Apa itu servo, kemudi servo

Penggerak servo adalah penggerak yang kontrol presisinya dilakukan melalui umpan balik negatif dan dengan demikian memungkinkan Anda mencapai parameter yang diperlukan dari pergerakan benda kerja.

Mekanisme jenis ini memiliki sensor yang memantau parameter tertentu, misalnya kecepatan, posisi atau gaya, serta unit kontrol (batang mekanis atau rangkaian elektronik) yang tugasnya secara otomatis mempertahankan parameter yang diperlukan selama pengoperasian perangkat. , tergantung pada sinyal dari sensor setiap saat.

Nilai awal parameter operasi diatur menggunakan kontrol, misalnya tombol potensiometer atau dengan menggunakan sistem eksternal lain di mana nilai numerik dimasukkan. Jadi, drive servo secara otomatis melakukan tugas yang diberikan — dengan mengandalkan sinyal dari sensor, drive servo secara tepat menyesuaikan parameter yang ditetapkan dan menjaganya tetap stabil di drive.

Banyak amplifier dan regulator dengan umpan balik negatif dapat disebut servos.Misalnya, penggerak servo mencakup pengereman dan kemudi pada mobil, di mana amplifier yang dioperasikan dengan tangan harus memiliki umpan balik posisi negatif.

Komponen utama servo:

• unit penggerak;

• Sensor;

• Unit kontrol;

• Konverter.

Misalnya, silinder pneumatik dengan batang atau motor listrik dengan kotak roda gigi dapat digunakan sebagai penggerak. Sensor umpan balik dapat encoder (sensor sudut) atau misalnya sensor aula… Unit kontrol — inverter individu, konverter frekuensi, penguat servo (Servodrive Inggris). Perangkat kontrol dapat segera menyertakan sensor sinyal kontrol (transduser, input, sensor kejut).

Dalam bentuknya yang paling sederhana, unit kontrol untuk penggerak servo listrik didasarkan pada sirkuit untuk membandingkan nilai sinyal yang ditetapkan dan sinyal yang berasal dari sensor umpan balik, sebagai akibatnya disuplai tegangan dengan polaritas yang sesuai. ke motor listrik.

Jika akselerasi halus atau deselerasi halus diperlukan untuk menghindari kelebihan dinamis dari motor listrik, skema kontrol yang lebih kompleks berdasarkan mikroprosesor diterapkan, yang dapat memposisikan benda kerja dengan lebih tepat. Jadi, misalnya, perangkat untuk memposisikan kepala di hard disk diatur.

Kontrol yang tepat dari grup atau drive servo tunggal dicapai dengan menggunakan pengontrol CNC, yang dapat dibangun di atas pengontrol logika yang dapat diprogram. Penggerak servo berdasarkan pengontrol tersebut mencapai tenaga 15 kW dan dapat mengembangkan torsi hingga 50 Nm.

Penggerak servo putar bersifat sinkron, dengan kemungkinan penyesuaian kecepatan rotasi, sudut rotasi, dan akselerasi yang sangat presisi, dan asinkron, di mana kecepatan dipertahankan dengan sangat tepat bahkan pada kecepatan yang sangat rendah.

Motor servo sinkron mampu berakselerasi dengan sangat cepat ke kecepatan pengenal. Servo linier melingkar dan datar juga umum, memungkinkan akselerasi hingga 70 m/s².

Secara umum, perangkat servo dibagi menjadi elektrohidromekanis dan elektromekanis. Yang pertama, gerakan dihasilkan oleh sistem piston-silinder dan responsnya sangat tinggi, yang terakhir hanya menggunakan motor listrik dengan gearbox, tetapi kinerjanya jauh lebih rendah.

Ruang lingkup penerapan servo drive saat ini sangat luas, karena kemungkinan pemosisian badan kerja yang sangat akurat.

Ada kunci mekanis, katup, dan badan kerja dari berbagai alat dan peralatan mesin, terutama dengan CNC, termasuk mesin otomatis untuk produksi pabrik papan sirkuit tercetak dan berbagai robot industri serta banyak alat presisi lainnya. Motor servo kecepatan tinggi sangat populer dengan pesawat model. Secara khusus, motor servo terkenal karena karakteristik keseragaman gerak dan efisiensinya dalam hal konsumsi energi.

Motor komutator tiga kutub awalnya digunakan sebagai penggerak motor servo, di mana rotornya berisi belitan dan statornya berisi magnet permanen. Itu juga memiliki sikat pengumpul. Belakangan, jumlah kumparan bertambah menjadi lima, dan torsi menjadi lebih besar serta akselerasi menjadi lebih cepat.

Tahap perbaikan selanjutnya - belitan ditempatkan di luar magnet, sehingga bobot rotor berkurang, dan waktu akselerasi berkurang, tetapi biaya meningkat. Akibatnya, langkah perbaikan utama diambil - mereka meninggalkan manifold (khususnya, motor rotor magnet permanen tersebar luas) dan motor menjadi tanpa sikat, bahkan lebih efisien, karena akselerasi, kecepatan, dan torsi sekarang bahkan lebih tinggi.

Motor servo telah menjadi sangat populer dalam beberapa tahun terakhir. Dikendalikan oleh Arduino, yang membuka kemungkinan luas untuk penerbangan amatir dan robotika (quadcopters, dll.), serta untuk pembuatan mesin pemotong logam presisi.

Sebagian besar, motor servo konvensional menggunakan tiga kabel untuk beroperasi. Salah satunya untuk tenaga, yang kedua sinyal, yang ketiga umum. Sinyal kontrol disuplai ke kabel sinyal, yang menurutnya perlu untuk menyesuaikan posisi poros keluaran. Posisi poros ditentukan oleh rangkaian potensiometer.

Pengontrol, melalui resistansi dan nilai sinyal kontrol, menentukan arah mana yang harus diputar agar poros mencapai posisi yang diinginkan. Semakin tinggi tegangan yang dikeluarkan dari potensiometer, semakin besar torsinya.

Berkat efisiensi energinya yang tinggi, kemampuan kontrol yang akurat, dan kinerja yang luar biasa, penggerak servo berdasarkan motor tanpa sikat semakin banyak ditemukan pada mainan, peralatan rumah tangga (penyedot debu tugas berat dengan filter HEPA) dan peralatan industri.