معرفی سرو موتور

متن کامل

سرو موتور چیست ؟

سرو موتور ( Servo Motor ) از یک موتور الکتریکی ساده تشکیل شده که اتعدادی المان الکترونیکی به جهت کنترل زاویه ، سرعت و یا شتاب به شفت این موتور متصل می شوند و همه المان ها به همراه موتور در یک پکیج واحد ارائه می شوند. سرو موتور ها در مدل های گوناگون برای مصارف مختلف استفاده می شودند برای مثال در اندازه های بسیار کوچک برای مصارف ساخت تجهیزات مکاترونیکی مانند ربات ها و هواپیما های مدل تا اندازه های بزرگ برای دستگاه های صنعتی تولید می شوند. در حوزه میکروکنترلر ، آنچه که از سروو موتور مشاهده می نماییم معمولا یک موتور DC جاروبک دار است که به کمک یک سری چرخدنده ( گیربکس ) به یک پتانسیومتر داخلی وصل شده است و خروجی گیربکس نیز از طرف دیگر خارج شده است. پتانسیومتر فقط وضعیت خروجی را کنترل می کند و کاری به وضعیت موتور ندارد. سرو موتورها به دلیل استفاده در پروژه های صنعتی به صورت حلقه بسته ، مجهز به سیستم های کنترل فیدبک دار هستند ، که متغییر کنترل شونده موقعیت ،سرعت،گشتاور می باشند.

سرو موتور - فروشگاه اتوماسیون 24

سرو موتور دارای يك محور خروجي است که بوسیله آن میتواند تا در يك موقعيت و زاويه اي خاص سيگنال ارسال کند. در واقع چگونگي حركت و موقعيت هاي زاويه اي اين محور خروجي توسط دسته اي از سيگنالها کنترل می شود. براي طول مدت زمانيكه يك سيگنال فعال بوده و يك پالس برروي خط ورودي آن قرار دارد اين محور خروجي در موقعيت خاص زاويه اي كه مختص آن سيگنال است قرار مي گيرد و با تغيير سيگنال موقعيت زاويه اي تغيير مي كند.

اجزاء یک سروموتور

– Servo case : قاب بیرونی

– motor : موتور

– Gear train : چرخدنده ها

– Output shaft : شفت خروجی (شفت اصلی)

– Potentiometer : پتانسیومتر

– Control wire : سیم های سیگنال و تغذیه

– Control circuitry : مدارهای الکترونیکی

– Servo Arm : بازو های سرو

سرو موتور - فروشگاه اتوماسیون 24

اولین سیستم های الکتریکی سرو نیز با نام سرو موتور های DC ساخته و وارد بازار جهانی شدند، صرفنظر از اشکالات ذاتی موتورهای DC مانند ساختار پیچیده(به خصوص در ماشین های DC با جبران سازی کامل)،راندمان پایین تر نسبت به ماشین های AC و همچنین قیمت بالا و هزینه تعمیرات و نگهداری زیاد ،ماشین های DC به دلیل جاروبکهای کربنی نیازمند نگهداری و بازدیدهای دوره ای می باشند و به دلیل کموتاتور های مکانیکی قابلیت اطمینان در این ماشینهای نیز کاهش چشمگیری می یابد و امکان یکسوسازی جریانهای بزرگ را ندارد.

چرا سرو موتور های AC

ماشینهای AC دارای مزیت هایی نسبت به ماشینهای DC مانند: راندمان بالا، گشتاور مناسب و نرم هستند که مهمترین عامل رقابت بین ماشن های AC و DC می باشد و موجب شده که ماشینهای DC کم کم جای خود را به ماشین های AC دادند و به دنبال آن ، سرو موتور های AC نیز جایگزین سرو موتورهای DCشدند،هرچند هنوز هم از سرو موتورهای DCدر برخی موارد محدود استفاده می شود.

سرو موتورها به طور کلی به ۲ دسته کلی DCو AC تقسیم میشوند که قالبا در صنعت از سرو موتور های AC استفاده میکنند که به صورت ۳ فاز و تک فاز در بازار موجود میباشد. البته نکته حائز اهمیت این است که موتورهای آن 3 فاز میباشند و فقط مبدل قدرت آنها (درایو سرو موتورها) تکفاز و ۳ فاز میشود.

کاربرد سرو موتور

سروموتورها در توانهای مختلف بکارگیری می شوند بطوریکه در محدوه کسری از کیلووات تا صدها کیلو وات مورد استفاده قرار میگیرند،سرو موتورهای با توانهای پایین اغلب در اتومبیل ها،ماشینهای ابزار و انواع مختلف شیرهای کنترلی استفاده می شوند در حالی که سرو موتورهای با توان بالاتر در ماشینهای نورد کاغذ، بالابرها، آسانسورها، ماشینهای تعلیق جرثقیل ها و… مورد استفاده قرار میگیرند.سرو موتورهای با توان کمتر از یک کیلو وات برای ماشین های خاص استفاده می شوند،البته این مطلب نیز مهم است که استپرموتورها و موتورهای خطی نیز جزو موتورهای سرو محصوب میشوند.

برای گرفتن فیدبک از حرکت موتور در سرو موتور های صنعتی معمولا از انکودر استفاده میشود، در این حالت انکودر از داخل به شفت موتور متصل میشود.

بطور کلی از سرو موتور در تمام پروسه های کنترلی و عمومی که نیاز به موتور الکتریکی میباشد میتوان استفاده کرد ولی به دلیل قیمت بالای این موتورهای از لحاظ اقتصادی به صرفه نمیباشد تا از آنها استفاده نمود ولی در بعضی پروسه ها باید فقط و فقط از سرو موتور استفاده کرد زیرا دقت بسیار بالا،سرعت و عکس العمل سریع ،گشتاور متغییر و بالا نسبت به سایر موتورهای دیگر را دارد ،به همین دلیل از سرو موتور در موارد زیر نیز استفاده میشود:

ماشین آلات تولید قطعات الکترونیکی،انواع ماشین آلات cnc فلزات، ماشین آلات cncطلا و چوب، ماشین آلات بسته بندی و دوخت پلاستیک، ماشین آلات نساجی،انواع ماشین آلات چاپ، انواع روباتهای صنعتی، روبات های تجهیزات پزشکی، شبیه ساز خودرو، سینمای ۵ بعدی و ۳ بعدی،ماشین آلات تزریق پلاستیک و …

برای کنترل بهینه سیستم های تولید و ماشین آلات صنعتی گوناگون که شامل بهینه سازی در مصرف انرژی، وقت و هزینه های مختلف فرایندهای تولید، ماشین ابزارها و غیره می شود، از حالتهای کنترلی به شرح زیر استفاده میشود.

۱-کنترل موقعیت

۲-کنترل سرعت

۳-کنترل گشتاور

۴-کنترل دستی

طریقه راه اندازی سرو موتور

جهت راه اندازی موتور های سروو باید از درایور آنها که به سرو درایو معروف هستند استفاده نمود.سرو درایو یا به صورت تکفاز و یا به صورت ۳ فاز ارائه میشوند، سرو درایو دارای مزایای زیر میباشد:

۱-ورودی تکفاز و خروجی ۳ فاز

۲-پشتیبانی و خواندن تمامی انکودرهای موجود در بازار

۳-قابلیت شبکه شدن درایو ها با چندین درایو و یا کنترلر دیگر از طریق شبکه Modbus,Can,FieldBus

۴-حذف لرزش بار در سرعت های بالا و کارهای دقیق با فانکشن های تخصصی

۵-پاسخ زمانی بسیار بالا

۶-ایجاد سرعت ثابت در دور های بسیار پایین

۷-داشتن گیربکس الکترونیکی داینامیک و امکان تغییر مقادیر به صورت آنلاین

۸-تحمل اضافه بار تا ۳۰۰%

۹-داشتن ارتباط همزمان از طریق ۲ شبکه ارتباطی برای کاربردهای حرفه ای

۱۰ -ایجاد homingبر روی درایو با تعیین آفست موقعیت پس از پالس z

11- ایجاد مدهای کنترل speed,position,torqueو قابلیت تغییر مد به صورت داینامیک

۱۲ -دقت بسیار بالا

برای درک بهتر از نحوه اتصلات سرو موتور پیکربندی سرو موتور دلتا را بررسی میکنیم:

پیکربندی یک سیستم سروو :

پیکربندی عبارتست از کلیه مراحلی که باید طی نمود تا سیستم آماده بهره وری قرار گیرد .بعد از انتخاب سروو موتور ، انتخاب کنترلر از اهمیت خاصی برخوردار است چرا که به عنوان فرمان دهنده اصلی در سیستم کنترلی باید توانای لازم جهت کاربرد مورد نظر را داشته باشد ، برای مثال در تعداد ورودی ، خروجی های ، فرکانس خروجی تعداد کانترها و از همه مهمتر سرعت اجرای برنامه مطابق با نیاز ما باشد.

از آنجا که سروو موتورها اغلب در سیستم های با سرعت و دقت بالا استفاده می شود .زمان هر بار اجرای برنامه پی ال سی از اهمیت خاصی برخوردار است .به طور مثال سیستم زیر:

سرو موتور - فروشگاه اتوماسیون 24

پیکربندی سیستم سروو موتور شامل قسمت های زیر می باشد :

سیم کشی قدرت:

که خود شامل دو قسمت می شود . اعمال تغذیه به درایو و اتصال روی درایو به موتور که خروجی از نوع سه فاز میباشد .
برای نمونه رنج تغذیه ورودی درایو تیپA2 دلتا به صورت زیر است:

سرو موتور - فروشگاه اتوماسیون 24

هنگام اعمال تغذیه به درایو باید توجه کرد که درایو از نوع تک فاز است یا سه فاز . اعمال تغذیه سه فاز به سروو موتور به جای تک فاز موجب سوختن درایو خواهد شد که در این گونه مواقع اغلب از کنترل فاز و کنتاکتور جهت کنترل فازها استفاده میشود .

سیم کشی فیدبک:

برای سیم کشی فیدبک موتور، باید به کاتالوگ مراجعه نمود . عدم سیم کشی صحیح موجب می شود موتور راه اندازی نشود و سروو آلارم دهد یعنی توسط خروجی های فرمان درایو به کنترلر فرمان دهد که سیستم فیدبک قطع است و یا روی صفحه نمایش خود این آلارم را نشان بدهد . کانکتور شماره ۲ در درایو دلتا مخصوص این کار می باشد.

سرو موتور - فروشگاه اتوماسیون 24

سیم کشی فرمان:

برای اینکه فرمان های کنترلر به سروو درایو برسد نیاز به سیم کشی فرمان رابط بین کنترلر و سروو درایو رداریم . این فرمان ها شامل فرمان روشن / خاموش شدن موتور ، فرمان توقف موتور ، فرمان پالس ، فرمان جهت چرخش موتور و … فرمان های دیگری می باشد.سرووها شامل پورتهائی دیگر نیز هستند. اگر بخواهیم پیکربندی یک سروو موتور را مثال بزنیم تا بحث ملموس تر به نظر برسد از سروو موتور دلتا جهت این منظور استفاده می کنیم.

شکل زیر پیکر بندی فرمان، قدرت و تمامی کانکتورها و پورت های ورودی و خروجی این سروو موتور را نشان می دهد:

سرو موتور - فروشگاه اتوماسیون 24