Сервопривод что такое и принцип работы
Автор: Сочи Авто Ремонт
Сервопривод — сервомотор является электродвигателем, который осуществляет работу, основанную на принципе обратной связи. От ротора двигателя вращение через редуктор передается к управляющему механизму, обратная связь осуществляется управляющим блоком, который связан с датчиком, контролирующим угол поворота.
Сервомоторами пользуются в автомобилях, чтобы обеспечить линейное и угловое перемещение элементов, к точному положению которых предъявляются высокие требования. Принцип работы сервопривода основан на корректировки работы электродвигателя, чтобы исполнить управляющий сигнал.
Сервопривод что такое и принцип работы
Сервопривод — состав и назначение
Если управляющим сигналом задается угол, с которым поворачивается выходной вал мотора, он преобразуется в подаваемое напряжение. Для обратной связи используют датчик, измеряющий одну из выходных характеристик мотора. Показания, собираемые датчиком обрабатывается блоком управления, затем корректируется работа серводвигателя.
Конструкция сервопривода состоит из электромеханического узла, элементы которого располагаются внутри одного корпуса. Сервопривод включает редуктор, электродвигатель, блок управления и датчик.
Основные характеристики сервопривода это рабочее напряжение питания, крутящий момент, частота вращения, материалы и конструктивные, используемый в конкретной модели.
Сервопривод — конструктивные и рабочие особенности
На современных сервоприводах пользуются двумя типами электромоторов с полым ротором и сердечником. Моторы с сердечником располагают ротором с обмоткой, и магнитами постоянного тока размещенными вокруг. Особенность этих электромоторов заключается в возникновении вибраций при вращении маятника, что приводит к снижению точности угловых перемещений.
Моторы, имеющие полый ротор не обладают таким недостатком, но являются более дорогими из-за сложной технологии производства.
Редукторы сервоприводов нужны чтоб понижать частоту вращения и увеличивать крутящий момент выводного вала. Многие редукторы сервоприводов включают цилиндрическую зубчатую передачу, шестерни, изготовленные из полимерных материалов и металла. Для металлических редукторов характерна высокая стоимость, но при этом отличаются прочностью и долговечностью.
В зависимости от того какая требуется точность работы в сервоприводах могут использоваться пластиковые втулки или шарикоподшипники чтобы выставлять выходной вал по отношению к корпусу.
Сервопривод также различается типом используемого управляющего блока, которые бывают аналоговыми и цифровыми. Цифровыми блоками обеспечивается более точное позиционирование основного элемента сервопривода и большая скорость реакции.
Понравилась статья? Поделись с друзьями в соц.сетях!
Сервопривод – механизм, позволяющий устанавливать и фиксировать рабочий орган оборудования в заданных положениях, перемещать его в соответствии с заданной программой. Перемещение не единственная задача устройств, они могут поддерживать необходимый момент на валу при нулевой скорости вращения вала. Это используется для удержания исполнительного механизма в одном положении под нагрузкой.
Сервоприводы устанавливают на станках с ЧПУ, грузоподъемных механизмах, промышленных роботах. Сфера применения сервопривода не ограничивается производством. Механизмы применяют в бытовой технике, системах отопления и кондиционирования, автотранспорте.
Конструкция
Конструкция сервоприводов может существенно различаться в зависимости от назначения. Однако, вне зависимости от области применения устройства содержат следующие узлы:
Передаточный механизм служит для изменения скорости и момента на валу, к нему непосредственно подключается рабочий инструмент или исполнительное устройство. В ряде случаев передаточные механизмы обходятся дешевле безредукторного регулирования.
Электродвигатель – силовой элемент привода. Энергия вращения вала преобразуется в перемещение исполнительных устройств или инструментов.
Датчики служат для передачи на схему управления сигнала о положении вала или исполнительного механизма, частоты его вращения, момента.
