Mio-tech-service.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое сервоприводные двигатели

Понятие слова Сервопривод.

Штатные сервоприводы будут предоставлены нам Издательством вместе со следующими номерами журналов. Однако, быть может, имеет смысл задуматься об альтернативных вариантах? Сколько существует фирм-производителей, модификаций и характеристик сервоприводов? Очень много! Давайте разберемся в том, какие бывают сервоприводы и чем нужно руководствоваться при их выборе.

Начнем с самого начала – что это такое и как они работают?

В энциклопедии «Кругосвет» определение звучит так:

«СЕРВОМЕХАНИЗМ, следящая система автоматического регулирования, которая работает по принципу обратной связи и в которой один или больше системных сигналов, сформированных в управляющий сигнал, оказывают механическое регулирующее воздействие на объект. Термин «серво-» (от лат. servus — слуга) используется для обозначения механизмов и систем, выходная величина которых поступает на вход, где сравнивается с задающим воздействием. Сервосистемы обладают, как правило, двумя особенностями: способностью усиливать мощность и информационной обратной связью.

Усиление необходимо потому, что требуемая на выходе энергия обычно велика (берется от внешнего источника), а на входе незначительна. Обратная связь представляет собой замкнутый контур, в котором рассогласование сигналов входа и выхода используется для управления. Следовательно, в прямом направлении контур передает энергию, а в обратном обеспечивает информацию, необходимую для точного управления.»

На первый взгляд схема кажется довольно сложной. Я предлагаю взглянуть на эту схему на другом примере:
Представьте, что перед Вами стоит задача ехать на автомобиле со скоростью 55 км/ч. Именно это будет у нас задающим воздействием. Преобразование скорости в цифровую форму (например, дорожный знак), это – первый прямоугольник. Ногой (усилитель) мы давим на педаль, это – сервопривод. Скорость автомобиля растет. Соответственно, начинает поворачиваться стрелка спидометра, это – обратная связь, а преобразование скорости в угол стрелки спидометра – это квадрат (преобразование). А вот перечеркнутый кружок – это место, где наш мозг сравнивает показания спидометра и дорожного знака и, в зависимости от величины и знака, выдает сигнал для ноги (усилителя) отпустить педаль или нажать на нее.
Вот так работает система автоматического регулирования с обратной связью.
А для модельного сервопривода картинка будет такая:

У сервопривода на вход с приемника подается прямоугольный импульс, длительность которого определяет угол поворота качалки серво. Значение, через которое повторяются импульсы, в стандарте PPM – 20 миллисекунд. Длительность меняется от 1 до 2 миллисекунд.

Питание и цоколевка разъемов:

Все сервомоторы, используемые в радиоуправляемых моделях, обычно имеют 3 провода:

1. Сигнальный провод, по которому поступает управляющий импульс (обычно провод белого, желтого или оранжевого цвета).
2. Питание, как правило от 4,8 В до 6 В (обычно провод красного цвета).
3. Земля (обычно провод черного или коричневого цвета).

По габаритам сервоприводы делятся на 3 основных размера: микро, стандартные и большие. Бывают сервомоторы и другого размера, однако перечисленные 3 вида покрывают 95% всех типоразмеров. В модели AMG Mercedes от DeAgostini применяются сервоприводы стандартного размера.

Характеристики:
Основные характеристики сервоприводов — скорость поворота и усилие на валу. Как правило, первая величина указывает за какое время, в секундах, сервомотор поворачивает качалку на 60°. Усилие измеряется кг/см т.е. какое усилие развивает сервопривод на конце качалки с рычагом от центра вращения 1 см. Например, если этот параметр равен 1.2 кг/см, то усилие, развиваемое серводвигателем на качалке в 2 раза длиннее (т.е. 2см), будет равно 0.6 кг.
Вообще, этот параметр зависит в первую очередь от назначения двигателя и уже потом от передаточного числа редуктора и применяемых в приводе узлов.
Стоит заметить, что сейчас производят сервоприводы, которые работают с напряжением питания от 4.8 В до 6 В. Как правило, на 6 В, характеристики сервопривода чуть выше, чем на 4.8 В. Однако не все сервоприводы расчитаны на весь диапазон напряжений — некоторые расчитаны строго на 4.8 В, либо строго на 6 В (последние встречаются реже).

