Що таке сервопривід і як він працює

Сучасна людина не мислить свого життя без автоматизації виробничих процесів. Все більше роботи виконують роботи і маніпулятори, замінюючи людини. У всіх цих механізмах широко застосовують сервопривід. У повсякденному житті вони зустрічаються в системах кондиціонування, автомобілях, опалювальних приладах і т.д. У цій статті ми розглянемо пристрій, принцип роботи і область застосування сервоприводу, щоб читачам сайту Сам Електрик стало зрозуміло, що собою являє цей механізм.

Призначення і пристрій

Широке застосування сервопривід знайшов в робототехніці, машинобудуванні, автомобілебудуванні, автоматизації процесів у виробництві. З його допомогою приводяться в дію маніпулятори, виконується відкриття (повне або неповне) або закриття (прикриття) заслінок, в верстатобудуванні для подачі ріжучого інструменту та інших виконавчих механізмів.

Являє собою пристрій, що складається їх електродвигуна, редуктора, датчика положення (енкодера) або резистора і контролера (пристрої управління).

Простими словами - це електромеханічний привід, який через внутрішню зворотний зв'язок, встановлює точне положення вала механізму в залежності від зовнішніх керуючих сигналів.

На малюнку представлений розріз пристрою:

Сервоприводи випускаються різної потужності і призначення: невеликої потужності від 0,05 кВт, що застосовуються в автомобілебудуванні і робототехніці, наприклад, sg90 і значної потужності в 15 кВт. Останні монтуються в промислових маніпуляторів, верстатах з ЧПУ, для керування засувками в нафтогазовій промисловості і т.д.

Не завжди в якості мотора на сервопривід монтується електродвигун. В якості приводу може використовуватися циліндр зі штоком, що приводиться в рух стисненим повітрям або рідиною.

Види сервоприводу

Сервоприводи поділяють на електромеханічні. У них механізм складається з електродвигуна і редуктора. Відрізняються відносно невисоким швидкодією.

Розрізняють за типом застосованого двигуна:

  • синхронні, мають високу точність обертання вихідного вала, швидко набираю обертів;
  • асинхронні, відрізняються стабільним обертанням вала;
  • з колекторним двигуном постійного або змінного струму (універсальним).

Сервоприводи, де рушійним механізмом є поршень з циліндром, мають високу швидкодію. Застосовується в автомобілі для перемикання швидкостей в АКПП. Монтується в роботах, які переміщують вантажі понад сто кілограм. У промислових установках, для перемикання заслінок в пакувальних автоматах, де в якості енергоносія застосовують стиснене повітря.

Основні характеристики сервоприводу:

  • Основним параметром є крутний момент або зусилля на валу. У паспортних даних вказуються дві величини, щодо різної напруги харчування.
  • Швидкодія, показує, за який проміжок часу відбудеться поворот вихідного вала на 600. Вказуються значення для різної величини напружень.
  • Який використовується керуючий сигнал, аналоговий або цифровий.
  • Напруга живлення. Більшість невеликих приводів харчується напругою від 4,8 до 7,2 Вольт. Застосовується, наприклад, в радіокерованих моделях. Комплектується трьома проводами і має стандартну терморегулятори. На білий, коричневий або жовтий подається сигнал управління, на червоний напруга живлення, а чорний - загальний провід.
  • Робочий кут повороту, зазвичай він становить 1800 або 3600. Випускаються модернізовані приводи з постійним обертанням вала;
  • Матеріал виготовлення шестерень редуктора. Вони виготовляються з латуні, карбону, пластика або можуть бути комбіновані.

В електромеханічному СЕРВОПРИВОДИ застосовуються електродвигуни з сердечником, при роботі яких виникає вібрація, коли відбувається обертання маятника. Це зменшує точність повороту вихідного вала. Позбавлені цього недоліку мотори з мінімальної кінетичної енергією ротора. Такі приводу необхідні для ЧПУ верстата, щоб точно встановити виконавчий механізм. Однак, вони дорожче двигунів з сердечником.

Найпоширенішим редуктором є шестерний, який призначений для зниження частоти обертання і збільшення моменту на вихідному валу. Рідше застосовують привід з черв'ячним редуктором, який має велике передавальне число, але дорожче і складніше у виробництві.

Сервопривод знайшов широке застосування в робототехніці і маніпуляторах. При створенні невеликих механізмів використовують сервопривід mg995 і йому подібні.

Для управління сучасними приводами в радіоаматорських виробах часто використовується представники сімейства Ардуіно. Воно являє набір електронних пристроїв, призначених для керування роботами і приладами автоматики, де застосовується сервопривід. Керуючий сигнал може бути аналоговим або цифровим.

Схема підключення приводу до пристрою управління представлена ​​на малюнку. Пристрій може управляти декількома приводами.

Для теплих підлог використовують автоматику, яка підтримує задану температуру. А подачу теплоносія, який являє собою гарячу воду від опалювального котла, регулює сервопривід.

Його підключають до пристрою управління, яке контролює температуру за допомогою датчика температури, і видає команду на електротермічний сервопривід типу RBM 24V. Також може застосовуватися сервопривід АС230V з регулятором.

Регулювання температури в опаленні здійснюється автоматикою, для чого використовується сервопривід типу ICMA NC230V або NC24V. Прилади випускаються на різну напругу живлення.

Уніфікований сервопривід, який використовується в автомобілі, має малі габарити. Призначений для роботи з бортовою напругою на 12 Вольт. Він інтегрований з центральним замком, встановлюється на всі двері машини, в тому числі і на п'яті двері (двері багажника).

Також механізм управляє подачею гарячої рідини на грубку. Працює в парі з термоелектричним датчиком, сигнал від якого надходить на пристрій управління. Після аналізу датчик подає команду на сервопривід, який збільшує або зменшує подачу рідини.

Наприклад, для автомобілів ВАЗ застосовують електропривод з редуктором SL-5.

Це далеко не повний перелік застосування таких пристроїв.

Гідності й недоліки

Зервопрівод має переваги перед аналогічними пристроями, наприклад, кроковими двигунами. За рахунок зворотного зв'язку механізм може коригувати положення вала, незалежно від навантаження на вісь, що дозволяє встановлювати робочий механізм з високою точністю.

Основними перевагами є:

  • висока точність позиціонування;
  • за допомогою редуктора знижуються обороти і підвищується момент;
  • позиціонування робочого органу можна легко відкоригувати, внісши зміни в програму управління;
  • можливість досягати великих прискорень при роботі, що робить сервопривід більш відповідним для використання в швидкодіючих пристроях, в порівнянні з кроковими двигунами;
  • рівномірний момент майже у всьому діапазоні швидкостей;
    добре переносять перевантаження.

До недоліків можна віднести:

  • наявність редуктора (особливо критично якщо в ньому пластикові шестерні або з м'яких металів);
  • знос резистивних доріжок (якщо для зворотного зв'язку при позиціонуванні використовується потенціометр);
  • складна настройка програми управління, для отримання результатів високої точності;
  • висока вартість обладнання (в порівнянні з кроковими двигунами, наприклад);
  • точність часто менше, ніж у крокових двигунів.

Але врахуйте що всі переваги і недоліки усереднені, можуть бути як крокові двигуни, які в певному застосуванні покажуть себе краще сервоприводу, так і навпаки.

Висновок

Автоматичне управління побутовими та виробничими системами міцно увійшло в наше життя. Останнім часом став широко застосовуватися привід під управлінням програмованих блоків різного призначення типу Ардуіно.

Це дозволило створити принципово нові аматорські літаючі радіокеровані пристрої, роботи, дитячі іграшки. У промисловості сервопривід застосовують у верстатах, на екскаваторі, на квадроциклі і т.д. Сьогодні неможливо уявити наше життя без сервоприводів.

На відео представлена ​​робота аналогових сервоприводів sg90 в моделі робота-павука:

Тепер ви знаєте, що таке сервопривід, як він влаштований і для чого потрібен. Сподіваємося, надана інформація допомогла вам освоїти цю тему і розібратися в основних моментах. Якщо виникли питання, задавайте їх у коментарях під статтею!

Матеріали по темі:

Додати коментар


Захисний код
Оновити