Servodrivning (av latin servus - tjänare, assistent, slav), eller servodrivning - en mekanisk drivning med automatisk tillståndskorrigering genom intern negativ återkoppling , i enlighet med parametrar inställda utifrån.
En servodrift är vilken typ av mekanisk drivning som helst (enhet, arbetskropp) som inkluderar en sensor (position, hastighet, ansträngning, etc.) och en drivenhet (elektronisk krets eller mekaniskt länksystem) som automatiskt upprätthåller de nödvändiga parametrarna på sensor (och, respektive, på enheten) enligt det inställda externa värdet (position av kontrollratten eller numeriskt värde från andra system).
Enkelt uttryckt är en servodrivning en "automatisk exakt executor" - som tar emot värdet av en kontrollparameter som indata (i realtid), försöker den "på egen hand" (baserat på sensoravläsningarna) skapa och bibehålla detta värde vid utgången från ställdonet.
Servodrivenheter, som en kategori av drivenheter, inkluderar många olika regulatorer och förstärkare med negativ återkoppling, till exempel hydrauliska, elektriska, pneumatiska boosters för manuell drivning av kontrollelement (särskilt styr- och bromssystem på traktorer och bilar), dock, termen "servodrivning" används oftast (och i denna artikel) för att hänvisa till en elektrisk drivning med lägesåterkoppling som används i automatiska system för att driva styrelement och arbetskroppar .
Servodrifter används för närvarande i högpresterande utrustning inom följande industrier: maskinteknik; automatiska produktionslinjer: drycker, förpackningar, byggmaterial, elektronik, etc., hanteringsutrustning; polygrafi; träbearbetning, livsmedelsindustri.
Den enklaste styrenheten för en elektrisk servodrift kan byggas på en krets för att jämföra värdena för återkopplingssensorn och det inställda värdet, med en spänning av lämplig polaritet (genom ett relä) som appliceras på elmotorn. Mer komplexa kretsar (på mikroprocessorer) kan ta hänsyn till trögheten hos det drivna elementet och implementera mjuk acceleration och retardation av elmotorn för att minska dynamiska belastningar och mer exakt positionering (till exempel drivningen av huvuden i moderna hårddiskar).
För att styra servodrivenheter eller grupper av servodrivenheter kan man använda speciella CNC- styrenheter som kan byggas på basis av programmerbara logiska styrenheter (PLC).
Motoreffekt: från 0,05 till 15 kW.
Vridmoment (nominellt): 0,15 till 50 Nm.
Ett annat alternativ för exakt positionering av drivna element utan återkopplingssensor är användningen av en stegmotor . I det här fallet räknar styrkretsen det erforderliga antalet pulser (steg) från riktmärkets position (denna funktion beror på det karakteristiska bruset från en stegmotor i 3,5 "och CD / DVD-enheter när man försöker läsa igen) Samtidigt säkerställs noggrann positionering av parametriska system med negativ återkoppling, som bildas av att motsvarande poler på statorn och rotorn på stegmotorn interagerar med varandra. Stegmotorns styrsystem, aktiverar motsvarande stator pol, genererar en kommandosignal för motsvarande parametriska system.
Eftersom en sensor vanligtvis styr det drivna elementet har en elektrisk servo följande fördelar jämfört med en stegmotor :
Nackdelar jämfört med stegmotor
Servodrivningen kan dock användas på basis av en stegmotor eller utöver den, genom att i viss mån kombinera sina fördelar och eliminera konkurrensen mellan dem (servodrivningen utför grov positionering i aktionsområdet för motsvarande stegmotorns parametriska system, och den senare utför den slutliga positioneringen med ett relativt stort vridmoment och positionsfixering).
PS:
Det finns inga fixeringsproblem i en servoenhet, till skillnad från en stepper. Högprecisionspositionering och kvarhållning i en given position säkerställs genom driften av den elektriska maskinen i ventilläge, vars essens reduceras till dess drift som en kraftkälla. Beroende på positionsfelmatchningen (och andra koordinater för den elektriska drivningen) bildas en kraftuppgift. Samtidigt är den otvivelaktiga fördelen med servodrivningen energieffektivitet: strömmen tillförs endast i den mängd som är nödvändig för att hålla arbetskroppen i en given position. I motsats till stegläge, när det maximala strömvärdet appliceras, vilket bestämmer maskinens vinkelkarakteristik. Maskinens vinkelkaraktär liknar för små avvikelser till en mekanisk fjäder, som försöker "dra" arbetskroppen till önskad punkt. I en stegdrivning, ju större positionsfelanpassningen är, desto större kraft vid en konstant ström.
1. Roterande servo
2. Linjärrörelseservo
Synkron servodrift - låter dig exakt ställa in rotationsvinkeln (noggrann till bågminuter), rotationshastighet, acceleration. Accelererar snabbare än asynkron, men många gånger dyrare.
Asynkron servo ( asynkron maskin med hastighetssensor) - låter dig ställa in hastigheten noggrant, även vid låga hastigheter.
Linjärmotorer - kan utveckla enorma accelerationer (upp till 70 m / s²).
3. Enligt handlingsprincipen
I en elektromekanisk servodrift bildas rörelsen av en elmotor och en växellåda.
I en elektrohydromekanisk servodrift bildas rörelsen av ett kolv-cylindersystem. Dessa servodrivningar har en storleksordning högre hastighet jämfört med elektromekaniska.
Servodrivenheter används för exakt (enligt sensorn) positionering (oftast) av det drivna elementet i automatiska system:
Roterande rörelseservon används för :
Linjärrörelseservodrivenheter används till exempel i maskiner för installation av elektroniska komponenter på kretskort.
En servomotor är en servodrivning med en motor utformad för att flytta den utgående axeln till önskat läge (i enlighet med styrsignalen) och automatiskt aktivt hålla detta läge.
Servomotorer används för att driva enheter som styrs av axelns rotation, såsom öppnings- och stängningsventiler, strömbrytare och så vidare.
Viktiga egenskaper hos en servomotor är motordynamik, enhetlighet i rörelse, energieffektivitet .
Servomotorer används i stor utsträckning inom industrin , såsom metallurgi , CNC-verktygsmaskiner , press- och stämplingsutrustning, fordonsindustri , rullande järnvägsmateriel .
Mestadels servodrivningar använde 3-poliga borstade motorer, där en tung rotor med lindningar roterar inuti magneterna.
Den första förbättringen som tillämpades var en ökning av antalet lindningar till 5. Således ökade vridmomentet och accelerationshastigheten. Den andra förbättringen är en förändring av motorns design. En stålkärna med lindningar är mycket svår att snurra snabbt. Därför ändrades designen - lindningarna är utanför magneterna och rotationen av stålkärnan är utesluten. Således har motorns vikt minskat, accelerationstiden har minskat och kostnaden har ökat.
Och slutligen, det tredje steget är användningen av borstlösa motorer. Borstlösa motorer är mer effektiva eftersom det inte finns några borstar eller glidkontakter. De är effektivare, ger mer kraft, hastighet, acceleration, vridmoment.