Войти
Промышленный серводвигатель . Серо-зеленый цилиндр типа щетки DC двигатель. Черная часть внизу содержит планетарный редуктор, а черный объект в верхней части двигателя - это оптический датчик угла поворота для. Это рулевой привод большого транспортного средства-робота. 
Промышленные серводвигатели и редукторы со стандартными фланцевыми креплениями для взаимозаменяемости A серводвигатель - это поворотный привод или линейный привод что позволяет точно контролировать угловое или линейное положение, скорость и ускорение. Он состоит из подходящего двигателя, соединенного с датчиком обратной связи по положению. Также требуется относительно сложный контроллер, часто специальный модуль, разработанный специально для использования с серводвигателями.
Серводвигатели не относятся к конкретному классу двигателей, хотя термин серводвигатель часто используется для обозначения двигателя, подходящего для использования в системе управления с обратной связью.
Серводвигатели используются в таких приложениях, как робототехника, станки с ЧПУ или автоматизированное производство.
Серводвигатель - это с обратной связью сервомеханизм, который использует обратную связь по положению для управления своим движением и конечным положением. Входом для его управления является сигнал (аналоговый или цифровой), представляющий заданное положение для выходного вала.
Двигатель соединен с некоторым типом датчика положения для обеспечения обратной связи по положению и скорости. В простейшем случае измеряется только позиция. Измеренное положение выхода сравнивается с командным положением, внешним входом контроллера. Если выходное положение отличается от требуемого, генерируется сигнал ошибки , который затем заставляет двигатель вращаться в любом направлении, что необходимо для приведения выходного вала в соответствующее положение. По мере приближения позиций сигнал ошибки уменьшается до нуля, и двигатель останавливается.
В самых простых серводвигателях используется определение только положения с помощью потенциометра и управления двигателем ; двигатель всегда вращается на полной скорости (или остановлен). Этот тип серводвигателя не получил широкого распространения в промышленных системах управления движением, но он составляет основу простых и дешевых сервоприводов, используемых в радиоуправляемых моделях.
Более сложных В серводвигателях используются оптические датчики вращения для измерения скорости выходного вала и привод с регулируемой скоростью для управления скоростью двигателя. Оба этих усовершенствования, обычно в сочетании с алгоритмом ПИД-регулирования, позволяют приводить серводвигатель в заданное положение быстрее и точнее, с меньшим превышением.
Серводвигатели обычно используются как высокопроизводительная альтернатива шаговым двигателям. Шаговые двигатели обладают некоторой неотъемлемой способностью управлять положением, так как они имеют встроенные выходные шаги. Это часто позволяет использовать их в качестве управления положением без обратной связи, без какого-либо энкодера обратной связи, поскольку их сигнал привода определяет количество шагов движения для вращения, но для этого контроллеру необходимо «знать» положение шагового двигателя. при включении. Следовательно, при первом включении контроллер должен будет активировать шаговый двигатель и повернуть его в известное положение, например пока он не активирует концевой выключатель. Это можно наблюдать при включении струйного принтера ; контроллер будет перемещать носитель для струйной печати в крайнее левое и правое положение, чтобы установить конечные положения. Серводвигатель немедленно повернется на любой угол, на который указывает контроллер, независимо от исходного положения при включении питания.
Отсутствие обратной связи у шагового двигателя ограничивает его производительность, поскольку шаговый двигатель может управлять только нагрузкой, которая находится в пределах своих возможностей, иначе пропущенные шаги под нагрузкой могут привести к ошибкам позиционирования, и системе, возможно, придется быть перезапущенным или откалиброванным. Энкодер и контроллер серводвигателя являются дополнительными затратами, но они оптимизируют производительность всей системы (для всех значений скорости, мощности и точности) относительно мощности базового двигателя. В более крупных системах, где мощный двигатель составляет все большую часть стоимости системы, серводвигатели имеют преимущество.
В последние годы растет популярность шаговых двигателей с обратной связью. Они действуют как серводвигатели, но имеют некоторые отличия в программном управлении для обеспечения плавного движения. Основным преимуществом шагового двигателя с замкнутым контуром является его относительно низкая стоимость. Также нет необходимости настраивать ПИД-регулятор на шаговой системе с замкнутым контуром.
Многие приложения, такие как станки для лазерной резки, могут быть предложены в двух диапазонах, недорогой диапазон, использующий шаговые двигатели, и диапазон высокопроизводительных двигателей, использующий серводвигатели.
Первые серводвигатели были разработаны с синхронизаторами в качестве энкодеров. Большая работа была проделана с этими системами при разработке радара и зенитной артиллерии во время Второй мировой войны.
Простые серводвигатели могут использовать резистивные потенциометры как их датчик положения. Они используются только на самом простом и дешевом уровне и находятся в тесной конкуренции с шаговыми двигателями. Они страдают от износа и электрического шума в дорожке потенциометра. Хотя было бы возможно электрически различать их сигнал положения для получения сигнала скорости, ПИД-регуляторы, которые могут использовать такой сигнал скорости, обычно требуют более точного кодировщика.
В современных серводвигателях используются датчики вращения , либо абсолютные, либо инкрементальные. Абсолютные энкодеры могут определять свое положение при включении питания, но они более сложные и дорогие. Инкрементальные энкодеры проще, дешевле и работают на более высоких скоростях. Инкрементальные системы, такие как шаговые двигатели, часто сочетают в себе присущую им способность измерять интервалы вращения с простым датчиком нулевого положения для установки своего положения при запуске.
Вместо серводвигателей иногда используется двигатель с отдельным внешним датчиком линейных перемещений. Эти системы двигатель + линейный энкодер позволяют избежать неточностей в трансмиссии между двигателем и линейной кареткой, но их конструкция усложняется, поскольку они больше не являются предварительно упакованными системами заводского изготовления.
Тип двигателя не критичен для серводвигателя, могут использоваться разные типы. В простейшем случае используются щеточные двигатели постоянного тока с постоянными магнитами из-за их простоты и низкой стоимости. Небольшие промышленные серводвигатели обычно представляют собой бесщеточные двигатели с электронной коммутацией. Для крупных промышленных серводвигателей обычно используются асинхронные двигатели переменного тока, часто с частотно-регулируемыми приводами, позволяющими регулировать их скорость. Для достижения максимальной производительности в компактном корпусе используются бесщеточные двигатели переменного тока с постоянными магнитными полями, по сути, большие версии бесщеточных электродвигателей постоянного тока.
Модули привода для серводвигателей являются стандартным промышленным компонентом. Их конструкция является ответвлением силовой электроники, обычно на основе трехфазного MOSFET или IGBT H-моста. Эти стандартные модули принимают на входе одно направление и счетчик импульсов (расстояние вращения). Они также могут включать в себя функции контроля перегрева, превышения крутящего момента и обнаружения останова. Поскольку тип энкодера, передаточное число редуктора и общая динамика системы зависят от приложения, сложнее создать общий контроллер в виде стандартного модуля, и поэтому они часто реализуются как часть главного контроллера.
Большинство современных серводвигателей спроектированы и поставляются на основе специального модуля контроллера от того же производителя. Контроллеры также могут быть разработаны на основе микроконтроллеров, чтобы снизить стоимость для приложений большого объема.
Интегрированные серводвигатели спроектированы таким образом, чтобы включать двигатель, драйвер, кодировщик и связанная электроника в одном пакете.
Средства массовой информации, относящиеся к серводвигателям на Wikimedia Commons