Vevői fiók
A TE kosaradban
Regisztráció

Mi az a szervó mechanika?

2020-11-25

Mi az a szervó mechanika? Semmi más, csak egy közönséges egyenáramú motor beépített szervó vezérlőkkel és áttételekkel. Működése a visszacsatolási egységre épül, ahová becsatolásra kerül a pozíció, a sebesség, a gyorsulás, vagy az elmozdulás adatait tartalmazó kimeneti jel. Az adatok a korrekciós és az erősítő részen keresztül transzformálásra kerülnek a végrehajtó részbe – a munkahengerbe, vagy a villanymotorba.

Ebből a cikkből megtudhatja:

A szervó meghajtások gyakorlatilag a könnyű és nehézipar valamennyi ágazatában, az elektronika, az elektromosság, a modellezés területén alkalmazásra kerülnek és mindenhol ott, ahol a kiindulási és befejezési pont között, adott pályán precíz interpoláris mozgás alkalmazása szükséges.

Mi az a szervó mechanika?

A szervó mechanika, melyet a köznyelv csak szervó meghajtásként emleget, az automatikus vezérlő rendszerek alapvető vezérlőegységét képezi. Elektronikus egység, mely a vezérlő jeleket a végrehajtó egységek és vevők megfelelő mozgatására alakítja át. Lehetnek azok különféle fedelek, fékek, emelőkarok, vagy egyéb hidraulikus és pneumatikus egységek gépeken, berendezéseken, vagy ipari létesítményekben.

A szervó mechanika felépítése annak jellemzőitől, paramétereitől és rendeltetésétől függ, de általánosságban elmondható, hogy az összetevői:

  • egyenáramú motor,
  • potenciométer,
  • áttétel,
  • a motor tengelyét pozicionáló elektronikus vezérlőegység,
  • burkolat.

DFROBOT SER0001

A tengely pozicionálását meghatározó alkatrész az implementált forgató potenciométer. Példa lehet erre a DFROBOT SER0001 szervó mechanika.

Hogyan működik a szervó mechanika?

A kisebb analóg szervó mechanikák 50 Hz frekvenciájú generátorral működnek, ami által a mintavétel sűrűsége 20 ms. Általában a tengely semleges pozíciója 1,5 ms hosszúságú jellel kerül beállításra, valamint bármelyik irányú forgása a semleges helyzet képesti jel mintavételi különbözet alapján kerül kikényszerítésre – általában a jel terjedelme 1-2 ms körül mozog.

Hogyan működik a digitális szervó mechanika? A legújabb digitális szervó mechanikák nagyobb magasabb mintavevő frekvenciával működnek, ami növeli a tengely pozicionálásának pontosságát a kisebb mozgásoknál, valamint felgyorsítja a mozgását. Ezen túlmenően az is fontos, hogy a digitális szervó meghajtásoknak akár háromszor nagyobb a megtartási ereje az analóg szervó meghajtásokhoz képest. Példa digitális szervó meghajtásra az POWER HD MINI DIGITAL SERVO HD-1810MG modell.

Érdemes még odafigyelni a szervó meghajtásban alkalmazott algoritmus típusára. Jelenleg a legszélesebb körben a PID és PIV algoritmusok kerülnek kihasználásra. Az alkalmazások többsége esetében elegendőek a PID algoritmusok – különösen, ha a szervó meghajtás teljesítményének nem kell túl nagynak lennie. A PIV szabályozók a meghajtás összetettebb mozgása miatt összetettebb és igényesebb alkalmazásoknál válnak be.

POLOLU-1047

POWER HD MINI DIGITAL SERVO HD-1810MG POLOLU

Milyen paraméterekkel rendelkeznek a szervó meghajtások?

A szervó meghajtások kulcs paraméterei:

  • forgatónyomaték és fordulatszám,
  • túlterhelési idő,
  • tehetetlenségi tényező,
  • felbontás,
  • frekvencia tartomány és frekvenciaválasz,
  • méretek,
  • interfészek,
  • hálózati megoldások.

Ezek a paraméterek a felelősek a szervó meghajtás működéséért.

 

Forgatónyomaték és fordulatszám

Ez az egyik legfontosabb szervó meghajtási paraméter. Például a SER0039 DFROBOT modell maximális forgatónyomatéka eléri a 1,8 kg/cm értéket, míg forgási sebessége 0,11 s/60°.

Általában a forgatónyomaték a folyamatos munkára és az időszakos terhelésre kerül megadásra. A folyamatos munkára vonatkozó forgatónyomaték az az érték, melyet a motor folyamatosan generál, a túlmelegedés, túlterhelés és megrongálódás kockázata nélkül. Az időszakos munkára vonatkozó forgatónyomaték az a maximális nyomaték érték, melyet a szervó meghajtás rövid ideig képes kigenerálni és általában az a meghajtás lassítására illetve gyorsítására vonatkozik, vagy válaszként a pillanatnyi zavar esetén.

A szervó meghajtás kiválasztásánál érdemes odafigyelni a forgatónyomaték RMS (négyzetes közép) értékre, melynek meg kell felelnie a motor folyamatos üzemi paramétereinek. A szervó meghajtás maximális üzemi ciklusának pedig illeszkednie kell az egység hőelvezetési lehetőségeihez.

Szintén nem szabad megfeledkezni a fordulatszámról, mely meghatározza a szervó meghajtás tengelyének adott időegységre vonatkoztatott maximális és átlagos fordulatszámát. Mind a forgatónyomaték, mind a fordulatszám fontos összetevői a vezérlőegységnek.

Tehetetlenségi tényező

A szervó meghajtások működését meghatározó következő fontos paraméter a motor forgórész tehetelenségi nyomatéka és a terhelési tehetetlenség. A szervó meghajtás olyan berendezés, melynek működése a visszacsatolási hurokra épül, ahol a vezérlő algoritmus szabályozza a motor által felvett áram erősségét. Az áramerősség nagyságát az algoritmus a tengely aktuális pozíciójának mért és megadott értékei közötti különbség, valamint a forgatónyomaték és a fordulatszám függvénye alapján számítja ki. A motor tehetelenségi nyomatéka és a tehetetlenség aránya kulcs jelentőségű a sebesség precíz vezérlése tekintetében – amennyiben az túl nagy, a motor rezgésbe jön, ami azt jelenti, hogy nem megfelelő módon kerül vezérlésre. A remegés és vibrálás tünetű oszcillálás a berendezés meghajtásának és szerkezeti elemeinek megsérüléséhez vezethet.

Minél alacsonyabb a tehetetlenségi arány, annál kisebb az oszcilláció veszélye és nagyobb a szervó meghajtás precizitása. Ez az arány szintén kihat a meghajtás megfelelő átvitelének kiválasztására, mely képes biztosítani a motor forgórész tehetetlenségének a terhelési tehetetlenséghez viszonyított alacsony arányát.

Felbontás

A szervó meghajtás visszacsatoló hurokjának részét képező forgójeladó felbontása felelős a berendezés tengelyének precíz vezérléséért. A standard forgójeladók általában 20 bites vagy nagyobb felbontást biztosítanak. Minél nagyobb a szervó meghajtás vezérlőegységében található forgójeladó felbontása, annál gyorsabban észleli a szervó meghajtás a mozgás és képes azt korrigálni, aminek köszönhetően megnövekszik a motor tengely pozíció vezérlésének pontossága.

Frekvencia tartomány és frekvenciaválasz

A szervó meghajtás működését meghatározó következő paraméter az egység korrekciós jel monitorozására és ahhoz való alkalmazására való képessége, a frekvenciaválasz. A szervó meghajtás sávja szinusz hullámú jel a vezérlőhurokban – minél nagyobb, annál precízebben képes a szervó meghajtás vezérelni és gyorsabban képes reagálni a bemenő jel változásaira. Jelenleg a modern szervó meghajtások frekvencia tartománya túllépi az 1 kHz értéket.

EZT IS OLVASD EL

A Te böngésződ már elavult, tölts le egy újabb verziót

Firefox Firefox Letöltés
Internet explorer Internet Explorer Letöltés