводы можно найти повсюду: от тяжелой техники до гидроусилителя руля в транспортных средствах, робототехнике и самых разных электронных устройствах.

Узнайте об истории GPS, о том, как он работает и как он стал неотъемлемой технологией в современном мире.

Как работает сервопривод?

Если вы откроете стандартный серводвигатель для хобби, вы почти всегда найдете три основных компонента: двигатель постоянного тока, схему контроллера и потенциометр или аналогичный механизм обратной связи. Двигатель постоянного тока прикреплен к редуктору и выходному/ведущему валу для увеличения скорости и крутящего момента двигателя. Двигатель постоянного тока приводит в движение выходной вал. Схема контроллера интерпретирует сигналы, посылаемые контроллером, а потенциометр действует как обратная связь для схемы контроллера, чтобы контролировать положение выходного вала. Почти все сервоприводы для хобби имеют стандартный трехконтактный разъем с шагом 0,1 дюйма для питания и управления сервоприводом. Цветовая кодировка может различаться в зависимости от марки, но контакты почти всегда расположены в одном порядке. В сочетании друг с другом вы можете управлять и управлять направлением, скоростью и положением выходного вала всего с помощью трех проводов.

Внутри стандартного сервопривода для хобби

Управление сервоприводом

Чтобы переместить сервопривод в положение вдоль дуги его движения или, в случае сервоприводов с непрерывным вращением, скорость и направление двигателя, контроллер должен отправить точно синхронизированный сигнал для интерпретации сервоприводом. Типичные сервоприводы для хобби ожидают увидеть импульс каждые 20 мс, и ширина этого сигнала определяет положение. Эта ширина обычно составляет от одной до двух миллисекунд. Этот тип управления сигналом часто называют широтно-импульсной модуляцией, сокращенно ШИМ. Контроллер сервопривода обычно представляет собой специальное аппаратное обеспечение, которое может принимать входные данные от других компонентов, таких как джойстик, потенциометр или датчик обратной связи, для установки управляющего сигнала для сервопривода. Другие варианты управления включают использование выводов микроконтроллера с поддержкой ШИМ для отправки этого сигнала непосредственно на сервопривод.

Питание сервопривода

В зависимости от размера и выходного крутящего момента вашего сервопривода входное напряжение будет варьироваться, но большинство сервоприводов для хобби будут нормально работать при напряжении 5 В от предпочитаемого вами микроконтроллера или аккумуляторной цепи. Более важным, чем напряжение, является ток, потребляемый сервоприводом во время движения и с подключенной нагрузкой. В разгруженном состоянии обычный сервопривод для хобби может потреблять всего 10 мА, но более крупные сервоприводы под нагрузкой могут потреблять более одного ампера и более. Важно проверить характеристики сервопривода, который вы собираетесь использовать, чтобы убедиться, что ваш источник питания имеет надлежащий диапазон напряжения и может обеспечить достаточный ток для перемещения сервопривода с подключенной нагрузкой.

Давайте рассмотрим пример:

Выдержка из таблицы данных для Hitec HS-422

Мы вытащили несколько ключевых характеристик мощности из этого описания для сервопривода Hitec HS-422 (стандартного размера). Первое, на что следует обратить внимание, это то, что в этом сервоприводе указано тестовое напряжение , часто обозначаемое рабочее напряжение , от 4,8 В до 6 В . В техническом описании показано, что при напряжении 4,8 В сервопривод может перемещаться на 60° со скоростью 0,21 секунды без каких-либо ограничивающих факторов силы (нагрузки). Этот серводвигатель также работает при напряжении 4,8 В и может управлять нагрузкой до 3,3 кг/см (9).0143 Момент остановки ). При 6 В, верхнем пределе испытательного напряжения, сервопривод может двигаться на 60° со скоростью 0,16 секунды без нагрузки и имеет более высокий предел крутящего момента 4,1 кг/см. Стоит отметить, что любое измерение между холостым ходом и характеристикой крутящего момента при опрокидывании, скорее всего, снизит указанную рабочую скорость.

Типы сервоприводов

---

Стандартные сервоприводы для хобби

Стандартный сервопривод для хобби или «замкнутый контур» будет иметь диапазон перемещения 90 или 180 градусов. Некоторые из них будут немного больше или меньше указанного диапазона, поэтому проверьте характеристики двигателя, который вы хотите использовать перед внедрением в свой проект. Стандартные сервоприводы обеспечивают обратную связь для контроллера, чтобы контролировать его положение на дуге движения по проводу управляющего сигнала. Это позволяет вам перемещать сервопривод в точное место с правильной длиной импульса от вашего контроллера.

Непрерывное вращение

Сервоприводы с непрерывным вращением или «без обратной связи» не работают как стандартные сервоприводы. Управляющий сигнал управляет только направлением и скоростью, а не положением. направлении, но нет обратной связи для управления положением, поэтому они не рекомендуются для приложений, требующих перемещения между определенными точками на дуге вращения

Размеры сервоприводов

Большинство сервоприводов для хобби классифицируются по их размеру. небольшие различия в том, как они перечисляют размеры своих сервоприводов, но обычно их можно свести к трем типам: микро , стандарт и гигант . Эти типы определяют как физический размер сервопривода, так и выходной крутящий момент и мощность, необходимую для создания этого крутящего момента.

Каждый тип имеет свои преимущества и недостатки. Гигантский сервопривод сможет генерировать гораздо больший крутящий момент, чем микро-сервопривод, но гигантскому сервоприводу потребуется гораздо больше места и энергии для создания этой силы. Стандартный размер предлагает отличный средний вариант, когда требования к мощности не слишком высоки, а выходной крутящий момент приемлем для большинства приложений.

Разбивка размеров Hitec HS-85MG, Hitec HS-425BB и Hitec HS-805BB в миллиметрах. больше всего из вашего сервопривода. От удлинителей вала до комплектов захватов и наклонно-поворотных кронштейнов — существует множество видов оборудования и компонентов, которые вы можете добавить к своему сервоприводу, чтобы расширить и улучшить его функциональность.

При выборе аксессуара для сервопривода необходимо учитывать два важных фактора: размер шлица или количество шлицов и размер сервопривода. Мы рассмотрели размеры сервоприводов в предыдущем разделе, поэтому здесь мы сосредоточимся на сервосплайнах. Просто помните, что при выборе аксессуара для вашего сервопривода убедитесь, что он подойдет к размеру вашего сервопривода.

Размер шлица сервопривода относится к размеру и количеству «зубьев» на выходном валу. Производители сервоприводов, такие как Hitec и Futaba, имеют несколько типов шлицев для различных классов сервоприводов. В зависимости от вашего сервопривода вы можете увидеть что-то вроде «C1 Spline» для стандартного сервопривода Hitec или, возможно, «3F Spline» для стандартного Futaba. Как и в случае с размером сервопривода, просто убедитесь, что выбранные аксессуары вала соответствуют типу шлицев вашего сервопривода.

Управление сервоприводом

---

После выбора сервопривода, подходящего для вашего проекта, вам нужен специальный сигнал, чтобы сообщить ему, в какое положение нужно перейти и сколько времени потребуется, чтобы добраться до него. Существует множество способов отправки этого сигнала с прямого сервоконтроллера, используемого в большинстве приложений RC, на вывод ШИМ вашего любимого микроконтроллера.

Использование микроконтроллера

Использование микроконтроллера в качестве сервопривода требует, чтобы он имел хотя бы один вывод с возможностью широтно-импульсной модуляции. С SparkFun RedBoard или стандартным Arduino Uno у вас есть шесть выходов PWM, которые могут управлять до шести сервоприводов по отдельности. Чтобы идти по этому пути, требуются промежуточные знания программирования в среде разработки выбранного вами микроконтроллера, будь то Arduino, Python или другое программное обеспечение или язык разработки. Микроконтроллер позволяет вам добавлять в ваш проект другие функции, которые могут, при необходимости, взаимодействовать с вашими выводами ШИМ для перемещения сервопривода, если, скажем, датчик расстояния, который у вас есть в той же схеме, сообщает об изменении своих измерений. Одним из недостатков является то, что без надлежащего кода для взаимодействия с внешними входами, такими как джойстик, вы не имеете такого прямого управления, как при использовании специального сервопривода. По сути, микроконтроллер можно преобразовать в сервопривод, но только с правильным кодом и компонентами.

Использование сервопривода

Специализированный сервопривод обычно поставляется с предварительно запрограммированным микроконтроллером для интерпретации входных данных от чего-то вроде кнопки, потенциометра или, в других случаях, последовательных данных, отправляемых с хост-устройства, такого как компьютер. Микроконтроллер на драйвере прослушивает эти входные данные, а затем перемещает сервопривод в нужное положение или, при непрерывном вращении сервопривода, вращает двигатель в определенном направлении с определенной скоростью. Это позволяет пользователю напрямую взаимодействовать с положением, скоростью или направлением подключенного двигателя и отлично подходит для проектов, где вам необходимо иметь возможность напрямую управлять движениями сервопривода.