Аналоговые или цифровые сервоприводы:

Несколько лет назад все сервоприводы были аналоговыми. Сейчас этих типов два – аналоговые и цифровые. В чем же разница между этими двумя типами? Давайте обратимся к официальной информации, предоставленной фирмой Futaba.
За последние несколько лет, серво приводы стали обладать значительно лучшими характеристиками, чем ранее – меньшими габаритами, более высокими скоростями вращения и значениями крутящих моментов. Последний виток развития – появление цифровых сервоприводов. У цифровых серводвигателей есть существенные эксплуатационные преимущества перед аналоговыми, даже с коллекторными моторами. Хотя существуют и некоторые недостатки. Давайте рассмотрим и сравним их:

Внешне аналоговые и цифровые сервоприводы практически не отличаются. Отличия заметны на платах. Теперь вместо специализированной микросхемы мы можем увидеть на плате микропроцессор, который анализирует сигнал с приемника и управляет двигателем. Неверно полагать, что аналоговые и цифровые серво решительно отличаются в физическом исполнении, они могут иметь одинаковые двигатели, механизмы и потенциометры (переменные резисторы). Основное же отличие заключается в способе обработки сигнала приемника и управления двигателем.

Оба сервопривода получают одинаковый сигнал с приемника. В случае аналогового сервопривода, получаемое значение сравнивается с текущим положением сервомотора и, затем, на двигатель аналогового серводвигателя поступает сигнал от специального усилителя сервомотора, который вызывает перемещение двигателя в определенную позицию. Это происходит с частотой 50 раз в секунду. Получаемый сигнал определяет когда начать вращаться двигателю и в какую сторону. Так как это случается 50 раз в секунду, то это — минимальное время реакции. Другими словами, если Вы отклонили ручку на передатчике, то на двигатель сервопривода начали поступать короткие импульсы, промежуток между которыми — чуть меньше 20 мсек.

Между этими импульсами на мотор ничего не поступает и, вообще говоря, внешнее воздействие может изменить положение исполнительного механизма в любую сторону – такой промежуток времени называется «мертвой зоной». Цифровые серводвигатель используют специальный процессор, работающий на высокой частоте, который обрабатывает получаемый от приемника сигнал и посылает управляющие импульсы в двигатель сервомотора с частотой 300 (и более) раз в секунду. Так как этот сигнал получен двигателем сервомотора чаще, он в состоянии реагировать намного быстрее и держать заданную позицию лучше. Это означает лучшее центрирование и значительно более высокий крутящий момент. Однако такой метод управления двигателем увеличивает потребление энергии, поэтому батарея, которая использовалась раньше для питания аналогового сервопривода, в случае использования цифрового будет разряжаться быстрее.

На графике сравниваются два практически идентичных сервопривода с точки зрения механики. Как мы видим, цифровой сервопривод S9450 гораздо быстрее аналогового S9002 реагирует на управляющий сигнал. Вращающий момент выше, а, значит, более точно устанавливается положение исполнительного механизма.

Но за все приходится платить (в том числе и в прямом смысле). Стоимость цифровых сервоприводов значительно выше, чем стоимость стандартных. Кроме того, цифровые сервоприводы, обладая всеми своими преимуществами, имеют заметно большее энергопотребление. Это вызывает необходимость увеличения емкости используемых батарей, что, в свою очередь, приводит к увеличению веса модели.

Однако многие из тех, кто хоть однажды использовал цифровые сервоприводы, отмечают, что различие с аналоговыми настолько существенно, что они никогда не вернулись бы к аналоговым серво, если есть возможность использовать цифровые.

Итак, если Вы нуждаетесь в:

Читать еще:  Электромеханическая характеристика асинхронного двигателя зависимость

• повышенной разрешающей способности
• минимальных «мертвых зонах», более точном позиционировании
• быстром реагировании на команды
• постоянном усилии на валу в процессе его поворота
• увеличенной мощности
• и при этом имеете достаточно средств

тогда цифровые серво — решение Ваших проблем!

Коллекторные и бесколлекторные двигатели в сервоприводах:

В основном в сервоводах использовались 3-полюсные коллекторные двигатели, в которых тяжелый ротор с обмотками вращается внутри магнитов.

Первое усовершенствование, которое было применено – увеличение количества обмоток до 5. Таким образом, вырос вращающий момент и скорость разгона. Второе усовершенствование – это изменение конструкции мотора. Стальной сердечник с обмотками очень сложно раскрутить быстро. Поэтому конструкцию изменили — обмотки находятся, снаружи магнитов и исключено вращение стального сердечника.

Таким образом, уменьшился вес двигателя, уменьшилось время разгона, но также возросла и стоимость.

Ну и, наконец, третий шаг – применение бесколлектроных двигателей. У бесколлекторных двигателей выше КПД, т.к. нет щеток и трущихся частей. Они более эффективны, обеспечивают бОльшую мощность, скорость, ускорение, вращающий момент.

Шарикоподшипник против втулки:

В сервоприводе есть одна ось, на которой крепится качалка. Именно на нее ложатся все нагрузки. Эта ось проходит через шарикоподшипник или втулку. Использование шарикоподшипника уменьшает потери на трение, предупреждает образование люфта и, естественно, повышает стоимость сервопривода.

Материал шестерней редуктора:

Нейлоновые шестерни – больше всего распространены в сервоприводах. Они имеют отличное качество поверхности, малый вес, однако не выдерживают больших нагрузок и недолговечны.

Карбоновые шестерни – появились относительно недавно на рынке. Они почти в пять раз прочнее нейлоновых и у них выше износостойкость. После более чем 300 000 циклов на них фактически не видно следов износа. Сервоприводы с этими механизмами более дороги, но это окупается большей долговечностью. Карбоновые шестерни также легкие, однако металлические все равно оказываются прочнее.

Металлические шестерни – являются самыми тяжелыми. У них самый большой уровень износа, однако, они обеспечивают беспрецедентную прочность. Если у Вас достаточно средств, Вы можете приобрести сервопривод с механизмом из титана.

Таким образом, выбор сервопривода с шестернями из определенного материала зависит от области применения. Например, для микро-сервоприводов, обычно, главное – это их вес. Скорее всего, Вы не будете использовать такой серводвигатель с металлическими шестернями. Идеальный пример серво-привода, в котором обоснованно используется металлический редуктор, будет рулевое серво радиоуправляемого внедорожного автомобиля или багги.

Вы этой статье мы рассмотрели принципы работы, разновидности узлов, и характеристики сервоприводов. И, все-таки, остался один вопрос:

Существует ли идеальный сервопривод? Ответ зависит от того, для чего Вы хотите его использовать. Вообще, идеальный сервопривод — тот, который поворачивается так быстро, как Вам это нужно и, в тоже время, обладает высоким крутящим моментом, силой удержания, высокой точностью, малым весом и низкой ценой. Нетрудно догадаться, что выпустить продукт, отвечающий всем этим требованиям, еще никому не удавалось!

Каждая компания-производитель будет делать все от них зависящее, чтобы убедить Вас в том, что их сервоприводы превосходят по характеристикам все остальные. В конце концов, выбор серводвигателя зависит от области его применения и Ваших личных потребностей, потому что независимо от того, насколько хорошие показатели или цена написаны на упаковке сервопривода, Вы не будете его использовать, если он не выполняет свою задачу и не может обеспечить соответствующее управление для Вашей модели.

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.
Читать еще:  Двигатель асинхронный аир80а2у3 характеристики

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.

Когда встает вопрос о выборе необходимого сервопривода, важно знать основные технические параметры, по которым следует делать выбор :

  • Момент на валу – сила, которую может преодолеть двигатель при вращении;
  • Скорость – на сколько градусов повернется вал двигателя за единицу времени;
  • Питающие напряжение – определяет величину напряжения, подключаемого к сервоприводу;
  • Угол вращения – максимальный поворот вала, обычно 180 или 360 градусов;
  • По углу поворота – бывают постоянного поворота (то есть только на 90 или любой другое значение), а могут быть на любой угол в определённых пределах;
  • Тип управления устройством – цифровой, либо аналоговый.

Правильно подобранный сервопривод будет очень надежно и долго служить вам, и выполнять поставленную перед ним задачу с максимальной точностью.

Для того чтобы подвести итог о сервоприводах, выделим его плюсы и минусы:

  • Плюсы:
    • Универсальность – широкий выбор вида и уровня мощности;
    • Точность и надёжность повышенные;
    • Высокая скорость, в сравнении с другими видами двигателей;
    • Бесшумная работа;
    • Точная работа на малых оборотах.
  • Минусы:
    • Более «громоздкая» система за счет наличия датчика обратной связи;
    • Управление сложнее, чем, например, шаговым двигателем;
    • Высокая стоимость.


Как получить подробную информацию?

