Описание проекта

Характеристики

• Частота: 50 Гц
• Характеристика защиты: водонепроницаемость
• Фаза: однофазный, однофазный
• Сертификация: CEAC
• Напряжение: 208–230 / 240 В
• Мощность: 400 Вт, 750 Вт
• Напряжение: 220 В
• Применение: Станок с ЧПУ
• Крутящий момент: 1,24 Н·м, 2,4 Н·м
• ток двигателя: 3 А
• PRM:3000
• Класс безопасности: IP65

Как работают сервомоторы?

Контроллеры сервомоторов

Этот небольшой двигатель отличается высоким КПД и мощностью

Серводвигатели Существуют уже давно и находят применение во многих областях. Они небольшие по размеру, но обладают высокой мощностью и отличаются высокой энергоэффективностью. Благодаря этим характеристикам их используют для привода дистанционно управляемых или радиоуправляемых игрушечных автомобилей, роботов и самолетов. Сервомоторы также применяются в промышленности, робототехнике, конвейерном производстве, фармацевтике и пищевой промышленности. Но как же работают эти маленькие устройства?

Сервоприводная схема встроена непосредственно в корпус двигателя и имеет регулируемый вал, на котором, как правило, установлена шестерня (как показано ниже). Управление двигателем осуществляется с помощью электрического сигнала, который определяет величину перемещения вала.

Что находится внутри сервопривода?

Чтобы полностью понять, как работает сервопривод, нужно заглянуть «под капот». Внутри находится довольно простая конструкция: небольшой двигатель постоянного тока, потенциометр и управляющая схема. Двигатель соединен с рулем через зубчатые колеса. При вращении двигателя сопротивление потенциометра изменяется, благодаря чему управляющая схема может точно регулировать амплитуду и направление движения.

Когда вал двигателя находится в заданном положении, подача питания на двигатель прекращается. В противном случае двигатель вращается в соответствующем направлении. Заданное положение передается посредством электрических импульсов по сигнальному проводу. Скорость вращения двигателя пропорциональна разнице между его фактическим положением и заданным положением. Таким образом, если двигатель находится рядом с заданным положением, он будет вращаться медленно, в противном случае — быстро. Это называется пропорциональное регулирование. Это означает, что двигатель будет работать ровно настолько интенсивно, насколько это необходимо для выполнения поставленной задачи — очень эффективный маленький моторчик.

Как осуществляется управление сервоприводом?

Внутреннее устройство сервомотора (слева) и собранный сервопривод (справа)
Управление сервоприводами осуществляется путем подачи электрического импульса переменной ширины, либо широтно-импульсная модуляция (ШИМ) через управляющий провод. Существуют минимальный импульс, максимальный импульс и частота повторения. Сервомотор обычно может поворачиваться только на 90° в любом направлении, что в сумме составляет 180° хода. Нейтральное положение двигателя определяется как положение, в котором сервопривод имеет одинаковый потенциал вращения как по часовой стрелке, так и против часовой стрелки. ШИМ, поступающий на двигатель, определяет положение вала, и в зависимости от длительности импульса, передаваемого по управляющему проводу, ротор поворачивается в нужное положение. Сервомотор рассчитан на получение импульса каждые 20 миллисекунд (мс), и длительность импульса определяет, на какой угол повернется двигатель. Например, импульс длительностью 1,5 мс заставит двигатель повернуть в положение 90°. Импульс короче 1,5 мс перемещает его против часовой стрелки в направлении положения 0°, а любой импульс длительностью более 1,5 мс повернет сервопривод по часовой стрелке в направлении положения 180°.

Регулировка положения сервопривода с помощью изменения ширины импульса
Когда на эти сервоприводы поступает команда на перемещение, они перемещаются в заданное положение и удерживают его. Если во время удержания положения на сервопривод действует внешняя сила, он будет сопротивляться смещению из этого положения. Максимальное усилие, которое может развивать сервопривод, называется номинальный крутящий момент сервопривода. Однако сервоприводы не могут удерживать положение бесконечно; импульс положения необходимо повторять, чтобы дать сервоприводу команду оставаться в данном положении.

Типы сервомоторов

Существует два типа сервомоторов — переменного и постоянного тока. Сервомоторы переменного тока выдерживают более высокие скачки тока и, как правило, используются в промышленном оборудовании. Сервомоторы постоянного тока не рассчитаны на высокие скачки тока и обычно лучше подходят для небольших систем. В целом двигатели постоянного тока стоят дешевле, чем их аналоги переменного тока. Кроме того, эти сервомоторы специально разработаны для непрерывного вращения, что позволяет легко привести робота в движение. Они оснащены двумя шарикоподшипниками на выходном валу, что снижает трение и обеспечивает удобный доступ к потенциометру регулировки точки покоя.

Области применения сервомоторов

Сервоприводы используются в радиоуправляемых самолетах для управления положением управляющих поверхностей, таких как элеваторы и рули направления, а также для управления передвижением роботов или управления работой захваты. Сервомоторы отличаются компактными размерами, оснащены встроенной схемой управления и обладают высокой мощностью с учетом своих габаритов.

В сфере общественного питания и фармацевтике эти приборы рассчитаны на эксплуатацию в более суровых условиях, где высок риск коррозии из-за многократной мойки под высоким давлением и при высоких температурах, необходимой для соблюдения строгих гигиенических стандартов. Сервоприводы также используются в поточная организация производства, где требуется выполнять однообразную, но точную работу.

Конечно, для использования сервопривода не обязательно знать, как он устроен, но, как и в случае с большинством электронных устройств, чем лучше вы разбираетесь в его принципе работы, тем больше возможностей открывается для реализации более сложных проектов и расширения их функционала. Независимо от того, являетесь ли вы любителем, собирающим роботов, инженером, разрабатывающим промышленные системы, или просто человеком с неуемным любопытством, например, электрический цилиндр, поворотные механизмы, куда же вас приведут сервомоторы?