Начало работы

---

Теперь, когда мы рассмотрели, что такое сервопривод и как им управлять, пришло время собрать схему.

Руководство по сервоприводу для хобби

26 мая 2016 г.

Сервоприводы — это двигатели, которые позволяют точно управлять вращением выходного вала, открывая всевозможные возможности для робототехники и других проектов.

Избранное Любимый 24

Серводвигатели:

SparkFun предлагает различные размеры как стандартных любительских сервоприводов, так и сервоприводов непрерывного вращения.

Посмотреть все серводвигатели

Серводрайверы:

Сервоприводы имеют предварительно запрограммированный микроконтроллер для обработки входных данных, например, потенциометра, или, в других случаях, последовательных данных, отправляемых с хост-устройства, такого как компьютер.

Посмотреть все сервоприводы

Аксессуары для сервоприводов:

Аксессуары для сервоприводов могут поднять функциональность и точность вашего проекта на совершенно новый уровень.

Посмотреть все аксессуары для сервоприводов

---

Классные проекты и руководства

---

За годы работы мы создали множество забавных проектов с использованием сервоприводов. Вот лишь некоторые из них, чтобы вдохновить вас.

Лампа включения хлопка

28 ноября 2017 г.

Модифицируйте простую настольную лампу, чтобы она реагировала на двойной хлопок (или другой резкий звук), используя детали из набора SparkFun Inventor’s Kit v4. 0.

Избранное Любимый 8

Основы серводвигателя

Что такое серводвигатель?

Серводвигатель представляет собой вращательный или поступательный двигатель, питание к которому подается от сервоусилителя и служит для приложения крутящего момента или силы к механической системе, такой как привод или тормоз. Серводвигатели обеспечивают точное управление угловым положением, ускорением и скоростью. Этот тип двигателя связан с замкнутой системой управления. Система управления с обратной связью учитывает выходной ток и изменяет его до желаемого состояния. Управляющее действие в этих системах основано на мощности двигателя. Он использует систему положительной обратной связи для управления движением и конечным положением вала.

В этих двигателях протекают два типа тока – переменный и постоянный. Серводвигатели переменного тока могут выдерживать более высокие скачки тока и поэтому чаще используются в тяжелом промышленном оборудовании. Серводвигатели постоянного тока ISL лучше всего подходят для небольших приложений и обладают отличной управляемостью и обратной связью. В серводвигателе скорость определяется частотой приложенного напряжения и количеством магнитных полюсов.

Серводвигатели обеспечивают универсальность в производственных условиях. Общие области применения включают совместную робототехнику, конвейерные ленты, автоматические открыватели дверей, токарно-фрезерные станки с ЧПУ и системы автоматизации. Узнайте, как включение серводвигателя в ваше приложение поможет повысить его эффективность.

Найдите решение

Конструкция серводвигателя

На следующем рисунке показана конструкция стандартного серводвигателя. ISL Products предлагает широкий выбор серводвигателей для различных промышленных применений.

 

Конструкция стандартного серводвигателя

Серводвигатель состоит из двух обмоток статора и ротора. Обмотка статора намотана на неподвижную часть двигателя, и эту обмотку еще называют обмоткой возбуждения двигателя. Обмотка ротора намотана на вращающуюся часть двигателя и эту обмотку еще называют обмоткой якоря двигателя. Двигатель состоит из двух подшипников спереди и сзади для свободного перемещения вала. Энкодер имеет приблизительный датчик для определения скорости вращения и оборотов в минуту двигателя. Наше руководство по выбору двигателя поможет вам определить ваши требования.

Информация о продукте

Три основных типа

Серводвигатели бывают разных размеров и трех основных типов. Три типа включают позиционное вращение, непрерывное вращение и линейное вращение.

Позиционное вращение Сервоприводы поворачиваются на 180 градусов. Они также имеют стопоры в зубчатом механизме для защиты выходного вала от чрезмерного вращения.

A Серводвигатель с непрерывным вращением — это сервопривод, диапазон движения которого не ограничен. Вместо того, чтобы входной сигнал определял, в какое положение должен вращаться сервопривод, сервопривод с непрерывным вращением связывает вход со скоростью выхода и направлением. Безграничное движение этих двигателей позволяет им двигаться как по часовой стрелке, так и против часовой стрелки.

Линейный Сервоприводы используют реечный механизм для изменения своей мощности. Реечная передача преобразует вращательное движение в поступательное.

Управление серводвигателями с помощью ШИМ

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) посылает на двигатель электрический импульс переменной ширины. ШИМ имеет минимальный импульс, максимальный импульс и частоту повторения. Ротор повернется в нужное положение в зависимости от длительности импульса. Когда сервоприводам подается команда двигаться, они перемещаются в положение и удерживают его.

График широтно-импульсной модуляции для серводвигателей

 

Аналоговые и цифровые серводвигатели выглядят одинаково. Разница в том, как они сигнализируют и обрабатывают информацию.

Аналоговые сервоприводы работают на основе сигналов напряжения, поступающих через широтно-импульсную модуляцию (ШИМ). Когда аналоговый сервопривод находится в состоянии покоя, ШИМ по существу выключен, если вы не передадите какое-либо действие. Создание крутящего момента из режима покоя делает начальное время реакции медленным. Эта задержка крутящего момента не идеальна для сложных приложений.

Цифровые сервоприводы используют небольшой микропроцессор для приема и управления высокочастотными импульсами напряжения. Цифровой сервопривод посылает почти в шесть раз больше импульсов, чем аналоговый сигнал. Эти более быстрые импульсы обеспечивают постоянный крутящий момент для более быстрого и плавного отклика. Важно отметить, что более быстрые импульсы требуют большей мощности от двигателя.

Аналоговые серводвигатели и цифровые серводвигатели Широтно-импульсная модуляция

Проконсультируйтесь с инженером

Уникальные особенности и преимущества

• Precision – Серводвигатели обеспечивают высокую точность работы, поэтому они обычно используются в станках с ЧПУ для перемещения оси салазок.
• Скорость – Серводвигатели обеспечивают высокую скорость вращения и больший крутящий момент в небольшом корпусе.
• Энкодер – преобразует вращательное или линейное движение в цифровой сигнал.
• Универсальность – Широкая область применения серводвигателей в различных областях применения.
• Замкнутый контур- Серводвигатели используют сигнал обратной связи для управления системой.

Что такое серводвигатель?

Alan

09 марта 2021

326

Серводвигатель относится к двигателю, который управляет работой механических компонентов в сервосистеме и представляет собой устройство косвенного изменения скорости двигателя. Серводвигатель может очень точно контролировать скорость и точность положения и может преобразовывать сигнал напряжения в крутящий момент и скорость для управления объектом управления.

Что такое серводвигатель и как он работает?

Серводвигатель может очень точно контролировать скорость и точность положения и может преобразовывать сигнал напряжения в крутящий момент и скорость для управления объектом управления. Скорость вращения серводвигателя регулируется входным сигналом. В системе автоматического управления он используется в качестве исполнительного механизма и имеет характеристики малой электромеханической постоянной времени и высокой линейности. Он может преобразовывать полученный электрический сигнал в угловое смещение или выходную угловую скорость вала двигателя. Разделенные на две категории серводвигатели постоянного и переменного тока, их основная особенность заключается в том, что вращение отсутствует, когда напряжение сигнала равно нулю, а скорость уменьшается равномерно с увеличением крутящего момента.

Каталог

 

Ⅰ Принцип работы серводвигателя

1. Сервомеханизм представляет собой систему автоматического управления, которая позволяет выходным контролируемым величинам положения, ориентации и состояния объекта следовать за любыми изменениями входной цели (или заданной ценность). Сервопривод в основном использует импульсы для позиционирования. В принципе, можно понять, что когда серводвигатель получает 1 импульс, он будет поворачиваться на угол, соответствующий 1 импульсу, для достижения смещения. Поскольку сам серводвигатель имеет функцию отправки импульсов, каждый раз, когда серводвигатель поворачивается на угол, он будет отправлять соответствующее количество импульсов. Он повторяет импульсы, полученные серводвигателем, или называется замкнутым контуром. Таким образом, система будет знать, сколько импульсов было отправлено на серводвигатель и сколько импульсов было получено одновременно. Таким образом, можно очень точно контролировать вращение двигателя, чтобы добиться точного позиционирования, которое может достигать 0,001 мм. Серводвигатели постоянного тока делятся на щеточные и бесщеточные. Его можно использовать в обычных промышленных и гражданских целях, которые чувствительны к стоимости.

Серводвигатель

2. Серводвигатели переменного тока представляют собой бесщеточные двигатели, которые делятся на синхронные и асинхронные двигатели. Синхронные двигатели обычно используются в управлении движением. Они имеют большой диапазон мощностей и могут достигать большой мощности. Характеристики серводвигателей переменного тока включают большую инерцию, низкую максимальную скорость вращения и быстрое снижение по мере увеличения мощности. Поэтому он подходит для низкоскоростных и плавно работающих приложений.

