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