Частотный преобразователь применяется для изменения частоты вращения, момента на валу двигателя путем изменения частоты тока или напряжения питания электродвигателя.
Контроллер предназначен для задания режимов работы привода, обработки сигналов с датчиков обратной связи, управления положением исполнительного механизма. Этот элемент нередко объединен с преобразователем частоты. Существуют специализированные ПЧ с интегрированными контроллерами для управления серводвигателями.
Принцип работы сервоприводов
Работает устройство следующим образом. Контроллер программируется на определенный режим работы и выдает сигнал на преобразователь частоты. Устройство подает на электродвигатель напряжение необходимой частоты и величины. Силовой агрегат перемещает исполнительный механизм с заданной скоростью и моментом, соответствующим нагрузке. По достижении заданного положения рабочего органа, подается соответствующий сигнал с датчиков положения на контроллер, который останавливает двигатель.
Принцип действия сервопривода идентичен автоматическому регулятору с отрицательной обратной связью. Задается опорный сигнал, называемый нулевым, с которым сравнивается сигнал с датчика положения. При равенстве их величин, сервопривод останавливается, при отклонениях в отрицательную или положительную сторону, на двигатель подается напряжение пока рабочий инструмент или исполнительное устройство не займет требуемого положения.
Виды сервоприводов
Сервоприводы различают по типу применяемого двигателя, передаточного механизма, назначению и техническим параметрам.
В качестве силовых агрегатов в устройствах используют:
Дополненная классификация двигателей сервоприводов представлена на рисунке:
К двигателям для современных сервоприводов предъявляют следующие требования:
В первых сервоприводах применялись электродвигатели постоянного тока с аналоговыми тахогенераторами, тиристорными или транзисторными преобразователями напряжения. Широкое использование таких электрических машин связано с относительно простым управлением. Скорость вращения напрямую зависит от величины напряжения, подаваемого на якорь, жесткость механических характеристик сохраняется во всем диапазоне угловой частоты ротора.
К недостаткам сервоприводов относятся: необходимость установки выпрямителя с преобразователем напряжения, высокая цена двигателей, наличие коллекторного узла, снижающего надежность схемы.
С появлением преобразователей частоты стало возможным применение в сервоприводах асинхронных двигателей. ПЧ с микроконтроллером позволяет реализовать практически любые законы регулирования с обратной связью по относительному и абсолютному положению ротора, моменту и скорости вращения.
Главное преимущество сервоприводов с асинхронными двигателями – относительно низкая цена. При значительных мощностях такие устройства намного дешевле сервоприводов с электродвигателями постоянного тока.
Следующий тип силовых агрегатов – синхронные двигатели. С появлением современных материалов для постоянных магнитов, которые не теряют свойств при нагреве и ударах, наибольшее распространение для сервоприводов получили синхронные электродвигатели на постоянных магнитах или СДПМ.
Главное достоинство таких электрических машин – маленькие размеры. Так, двигатель той же мощности синхронного типа с роторными обмотками имеет габариты в 2 раза превышающие размеры СДПМ.
В СДМП отсутствуют потери на возбуждение. Сфера применения электрических машин – сервоприводы малой и средней мощности, в том числе с очень высокими требованиями к стабильности скорости вращения.
Сфера применения сервоприводов
Оборудование применяется в различных автоматических устройствах и установках. Сервоприводы устанавливают:
Сервоприводы позволяют повысить точность и производительность промышленного оборудования, автоматизировать производственные процессы, исключить влияние человеческого фактора.
Функции современных сервоприводов
Большинство сервоприводов поставляют в виде готовых систем сервоусилитель-датчик- двигатель. Крупные производители, например Mitsubishi Electric, Schneider Electric предлагают сервисы выбора совместимых элементов.
Современные сервоприводы обеспечивают не только точное полеориентированное управление. Устройства:
Современные сервосистемы отличаются разнообразием. Выпускают устройства для несложного оборудования с алгоритмом управления по 1оси, до сложных роботов с многоосевым управлением.