Структура серводвигателя

3. Ротор внутри серводвигателя представляет собой постоянный магнит, а трехфазное электричество U/V/W, управляемое драйвером, образует электромагнитное поле. Ротор вращается под действием этого магнитного поля. В то же время датчик обратной связи двигателя сигнализирует водителю. Драйвер сравнивает значение обратной связи с заданным значением и регулирует угол поворота ротора. Точность серводвигателя определяется точностью энкодера (количество линий).

Функциональная разница между серводвигателем переменного тока и бесщеточным серводвигателем постоянного тока: серводвигатель переменного тока лучше, поскольку он управляется синусоидальной волной, пульсация крутящего момента мала. Сервопривод постоянного тока представляет собой трапециевидную волну. Но сервопривод постоянного тока проще и дешевле.

Ⅱ Типы и сравнение серводвигателей

1. Серводвигатель переменного тока

Структура статора серводвигателя переменного тока в основном аналогична конструкции конденсаторного двухфазного однофазного асинхронного двигателя. Статор снабжен двумя обмотками с разницей положений 90° — обмотка возбуждения Rf, которая всегда подключена к переменному напряжению Uf; другая — управляющая обмотка L, к которой подключено напряжение управляющего сигнала Uc. Поэтому серводвигатели переменного тока также называют двумя серводвигателями.

Ротор серводвигателя переменного тока обычно изготавливается из беличьей клетки, но для того, чтобы серводвигатель имел более широкий диапазон скоростей, линейные механические характеристики, отсутствие явления «вращения» и быстродействие, сопротивление его ротора должно быть большим, а момент инерции должен быть маленьким. Есть два типа конструкций ротора, которые широко используются: один из них представляет собой ротор с короткозамкнутым ротором, изготовленный из проводящих материалов с высоким удельным сопротивлением. Для уменьшения момента инерции ротора ротор выполнен тонким; другой представляет собой полый чашеобразный ротор из алюминиевого сплава. Стенка чашки очень тонкая, всего 0,2-0,3 мм. Для уменьшения магнитного сопротивления магнитопровода в полый чашеобразный ротор следует поместить неподвижный внутренний статор. Момент инерции мал, отклик быстрый, а работа стабильная, поэтому он широко используется.

Когда серводвигатель переменного тока не имеет управляющего напряжения, имеется только пульсирующее магнитное поле, создаваемое обмоткой возбуждения в статоре, а ротор неподвижен. При наличии управляющего напряжения в статоре создается вращающееся магнитное поле, а ротор вращается в направлении вращающегося магнитного поля. Когда нагрузка постоянна, скорость двигателя изменяется в зависимости от величины управляющего напряжения. Когда фаза управляющего напряжения противоположна, серводвигатель будет реверсирован.

2. Серводвигатель переменного тока с постоянными магнитами

С 1980-х годов, с развитием интегральных схем, технологии силовой электроники и технологии привода переменного тока с переменной скоростью, технология сервопривода переменного тока с постоянным магнитом получила заметное развитие. Известные производители электротехники в разных странах последовательно запустили свои собственные серии серводвигателей переменного тока и сервоприводов. Продукция постоянно совершенствуется и обновляется. Сервосистема переменного тока стала основным направлением развития современной высокопроизводительной сервосистемы, в результате чего оригинальный сервопривод постоянного тока столкнулся с кризисом ликвидации. С 19В 90-х годах в различных странах мира была коммерциализирована сервосистема переменного тока, которая представляет собой сервопривод с синусоидальным двигателем и полностью цифровым управлением. Развитие сервоприводов переменного тока в области трансмиссии меняется с каждым днем.

По сравнению с серводвигателями постоянного тока, серводвигатели переменного тока с постоянными магнитами имеют следующие основные преимущества:

⑴ В них нет щеток и коммутаторов, поэтому они работают надежно и не требуют особого ухода.

⑵Удобнее отводить тепло от обмотки статора.

⑶Инерция мала, и скорость системы легко повысить.

⑷Подходит для работы на высоких скоростях и с высоким крутящим моментом.

⑸Малый объем и вес при одинаковой мощности.

3. Сравнение серводвигателя и однофазного асинхронного двигателя

Хотя принцип работы серводвигателя переменного тока аналогичен принципу работы однофазного асинхронного двигателя с расщепленной фазой, сопротивление ротора первого намного больше, чем у последнего. Таким образом, серводвигатель имеет три заметных характеристики по сравнению с однофазным асинхронным двигателем:

1)Большой пусковой крутящий момент

Из-за большого сопротивления ротора наблюдается явная разница по сравнению с характеристикой крутящего момента обычного асинхронного двигателя. Он может сделать критическую скорость проскальзывания S0>1, что не только делает характеристики крутящего момента (механические характеристики) ближе к линейным, но и имеет больший пусковой момент. Поэтому, как только на статоре появляется управляющее напряжение, сразу же начинает вращаться ротор, обладающий характеристиками быстрого пуска и высокой чувствительности.

2) Широкий рабочий диапазон

3) Отсутствие вращения

При отсутствии управляющего напряжения серводвигатель в нормальном режиме работы немедленно остановится. Когда серводвигатель теряет управляющее напряжение, он находится в однофазном рабочем состоянии. Выходная мощность серводвигателя переменного тока обычно составляет 0,1-100 Вт. При частоте сети 50Гц напряжение 36В, 110В, 220, 380В; при частоте сети 400 Гц напряжение 20 В, 26 В, 36 В, 115 В и т. д.

Серводвигатель переменного тока работает плавно и имеет низкий уровень шума. Но характеристика управления нелинейна. И поскольку сопротивление ротора велико, потери велики, эффективность низкая, поэтому по сравнению с серводвигателем постоянного тока той же мощности объем велик, а вес тяжелый. Таким образом, он подходит только для небольшой системы управления мощностью 0,5-100 Вт.

4. Сравнение производительности серводвигателя и шагового двигателя

В качестве системы управления с разомкнутым контуром шаговый двигатель тесно связан с современной технологией цифрового управления. В отечественных цифровых системах управления широко используются шаговые двигатели. С появлением полностью цифровых сервосистем переменного тока серводвигатели переменного тока все чаще используются в цифровых системах управления. Чтобы адаптироваться к тенденции развития цифрового управления, в большинстве систем управления движением в качестве исполнительных двигателей используются шаговые двигатели или полностью цифровые серводвигатели переменного тока. Несмотря на то, что они похожи по методам управления (последовательность импульсов и сигнал направления), существуют большие различия в производительности и приложениях.

1) Точность управления

Угол шага двухфазного гибридного шагового двигателя обычно составляет 1,8°, 0,9°, а угол шага пятифазного гибридного шагового двигателя обычно составляет 0,72°, 0,36°. Есть также некоторые высокопроизводительные шаговые двигатели с меньшим углом шага после деления. Например, угол шага двухфазного гибридного шагового двигателя производства Sanyo Denki можно установить на 1,8°, 0,9°, 0,72°, 0,36°, 0,18°, 0,09°, 0,072°, 0,036° с помощью DIP-переключателя. который совместим с углом шага двухфазных и пятифазных гибридных шаговых двигателей.

Точность управления серводвигателем переменного тока гарантируется поворотным энкодером на задней стороне вала двигателя. В качестве примера возьмем полностью цифровой серводвигатель переменного тока Sanyo. Для двигателя со стандартным энкодером на 2000 строк импульсный эквивалент равен 360°/8000=0,045° из-за четырехчастотной технологии, используемой внутри привода. Для двигателя с 17-разрядным энкодером каждый раз, когда драйвер получает 131072 импульса, двигатель совершает один оборот, то есть его импульсный эквивалент равен 360°/131072=0,0027466°, что является импульсным эквивалентом шагового двигателя с угол шага 1,8° 1/655.

2) Низкочастотные характеристики

Шаговые двигатели склонны к низкочастотной вибрации на низких скоростях. Частота вибрации связана с условиями нагрузки и производительностью привода. Обычно считается, что частота вибрации составляет половину частоты холостого хода двигателя. Это явление низкочастотной вибрации, определяемое принципом работы шагового двигателя, очень неблагоприятно для нормальной работы машины. Когда шаговый двигатель работает на низкой скорости, обычно следует использовать технологию демпфирования для преодоления явления низкочастотной вибрации, например, добавление демпфера к двигателю или использование технологии разделения на привод.

Серводвигатель переменного тока работает очень плавно, вибрации нет даже на низких скоростях. Сервосистема переменного тока имеет функцию подавления резонанса, которая может компенсировать недостаток жесткости машины, а функция внутреннего частотного анализа (БПФ) системы может определять точку резонанса машины, что удобно для настройки системы.

3) Характеристики моментной частоты

Выходной крутящий момент шагового двигателя уменьшается с увеличением скорости и резко падает при более высоких скоростях, поэтому его максимальная рабочая скорость обычно составляет 300-600 об/мин. Серводвигатель переменного тока имеет постоянный выходной крутящий момент, то есть он может выдавать номинальный крутящий момент в пределах своей номинальной скорости (обычно 2000 об/мин или 3000 об/мин) и постоянную выходную мощность выше номинальной скорости.

4) Перегрузочная способность

Шаговые двигатели обычно не обладают перегрузочной способностью. Серводвигатели переменного тока имеют сильную перегрузочную способность. Возьмем, к примеру, сервосистему переменного тока Sanyo, она имеет возможность перегрузки по скорости и по крутящему моменту. Его максимальный крутящий момент в два-три раза превышает номинальный крутящий момент, который можно использовать для преодоления момента инерции инерционной нагрузки в момент пуска. Так как шаговые двигатели не обладают этой перегрузочной способностью, то для преодоления этого момента инерции при выборе модели часто приходится подбирать двигатель с большим крутящим моментом, а такой большой крутящий момент при нормальной работе машине не нужен.

5) Рабочие характеристики

Управление шаговым двигателем осуществляется без обратной связи. Если пусковая частота слишком высока или нагрузка слишком велика, легко потерять шаги или заглохнуть. Когда скорость слишком высока, легко промахнуться. Поэтому, чтобы обеспечить точность управления, необходимо решить проблемы с увеличением и уменьшением скорости. Система сервопривода переменного тока представляет собой систему управления с обратной связью. Привод может напрямую выбирать сигнал обратной связи энкодера двигателя. Внутри формируются петля положения и петля скорости. Как правило, в шаговом двигателе не происходит потери шага или перерегулирования, а эффективность управления более надежна.

6) Скорость отклика

Шаговому двигателю требуется от 200 до 400 миллисекунд, чтобы разогнаться с места до рабочей скорости (обычно несколько сотен оборотов в минуту). Характеристики ускорения сервосистемы переменного тока лучше. Возьмем, к примеру, серводвигатель переменного тока Sanyo мощностью 400 Вт. Для разгона с места до номинальной скорости 3000 об/мин требуется всего несколько миллисекунд, что можно использовать в ситуациях управления, требующих быстрого пуска и остановки.

Таким образом, сервосистема переменного тока превосходит шаговые двигатели во многих аспектах производительности. Однако шаговые двигатели часто используются в качестве исполнительных двигателей в некоторых менее требовательных случаях. Следовательно, в процессе проектирования системы управления необходимо всесторонне учитывать различные факторы, такие как требования к управлению и стоимость, и следует выбирать соответствующий управляющий двигатель.

Поделиться этой публикацией

Часто задаваемые вопросы

• 1.Что такое серводвигатель? Как это работает?

   Серводвигатель представляет собой механизм с замкнутым контуром, который включает обратную связь по положению для управления скоростью вращения или линейной скоростью и положением. Двигатель управляется электрическим сигналом, аналоговым или цифровым, который определяет величину перемещения, представляющую конечное командное положение вала. 

• 2.Какова функция серводвигателя?

   Серводвигатели или «сервоприводы», как их еще называют, представляют собой электронные устройства и поворотные или линейные приводы, которые с точностью вращают и толкают части машины.  Сервоприводы в основном используются в угловых или линейных положениях и для определенной скорости и ускорения. 

• 3. Что такое серводвигатель и его типы?

   Серводвигатель представляет собой вращательный или поступательный двигатель, питание на который подается от сервоусилителя и служит для приложения крутящего момента или силы к механической системе, такой как привод или тормоз. Этот тип двигателя связан с замкнутой системой управления. 

• 4. Серводвигатели переменного или постоянного тока?

   Существует два типа серводвигателей: сервоприводы переменного тока и сервоприводы постоянного тока. Основное различие между двумя двигателями заключается в их источнике питания. Серводвигатели переменного тока работают от электрической розетки, а не от батарей, как серводвигатели постоянного тока. 

• 5. Как узнать, работает ли мой серводвигатель?

   С помощью мультиметра проверьте сопротивление заземления между корпусом двигателя и клеммами двигателя.  Оно должно быть примерно 100 кОм или выше; Затем найдите сопротивление обмотки, соединив между собой клеммы. 

Посмотреть больше

Что такое серводвигатель? Как это работает?

Table of Contents

Мы видели работу роботов-манипуляторов во многих отраслях промышленности, и большинство из нас считало, что эти манипуляторы двигаются очень точно. Мы часто видим, как принтер печатает бумагу, и видим точное движение печатающей головки по бумаге, чтобы писать или рисовать.

Существует множество других приложений, таких как автоматическое открытие/закрытие дверей, позиционирование антенны, движение солнечных батарей и т. д. Во всех этих приложениях есть одна общая черта: точные линейные и угловые движения. Серводвигатели являются идеальным механизмом для достижения этих точных движений.

Итак, в этой статье мы рассмотрим Что такое серводвигатель? Как это работает? Типы серводвигателей и области их применения.

---

Что такое серводвигатель?

Серводвигатель — это электрический двигатель, который может вращаться с высокой точностью и эффективностью. По сути, серводвигатель является частью замкнутой системы. Эта система состоит из нескольких частей, таких как

⇒ Двигатель переменного или постоянного тока

⇒ Устройство обратной связи по положению, такое как энкодер

⇒ Редуктор в сборе для снижения скорости двигателя

⇒ Схема управления

ссылка на изображение от orientalmotor.0144

---

Работа серводвигателя

Серводвигатель использует обычные пары двигателей переменного или постоянного тока с устройством обратной связи по положению. Выходной вал двигателя соединен с редукторным узлом для снижения скорости.

Цепь управления является важной частью серводвигателя. Серводвигатель работает в системе с обратной связью, которая получает сигнал от контроллера в аналоговом или цифровом формате и управляет количеством движения.

Датчик обратной связи по положению определяет положение вала и передает сигнал контроллеру.

---

Типы серводвигателей

Серводвигатели в основном делятся на три категории, такие как

1st. Серводвигатель переменного тока или серводвигатель постоянного тока

Скорость серводвигателя переменного тока прямо пропорциональна частоте напряжения питания и количеству магнитных полюсов, тогда как скорость серводвигателя постоянного тока прямо пропорциональна приложенному напряжению.

Серводвигатель переменного тока имеет определенные преимущества по сравнению с серводвигателем постоянного тока, например,

⇒ Он более эффективен, чем серводвигатель постоянного тока, благодаря своей уникальной способности регулировать скорость и крутящий момент.

⇒ Он менее шумный, чем серводвигатель постоянного тока.

⇒ Он доступен в широком диапазоне форм и размеров.

 

2-й. Щеточный или бесщеточный

В серводвигателе постоянного тока коммутация достигается механическим путем со щетками или электронным способом без щеток.

Коллекторные двигатели имеют обмотки в роторе и постоянный магнит в статоре. Коллекторные двигатели проще по конструкции, легко устанавливаются и работают, а также имеют низкую стоимость.

Щеточные серводвигатели требуют более тщательного обслуживания из-за регулярного износа угольных щеток. Он больше по размеру и создает достаточное количество шума во время работы.

ссылка на изображение от rozum robotics

Бесщеточные двигатели имеют обмотки в статоре и постоянные магниты, прикрепленные к ротору. Бесщеточные двигатели обеспечивают более высокую мощность, более высокий крутящий момент и компактные размеры.

Требует меньшего обслуживания из-за отсутствия угольных щеток и низкого уровня шума.

 

3-й. Синхронный или асинхронный

Синхронный и асинхронный — это термин, связанный со скоростью. Серводвигатели переменного тока часто классифицируют по скорости вращения синхронного или асинхронного поля.

Скорость двигателя переменного тока связана с частотой приложенного напряжения и количеством магнитных полюсов, а скорость двигателя постоянного тока напрямую связана с приложенным напряжением.

В асинхронном двигателе ротор вращается с той же скоростью, что и вращающееся магнитное поле статора. В то время как в асинхронном двигателе скорость вращения ротора меньше скорости вращения магнитного поля статора.

Однако мы можем использовать частотно-регулируемый привод для изменения скорости асинхронного двигателя.

---

Применение серводвигателей

Серводвигатели довольно часто используются в обрабатывающей промышленности. Для их точного контроля угловых положений они широко используются. Вот некоторые приложения для справки, в которых используются серводвигатели.

Робототехника: Широко используется во многих отраслях промышленности, таких как автомобилестроение, фармацевтика, медицина и т. д. Серводвигатели используются для каждого углового движения в робототехнике.

Камеры: В современных камерах для автофокусировки изображений используется серводвигатель.

Солнечная панель: Серводвигатели используются для перемещения солнечной панели в направлении солнца.

Расположение антенны: Правильное положение необходимо для получения наилучшего сигнала из любого места. Серводвигатели — идеальный механизм для поворота антенны в наилучшее положение для лучшего приема сигнала.

Автоматические двери: Мы видели автоматическое открытие/закрытие дверей в торговых центрах, продуктовых магазинах, больницах, кинотеатрах и т. д. Это автоматическое открытие и закрытие осуществляется с помощью серводвигателя.

Радиоуправляемые игрушки: Современные игрушки — отличный пример серводвигателей.