Для того чтобы купить сервопривод или получить более подробную информацию, обратитесь к нашим специалистам. Компания « РусАвтоматизация » поможет в выборе необходимого для решения поставленной задачи серводвигателя. При этом вы сэкономите время и деньги за счёт выбора оптимального функционала.

Управление серводвигателем

Основное условие, чтобы серводвигатель мог нормально работать, заключается в их функционировании совместно с так называемой системой G-кодов. Эти коды представляют собой набор команд управления, заложенный в специальную программу.

Читать еще:  Двигатель zzr 400 характеристики

Если в качестве примера взять ЧПУ – числовое программное управление, то в данном случае сервоприводы будут взаимодействовать с преобразователями. В соответствии с уровнем входного напряжения они способны изменить значение напряжения на возбуждающей обмотке или якоре электродвигателя.

Непосредственное управление серводвигателем и всей системой осуществляется из одного места – блока управления. Когда отсюда поступает команда на прохождение определенного расстояния по оси координат Х, в цифровом аналоговом преобразователе возникает напряжение определенной величины, которое и поступает в качестве питания привода этой координаты. В серводвигателе начинается вращательное движение ходового винта, связанного с энкодером и исполнительным органом основного механизма.

В энкодере вырабатываются импульсы, подсчитываемые блоком, выполняющим управление сервоприводом. В программе заложено соответствие определенного количества сигналов с энкодера, установленному расстоянию, которое должен пройти исполняющий механизм. В нужное время аналоговый преобразователь, получив установленное число импульсов, прекращает выдачу выходного напряжения, в результате, серводвигатель останавливается. Точно так же под влиянием импульсов восстанавливается напряжение, и возобновляется работа всей системы.

Применение

Сервоприводы применяются для точного (по датчику) позиционирования (чаще всего) приводимого элемента в автоматических системах:

  • управляющие элементы механической системы (заслонки, задвижки, углы поворота)
  • рабочие органы и заготовки в станках и инструментах

Сервоприводы вращательного движения используются в:

  • промышленных роботах,
  • приводах станков ЧПУ,
  • полиграфических станках,
  • упаковочных станках,
  • приборах,
  • авиамоделировании.

Сервоприводы линейного движения используются, например, в автоматах установки электронных компонентов на печатную плату.

Серводвигатель

Cервопривод с мотором, предназначенный для приведения в движение устройств управления через поворот выходного вала, применяются в таких областях, как открытие и закрытие клапанов, переключатели и так далее.

Важными характеристиками сервомотора являются динамика двигателя, равномерность движения, энергоэффективность.

Серводвигатели широко применяются в промышленности, например, в металлургии, в станках с ЧПУ, прессо-штамповочном оборудовании, автомобильной промышленности, тяговом подвижном составе железных дорог.

В основном в серво использовались 3 полюсные коллекторные двигатели в которых тяжелый ротор с обмотками вращается внутри магнитов.

Первое усовершенствование, которое было применено — увеличение количества обмоток до 5. Таким образом, вырос вращающий момент и скорость разгона. Второе усовершенствование — это изменение конструкции мотора. Стальной сердечник с обмотками очень сложно раскрутить быстро. Поэтому конструкцию изменили — обмотки находятся снаружи магнитов, и исключено вращение стального сердечника. Таким образом, уменьшился вес двигателя, уменьшилось время разгона и возросла стоимость.

Ну и наконец, третий шаг — применение бесколлектроных двигателей. У бесколлекторных двигателей выше КПД, так как нет щеток, и трущихся частей. Они более эффективны, обеспечивают большую мощность, скорость, ускорение, вращающий момент.

Заключение

Автоматическое управление бытовыми и производственными системами прочно вошло в нашу жизнь. В последнее время стал широко применяться привод под управлением программируемых блоков различного назначения типа ардуино.

Это позволило создать принципиально новые любительские летающие радиоуправляемые устройства, роботы, детские игрушки. В промышленности сервопривод применяют в станках, на экскаваторе, на квадроцикле и т.д. Сегодня невозможно представить нашу жизнь без сервоприводов.

На видео представлена работа аналоговых сервоприводов sg90 в модели робота-паука:

Теперь вы знаете, что такое сервопривод, как он устроен и для чего нужен. Надеемся, предоставленная информация помогла вам освоить данную тему и разобраться в основных моментах. Если возникли вопросы, задавайте их в комментариях под статьей!

Сервопривод что такое и принцип работы

Автор: Сочи Авто Ремонт

Сервопривод — сервомотор является электродвигателем, который осуществляет работу, основанную на принципе обратной связи. От ротора двигателя вращение через редуктор передается к управляющему механизму, обратная связь осуществляется управляющим блоком, который связан с датчиком, контролирующим угол поворота.
Сервомоторами пользуются в автомобилях, чтобы обеспечить линейное и угловое перемещение элементов, к точному положению которых предъявляются высокие требования. Принцип работы сервопривода основан на корректировки работы электродвигателя, чтобы исполнить управляющий сигнал.

Сервопривод что такое и принцип работы

Сервопривод — состав и назначение

Если управляющим сигналом задается угол, с которым поворачивается выходной вал мотора, он преобразуется в подаваемое напряжение. Для обратной связи используют датчик, измеряющий одну из выходных характеристик мотора. Показания, собираемые датчиком обрабатывается блоком управления, затем корректируется работа серводвигателя.

Конструкция сервопривода состоит из электромеханического узла, элементы которого располагаются внутри одного корпуса. Сервопривод включает редуктор, электродвигатель, блок управления и датчик.

Основные характеристики сервопривода это рабочее напряжение питания, крутящий момент, частота вращения, материалы и конструктивные, используемый в конкретной модели.

Сервопривод — конструктивные и рабочие особенности

На современных сервоприводах пользуются двумя типами электромоторов с полым ротором и сердечником. Моторы с сердечником располагают ротором с обмоткой, и магнитами постоянного тока размещенными вокруг. Особенность этих электромоторов заключается в возникновении вибраций при вращении маятника, что приводит к снижению точности угловых перемещений.

Моторы, имеющие полый ротор не обладают таким недостатком, но являются более дорогими из-за сложной технологии производства.

Редукторы сервоприводов нужны чтоб понижать частоту вращения и увеличивать крутящий момент выводного вала. Многие редукторы сервоприводов включают цилиндрическую зубчатую передачу, шестерни, изготовленные из полимерных материалов и металла. Для металлических редукторов характерна высокая стоимость, но при этом отличаются прочностью и долговечностью.

В зависимости от того какая требуется точность работы в сервоприводах могут использоваться пластиковые втулки или шарикоподшипники чтобы выставлять выходной вал по отношению к корпусу.

Сервопривод также различается типом используемого управляющего блока, которые бывают аналоговыми и цифровыми. Цифровыми блоками обеспечивается более точное позиционирование основного элемента сервопривода и большая скорость реакции.

Понравилась статья? Поделись с друзьями в соц.сетях!

Применение [ | ]

Сервоприводы применяются для точного (по датчику) позиционирования (чаще всего) приводимого элемента в автоматических системах:

  • управляющие элементы механической системы (заслонки, задвижки, углы поворота)
  • рабочие органы и заготовки в станках и инструментах

Сервоприводы вращательного движения используются для:

Сервоприводы линейного движения используются, например, в автоматах установки электронных компонентов на печатную плату.

Серводвигатель [ | ]

Серводвигатель — сервопривод с мотором, предназначенный для перемещения выходного вала в нужное положение (в соответствии с управляющим сигналом) и автоматического активного удержания этого положения.

Серводвигатели применяются для приведения в движение устройств управляемых поворотом вала — как открытие и закрытие клапанов, переключатели и так далее.

Важными характеристиками сервомотора являются динамика двигателя, равномерность движения, энергоэффективность.

Серводвигатели широко применяются в промышленности, например, в металлургии, в станках с ЧПУ, прессо-штамповочном оборудовании, автомобильной промышленности, тяговом подвижном составе железных дорог.

В основном в сервоприводах использовались 3-полюсные коллекторные двигатели, в которых тяжелый ротор с обмотками вращается внутри магнитов.

Первое усовершенствование, которое было применено — увеличение количества обмоток до 5. Таким образом, вырос вращающий момент и скорость разгона. Второе усовершенствование — это изменение конструкции мотора. Стальной сердечник с обмотками очень сложно раскрутить быстро. Поэтому конструкцию изменили — обмотки находятся снаружи магнитов и исключено вращение стального сердечника. Таким образом, уменьшился вес двигателя, уменьшилось время разгона и возросла стоимость.

Ну и наконец, третий шаг — применение бесколлекторных двигателей. У бесколлекторных двигателей выше КПД, так как нет щёток и скользящих контактов. Они более эффективны, обеспечивают большую мощность, скорость, ускорение, вращающий момент.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector