سروو موتور یا موتور سروو چیست و چگونه کار می کند

مقدمه ای بر سروو موتور ها :

آیا تا به حال به این فکر کرده‌اید که چگونه یک وسیله نقلیه روباتیک که معمولاً در کاربردهای نظامی برای مهار بمب استفاده می‌شود، کنترل می‌شود یا ماشین‌های برش و شکل‌دهی فلز چگونه حرکت دقیقی را برای فرز، تراش و خمش برای ساخت فلز فراهم می‌کنند؟ یا اینکه چگونه یک سیستم موقعیت‌یابی آنتن، دقت را در آزیموت چگونه کنترل می‌کند؟

همانطور که در این مقاله خواهید آموخت، کاربردهای سروو موتور بیشتر در سیستم های حلقه بسته استفاده می شود که در آن کنترل موقعیت دقیق معمولاً در کاربردهای صنعتی و تجاری یافت می شود.

در این مقاله  به این موضوع خواهیم پرداخت که سروو موتور چیست و چگونه کار می کند، بنابراین اجازه دهید ابتدا مشخص کنیم که سروو موتور چیست و برخی از ویژگی های منحصر به فرد انواع سروو موتور و کاربرد آن را بررسی می کنیم.

مبانی سروو موتور

بیایید با اصول اولیه سروو موتور شروع کنیم. سروو موتورها بخشی از یک سیستم حلقه بسته هستند و از چندین بخش شامل مدار کنترل، موتور سروو، شفت، پتانسیومتر، چرخ دنده های محرک، تقویت کننده و یک رمزگذار تشکیل شده اند.

سروو موتور یک دستگاه الکتریکی مستقل است که قسمت‌های دستگاه را با راندمان بالا و با دقت بالا می‌چرخاند.

شفت خروجی این موتور را می توان به زاویه، موقعیت و سرعت خاصی که موتور معمولی ندارد حرکت داد.

سروو موتور از یک موتور معمولی استفاده می کند و آن را با یک سنسور برای بازخورد موقعیتی جفت می کند.

کنترلر مهمترین بخش سروو موتور است که به طور خاص برای این منظور طراحی و استفاده می شود.

سروو موتور یک مکانیسم حلقه بسته است که دارای بازخورد موقعیتی به منظور کنترل سرعت و موقعیت چرخشی یا خطی است.

موتور با یک سیگنال الکتریکی آنالوگ یا دیجیتال کنترل می شود که میزان حرکت را تعیین می کند که نشان دهنده موقعیت فرمان نهایی برای شفت است.

یک نوع رمزگذار به عنوان حسگر ارائه بازخورد سرعت و موقعیت عمل می کند. این مدار درست در داخل محفظه موتور که معمولاً مجهز به سیستم چرخ دنده است ساخته شده است.

انواع سرو موتور :

سرو موتورها بر اساس کاربردشان به انواع مختلفی دسته بندی می شوند، مانند سروو موتور AC و سروو موتور DC.

سه نکته اصلی برای ارزیابی موتورهای سروو وجود دارد. اول بر اساس نوع فعلی آنها – AC یا DC، و ثانیاً بر اساس نوع Commutation مورد استفاده، اینکه آیا موتور از برس استفاده می کند و سومین نوع توجه مربوط به میدان چرخان موتورها است، روتور، چه چرخش همزمان باشد یا ناهمزمان.

بیایید اولین بررسی سروو را مورد بحث قرار دهیم. در نظر گرفتن AC یا DC اساسی ترین طبقه بندی موتور بر اساس نوع جریانی است که استفاده می کند.

اگر از نقطه نظر عملکرد به آن نگاه کنیم، تفاوت اصلی بین موتورهای AC و DC در توانایی بنیادی برای کنترل سرعت است.

در موتور DC، سرعت به طور مستقیم با ولتاژ تغذیه و با بار ثابت متناسب است در حالی که در موتور AC سرعت با فرکانس ولتاژ اعمال شده و تعداد قطب های مغناطیسی تعیین می شود.

 

در حالی که موتورهای AC و DC هر دو در سیستم های سروو استفاده می شوند، موتورهای AC جریان بالاتری را تحمل می کنند و معمولاً در کاربردهای سروو مانند ربات ها، ساخت خطی و سایر کاربردهای صنعتی که در آنها تکرار زیاد و دقت بالا مورد نیاز است، استفاده می شود.

با برس یا بدون برس بودن مرحله بعدی است. سروو موتور DC به صورت مکانیکی با برس، با استفاده از یک کموتاتور یا به صورت الکترونیکی بدون برس جابجا می شود.

موتورهای برس دار معمولاً هزینه کمتری دارند و کار با آنها ساده تر است، در حالی که طراحی های بدون جاروبک قابل اعتمادتر هستند، راندمان بالاتری دارند و صدای کمتری دارند.

کموتاتور یک کلید الکتریکی دوار است که به صورت دوره ای جهت جریان بین روتور و مدار محرک را معکوس می کند.

از یک سیلندر تشکیل شده است که از چندین بخش تماس فلزی روی روتور تشکیل شده است. دو یا چند کنتاکت الکتریکی به نام “برس” ساخته شده از یک ماده رسانای نرم مانند پرس کربن بر روی کموتاتور که در حین چرخش با بخش هایی از کموتاتور تماسی کشویی ایجاد می کند.

در حالی که اکثر موتورهای مورد استفاده در سیستم های سروو، طرح های بدون برس AC هستند، موتورهای آهنربای دائمی برس خورده به دلیل سادگی و هزینه کم، گاهی اوقات به عنوان موتورهای سروو استفاده می شوند.

رایج ترین نوع موتور DC برس خورده که در کاربردهای سروو استفاده می شود، موتور DC آهنربای دائم است.

موتورهای DC بدون جاروبک، برس‌های فیزیکی و کموتاتور را با یک وسیله الکترونیکی برای دستیابی به کموتاسیون، معمولاً از طریق استفاده از حسگرهای جلوه هال یا رمزگذار جایگزین می‌کنند.

موتورهای AC عموماً بدون جاروبک هستند، اگرچه برخی از طرح‌ها وجود دارد – مانند موتور یونیورسال که می‌تواند با برق AC یا DC کار کند که دارای برس هستند و به صورت مکانیکی تغییر می‌کنند.

و طبقه بندی نهایی که باید در نظر گرفت این است که آیا برنامه سروو موتور از یک میدان چرخشی همزمان یا ناهمزمان استفاده می کند.

در حالی که موتورهای DC به طور کلی به عنوان برس دار یا بدون جاروبک طبقه بندی می شوند، موتورهای AC اغلب با سرعت میدان همزمان یا ناهمزمان چرخشی خود متمایز می شوند.

اگر  ویژگی های موتور های AC-DC را به یاد بیاوریم، که در یک موتور AC، سرعت با فرکانس ولتاژ تغذیه و تعداد قطب های مغناطیسی تعیین می شود.

به این سرعت سرعت سنکرون می گویند. بنابراین، در یک موتور سنکرون، روتور با همان سرعتی که میدان مغناطیسی دوار استاتور می‌چرخد به حرکت در می آید.

با این حال، در یک موتور ناهمزمان، که معمولا به عنوان موتور القایی شناخته می‌شود، روتور با سرعتی کمتر از میدان مغناطیسی دوار استاتور می‌چرخد.

با این حال، سرعت یک موتور ناهمزمان را می توان با استفاده از چندین روش کنترلی مانند تغییر تعداد قطب ها و تغییر فرکانس فقط برای یک جفت تغییر داد.

اصول کار سروو موتور DC :

اجزای اصلی یک موتور DC، یک دستگاه سنجش موقعیت، یک مجموعه چرخ دنده و مدار کنترل است.

سرعت مورد نظر موتور DC بر اساس ولتاژ اعمال شده است.

برای کنترل سرعت موتور، یک پتانسیومتر ولتاژی تولید می کند که به عنوان یکی از ورودی های تقویت کننده خطا اعمال می شود.

در برخی مدارها از یک پالس کنترلی برای تولید ولتاژ مرجع DC مطابق با موقعیت یا سرعت مورد نظر موتور استفاده می شود و به مبدل ولتاژ عرض پالس اعمال می شود.

طول پالس ولتاژ اعمال شده در تقویت کننده خطا را به عنوان ولتاژ مورد نظر تعیین می کند تا سرعت یا موقعیت مورد نظر را ایجاد کند.

برای کنترل دیجیتال، از یک PLC یا سایر کنترلرهای حرکتی برای تولید پالس ها از نظر چرخه وظیفه استفاده می شود تا کنترل دقیق تری ایجاد شود.

سنسور سیگنال بازخورد معمولاً یک پتانسیومتر است که ولتاژ مربوط به زاویه مطلق محور موتور را از طریق مکانیزم چرخ دنده تولید می کند. سپس مقدار ولتاژ فیدبک در ورودی تقویت کننده مقایسه کننده خطا اعمال می شود.

تقویت کننده ولتاژ تولید شده از موقعیت فعلی موتور را که از بازخورد پتانسیومتر حاصل می شود و با موقعیت مورد نظر موتور مقایسه می کند که خطای ولتاژ مثبت یا منفی ایجاد می کند.

این ولتاژ خطا به آرمیچر موتور اعمال می شود. با افزایش خطا، ولتاژ خروجی اعمال شده به آرمیچر موتور نیز افزایش می یابد. تا زمانی که خطا وجود دارد، تقویت کننده مقایسه کننده ولتاژ خطا را تقویت می کند و به همان نسبت آرمیچر را تغذیه می کند.

موتور می چرخد تا خطا به صفر برسد. اگر خطا منفی باشد، ولتاژ آرمیچر معکوس می شود و از این رو آرمیچر در جهت مخالف می چرخد.

کاربردهای سروو موتور :

کاربردهای سروو موتور در بسیاری از سیستم ها و محصولات صنعتی و تجاری مانند رباتیک که در آن یک سروو موتور در هر “مفاصل” یک ربات برای انجام زاویه حرکت دقیق استفاده می شود.

فوکوس خودکار دوربین از یک موتور سروو تعبیه شده در دوربین استفاده می کند که موقعیت لنز را دقیقاً تصحیح می کند تا تصاویر خارج از فوکوس را واضح کند و با سیستم های تعیین موقعیت آنتن که در آن از موتورهای سروو هم برای موقعیت یابی محورهای آزیموت و هم ارتفاع آنتن ها و تلسکوپ ها استفاده می شود، مانند آنچه توسط رصدخانه ملی رادیویی نجوم استفاده می شود.

در اینجا مقاله سروو موتور چیست و چگونه کار می کند، به پایان می رسد. امیدوارم آنچه را که برای پیشرفت در ایجاد پروژه کنترل حرکت خود لازم است، آموخته باشید.

ما در شرکت دانش بنیان پارس امیدواریم که این مقاله برای شما جالب بوده باشد و برای دیدن وبلاگ های آموزشی بیشتر ما بازگردید.