سروو موتور چیست؟

سروموتور (یا موتور سروو) یک محرک چرخشی یا محرک خطی است که امکان کنترل دقیق موقعیت زاویه ای یا خطی، سرعت و شتاب را فراهم می کند.[1] این شامل یک موتور مناسب است که به یک سنسور برای بازخورد موقعیت متصل شده است. همچنین به یک کنترلر نسبتاً پیچیده نیاز دارد که اغلب یک ماژول اختصاصی است که به طور خاص برای استفاده با سروموتورها طراحی شده است.

سرو, موتور ها کلاس خاصی از موتور نیستند، اگرچه اصطلاح سروموتور اغلب برای اشاره به موتور مناسب برای استفاده در یک سیستم کنترل حلقه بسته استفاده می شود.

سروموتورها در کاربردهایی مانند روباتیک، ماشین آلات CNC و ساخت خودکار استفاده می شوند.

سازوکار

سروموتور یک سروومکانیسم حلقه بسته است که از بازخورد موقعیت برای کنترل حرکت و موقعیت نهایی خود استفاده می کند. ورودی کنترل آن یک سیگنال (آنالوگ یا دیجیتال) است که موقعیت فرمان شفت خروجی را نشان می دهد.

موتور با نوعی از رمزگذار موقعیت جفت می شود تا بازخورد موقعیت و سرعت را ارائه دهد. در ساده ترین حالت، فقط موقعیت اندازه گیری می شود. موقعیت اندازه گیری شده خروجی با موقعیت فرمان، ورودی خارجی به کنترل کننده مقایسه می شود. اگر موقعیت خروجی با موقعیت مورد نیاز متفاوت باشد، یک سیگنال خطا تولید می‌شود که باعث می‌شود موتور در هر جهت بچرخد تا شفت خروجی را به موقعیت مناسب برساند. با نزدیک شدن به موقعیت ها، سیگنال خطا به صفر می رسد و موتور متوقف می شود.

بسیار ساده ترین سروموتورها از سنجش موقعیت فقط از طریق پتانسیومتر و کنترل انفجار موتور خود استفاده می کنند. موتور همیشه با سرعت کامل می چرخد ​​(یا متوقف می شود). این نوع سروموتور به طور گسترده در کنترل حرکت صنعتی استفاده نمی شود، اما اساس سرووهای ساده و ارزان مورد استفاده در مدل های رادیویی را تشکیل می دهد.

سروموتورهای پیچیده تر از رمزگذارهای چرخشی نوری برای اندازه گیری سرعت شفت خروجی[2] و یک درایو با سرعت متغیر برای کنترل سرعت موتور استفاده می کنند.[3] هر دوی این پیشرفت‌ها، معمولاً در ترکیب با یک الگوریتم کنترل PID، به سروموتور اجازه می‌دهند تا سریع‌تر و دقیق‌تر به موقعیت فرمان داده شده، با بیش‌پریشی کمتر، برسد.[4]

سروموتورها معمولاً به عنوان جایگزینی با کارایی بالا برای استپر موتور استفاده می شوند. موتورهای پله ای دارای برخی توانایی ذاتی برای کنترل موقعیت هستند، زیرا دارای مراحل خروجی داخلی هستند. این اغلب به آنها اجازه می دهد تا به عنوان یک کنترل موقعیت حلقه باز، بدون هیچ رمزگذار بازخوردی استفاده شوند، زیرا سیگنال درایو آنها تعداد مراحل حرکت برای چرخش را مشخص می کند، اما برای این کار، کنترل کننده باید موقعیت استپر موتور را بداند. در روشن شدن بنابراین، در اولین روشن شدن، کنترل کننده باید استپر موتور را فعال کرده و آن را در موقعیت مشخصی قرار دهد، به عنوان مثال. تا زمانی که یک سوئیچ محدود انتهایی را فعال کند. این را می توان هنگام روشن کردن یک چاپگر جوهر افشان مشاهده کرد. کنترل کننده حامل جوهر افشان را به سمت چپ و راست حرکت می دهد تا موقعیت های انتهایی را تعیین کند. یک سروموتور بدون توجه به موقعیت اولیه در هنگام روشن شدن، بلافاصله به هر زاویه ای که کنترلر به آن دستور دهد می چرخد.

فقدان بازخورد یک موتور پله ای عملکرد آن را محدود می کند، زیرا موتور پله ای فقط می تواند باری را هدایت کند که به خوبی در ظرفیت خود باشد، در غیر این صورت از دست دادن مراحل زیر بار ممکن است منجر به خطاهای موقعیت یابی شود و سیستم ممکن است مجدداً راه اندازی یا کالیبره شود. رمزگذار و کنترلر یک سروموتور هزینه اضافی دارند، اما عملکرد کلی سیستم (برای تمام سرعت، قدرت و دقت) را نسبت به ظرفیت موتور اصلی بهینه می کنند. با سیستم های بزرگتر، که در آن یک موتور قدرتمند نشان دهنده نسبت فزاینده ای از هزینه سیستم است، سروموتورها دارای مزیت هستند.

در سال های اخیر محبوبیت فزاینده ای در موتورهای پله ای حلقه بسته وجود داشته است. مزیت اصلی موتور پله ای حلقه بسته هزینه نسبتا پایین آن است. همچنین نیازی به تنظیم کنترلر PID روی یک سیستم پله ای حلقه بسته نیست.[5]

بسیاری از کاربردها، مانند دستگاه های برش لیزری، ممکن است در دو محدوده ارائه شوند، محدوده قیمت پایین با استفاده از موتورهای پله ای و محدوده عملکرد بالا با استفاده از سروموتورها.[6]

رمزگذارها

اولین سروموتورها با synchros به عنوان رمزگذار آنها توسعه یافتند.[7] کارهای زیادی با این سیستم ها در توسعه توپخانه های رادار و ضد هوایی در طول جنگ جهانی دوم انجام شد.[8]

سروموتورهای ساده ممکن است از پتانسیومترهای مقاومتی به عنوان رمزگذار موقعیت خود استفاده کنند. اینها فقط در ساده ترین و ارزان ترین سطح استفاده می شوند و در رقابت نزدیک با موتورهای پله ای هستند. آنها از سایش و نویز الکتریکی در مسیر پتانسیومتر رنج می برند. اگرچه می توان سیگنال موقعیت آنها را به صورت الکتریکی متمایز کرد تا سیگنال سرعت به دست آید، کنترل کننده های PID که می توانند از چنین سیگنال سرعتی استفاده کنند، معمولا رمزگذار دقیق تری را تضمین می کنند.

سروموتورهای مدرن از رمزگذارهای چرخشی، مطلق یا افزایشی استفاده می کنند. رمزگذارهای مطلق می توانند موقعیت خود را در هنگام روشن شدن مشخص کنند، اما پیچیده تر هستندو گران است. رمزگذارهای افزایشی ساده تر، ارزان تر هستند و با سرعت های بالاتر کار می کنند. سیستم‌های افزایشی، مانند موتورهای پله‌ای، اغلب توانایی ذاتی خود را برای اندازه‌گیری فواصل چرخش با یک حسگر ساده موقعیت صفر ترکیب می‌کنند تا موقعیت خود را در هنگام راه‌اندازی تنظیم کنند.

گاهی اوقات به جای سروموتورها از موتوری با رمزگذار خطی خارجی جداگانه استفاده می شود.[9] این سیستم‌های موتور + رمزگذار خطی از عدم دقت در پیشرانه بین موتور و واگن خطی جلوگیری می‌کنند، اما طراحی آنها پیچیده‌تر می‌شود زیرا دیگر یک سیستم از پیش بسته‌بندی شده کارخانه نیستند.

موتورها

نوع موتور برای سروموتور مهم نیست و ممکن است از انواع مختلفی استفاده شود. در ساده ترین حالت، موتورهای DC با آهنربای دائم برس خورده، به دلیل سادگی و هزینه کم، استفاده می شوند. سروموتورهای صنعتی کوچک معمولاً موتورهای براشلس کموتاسیون الکترونیکی هستند.[10] برای سروموتورهای صنعتی بزرگ، معمولاً از موتورهای القایی AC استفاده می شود که اغلب با درایوهای فرکانس متغیر امکان کنترل سرعت آنها را فراهم می کند. برای عملکرد نهایی در یک بسته فشرده، موتورهای AC بدون جاروبک با میدان‌های آهنربای دائمی استفاده می‌شوند که به طور موثر نسخه‌های بزرگی از موتورهای الکتریکی DC بدون جاروبک هستند.[11]

ماژول های درایو برای سرو موتورها یک جزء صنعتی استاندارد هستند. طراحی آنها شاخه ای از الکترونیک قدرت است که معمولاً بر اساس یک ماسفت سه فاز یا پل H IGBT است. این ماژول های استاندارد یک جهت و تعداد پالس (فاصله چرخش) را به عنوان ورودی می پذیرند. آنها همچنین ممکن است شامل نظارت بر دمای بیش از حد، گشتاور بیش از حد و ویژگی های تشخیص استال باشند.[12] از آنجایی که نوع رمزگذار، نسبت چرخ دنده، و دینامیک کلی سیستم مختص برنامه کاربردی است، تولید کنترلر کلی به عنوان یک ماژول خارج از قفسه دشوارتر است و بنابراین اغلب به عنوان بخشی از کنترل کننده اصلی اجرا می شوند.

کنترل

اکثر سروموتورهای مدرن حول یک ماژول کنترلر اختصاصی از همان سازنده طراحی و عرضه می شوند. همچنین ممکن است کنترل‌کننده‌ها در اطراف میکروکنترلرها به منظور کاهش هزینه برای برنامه‌های با حجم زیاد توسعه داده شوند.[13]

راکول اتوماسیون راهنمای نهایی را برای موبایل با نمایشگرهای HMI ارائه کرده است.

بیاموزید که چگونه 10 نکته طراحی برتر برای HMI تلفن همراه می‌تواند با ارائه رابطی برای نشانگرهای وضعیت، کنترل ماشین، روند داده‌ها و اطلاعات هشدار، اپراتورهای شما را بهره‌ورتر کند.

محتویات طراحی HMI موبایل با FactoryTalk ViewPoint عبارتند از:

کوچک فکر کن

همیشه برای لمس طراحی کنید

پیدا کردن محتوا را آسان کنید

اطلاعات مهم را آشکار کنید

گرافیک را ساده نگه دارید

کاربران مختلف تجربیات متفاوتی دارند

بهینه سازی برای عملکرد

بدانید چه چیزی منتشر شده است (و چه چیزی نیست!)

سیستم را گسترش دهید

کار از ساحل ... شاید!