Как выбрать сервопривод
Сервоприводы выбирают по техническим характеристикам, экономического и технического эффекта. Выбор делают после тщательного анализа технологических требований, расчетов эффективности и надежности.
Один из главных параметров устройств – точность позиционирования. Она не должна превышать предельную погрешность положения исполнительных механизмов или перемещения рабочего инструмента. Точность определяется количеством импульсов с датчиков на 1 оборот вала. Чем их больше, тем точнее обеспечивается положение вала.
При выборе необходимо обратить внимание на диапазон регулирования скорости и момента на валу. Параметры подбирают по требованиям оборудования. Например, сервопривод автоматизированных станков должен обеспечивать требуемую скорость обработки для того или иного материала. Момент вала на валу выбирают по характеру и величине нагрузки. Для исключения перегрузок лучше прибрести сервопривод привод с небольшим запасом мощности двигателя.
Кроме точности позиционирования, диапазона изменения момента и скорости, также учитывают:
От привода зависит работоспособность технологических установок, оборудования, станков. Производители промышленной приводной техники оказывают услуги выбора сервоприводов с учетом всех требований. Рекомендуется воспользоваться этим предложением.
Современные сервоприводы обеспечивают управление по законам любой сложности с точностью перемещения до сотых долей микрон. Оснащение устройствами промышленного оборудования дает очень весомый экономический эффект. Сервоприводы также позволяют существенно расширить возможности и увеличить точность станков, дозаторов, манипуляторов, а также автоматизировать работу устройств.
Сервопривод. Что это такое и когда его применять
Сервопривод играет важную роль в автоматизации многих технологических процессов. Его применение не ограничивается только лишь промышленной направленностью, так как сервопривода также используются и в бытовой сфере, например, в системах обогрева, вентиляции и кондиционирования.
Что такое сервопривод?
Сервопривод это электрический мотор с обратной связью. С функциональной точки зрения это обозначает, что это такой мотор, который можно очень точно позиционировать. Точность позиционирования достигается с помощью обратной связи – датчика, встроенного в мотор.
Работа сервопривода заключается в следующем:
На двигатель подается управляющий импульс, который запускает его. Останов двигателя происходит в момент достижения необходимой позиции, о которой сигнализирует обратная связь, в виде датчика;
Стандартная схема сервопривода состоит из следующих основных узлов (см.рис.):
Рассмотрим более подробно, как происходит управление сервоприводом:
При подаче управляющего сигнала на сервопривод специальная электросхема производит сравнение поступившего напряжения и напряжения на датчике обратной связи (потенциометре). Если разность напряжений не равна нулю, то привод приходит в движение. Движение происходит до тех пор, пока разность сигналов не станет равна нулю.
Для чего применяются сервоприводы?
Сервоприводы очень распространены в различных сферах производства, и не только. Особенную популярность они получили в тех отраслях, где требуется очень точное позиционирование, это:
Также сервопривода используют для установки на различные клапаны и задвижки, требующие особенной точности и надежности.
Какие сервоприводы применяются?
Широкое распространение серводвигателей повлекло за собой появление их различных видов, которые можно разделить по следующим критериям:
Подбор сервопривода. Почему это важно?
Когда встает вопрос о выборе необходимого сервопривода, важно знать основные технические параметры, по которым следует делать выбор :
Правильно подобранный сервопривод будет очень надежно и долго служить вам, и выполнять поставленную перед ним задачу с максимальной точностью.
Для того чтобы подвести итог о сервоприводах, выделим его плюсы и минусы:
Как получить подробную информацию?
Для того чтобы купить сервопривод или получить более подробную информацию, обратитесь к нашим специалистам. Компания « РусАвтоматизация » поможет в выборе необходимого для решения поставленной задачи серводвигателя. При этом вы сэкономите время и деньги за счёт выбора оптимального функционала.
Как работает сервопривод?
Сервопривод — один из видов механических приводов, состоящий из датчика и управляющего блока, задача которого поддерживать на датчике нужные параметры. Заданные внешние значения должны совпадать с параметрами датчика.
Приводы могут выполнять разные задачи, но чаще всего встречаются приводы, отвечающие за поддержание заданного угла и скорости вращения мотора.
Принцип устройства и работы сервопривода
Что касается устройства сервопривода, в него входит нескольких составляющих электрического мотора, редуктора, потенциометра и электронной начинки. Задача электромотора — преобразовывать электрический импульс в механический поворот. Редуктор используют для выравнивания скорости вращения мотора. Это сложный механизм, состоящий из шестеренок, который передает и преобразует работу двигателя.
При включении и выключении электрического мотора выходной вал начинает вращаться. Входной вал — это крайняя шестеренка сервопривода для подключения управляемого элемента. Электросигнал появляется в результате преобразования датчиком угла поворота. За эту функцию датчика отвечает потенциометр. Его сопротивление меняется в зависимости от поворота бегунка и всегда пропорционально углу поворота. Следовательно, мы можем определить положение механизма в текущий промежуток времени.
За прием внешнего значения несет ответственность электроника, находящаяся внутри привода. Печатная плата считывает и сравнивает показатели потенциометра, включает-выключает мотор. Отрицательная обратная связь напрямую зависит от работы электроники в устройстве.
К сервоприводу подсоединены несколько проводов. Первый и второй следят за мотором, последний передает сигнал, который влияет на текущее положение устройства.
О том, как работает сервопривод, можно сказать тремя тезисами:
Сервопривод на отопление в автомобиле
Конструкция автомобиля объединяет в себе множество сложных узлов, один из которых — привод заслонки отопителя. Сервопривод отопления обеспечивает эффективную работу печки в салоне автомобиля. Зачастую, если заклинивает заслонка отопителя, причиной является то, что не работает сервопривод печки.
Механизм сервопривода отопления представляет собой корпус, внутри которого находится электрический мотор, шестеренки, щетки с пластинами и рычаг. Привод отвечает за управление траекторией движения заслонки. За то, как работает сервопривод управления отоплением, отвечает рычаг электропривода. Он регулирует систему подогрева в салоне.
Причины неисправности привода:
Нарушение работы сервопривода сопровождается нехарактерными звуками — треск, шум, клацанье. Особенно актуальной эта проблема становится в холодные месяцы года, когда необходимо поддерживать комфортную температуру внутри салона, чтобы не замерзнуть в дороге.
Прежде чем менять сервопривод, убедитесь в работоспособности отопительной системы. Замена на более дешевые, некачественные детали ведет к тому, что страдают другие сопряженные узлы. Избежать проблем с отопительной системой автомобиля можно заменой вышедших из строя сервоприводов на оригинальные детали.
— персональную информацию, которую Пользователь сознательно раскрыл Администрации Сайта в целях пользования ресурсами Сайта;
— техническую информацию, автоматически собираемую программным обеспечением Сайта во время его посещения.
Что такое сервопривод, как он работает и как им управлять?
Вряд ли сегодня кого-то можно удивить тем количеством электрических приборов, которые окружают человека в повседневной жизни. Многие из которых давно взяли на себя часть человеческого труда и обязанностей. Повсеместная автоматизация процессов охватила самые разнообразные отрасли, начиная автомобилестроением, и заканчивая устройствами в быту. Львиную долю нагрузки относительно автоматического управления параметрами работы умных машин берет на себя сервопривод.
Что такое сервопривод?
Под сервоприводом следует понимать такое устройство, которое обеспечивает возможность управления рабочим органом посредством обратной связи. Само название произошло от латинского servus, что в переводе означает помощник. Изначально сервопривод использовался в качестве вспомогательного оборудования для различных станков, машин и механизмов. Однако с развитием технологий и постоянно растущей необходимостью повышать точность электронных устройств им начали отводить куда более значимую роль.
Устройство и принцип работы
Устройство и принцип работы каждого сервопривода может кардинально отличаться от других моделей. Однако в качестве примера мы рассмотрим наиболее актуальные варианты.
Конструктивно он может состоять из:
Принцип действия заключается в подаче управляющего импульса на асинхронный или синхронный двигатель, который начинает вращаться, пока рабочий орган не окажется в нужной позиции. Как только будет достигнуто установленное положение, на датчике обратной связи появится нужный сигнал, который, перейдя на блок управления, прекратит питание электромеханического устройства. Движение сервопривода прекратится до появления новых электрических сигналов.
Далее начнется новый цикл работы устройства, число команд и последовательность их выполнения определяется заложенной программой.
Сравнение с шаговым двигателем
Вполне вероятно вы могли слышать, что та же функция часто выполняется шаговыми двигателями, однако между этими двумя устройствами имеется существенное отличие. Шаговый привод действительно осуществляет точное позиционирование объекта за счет четкого числа подаваемых на электрическую машину импульсов, они достаточно тихоходны и не создают лишнего шума. В остальном сервоприводы обладают рядом весомых преимуществ по сравнению с шаговыми электродвигателями:
Но кроме перечисленных преимуществ есть ряд позиций, по которым сервопривод уступает шаговому двигателю:
Назначение
Сервопривод используется в самых различных направлениях науки и техники, где электрический привод, помимо функции вращения каких-либо элементов, должен выполнить и точное позиционирование. На практике они повсеместно используются в ЧПУ станках, автоматических задвижках, электронных клапанах, заводских станках с программным управлением, робототехнике.
В бытовых системах сервомоторы устанавливаются в системах отопления для регулировки подачи теплоносителя, топлива, управления нагревательным элементом, контроля переключения между центральными и автономными системами энергетических ресурсов и т.д. В автомобилях их используют для отпирания, запирания багажника, электронных блокировок.
Разновидности
За счет многолетнего развития сервоприводов сегодня можно встретить самые различные виды устройства. Поэтому мы рассмотрим наиболее распространенные критерии разделения.
По типу привода:
По принципу действия выделяют:
По материалу передаточного механизма:
По типу вала двигателя:
Технические характеристики
При выборе конкретной модели сервопривода необходимо руководствоваться основными техническими параметрами, которые изготовитель указывает в паспорте устройства.
Наиболее значимыми характеристиками сервомотора являются:
Способы управления
По способу управления могут быть аналоговые или цифровые сервоприводы, первый из них подает сигналы с разной частотой, которая задается специальной микросхемой, контролирующей работу устройства. Цифровые сервоприводы, в свою очередь, отличаются наличием процессора, который принимает команды и реализует их в качестве различных режимов работы на приводе.
Их практическое отличие заключается в наличии мертвых зон у аналоговых способов, цифровые лишены этого недостатка, к тому же они быстрее реагируют на изменения и обладают большей точностью. Однако цифровой способ управления имеет большую себестоимость и на свою работу он расходует больше электроэнергии.
На рисунке 8 приведен пример управления сервоприводом с помощью подаваемых импульсов:
Рис. 8. Схема управления сервоприводом
Как видите на рисунке, сигнал поступает к генератору опорных импульсов (ГОП), подключенному к потенциометру. Далее сигнал поступает на компаратор (К), сравнивающий величины на выходе схемы и поступающие от датчика на рабочем органе. После этого прибор управления мостом (УМ) открывает нужную пару транзисторов моста для вращения вала мотора (М) по часовой или против часовой стрелки, также может задавать усилие за счет полного или частичного открытия перехода.
Преимущества и недостатки
К преимуществам сервопривода следует отнести:
К недостаткам следует отнести: