Устройство сервопривода: Как устроен сервопривод и принцип его работы описаны в блоге Planeta Hobby

Содержание

Как устроен сервопривод и принцип его работы описаны в блоге Planeta Hobby

Третий компонент аппаратуры управления – сервомашинка. В данной статье мы постараемся объяснить вам, что это за компонент, каково его назначение, устройство и принцип работы сервопривода.

Определение сервопривода

Рулевой сервопривод – устройство с электродвигателем, которое позволяет добиться точного управления форматом движения радиоуправляемой модели путем отрицательной обратной связи. Любой сервопривод в своем устройстве имеет датчик и блок управления, который поддерживает определенные значения на датчике в соответствии с внешним параметром.

Опишем более простым языком, как работает сервопривод:

  • Сервопривод получает импульсный сигнал – управляющее значение, которое определяет угол поворота качалки сервы,
  • Блок управления начинает сравнение поступившего параметра со значением на своем датчике,
  • В зависимости от результата  сравнения БУ возвращает сигнал, который предопределяет, какое действие необходимо выполнить: повернуть, ускориться или замедлиться, чтобы сравниваемые показатели стали одинаковыми.

Устройство сервопривода

Большинство современных рулевых машинок построены по одному принципу и состоят из таких составных частей: выходной вал, шестерни редуктора, двигатель постоянного тока, потенциометр, печатная плата и управляющая электроника.

Редуктор вместе с мотором образуют привод. Чтобы трансформировать поступающее напряжение в механический поворот, нужен электродвигатель. Редуктор же – конструкция из шестеренок – преобразует крутящий момент и служит для понижения скорости вращения двигателя, так как часто она настолько большая, что совсем не годится для практического применения.

Вместе с включением и выключением электродвигателя вращается и выходной вал, к которому закрепляется качалка – ее, в свою очередь, крепят к рулю модели.  Именно качалка будет задавать движение нашей модели, а для этого в устройстве сервопривода предусмотрен потенциометр – датчик, способный превратить угол поворота обратно в электросигнал.

Однако, одним из главных элементов является плата управления, которая представляет собой электронную схему. Именно она получает электрический импульс, анализирует полученный сигнал с данными потенциометра и включает/выключает электродвигатель. Вот как устроен сервопривод и работа его элементов.

Кстати, в качестве мотора в устройстве сервопривода могут использоваться коллекторные, коллекторные Coreless и бесколлекторные двигатели.

Управление сервоприводом. Принцип работы

Сервопривод получает импульсные сигналы, которые проходят по специальному проводу от приемника. Частота таких сигналов составляет 20мс, а их продолжительность может варьироваться в пределах 0,8-2,2мс. Чтобы у вас появилось четкое представление, как все-таки сигнал трансформируется в перемещение качалки, нужно проанализировать стандартную схему сервы.

ГОП – генератор опонного импульса (к нему подсоединен потенциометр), К – компататор, УВХ – устройство выборки-хранения, М – электрический мотор, который охватывается диагональю силового моста.

Теперь разберём более подробно, как работает сервопривод. Итак, импульсный сигнал поступает от ресивера на компататор и в то же время активирует ГОП. Продолжительность опорного импульса связана с положением потенциометра, который соединен с выходным валом физически. Когда качалка находится в средней позиции, длина сигнала составляет 1,5мс, если же положение крайнее – 0,8 или 2,2 мс. Управляющий сигнал и опорный импульс анализируются компататором, который рассчитывает их разностную величину (расчет ведется по длительности импульсов). Именно длина разностного импульса и определяет насколько «ожидаемое» и «фактическое» состояние руля совпадает. Полученный показатель сохраняется в качестве потенциала в УВХ. Сложно?

Принцип работы сервопривода в разных условиях

Позиция качалки сервы соответствует состоянию стика пульта управления.

Продолжительность опорного и управляющего импульсов одинакова. На всех выходах компататоров выставлено значение «0». Двигатель обесточен и качалка удерживает первоначальную позицию.

Пилот меняет положения стика, тем самым увеличивая управляющий импульс. На одном выходе компататора выведется разностный импульс, который будет сохранен в памяти УВХ. В этот момент на двигатель будет подано напряжение, станет вращаться, а вместе с ним и редуктор начнет движение, поворачивая качалку и потенциометр таким образом, чтобы продолжительность опорного импульса увеличивалась. Такие условия продлятся до тех пор, пока длины обоих импульсов не достигну одинаковых значений. Затем двигатель прекратит свое вращение.

Пилот отводит стик пульта в противоположную сторону, уменьшая при этом длину управляющего импульса. Управление сервоприводом на этом этапе схоже с процессом, описанном выше. На нижнем выходе компататора образуется разностный импульс, который запоминается УВХ и подает напряжение на двигатель. Мотор начинает вращаться, но уже в другую сторону, и продолжает работу до того момента, как длины импульсов снова не примут одинаковые значения.

Пилот не взаимодействует с пультом управления. Руль модели начинает поворачивать качалку сервопривода, так как учитывает нагрузку во время хода. Теперь меняется продолжительность опорного импульса, за счет чего разностный импульс посредством компататора и УВХ воздействует на двигатель и осуществляется подача момента на редуктор, что препятствует повороту качалки. Т. е. качалка удерживается в одном положении.

Мы разобрали работу сервопривода в упрощенном варианте. На самом деле существует множество нюансов по настройке и использования девайса, зная которые можно избежать поломок и неприятных ситуаций.

Теперь, понимая, как устроен сервопривод, принцип его работы, можно отправляться и выбирать девайс для своей модели. Для этого вам нужно перейти в правильный раздел сайта «Planeta Hobby». Если же вы не знаете, как правильно подобрать серву для своего самолета или авто, обращайтесь за советом нашего консультанта или читайте эту полезную статью.

Принципы работы и виды сервоприводов

Отличительной особенностью сервопривода является возможность управления через отрицательную обратную связь с использованием заданных параметров. Все оборудование данного типа можно разделить на две группы – сервоприводы постоянного тока и трехфазные сервоприводы переменного тока.

Устройство сервоприводов постоянного тока

Как правило, сервоприводы постоянного тока используются в маломощных устройствах позиционирования. Классическая область их применения – робототехника.

Конструкция современных сервоприводов довольно проста, но при этом весьма эффективна, так как позволяет обеспечить максимально точное управление движением. Сервопривод состоит из:

  • двигателя постоянного тока
  • шестерни редуктора
  • выходного вала
  • потенциометра
  • платы управления, на которую подается управляющий сигнал

Двигатель и редуктор образуют привод. Редуктор используется для снижения скорости вращения двигателя, которую необходимо адаптировать для практического применения. К выходному валу редуктора крепится необходимая нагрузка. Это может быть качалка, вращающийся вал, тянущие или толкающие механизмы.

Для того, чтобы угол поворота превратить в электрический сигнал, необходим датчик. Его функции в сервоприводе постоянного тока с успехом выполняет потенциометр. Он выдает аналоговый сигнал (как правило, от 0 до 10 В) с дискретностью, ограниченной АЦП (аналогово-цифровым преобразователем), на который поступает этот сигнал.

Самой важной деталью сервопривода, пожалуй, является электронная плата сервоусилителя, которая принимает и анализирует управляющие импульсы, соотносит их с данными потенциометра, отвечает за запуск и выключение двигателя.

Принцип работы

Принцип действия устройств основан на использовании импульсного сигнала, который имеет три важные характеристики – частоту повторения, минимальную и максимальную продолжительность. Именно продолжительность импульса определяет угол поворота двигателя.

Импульсные сигналы, получаемые сервоприводом, имеют стандартную частоту, а вот их продолжительность в зависимости от модели может составлять от 0,8 до 2,2 мс. Параллельно с поступлением управляющего импульса активируется работа генератора опорного импульса, который связан с потенциометром. Тот, в свою очередь, механически сопряжен с выходным валом и отвечает за корректирование его положения.

Электронная схема анализирует импульсы с учетом длительности и на основе разностной величины определяет разницу между ожидаемым (заданным) положением вала и реальным (измеренным при помощи потенциометра). Затем производится корректировка путем подачи напряжения на питание двигателя.

Основные положения устройства

Если продолжительность опорного и управляющего импульсов совпадает, наступает так называемый нулевой момент. В это время двигатель сервопривода не работает, вал привода находится в исходном (неподвижном) положении.

При увеличении длительности управляющего импульса плата фиксирует разбежку показателей, двигатель получает напряжение и приходит в движение. В свою очередь, редуктор начинает воздействовать на выходной вал, который поворачивается таким образом, чтобы достигнуть увеличения продолжительности опорного импульса. Как только он сравняется с управляющим импульсом, двигатель прекратит свою работу.

При уменьшении длительности управляющего импульса происходит все то же самое, только с точностью до наоборот, так как двигатель начинает вращаться в обратную сторону. Как только импульсы сравнялись, двигатель останавливается.

Сервопривод переменного тока

В сервоприводах переменного тока используется синхронный двигатель с мощными постоянными магнитами. В таких двигателях частота вращения ротора совпадает с частотой вращения магнитного поля, наводимого в обмотке статора.

Принцип работы сервопривода на основе трехфазного синхронного электродвигателя состоит в следующем. На обмотки статора поступает трехфазное напряжение, которое создает внутри него вращающееся магнитное поле. Это поле взаимодействует с постоянными магнитами, расположенными в роторе. В результате ротор вращается с частотой магнитного поля.

На валу ротора закреплен энкодер с высокой разрешающей способностью. Сигнал от него поступает по отдельному кабелю на специальный вход сервоусилителя. В то же время на управляющий вход сервоусилителя подается сигнал управления. В результате сравнения этих двух сигналов выделяется сигнал рассогласования, величина которого прямо пропорциональна разнице между целевыми и актуальными показателями вращения двигателя. На основании данного сигнала формируется трехфазное напряжение с такими параметрами, которые обеспечивают максимально быстрое уменьшение рассогласования до нуля.

Режимы управления

Существуют три основных режима работы сервопривода переменного тока.

Режим управления положением. Главное в этом режиме – контроль за углом поворота вала ротора. Управление производится последовательностью импульсов, которые могут приходить, например, с контроллера. Этот режим используется для точного позиционирования различных узлов технологического оборудования.

Комбинация импульсов для управления положением может передавать информацию не только по положению, но также по скорости и направлению вращения двигателя. Для этого могут использоваться три типа сигналов: 1) квадратурные импульсы (со сдвигом фаз на 90 градусов), 2) импульсы вращения по или против часовой стрелки, действующие поочередно и 3) импульсы скорости и потенциал направления, подающиеся на два входа.

Как правило, во всех сервоусилителях входы управления именуются как PULSE, SIGN.

Режим управления скоростью. В данном случае управление производится аналоговым сигналом. Значения скорости также могут переключаться на фиксированные величины подачей сигналов на соответствующие дискретные входы. В случае использования разнополярного аналогового управляющего сигнала возможна смена направления вращения серводвигателя.

Режим управления скоростью схож с работой асинхронного двигателя, управляемого преобразователем частоты. Задаются такие параметры, как время разгона и замедления, максимальная и минимальная скорости и другие.

Режим управления моментом.

В этом режиме двигатель может вращаться либо стоять на месте, но при этом момент на валу будет заданным. Управление может производиться дискретным либо аналоговым двухполярным сигналом. Этот режим может использоваться для машин, где необходимо менять усилие прижима, давление и т. п.

Оценка текущего момента двигателя, необходимого для управления, производится за счет встроенного датчика тока.

Процесс рекуперации

Рекуперация происходит при изменении направления (знака) момента нагрузки по отношению к вращающему моменту серводвигателя. Если энергия рекуперации невелика, она накапливается на конденсаторах звена постоянного тока, повышая напряжение на них.

Если разница абсолютных значений моментов нагрузки и серводвигателя составляет значительную величину, напряжение на конденсаторах шины постоянного тока может превысить пороговый уровень. В этом случае энергия рекуперации сбрасывается в тормозной резистор.

Другие полезные материалы:
Выбор оптимального типоразмера электродвигателя
Сервопривод или шаговый двигатель?
Принципы программирования ПЛК

Сервоприводы. Виды и устройство. Характеристики и применение

Сервоприводы и механизмы оснащены датчиком, который отслеживает определенный параметр, например усилие, положение или скорость, а также управляющий блок в виде электронного устройства. Задачей этого устройства является поддержание необходимых параметров в автоматическом режиме во время функционирования устройства, в зависимости от вида поступающего сигнала от датчика в определенные периоды времени.

Виды сервоприводов

При необходимости создания управления несколькими группами сервоприводов используют контроллеры с ЧПУ, которые собраны на схемах программируемых логических контроллеров. Такие сервоприводы способны обеспечить крутящий момент 50 Н*м, мощностью до 15 киловатт.

Синхронные способны задать скорость вращения электродвигателя с большой точностью, так же как ускорение и угол поворота. Синхронные виды приводов могут быстро достигать номинальной скорости вращения.

Асинхронные способны точно выдерживать скорость даже на очень низких оборотах.

Сервоприводы принципиально разделяют на

электромеханические и электрогидромеханические. Электромеханические приводы состоят из редуктора и электродвигателя. Но их быстродействие оказывается намного меньше. В электрогидромеханических приводах движение создается путем движения поршня в цилиндре, вследствие чего быстродействие оказывается на очень высоком уровне.
Устройство и работа

От обычного электродвигателя сервопривод отличается тем, что можно задать точное положение вала в градусах. Сервоприводы – это любые механические приводы, которые включают в себя датчик некоторого параметра и блок управления, который способен автоматически поддерживать требуемые параметры, соответствующие определенным внешним значениям.


1 — Шестерни редуктора
2 — Выходной вал
3 — Подшипник
4 — Нижняя втулка
5 — Потенциометр
6 — Плата управления
7 — Винт корпуса
8 — Электродвигатель постоянного тока
9 — Шестерня электродвигателя

Для преобразования электрической энергии в механическое движение, необходим электродвигатель. Приводом является редуктор с электродвигателем. Редуктор требуется для снижения скорости двигателя, так как скорость слишком большая для применения. Редуктор состоит из корпуса, в котором расположены валы с шестернями, способными преобразовывать и передавать крутящий момент.

Путем запуска и останова электродвигателя можно приводить в движение выходной вал редуктора, который связан с шестерней сервопривода. К валу можно присоединять устройство или механизм, которым требуется управлять. Кроме этого для контроля положения вала требуется наличие датчика обратной связи. Этот датчик может преобразовать угол поворота снова в сигнал электрического тока.

Такой датчик получил название энкодера. В качестве энкодера может применяться потенциометр. Если бегунок потенциометра поворачивать, то будет изменяться его сопротивление. Значение этого сопротивления прямо пропорционально зависит от угла поворота потенциометра. Таким образом, есть возможность добиться установки определенного положения механизма.

Кроме выше названного потенциометра, редуктора и электродвигателя, сервоприводы оснащены электронной платой, которая обрабатывает поступающий сигнал внешнего значения параметра от потенциометра, сравнивает, и в соответствии с результатом сравнения запускает или останавливает электродвигатель. Другими словами эта электронная начинка отвечает за поддержку отрицательной обратной связи.

Подключение сервопривода осуществляется тремя проводниками, два из которых подают питание напряжением электродвигателя, а по третьему проводнику поступает сигнал управления, с помощью которого выполняется установка положения вала двигателя.

Кроме электродвигателя, играть роль привода может и другой механизм, например пневматический цилиндр со штоком. В качестве датчика обратной связи применяют также датчики поворота угла, либо датчик Холла. Управляющий блок является сервоусилителем, частотным преобразователем, индивидуальным инвертором. Он может содержать также и датчик сигнала управления.

При необходимости создания плавного торможения или разгона для предотвращения чрезмерных динамических нагрузок двигателя, выполняют схемы более сложных микроконтроллеров управления, которые могут контролировать позицию рабочего элемента намного точнее. Подобным образом выполнено устройство привода установки позиции головок в компьютерных жестких дисках.

Характеристики сервоприводов
Основные параметры, которые характеризуют сервоприводы:
  • Усилие на валу. Этот параметр является крутящим моментом. Это наиболее важный параметр сервопривода. В паспортных данных чаще всего указывается несколько значений момента для разных величин напряжения.
  • Скорость поворота также является важной характеристикой. Она указывается в эквиваленте времени, необходимом для изменения позиции выходного вала привода на 60 градусов. Этот параметр также могут указывать для нескольких значений напряжения.
  • Тип сервоприводов бывает аналоговый или цифровой.
  • Питание. Основная часть сервоприводов функционирует на напряжении 4,8-7,2 вольта. Питание подается чаще всего по трем проводникам: белый – сигнал управления, красный – напряжение работы, черный – общий провод.
  • Угол поворота – это наибольший угол, на который выходной вал способен повернуться. Чаще всего этот параметр равен 180 или 360 градусов.
  • Постоянного вращения. При необходимости обычный сервопривод можно модернизировать для постоянного вращения.
  • Материал изготовления редуктора сервоприводов бывает различным: карбон, металл, пластик, либо комбинированный состав. Шестерни, выполненные из пластика, не выдерживают ударных нагрузок, однако обладают высокой износостойкостью. Карбоновые шестерни намного прочнее пластмассовых, но имеют высокую стоимость. Шестерни из металла способны выдержать значительные нагрузки, падения, но имеют низкую износостойкость. Выходной вал редуктора устанавливают по-разному на разных моделях: на втулках скольжения, либо на шариковых подшипниках.

Преимущества
  • Легкость и простота установки конструкции.
  • Безотказность и надежность, что важно для ответственных устройств.
  • Не создают шума при эксплуатации.
  • Точность и плавность передвижений достигается даже на малых скоростях. В зависимости от поставленной задачи разрешающая способность может настраиваться работником.
Недостатки
  • Сложность в настройке.
  • Повышенная стоимость.
Применение

Сервоприводы в настоящее время используются достаточно широко. Так, например, они применяются в различных точных приборах, промышленных роботах, автоматах по производству печатных плат, станках с программным управлением, различные клапаны и задвижки.

Наиболее популярными стали быстродействующие приводы в авиамодельном деле. Серводвигатели имеют достоинство в эффективности расхода электрической энергии, а также равномерного движения.

В начале появления серводвигателей использовались коллекторные трехполюсные моторы с обмотками на роторе, и с постоянными магнитами на статоре. Кроме этого, в конструкции двигателя был узел с коллектором и щетками. Далее, по мере технического прогресса число обмоток двигателя увеличилось до пяти, а момент вращения возрос, так же как и скорость разгона.

Следующим этапом развития серводвигателей было расположение обмоток снаружи магнитов. Этим снизили массу ротора, уменьшили время разгона. При этом стоимость двигателя увеличилась. В результате дальнейшего проектирования серводвигателей было решено отказаться от наличия коллектора в устройстве двигателя. Стали применяться двигатели с постоянными магнитами ротора. Мотор стал без щеток, эффективность его возросла вследствие увеличения крутящего момента, скорости и ускорения.

В последнее время наиболее популярными стали сервомоторы, работающие от программируемого контроллера (Ардуино). Вследствие этого открылись большие возможности для проектирования точных станков, роботостроения, авиастроения (квадрокоптеры).

Так как приводы с моторами без коллекторов обладают высокими функциональными характеристиками, точным управлением, повышенной эффективностью, они часто применяются в промышленном оборудовании, бытовой технике (мощные пылесосы с фильтрами), и даже в детских игрушках.

Сервопривод отопления

По сравнению с механической регулировкой системы отопления, электрические сервоприводы являются наиболее совершенными и прогрессивными техническими устройствами, обеспечивающими поддержание параметров отопления помещений.


1 — Блок питания
2 — Комнатные термостаты
3 — Коммутационный блок
4 — Серводвигатели
5 — Подающий коллектор
6 — Обход
7 — Водяной теплый пол
8 — Обратный коллектор
9 — Датчик температуры воды
10 — Циркулярный насос
11 — Шаровый клапан
12 — Регулировочный клапан
13 — Двухходовой термостатический клапан

Привод системы отопления функционирует совместно с термостатом, установленным на стену. Кран с электрическим приводом монтируется на трубе подачи теплоносителя, перед коллектором теплого водяного пола. Далее выполняется подключение питания 220 вольт и настройка терморегулятора рабочего режима.

Система управления оснащается двумя датчиками. Один из них расположен в полу, другой в помещении. Датчики передают сигналы на термостат, управляющий сервоприводом, который соединен с краном. Повысить точность регулировки можно путем установки дополнительного прибора снаружи помещения, так как условия климата непрерывно изменяются, и оказывают влияние на температуру в комнате.

Привод механически соединен с клапаном для его управления. Клапаны могут быть двух- и трехходовыми. Двухходовой клапан может изменять температуру воды в системе. Трехходовой клапан способен поддерживать температуру неизменной, однако изменяет потребление горячей воды, которая подается в контуры. В устройстве трехходового клапана имеется два входа для горячей воды (трубы подачи) и выход обратной воды, через который подается смешанная вода с заданной температурой.

Смешивание воды происходит с помощью клапана. При этом осуществляется регулировка подачи теплоносителя в коллекторы. При открывании одного входа, другой начинает закрываться, а расход воды на выходе не изменяется.

Сервоприводы багажника

В настоящее время современные автомобили чаще всего стали производит с функцией автоматического открывания багажника. Для такой цели применяют рассмотренную нами конструкцию сервопривода. Автопроизводители используют два метода для оснащения такой функцией автомобиля.

Конечно, пневмопривод багажника более надежен, однако его стоимость достаточно высока, поэтому в автомобилях такой привод не нашел применения.

Электрический привод выполняется с разными способами управления:
  • Рукояткой на крышке багажника.
  • Кнопкой на панели двери водителя.
  • С пульта сигнализации.

Открывать багажник вручную не всегда бывает удобным. Например, зимой замок имеет свойство замерзать. Сервопривод дополнительно выполняет функцию защиты автомобиля от чужого проникновения, так как совмещен с устройством замка.

Такие приводы багажника используются на некоторых импортных автомобилях, однако, можно установить такой механизм и на отечественных машинах, было бы желание.

Существуют приводы багажника с магнитными пластинами, однако они не нашли применения, так как их устройство достаточно сложное.

Наиболее приемлемыми по цене являются сервоприводы багажника, которые выполняют только открывание. Функция закрывания для них недоступна. Также можно выбрать конструкцию модели привода, имеющего инерционный механизм. Он играет роль блокировки при появлении препятствия при движении багажника.

Дорогостоящие модели сервоприводов включают в себя механизм подъема и опускания багажника, доводчика механизма запирания, датчиков и контроллера. Обычно их на автомобилях устанавливают на заводе, однако простые конструкции вполне можно монтировать самостоятельно.

Похожие темы:

Сервопривод: виды, управление, принцип работы

В конструкциях оборудования, создаваемого на базе высоких технологий, постоянно развиваются и совершенствуются различные автоматические процессы. Среди них широкое распространение получил сервопривод, устанавливаемый с целью совершения отдельными элементами и деталями постоянных динамических движений. Эти устройства обеспечивают постоянный контроль над углами поворота вала, устанавливают нужную скорость в приборах электромеханического типа.

Составной частью этих систем являются серводвигатели, которые дают возможность управлять скоростями в нужном диапазоне в установленный промежуток времени. Таким образом, все процессы и движения могут периодически повторяться, а частота этих повторов закладывается в системе управления.

Устройство сервопривода

Основные детали, из которых состоит типовой серводвигатель – ротор и статор. Для коммутации применяются специальные комплектующие в виде штекеров и клеммных коробок. Управление, контроль и коррекция процессов осуществляется с помощью отдельного управляющего узла. Для включения и выключения сервопривода используется отдельная система. Все детали, помещаются в общем корпусе.

Практически во всех сервоприводах имеется датчик, работающий и отслеживающий определенные параметры, такие как положение, усилие или скорость вращения. С помощью управляющего блока поддерживается автоматический режим необходимых параметров при работе устройства. Выбор того или иного параметра происходит в зависимости от сигналов, поступающих от датчика в установленные промежутки времени.

Разница между сервоприводом и обычным электродвигателем заключается в возможности установки вала в точно заданное положение, измеряемое в градусах. Установленное положение, так же, как и другие параметры, поддерживаются блоком управления.

Их принцип работы заключается в преобразовании электрической энергии в механическую, с помощью электродвигателя. В качестве привода используется редуктор, позволяющий снизить скорость вращения до требуемого значения. В состав данного устройства входят валы с шестернями, преобразующими и передающими крутящий момент.

Как работает сервопривод

Вращение выходного вала редуктора, связанного шестернями с сервоприводом, осуществляется путем запуска и остановки электродвигателя. Сам редуктор необходим для регулировки числа оборотов. Выходной вал может быть соединен с механизмами или устройствами, которыми необходимо управлять. Положение вала контролируется с помощью датчика обратной связи, способного преобразовывать угол поворота в электрические сигналы и на котором построен принцип работы всего устройства.

Этот датчик известен также, под названием энкодера или потенциометра. При повороте бегунка, его сопротивление будет изменяться. Изменения сопротивления находится в прямой пропорциональной зависимости с углом поворота энкодера. Данный принцип работы позволяет устанавливать и фиксировать механизмы в определенном положении.

Дополнительно каждый серводвигатель имеет электронную плату, обрабатывающую внешние сигналы, поступающие от потенциометра. Далее выполняется сравнение параметров, по результатам которого производится запуск или остановка электродвигателя. Следовательно, с помощью электронной платы поддерживается отрицательная обратная связь.

Подключить серводвигатель можно с помощью трех проводников. По двум из них подается питание к электродвигателю, а третий служит для прохождения сигналов управления, приводящих вал в определенное положение.

Предотвратить чрезмерные динамические нагрузки на электродвигатель возможно с помощью плавного разгона или такого же плавного торможения. Для этого применяются более сложные микроконтроллеры, обеспечивающие более точный контроль и управление позицией рабочего элемента. В качестве примера можно привести жесткий диск компьютера, в котором головки устанавливаются в нужную позицию с помощью точного привода.

Управление серводвигателем

Основное условие, чтобы серводвигатель мог нормально работать, заключается в их функционировании совместно с так называемой системой G-кодов. Эти коды представляют собой набор команд управления, заложенный в специальную программу.

Если в качестве примера взять ЧПУ – числовое программное управление, то в данном случае сервоприводы будут взаимодействовать с преобразователями. В соответствии с уровнем входного напряжения они способны изменить значение напряжения на возбуждающей обмотке или якоре электродвигателя.

Непосредственное управление серводвигателем и всей системой осуществляется из одного места – блока управления. Когда отсюда поступает команда на прохождение определенного расстояния по оси координат Х, в цифровом аналоговом преобразователе возникает напряжение определенной величины, которое и поступает в качестве питания привода этой координаты. В серводвигателе начинается вращательное движение ходового винта, связанного с энкодером и исполнительным органом основного механизма.

В энкодере вырабатываются импульсы, подсчитываемые блоком, выполняющим управление сервоприводом. В программе заложено соответствие определенного количества сигналов с энкодера, установленному расстоянию, которое должен пройти исполняющий механизм. В нужное время аналоговый преобразователь, получив установленное число импульсов, прекращает выдачу выходного напряжения, в результате, серводвигатель останавливается. Точно так же под влиянием импульсов восстанавливается напряжение, и возобновляется работа всей системы.

Виды и характеристики

Серводвигатели выпускаются в самых разных вариантах, позволяющих использовать их во многих областях. Основные конструкции разделяются на коллекторные и бесколлекторные, предназначенные для работы от постоянного и переменного тока.

Кроме того, каждый сервомотор может быть синхронным и асинхронным. Синхронные устройства обладают способностью задавать высокоточную скорость вращения, а также углы поворотов и ускорение. Эти приводы очень быстро набирают номинальную скорость вращения. Сервоприводы в асинхронном исполнении управляются за счет изменения параметров питающего тока, когда его частота меняется с помощью инвертора. Они с высокой точностью выдерживают заданную скорость даже при самых низких оборотах.

В зависимости от принципиальной схемы и конструкции, сервоприводы могут быть электромеханическими и электрогидромеханическими. Первый вариант, включающий редуктор и двигатель, отличается низким быстродействием. Во втором случае действие происходит очень быстро за счет движения поршня в цилиндре.

Каждый сервопривод характеризуется определенными параметрами:

  • Крутящий момент или усилие, создаваемое на валу. Считается наиболее важным показателем работы сервопривода. Для каждой величины напряжения существует собственный крутящий момент, отражаемый в паспорте изделия.
  • Скорость поворота. Данный параметр представляет собой определенный период времени, который требуется, чтобы изменить позицию выходного вала на 600. Эта характеристика также зависит от конкретного значения напряжения.
  • Максимальный угол поворота, на который может развернуться выходной вал. Чаще всего эта величина составляет 180 или 3600.
  • Все сервоприводы разделяются на цифровые и аналоговые. В зависимости от этого и осуществляется управление сервоприводом.
  • Питание серводвигателей. В большинстве моделей используется напряжение от 4,8 до 7,2В. Питание и управление осуществляется с помощью трех проводников.
  • Возможность модернизации в сервопривод постоянного вращения.
  • Материалы для редуктора могут использоваться самые разные. Шестерни изготавливаются из металла, карбона, пластика или комбинированных составов. Каждый из них обладает своими преимуществами и недостатками. Например, пластиковые детали плохо выдерживают ударные нагрузки, но устойчивы к износу в процессе длительной эксплуатации. Металлические шестерни, наоборот, быстро изнашиваются, зато они обладают высокой устойчивостью к динамическим нагрузкам.

Плюсы и минусы сервомоторов

Благодаря унифицированным размерам, эти устройства легко и просто устанавливаются в любые конструкции. Они безотказны и надежны, каждый из них работает практически бесшумно, что имеет большое значение при их эксплуатации на сложных и ответственных участках. Даже на невысоких скоростях можно добиться точности и плавных перемещений. Каждый сервопривод может быть настроен персоналом, в зависимости решения тех или иных задач.

В качестве недостатков отмечаются определенные сложности при настройках и сравнительно высокая стоимость.

Принцип работы сервопривода

К понятию сервоприводов относятся исполнительные механизмы, состоящие из механического привода, блока управления и датчика, отслеживающего параметры. Задача такого устройства состоит в автоматической коррекции рабочего положения на основе изменений параметров. Такая коррекция осуществляется посредством отрицательной обратной связи.

Внутреннее устройство.

Датчик обратной связи. Его тип будет зависеть от назначения. Это может быть датчик положения, скорости, угла поворота, давления, освещенности, прижимного усилия и др. Иногда используются целые системы, состоящие из нескольких датчиков обратной связи. В сервоприводах постоянного тока роль датчика зачастую играет потенциометр.

Электронный блок управления. Вся информация от датчиков передается блоку управления. Именно он принимает решения о дальнейших действиях. По сути, это электронная плата, которая сравнивает управляющие импульсы с данными потенциометра, а затем передает команду на запуск или остановку привода. В сервоприводах переменного тока к элементам управления можно отнести также преобразователь частоты. Ведь именно он управляет скоростью вращения вала электродвигателя.

Механический привод. Эта часть состоит из электрического двигателя, редуктора и выходного вала. Редуктор необходим для того, чтобы преобразовать крутящий момент и передать его выходному валу. Это связано с тем, что изначальная скорость электродвигателя, как правило, слишком высока и не подходит для практического применения. В некоторых видах сервоприводов вместо двигателя могут использоваться другие виды механических устройств. Для примера можно привести пневмоцилиндры — они создают не вращательное, а линейное движение.

Принцип действия.

Итак, электронному блоку передается управляющий импульс. Он имеет определенную частоту повторения и заданную продолжительность. От продолжительности импульсного сигнала в итоге будет зависеть угол поворота вала. Блок управления сравнивает характеристики управляющего импульса с опорным импульсом, который исходит от потенциометра или других датчиков. Если существует разница величин, значит текущее положение вала отличается от ожидаемого. В этом случае блок управления подает напряжение на питание двигателя, чтобы произвести корректировку. Когда характеристики управляющего и опорного импульса станут равными, блок управления прекратит работу двигателя и вращение вала остановится.

Основные виды.

Несмотря на относительно простую конструкцию существует немало различных видов сервоприводов. К примеру, они различаются по способу формирования движения. Механизм может приводиться в движение с помощью электродвигателя и редуктора (электромеханический привод) или за счет поршня и цилиндра (гидроэлектромеханический привод). Но все же основную классификацию можно произвести с учетом следующих двух видов.

Вращательного движения. Такой сервопривод приводится в движение путем вращения вала двигателя. Допускается использование как асинхронных, так и синхронных двигателей. Преимущество асинхронных машин заключается в возможности точного сохранения заданной скорости даже тогда, когда вращение происходит на очень низких оборотах. Сервопривод с синхронным двигателем тоже имеет свои преимущества. Он быстрее набирает обороты и может более точно следовать заданному углу поворота.

Сервоприводы вращательного движения получили широкое распространение. Они используются в промышленности, такой как тяжелое машиностроение, деревообработка, фармацевтика, пищевое производство, полиграфия и т.п. В качестве примера использования таких сервоприводов можно привести автоматические сборочные и упаковочные линии, а также транспортные и подъемные механизмы.

Линейного движения. Механическая передача такого сервопривода производится за счет прямолинейного перемещения каретки по рельсам. Преимущество данного вида заключается в возможности высокой скорости перемещения. За счет этого сервоприводы линейного движения нашли применение в производстве электроники. К примеру, по такому принципу работают сервоприводы на сборочных линиях, где электронные компоненты массово устанавливаются на печатные платы.

принципиальное устройство и компоненты сервосистем

Сервопривод — самый передовой и современный вид двигателя. Он предназначен для использования в сферах управления движением, нуждающихся в высокой точности позиционирования. Знание того, как работает сервопривод, позволяет понять его растущую востребованность в автоматизации промышленных процессов и потребительской технике.

Доцифровая эра

Название Le-Servomoteur впервые использовалось Жозефом Фарко в 1868 году для описания гидравлических и паровых двигателей, применяемых в судостроении. Фактическое значение этого слова утрачено со временем, но можно предположить, что оно представляло собой каламбур из французского cerveau (мозг) и латинского servus (служить). В широком смысле этот термин был введён не для подчёркивания полезности или сложности моторов, а акцентировал внимание на их свойстве служить командам комплекса управления движителем. То есть привод имеет обратную связь с остальной системой и откликается на её сигналы.

В 1898 году Тесла экспериментировал с беспроводным управлением моделями кораблей, оснащёнными контакторными серводвигателями, а в 1911 Хобарт уже поместил термин «серводвигатель» в свой словарь. К 1915 году это слово прочно закрепилось в среде англоязычных инженеров-электриков, несмотря на французское происхождение. Дальнейшее развитие технологии до Второй мировой войны происходило более чем стремительно:

  • 1916 — запатентована пневматическая торпеда, в которой руль подчинялся сервомеханизму;
  • 1922 — General Electric начала работы над сервомашинами для управления морскими орудиями;
  • 1925 — создан электронный орудийный сервопривод, использующий пропорциональный контроль и положительную обратную связь;
  • 1933 — представлен ленточный регистратор для записи диаграмм с сервомеханизмом постоянного тока.
  • 1935 —испытан первый шаговый двигатель в качестве дистанционного повторителя положения компаса и прицела пушки.

Эволюция точности

Шаговые двигатели использовались во время Второй мировой войны и после её окончания в ограниченном количестве. В 60-х годах прошлого столетия они пережили несколько усовершенствований и были повсеместны более двух десятков лет в качестве незаменимых элементов беспилотного управления, индикаторов сортировки вагонов и станций взвешивания, цифровых дифференциальных высотомерах и компьютерной периферии.

Первые бесколлекторные двигатели были разработаны в середине 50-х годов. Устранение механических щёток позволяло им работать в течение удивительно долгого времени с высокой надёжностью. У шаговых моторов появился сильный конкурент. Бесколлекторные двигатели оказались незаменимы в освоении космоса, что и определило их бурное развитие.

Появление доступных способов производства редкоземельных кобальтовых магнитов в 1960-х стало главной базой для технологического рывка моторов постоянного тока. Именно они, оснащённые приводами с контролируемой обратной связью, составляют бо́льшую часть производимых в мире серводвигателей. Микропроцессоры ворвались на рынок автоматики в начале 1970-х и смогли обеспечить почти идеальный контроль над движением механизмов.

Устройство и типы

Сервоприводом называют устройство, предназначенное совершать механическое действие с высокой точностью под непрерывным самоконтролем целевой позиции и параметров движения. Наличие системы обратной связи с чувствительным устройством для исправления отклонений от заданных параметров отличает его от других типов приводов. В более широком смысле этим термином обозначают современные электродвигатели, оснащённые сервоприводами. Упрощённо устройство сервопривода можно описать как замкнутую систему из четырёх элементов:

  • датчик;
  • двигатель;
  • контроллер;
  • система обратной связи.

Принцип работы серводвигателя выглядит так: на вход устройства подаётся команда к назначению нового состояния (координат, скорости и т. п. ), прибор определяет текущее значение, сравнивает его с поступившим и производит управляющее воздействие на двигатель для уменьшения их разности.

Благодаря способностям поддерживать и контролировать заданные параметры, сервомеханизмы считаются наиболее передовыми приводами. Современные устройства сильно изменились в сравнении с первыми поколениями. Теперь это интеллектуальные приборы, выполненные с применением последних достижений в производстве магнитов и процессорной техники. В XXI веке прогресс позволил удешевить в несколько раз простые устройства без потери их качеств и создать технически сложные приводы переменной скорости и высокой точности для таких требовательных отраслей, как станкостроение.

В современной промышленности используют два типа серводвигателей: линейные и поворотные. Линейные позволяют добиться:

  • больших скоростей и ускорений;
  • высокой точности позиционирования.

Они обладают неоспоримыми преимуществами, но тем не менее популярны именно роторные сервоприводы. Это обусловлено главным образом тем, что линейные имеют склонность к перегреву. Тепло вызывает нежелательное расширение, создавая нагрузку на подшипники, смазку и датчики. С течением времени это негативно сказывается на продолжительности жизни компонентов.

Роторные двигатели делятся, в свою очередь, на сервоприводы позиционного и непрерывного вращения. Устройства позиционного вращения — самый распространённый тип. Выходной вал работает только в секторе круга, ограниченный физическими стопорами для предотвращения поворота за конструктивно заданные пределы.

Моторы непрерывного вращения очень похожи на позиционные с той разницей, что имеют возможность вращаться в любом направлении с разной скоростью в зависимости от входного сигнала.

Преимущества роторных серводвигателей, с точки зрения управления, выглядят так:

  • крутящий момент пропорционален току;
  • скорость пропорциональна приложенному напряжению.

И первые, и вторые востребованы в применении от детских игрушек до космической робототехники.

Сервоприводы, конечно же, продолжают совершенствоваться. Они появились и эволюционировали как результат тенденции к децентрализации автоматизированных систем. Удешевление процессоров ускоряет этот процесс. Количество функций, выполняемых современными сервоприводами, растёт и, судя по всему, будет продолжать расти. Новейшие устройства уже наделяются способностями к самонастройке и оптимизации параметров управления и могут изготавливаться с контроллерами процессов для удалённых установок.

Вполне возможно, сервоприводы будущего будут решать много смежных задач в машинах и механизмах, помогая избежать установки дополнительного оборудования.

Ремонт сервопривода | ТехноБытСервис

Сервоприводом называется особый прибор с обратной связью. Нередко сервоприводом называют как сам сервомотор, так и частотный преобразователь, который приводит его в движение. Применяется такое устройство на многих промышленных механизмах, где необходима точность позиционирования.

Как правило, любой сервопривод состоит из трех частей:

  • Непосредственно привода – особого электродвигателя, который может быть как синхронным, так и асинхронным, переменного и постоянного тока, однофазным или трехфазным;
  • Датчика обратной связи, в качестве которого выступает резольтер или энкодер – абсолютный или инкрементальный;
  • Преобразователя частоты, который подает на привод питание по специальной заданной программе, учитывающей информацию с датчика обратной связи.

РЕМОНТ СЕРВОПРИВОДА В КАЗАНИ

Почему стоит обращаться именно в наш сервисный центр ТехноБытСервис, если необходим ремонт сервопривода в Казани? Наша компания обладает целым рядом неоспоримых преимуществ перед конкурентами:

  • Мы используем в работе только оригинальные запасные части;
  • Мы предоставляем гарантию на все работы;
  • Мы производим первоначальный осмотр оборудования на возможность его ремонта абсолютно бесплатно;
  • Мы специализируемся на компонентном ремонте сервоприводов, если имеется такая возможность, и используем для этого исключительно высокотехнологичное и высокоточное оборудование.

Если же у вас остались вопросы, как проводится техническое обслуживание и ремонт сервоприводов в г.Казани, то вы можете позвонить нам по контактному номеру 8 843 245-46-99, и в рабочее время вас обязательно проконсультирует квалифицированный специалист.

ОСОБЕННОСТИ УСТРОЙСТВА И РЕМОНТА СЕРВОПРИВОДОВ

Вообще, все сервоприводы – это сложные устройства, которые предназначены для управления различными механизмами. А потому и ремонт, и обслуживание таких устройств должны производить только разбирающиеся в этом профессионалы с большим опытом работы.

Сервоприводы – это любые приводы с датчиками, разного типа – движения, положения и так далее. Кроме того, в состав любого промышленного сервопривода входит и блок управления.

В настоящее время выпускаются самые разные сервоприводы, которые отличаются как по конструкции, так и по форме. Делается это для того, чтобы любой пользователь для решения конкретных задач смог подобраться себе наиболее подходящее устройство.

На чем основано действие сервопривода? На вход прибора подается заданный параметр – усилие, скорость либо другая характеристика. В блоке управления эта информация сравнивается с текущими показателями, и если данные показатели не равны, выполняется определенное действие для их выравнивания. А потому чаще всего сервоприводы применяются для поддержания заданных значений скорости или изменения угла.

Сервоприводы различаются по нескольким основным характеристикам. Так, по типу движения они могут быть асинхронными и синхронными. Последние отличаются высокой способностью настройки. Так, их используют, чтобы установить угол поворота с точностью до одной минуты. Однако подобные приборы очень дороги. В отличие от них асинхронные устройства применяются для управления скоростью и по цене достаточно доступны.

Кроме того, сервоприводы принято также подразделять по линейности движения на плоские и круглые модели.

Сервоприводы нашли широкое применение в промышленности благодаря плавности и большой точности перемещения. Такие устройства обычно работают практически бесшумно, они надежны и удобны в эксплуатации, а их установка, как правило, не вызывает особых проблем. Однако имеются и свои минусы, среди которых высокая стоимость, а также сложность первоначальной настройки оборудования. Для последнего вам обязательно потребуется квалифицированный специалист, имеющий опыт общения с техникой конкретного производителя.

ГДЕ ИСПОЛЬЗУЮТСЯ СЕРВОПРИВОДЫ

Данные устройства очень широко применяются во многих отраслях промышленного производства, в том числе и на рабочих станках, и в промышленной электронике. Вообще, они нужны там, где не достаточно обычных преобразователей частоты. С их помощью промышленное оборудование удается сделать боле точным и надежным.

Доверьте ремонт сервопривода Нам профессионалам, мы качественно отремонтируем ваш сервопривод в Казани.

Назначение серводвигателей | Колонна для продуктов Fuji Electric

Сервосистемы

Назначение серводвигателей

Технологии прошли долгий путь с момента изобретения колеса в 3500 году до нашей эры. Технологический прогресс позволил людям жить и работать более удобно и более эффективно. С сотнями тысяч технологических прорывов на протяжении всей истории некоторые из наиболее важных повседневных технологий потерялись в беспорядке, и люди со временем перестали осознавать их важность.
Без ведома большинства людей, такие детали, как серводвигатели, играют огромную роль в ежедневном облегчении жизни людей. Небольшие технологические элементы, такие как серводвигатели, ежедневно активно используются в устройствах, которых вы меньше всего ожидаете, как вы узнаете из продолжения этой статьи. Он также используется в промышленной сфере, включая различные продукты Fuji Electric.
Узнайте все, что вам нужно знать о серводвигателях, включая его назначение, список предметов повседневного обихода и механизмов, которые работают с ним, его преимущества и недостатки, а также его части и их функции.

Назначение

Серводвигатели или «сервоприводы», как их еще называют, представляют собой электронные устройства и вращательные или линейные приводы, которые вращают и толкают части машины с точностью. Сервоприводы в основном используются для углового или линейного положения, а также для определенной скорости и ускорения.

Компании активно используют серводвигатели из-за их компактности и мощности. Несмотря на свой размер, он генерирует довольно много энергии и известен своей невероятной энергоэффективностью.

Большинство компаний, использующих сервоприводы, являются производственными компаниями, которым они нужны для позиционирования управляющих поверхностей и вращения объектов на точные углы и расстояния. Большинство компаний, использующих серводвигатели, являются производственными компаниями, которые используют машины с сервоприводами.

Два типа серводвигателей

Есть два типа серводвигателей, которые доступны и используются в промышленной сфере.

Во-первых, серводвигатель переменного тока. Этот тип сервопривода в настоящее время используется большинством компаний.Серводвигатели переменного тока в основном используются в промышленных областях. Серводвигатели переменного тока — это двигатели переменного тока, которые используют энкодеры. Эти типы серводвигателей работают через контроллеры, обеспечивающие обратную связь и управление с обратной связью. Известно, что они работают с высокой точностью и легко управляемы.

Второй — серводвигатель постоянного тока. Такие серводвигатели использовались Fuji Electric в прошлом, но в настоящее время используются редко, поскольку серводвигатели переменного тока проще в использовании, более эффективны, усовершенствованы и надежны.

Элементы, в которых используются серводвигатели

Серводвигатели

используются ежедневно. Домашние электронные устройства, такие как проигрыватели DVD и Blu-ray Disc, используют сервоприводы для извлечения и втягивания лотков для дисков.

В автомобилях также используются серводвигатели. В современных автомобилях для управления его скоростью используются серводвигатели. При нажатии на педаль газа он посылает электрические сигналы на компьютер автомобиля. Затем компьютер обрабатывает эту информацию и отправляет сигнал сервоприводу, прикрепленному к дроссельной заслонке, чтобы отрегулировать скорость двигателя.Даже коммерческие самолеты также используют сервоприводы, чтобы толкать и тянуть все, что находится внутри самолета.

Они также используются для новинок, таких как игрушечные машинки с дистанционным управлением и масштабные игрушечные машинки, игрушечные самолеты, игрушечные вертолеты и игрушечные роботы. Сервоприводы особенно полезны для радиоуправляемых самолетов для позиционирования рулевых поверхностей.

Но сервоприводы в основном используются в промышленных целях. Такие важные отрасли, как робототехника, фармацевтика, общественное питание и поточное производство, также используют сервоприводы.

Сервоприводы

также наиболее подходят для электрических механизмов, таких как лифты, рули направления, шагающие роботы и рабочие захваты.

Преимущества и недостатки

Серводвигатели

обладают множеством преимуществ, но, как и все остальное, они также создают некоторые проблемы и трудности для компаний, использующих это устройство.

Преимущества
Известно, что сервоприводы

всегда работают часто и работают с одинаковой скоростью. Таким образом, если на двигатель возложена большая нагрузка, драйвер будет увеличивать ток, подаваемый на катушку двигателя, когда он вращает двигатель.По сути, это означает, что серводвигатели всегда будут механически исправны. А благодаря своей точности он позволяет компаниям работать с ним в быстром темпе.

Недостатки

Как и все, что обеспечивает удобство и эффективность, серводвигатели, как правило, имеют высокую стоимость, когда речь идет о техническом обслуживании и эксплуатации. Более того, когда машина, использующая сервопривод, остановлена, двигатель продолжает двигаться вперед и назад на один импульс, поэтому нехорошо, если машина или участок не подходят для вибрации.

Детали и функции серводвигателей

Серводвигатель состоит из множества частей, каждая из которых играет жизненно важную роль в функциональности устройства. Вот его наиболее важные части и значительная роль, которую они играют в функциональности сервоприводов.

  • Статор — Статор создает вращающееся магнитное поле для эффективного создания крутящего момента.
  • Обмотка — Ток, протекающий в обмотке, создает вращающееся магнитное поле.
  • Вал — Вал передает выходную мощность двигателя. Эта нагрузка приводится в движение передаточным механизмом.
  • Ротор — Ротор представляет собой постоянный магнит, расположенный снаружи вала.
  • Энкодер — оптический энкодер всегда отслеживает и вычисляет количество завершенных оборотов и отслеживает положение вала.

Каждая часть серводвигателя служит огромной цели, заставляя сервоприводы правильно функционировать или работать.

Заключение

Серводвигатели

— одно из самых важных устройств на планете сегодня, хотя большая часть населения мира не знает о его существовании и важности. Многие компании продолжают полагаться на сервоприводы из-за их надежности, точности, эффективности, размера и мощности. Не будет сюрпризом, если компании будут продолжать использовать эти полезные устройства в ближайшие годы.

Сопутствующие товары

Объяснение сервоприводов

— SparkFun Electronics

Стандартные сервоприводы для хобби

Стандартный хобби или сервопривод с замкнутым контуром будет иметь диапазон движения 90 или 180 градусов.Некоторые из них будут немного больше или меньше указанного диапазона, поэтому проверьте спецификации двигателя, который вы хотите использовать, прежде чем внедрять его в свой проект. Стандартные сервоприводы обеспечивают обратную связь для контроллера, чтобы контролировать его положение на дуге перемещения по сигнальному проводу управления. Это позволяет вам перемещать сервопривод в точные места с правильной длиной импульса от вашего контроллера.

Непрерывное вращение

Сервоприводы с непрерывным вращением или «разомкнутым контуром» не работают как стандартные сервоприводы.Управляющий сигнал управляет только направлением и скоростью, но не положением. Они позволяют вам легко контролировать, насколько быстро движется приводной вал и в каком направлении он движется, но нет обратной связи для управления положением, поэтому они не рекомендуются для приложений, требующих перемещения между определенными точками на дуге вращения.

Размеры сервоприводов

Большинство сервоприводов для хобби классифицируются по размеру. У разных производителей могут быть небольшие различия в том, как они перечисляют свои размеры сервоприводов, но обычно их можно свести к трем типам: микро , стандартный и гигантский .Эти типы определяют как физический размер сервопривода, так и выходной крутящий момент, а также мощность, необходимую для создания этого крутящего момента.

У каждого типа есть свои преимущества и недостатки. Гигантский сервопривод будет способен генерировать намного больший крутящий момент, чем микро-сервопривод, но гигантский сервопривод потребует гораздо больше места и мощности для создания этой силы. Стандартный размер предлагает отличный вариант компромисса, где требования к мощности не слишком высокие, а выходной крутящий момент приемлем для большинства приложений.

Разбивка размеров для Hitec HS-85MG, Hitec HS-425BB и Hitec HS-805BB в миллиметрах

Принадлежности для сервоприводов

Сервопривод сам по себе не может сделать многого, поэтому аксессуары, подключенные к приводному валу, необходимы для получения максимальной отдачи от сервопривода. От удлинителей вала до комплектов захватов и наклонно-поворотных кронштейнов — есть все виды оборудования и компонентов, которые вы можете добавить в сервопривод, чтобы расширить и улучшить его функциональность.

При выборе сервопривода необходимо учитывать два важных фактора: размер шлицев или количество шлицев и размер сервопривода. Мы рассмотрели размеры сервоприводов в предыдущем разделе, поэтому здесь мы сосредоточимся на шлицах сервоприводов. Просто помните при выборе аксессуара для сервопривода, чтобы убедиться, что он будет работать с размером вашего сервопривода.

Размер шлицев сервопривода относится к размеру и количеству «зубцов» на выходном валу. Производители сервоприводов, такие как Hitec и Futaba, имеют несколько типов шлицев для различных классов сервоприводов.В зависимости от вашего сервопривода вы можете увидеть что-то вроде «C1 Spline» для стандартного сервопривода Hitec или, возможно, «3F Spline» для стандартного сервопривода Futaba. Как и размер сервопривода, просто убедитесь, что выбранные вами аксессуары вала соответствуют типу шлицев вашего сервопривода.

Что такое сервопривод: краткое руководство

Что такое сервопривод: краткое руководство

Стандартные технологии Общество робототехники Сиэтла

Сервопривод — это небольшое устройство с выходным валом.Этот вал можно позиционировать в определенных угловых положениях, отправив серво кодированный сигнал. Пока кодированный сигнал существует на входной линии сервопривод будет поддерживать угловое положение вал. При изменении кодированного сигнала угловое положение вал меняет. На практике сервоприводы используются в радиоуправляемых самолетов для размещения управляющих поверхностей, таких как лифты и рули. Они также используются в радиоуправляемых машинах, марионетках, и, конечно же, роботы.

(Нажмите на картинку, чтобы увеличить посмотреть)

Сервопривод Futaba S-148

Сервоприводы

чрезвычайно полезны в робототехнике. Моторы маленькие, как вы можете видеть на картинке выше, есть встроенный элемент управления схемы и чрезвычайно мощные для своего размера. Стандарт сервопривод, такой как Futaba S-148, имеет крутящий момент 42 унции / дюйм, который довольно сильный для своего размера. Он также потребляет мощность пропорционально к механической нагрузке.Слегка нагруженный сервопривод, следовательно, не потребляет много энергии. Показаны внутренности серводвигателя. на картинке ниже. Вы можете увидеть схему управления, мотор, набор шестерен и корпус. Вы также можете увидеть 3 провода которые связаны с внешним миром. Один для питания (+5 вольт), земля, а белый провод — провод управления.

(Нажмите на картинку, чтобы увеличить посмотреть)

Сервопривод в разобранном виде.

Итак, как работает сервопривод? Серводвигатель имеет некоторый контроль схемы и потенциометр (переменный резистор, он же потенциометр), который подключен к выходному валу. На картинке выше горшок можно увидеть на правой стороне печатной платы. Этот горшок позволяет схеме управления контролировать текущий угол серводвигатель. Если вал находится под правильным углом, двигатель Выключается. Если схема обнаруживает, что угол неправильный, она повернет двигатель в правильном направлении до тех пор, пока угол не станет верный.Выходной вал сервопривода может перемещаться где-то около 180 градусов. Обычно это где-то 210 диапазон градусов, но он зависит от производителя. Нормальный сервопривод используется для управления угловым перемещением от 0 до 180 градусов. А нормальный сервопривод механически не способен поворачиваться дальше из-за механического упора, встроенного в главную ведомую шестерню.

Мощность, подаваемая на двигатель, пропорциональна расстояние, которое ему необходимо преодолеть.Итак, если валу нужно повернуть большое расстояние, мотор будет работать на полной скорости. Если это нужно поверните только небольшое количество, двигатель будет работать на более медленной скорости. Это называется пропорциональным управлением.

Как сообщить угол, под которым сервопривод должен перемена? Контрольный провод используется для сообщения угла. В угол определяется длительностью импульса, подаваемого на провод управления. Это называется импульсной кодированной модуляцией. В сервопривод ожидает увидеть импульс каждые 20 миллисекунд (.02 секунды). Длина импульса определяет, как далеко вращается двигатель. А Например, импульс 1,5 миллисекунды заставит двигатель переключиться на положение 90 градусов (часто называемое нейтральным положением). Если импульс короче 1,5 мс, тогда двигатель включит вал, чтобы приблизиться к 0 градусам. Если импульс длиннее 1,5 мс, вал поворачивается ближе к 180 градусам.

Как видно на картинке, длительность импульса определяет угол выходного вала (показан зеленым кружком со стрелкой).Обратите внимание, что время здесь носит иллюстративный характер, и фактическое время зависит от производителя двигателя. В принцип, однако, тот же.


Разница между сервоприводом и серводвигателем

На первый взгляд может показаться, что сервопривод и серводвигатель — это примерно одно и то же, поскольку они часто используются в тандеме вместе. На практике они играют разные, но одинаково важные роли в автоматизации. Итак, в чем разница между сервоприводом и серводвигателем?

Серводвигатели

Давайте сначала посмотрим, что такое серводвигатель и как он используется в автоматизации.Серводвигатели — это автономное электрическое устройство, которое эффективно и точно перемещает и вращает части машины. По своей сути серводвигатели являются частью замкнутой системы и состоят из множества частей; а именно этими частями являются цепь управления, серводвигатель, вал, потенциометр, приводные шестерни, усилитель и либо резольвер, либо энкодер. Проще говоря, серводвигатель — это двигатель робототехники и других автоматизированных приложений.

Серводвигатели

часто используются в высокоточных роботизированных транспортных средствах, таких как взрывы военных бомб и на заводах, где резка и формовка металла должна быть точной, как на автомобильном заводе.

Сервоприводы

Теперь, когда мы знаем, что такое серводвигатель, мы рассмотрим, что такое сервопривод и как он используется в автоматизации. Сервоприводы отвечают за управление движением, точно вычисляя необходимый путь или траекторию и отправляя командные сигналы на двигатель. Сервоприводы могут управлять скоростью, положением, а также крутящим моментом; который является основным параметром, который он контролирует.

Сервоприводы

сообщают серводвигателю, что и как делать, с молниеносной скоростью.Без сервопривода, сообщающего серводвигателю, что и как выполнять задачу, у нас не было бы многих замечательных инструментов и продуктов, которые мы делаем сегодня. От металлических каркасов кузова до каркасов безопасности транспортных средств и специализированных серводвигателей и приводов для робототехники — все вместе для выполнения точных работ.

Вы столкнулись с продуктом, созданным или устройством, которое использует серводвигатель и сервопривод, даже не осознавая этого.

Наши сервоприводы работают в самых суровых условиях

ESI Motion разрабатывает и производит сервоприводы повышенной прочности для работы в самых тяжелых и суровых условиях эксплуатации, которые только можно себе представить.Наши сервоприводы герметизированы по стандартам IP67 и предназначены для работы в самых тяжелых условиях эксплуатации. Независимо от того, нужен ли сервопривод для аэрокосмической промышленности, гонок Формулы-1 или военных нужд, у нас есть идеальный сервопривод, который сможет справиться с этой задачей. Каким бы ни было ваше применение, у нас есть сервопривод для вас — ознакомьтесь с полным ассортиментом нашей продукции или свяжитесь с нами сегодня, мы не можем дождаться вашего ответа!

Сэкономьте 20-50% на серводвигателях и приводах

Что такое серводвигатель?

Серводвигатель — это двигатель, который является частью сервомеханизма.Обычно он работает в паре с энкодером какого-либо типа для обеспечения обратной связи по позиционированию и скорости.

Основы серводвигателя

Серводвигатель определяется как автоматическое устройство, которое использует процедуру исправления ошибок для исправления своего движения. Термин сервопривод может применяться к системам, отличным от серводвигателя; системы, которые используют механизм обратной связи, такой как кодировщик или другое устройство обратной связи, для управления параметрами движения. Обычно, когда используется термин «сервопривод», он применяется к «серводвигателю», но также используется как общий термин управления, означающий, что для позиционирования элемента используется контур обратной связи.

Сервомеханизм может использовать или не использовать серводвигатель. Например, бытовая печь — это сервомеханизм, управляемый термостатом. При достижении заданной температуры появляется обратная связь, сигнализирующая о необходимости отключения; что делает его «сервоприводом» по своей природе. Термин «сервопривод» описывает больше функцию или задачу, чем конкретную линейку продуктов. В этом руководстве мы конкретно обсудим серводвигатели.

Серводвигатель может быть электродвигателем постоянного, переменного или бесщеточного постоянного тока в сочетании с датчиком положения; в большинстве случаев цифровой кодировщик.Серводвигатель обычно выбирается, когда важно, чтобы была высокая степень уверенности в том, что серводвигатель и система привода будут точно отслеживать то, что от них требуется. Как правило, система серводвигателя дороже, чем система шагового двигателя, из-за датчика обратной связи серводвигателя и электроники обработки.

Как работать с сервоприводом в толчковом режиме Как работать с сервоприводом в режиме управления скоростью

Физические свойства серводвигателя

Серводвигатель состоит из трех основных частей: двигателя, платы управления и потенциометра (переменного резистора), подключенного к выходному валу.В двигателе используется набор шестерен для одновременного вращения потенциометра и выходного вала. Потенциометр, который контролирует угол наклона серводвигателя, позволяет схеме управления контролировать текущий угол серводвигателя. Двигатель через ряд шестерен одновременно вращает выходной вал и потенциометр. Потенциометр подается в схему сервоуправления, и когда схема управления определяет правильность положения, она останавливает серводвигатель. Если схема управления обнаруживает, что угол неправильный, она поворачивает серводвигатель в правильном направлении, пока угол не станет правильным.Обычно серводвигатель используется для управления угловым перемещением от 0 до 180 градусов. Он не может механически (если не модифицирован) поворачиваться дальше из-за механического упора, установленного на главной выходной шестерне.

Где используются серводвигатели?

Сервоприводы

чрезвычайно полезны в робототехнике и автоматизации. Серводвигатели используются в различных областях автоматизации, особенно там, где двигатель должен работать в диапазоне скоростей без перегрева, работать с нулевой скоростью, сохраняя при этом свою нагрузку в заданном положении, а также работать на низких скоростях.Серводвигатели используются в промышленных станках, производственных станках и процессах с ЧПУ, а также в упаковочных приложениях. Роботы используют серводвигатели из-за их плавного переключения и точного позиционирования. В аэрокосмической промышленности используются серводвигатели в своих гидравлических системах, чтобы содержать гидравлическую жидкость системы. Серводвигатель относительно небольшой по размеру, но очень мощный. Серводвигатель также потребляет мощность, пропорциональную механической нагрузке.

Клиентская база Anaheim Automation для линейки продуктов Servo Motor разнообразна: компании, эксплуатирующие или проектирующие автоматизированное оборудование или процессы, которые включают в себя упаковку пищевых продуктов, косметики или медицинского оборудования, маркировку или требования по защите от несанкционированного вскрытия, изделия для резки по длине, сборку, конвейер и т. Д. погрузочно-разгрузочные работы, робототехника, специальные киносъемочные и проекционные эффекты, медицинская диагностика, устройства контроля и безопасности, управление потоком насосов, изготовление металла (станки с ЧПУ) и модернизация оборудования.Многие OEM-заказчики просят нас присвоить сервомоторам «частную марку», чтобы их клиенты оставались верными им при обслуживании, замене и ремонте.

В каких отраслях используются серводвигатели?

Серводвигатели

используются в таких приложениях, как автоматизация производства, робототехника, станки с ЧПУ и упаковка. Обратная связь позволяет приводу узнать свое положение, скорость и крутящий момент, чтобы обнаружить нежелательное движение. Фармацевтическая промышленность движется необходимостью создавать устройства меньшего размера; те, с которыми проще работать и которые работают более эффективно.

Как работает серводвигатель?

Типичный механизм серводвигателя несложный. Серводвигатель имеет цепи управления и потенциометр, подключенный к выходному валу. Вал, который является выходным устройством, связан с потенциометром и цепями управления, расположенными внутри сервопривода. Потенциометр в сочетании с сигналами от цепей управления регулирует угол поворота вала — от 0 до 180 градусов, а иногда и дальше. Потенциометр позволяет схеме управления контролировать текущий угол серводвигателя.Если вал находится под правильным углом, серводвигатель работает на холостом ходу до получения следующего сигнала позиционирования. Серводвигатель будет вращаться в правильном направлении, пока угол не станет правильным.

Каждый серводвигатель работает за счет модуляции, известной как импульсно-кодированная модуляция или PCM. У двигателя есть управляющий провод, на который подается импульс в течение определенного периода времени. Угловой угол вала определяется длиной импульсов, которые серводвигатель ожидает каждые пару секунд.Обычный сервопривод механически не может вращаться дальше из-за механического упора, встроенного в главную выходную шестерню. Мощность, подаваемая на двигатель, пропорциональна расстоянию, которое ему необходимо преодолеть. Поэтому, если валу серводвигателя необходимо повернуться на большое расстояние, серводвигатель будет работать на полной скорости. Если серводвигателю нужно вращаться только на небольшую величину, двигатель будет работать с меньшей скоростью. Это называется пропорциональным регулированием. Серводвигатель ожидает получать импульс каждые 20 миллисекунд (.02 секунды), а длина каждого импульса будет определять, насколько далеко будет вращаться серводвигатель.

Как выбрать серводвигатель

Упрощенное определение сервосистемы состоит в том, что она состоит из нескольких компонентов, которые вместе управляют или регулируют скорость / положение нагрузки. Серводвигатель является одним из таких компонентов системы. Когда приходит время выбрать подходящий серводвигатель для приложения, некоторые люди могут быть наивными, полагая, что они могут просто проверить размер двигателя на основе номинальной мощности в настоящее время установленного двигателя или исключительно на основе требований к крутящему моменту приложения.При выборе подходящего двигателя необходимо учитывать следующие факторы: коэффициент инерции, скорость и максимальный крутящий момент при желаемой скорости.

У любого вращающегося объекта есть момент инерции, который является мерой того, насколько сложно изменить скорость вращения этого объекта. Момент инерции сервосистемы можно разделить на две части; инерция нагрузки и инерция двигателя. Инерция двигателя является частью конструкции сервопривода и обычно указывается в технических характеристиках производителя.Инерция нагрузки более сложна, потому что она включает в себя каждый компонент, который перемещается двигателем, и рассчитывается с использованием соответствующих уравнений для каждого компонента. Типичный коэффициент инерции для большинства приложений составляет 5: 1, но чем ниже коэффициент, тем выше будет производительность, и наоборот.

Поскольку может существовать множество серводвигателей, отвечающих требуемым характеристикам коэффициента инерции, следующим шагом будет поиск самого маленького и наиболее экономичного серводвигателя, который будет соответствовать требованиям по скорости и крутящему моменту.Производители серводвигателей обычно предоставляют кривые скорость-крутящий момент для каждой серии двигателей, которые иллюстрируют несколько интересных моментов характеристик серводвигателя. Кривая скорость-крутящий момент содержит две области; непрерывный и прерывистый, что может означать правильное или неправильное соответствие (соответственно) для приложения. Если скорость-крутящий момент, требуемый для конкретного приложения, попадает в непрерывную область кривой скорость-крутящий момент, то этот двигатель может создавать этот крутящий момент и скорость без перегрева.Если скорость-крутящий момент, требуемый для приложения, попадает в прерывистую область лечения скорость-крутящий момент, то этот двигатель может создавать эту скорость и крутящий момент только в течение ограниченного периода времени до перегрева.

Как управляются серводвигатели?

Серводвигатели

работают с отрицательной обратной связью, что означает, что управляющий вход близко сравнивается с фактическим положением через датчик. Если есть какие-либо расхождения между физическими и желаемыми значениями, сигнал ошибки усиливается, преобразуется и используется для управления системой в направлении, необходимом для уменьшения или устранения ошибки.Сервомоторы управляются импульсом переменной ширины, который отправляется с выходного контакта микроконтроллера на провод управления серводвигателя. Угол вала определяется длительностью импульса, также известной как широтно-импульсная модуляция (ШИМ). Этот импульс должен иметь определенные параметры, такие как; минимальный импульс, максимальный импульс и частота повторения. Учитывая эти ограничения, нейтраль определяется как положение, в котором сервопривод имеет точно такое же количество потенциального вращения в направлении по часовой стрелке, как и в направлении против часовой стрелки.Важно отметить, что разные серводвигатели будут иметь разные ограничения на их вращение, но все они имеют нейтральное положение, и это положение всегда составляет около 1,5 миллисекунд (мс).

Anaheim Automation предлагает сервоприводы переменного тока, обеспечивающие высокоскоростной DSP. Эти серводвигатели оснащены алгоритмом автоматического подавления помех и контроля скорости, в дополнение к компенсационным задержкам сервоприводов, управлению прямой подачей и методам сглаживания эталонных значений. Сервоприводы Anaheim Automation обладают рядом динамических характеристик:

Высокая перегрузочная способность

Интеллектуальные силовые модули (IPM) промышленного класса, используемые в сервоприводах переменного тока EDB / EDC, на одну ступень выше по мощности, чем другие сервоприводы, рассчитанные на такую ​​же мощность.

Интерфейс связи

Стандартные интерфейсы шины CAN доступны в сервоприводе EDC AC, что упрощает процесс интеграции. На основе протоколов Modbus от интерфейсов RS485 или RS232 можно подключить до 32 серводвигателей. При использовании интерфейса RS485 расстояние передачи может достигать 4000 футов. Сервоприводы переменного тока Anaheim Automation могут также обмениваться данными с ПЛК, РСУ, интеллектуальными приборами, сенсорными экранами и т. Д.

Коммуникационное программное обеспечение ESView

Программное обеспечение

Anaheim Automation поддерживает следующие функции:

Управление параметрами — Быстрые и удобные операции со всеми доступными параметрами, включая редактирование, передачу, сравнение и инициализацию.
Мониторинг — мониторинг в реальном времени всех сигналов ввода / вывода, аварийных сигналов, текущих и архивных записей, а также состояния системы
Управление в реальном времени — измерение крутящего момента в реальном времени в зависимости откривые скорости для простого и быстрого анализа.
Adjusting — Быстрая регулировка коэффициентов усиления.

Типы серводвигателей

Существует два основных типа серводвигателей: роторные и линейные.

Роторный серводвигатель
Роторный серводвигатель — это то, о чем большинство людей думает, когда они думают о серводвигателе. Существуют три типа вращающихся серводвигателей: серводвигатель переменного тока, щеточный серводвигатель постоянного тока и бесщеточный серводвигатель постоянного тока.Движение вращающегося серводвигателя часто преобразуется в линейное движение за счет использования винтовой резьбы (шариковый винт или ходовой винт) или использования ремней и шкивов.

Роторный серводвигатель переменного тока — это двигатель переменного тока, который используется с устройством обратной связи. Они обычно используются в небольших приложениях, потому что большой серводвигатель переменного тока обычно неэффективен по сравнению с его аналогами постоянного или бесщеточного типа.

Линейный серводвигатель
Линейный серводвигатель — это плоский серводвигатель, в котором ротор находится внутри, а катушки находятся снаружи подвижного U-образного канала.Оба типа серводвигателей становятся все более популярными, поскольку цены на серводвигатели продолжают снижаться.

Стоимость серводвигателя

Серводвигатель считается одним из более дорогих двигателей по сравнению с двигателями переменного, бесщеточного, постоянного, шагового и других типов. Причина дороговизны серводвигателя — это точность, необходимая для изготовления серводвигателя, и дополнительные компоненты, которые идут вместе с серводвигателем. Вообще говоря, серводвигатель предназначен для использования в качестве устройства точного позиционирования или управления скоростью.Движение должно быть плавным и очень точным. Для достижения этих характеристик серводвигатель изготавливается с очень жесткими параметрами контроля. Помимо стоимости серводвигателя стоят корпус, подшипники, разъемы и устройства обратной связи. Корпус, как правило, промышленного класса, часто герметизированный для достижения степени защиты IP65 или выше. Подшипники высокого качества гарантируют, что серводвигатель может работать с желаемой скоростью и выдерживать соответствующие осевые и радиальные нагрузки. Разъемы, как правило, представляют собой разъемы mil-style, которые можно отсоединить от серводвигателя, но они очень надежные и промышленные.Устройства обратной связи обычно представляют собой дифференциальные энкодеры и / или резольверы. Эти устройства очень дороги и увеличивают стоимость серводвигателя.

Обратная связь серводвигателя

Существует два варианта управления обратной связью серводвигателя: сервокодер или серворезольвер. Сервокодер и серворезолвер предоставляют одно и то же решение во многих приложениях, но сильно отличаются. Оба они используются для определения скорости, направления и положения выходного вала серводвигателя.

Резольвер на серводвигателе использует второй набор катушек ротора и статора, называемый трансформатором, для наведения напряжения ротора через воздушный зазор. В резольвере не используются какие-либо электронные компоненты, поэтому он очень прочен, работает в широком диапазоне температур и по своей конструкции обладает ударопрочностью. Резольвер в основном используется в суровых условиях.

Оптический энкодер на серводвигателе использует вращающуюся заслонку для прерывания луча света через воздушный зазор между источником света и фотодетектором, со временем износ, связанный с вращающейся заслонкой, снижает долговечность и надежность энкодера.Приложение определит, нужен ли преобразователь или кодировщик. Кодеры более точны и их легче реализовать, поэтому они должны быть лучшим выбором для любого приложения. Единственная причина для выбора резольвера — забота об окружающей среде и долговечность.

Принадлежности для серводвигателей

Anaheim Automation предлагает множество различных аксессуаров для своей линейки сервоприводов. Эти аксессуары включают тормоза, энкодеры, разъемы, кабели и ручной интерфейсный блок, а также полную линейку сервоприводов.

Тормоз серводвигателя — это система 24 В постоянного тока. Эти тормоза для сервомоторов идеально подходят для удержания и доступны для сервомоторов Anaheim Automation. Их можно приобрести отдельно или прикрепить к задней части серводвигателя. Тормоза серводвигателя имеют низковольтную конструкцию для применений, которые подвержены слабому истиранию, обрыву или длительной проводке. Когда на тормоз серводвигателя подается электроэнергия, якорь тянется за счет силы электромагнита в узле тела магнита, которая преодолевает действие пружины.Это позволяет фрикционному диску свободно вращаться. Когда электрическое питание прерывается, электромагнитная сила снимается, и нажимная пружина механически заставляет пластину якоря зажать фрикционный диск между собой и прижимной пластиной.

Сервомотор

Anaheim Automation разработан с квадратурным энкодером 2500 отсчетов на оборот с разрешением 10 000 импульсов на оборот.

Сервомотор Anaheim Automation поставляется с необходимыми разъемами для подключения к сервоприводу другой компании или сервоприводу Anaheim Automation.Эти разъемы серводвигателя также можно приобрести отдельно в случае их утери. Пожалуйста, обратитесь к руководству пользователя серводвигателя для получения конкретных номеров деталей.

Кабели серводвигателя

могут быть изготовлены с прилагаемым разъемом серводвигателя или могут быть приобретены в Anaheim Automation. Кабель серводвигателя имеет стандартную длину 5 м, но его можно отрегулировать до любой необходимой длины.

ПРИМЕЧАНИЕ: Anaheim Automation настоятельно рекомендует приобретать кабели с серводвигателями и приводами для обеспечения целостности кабеля.Эти кабели идеально подобраны и имеют стабильную форму соединения.

История серводвигателя

Регулятор парового двигателя считается первой системой обратной связи с питанием, в которой использовалось значение усиления, поэтому он считается первым сервомеханизмом. Слово «серводвигатель» происходит от французского словосочетания «Le Servomoteur» или «ведомый двигатель». Первое известное упоминание о его использовании было сделано JJL Farcot в 1868 году для описания паровых двигателей и гидравлики, используемых для управления кораблем.

Настройка серводвигателя

Anaheim Automation была основана в 1966 году как производитель систем управления перемещением «под ключ». Его упор на исследования и разработки обеспечил постоянное внедрение передовых драйверов и контроллеров двигателей, таких как линейка продуктов Servo Motor. Сегодня Anaheim Automation входит в число ведущих производителей и дистрибьюторов средств управления движением; позиция, усиленная ее отличной репутацией в области качественной продукции по конкурентоспособным ценам.Линия продуктов Servo Motor не является исключением из целей компании.

Anaheim Automation предлагает широкий спектр стандартных продуктов для сервоприводов. Иногда OEM-заказчики со средним и большим количеством требований предпочитают серводвигатель, который настраивается или модифицируется в соответствии с их точными требованиями к конструкции. Иногда настройка настолько проста, как модификация вала, тормоза, масляного уплотнения для степени защиты IP65, установочные размеры, цвета проводов или требование простой маркировки. В других случаях заказчик может потребовать, чтобы серводвигатель соответствовал идеальным характеристикам, таким как скорость, крутящий момент и / или напряжение.Инженеры ценят то, что линейка сервомоторов Anaheim Automation может удовлетворить их стремление к творчеству, гибкости и эффективности системы. Покупатели ценят простоту «универсального магазина» и экономию затрат на индивидуальную конструкцию сервомотора, в то время как инженеры довольны активным участием Anaheim Automation в их конкретной системе серводвигателя. Примечание. Для всех специальных / индивидуальных заказов существуют минимальные требования к покупке.

Стандартная линейка сервоприводов Anaheim Automation представляет собой экономичное решение; они известны своей прочной конструкцией и отличными характеристиками.Это результат целенаправленных разработок, дружелюбного обслуживания клиентов и профессиональной поддержки приложений, часто превосходящих ожидания клиентов в отношении выполнения их индивидуальных требований. Anaheim Automation гордится своей стандартной складской базой, расположенной в Анахайме, Калифорния, США. Чтобы сделать настройку серводвигателя доступной, требуется минимальное количество и / или плата за непериодическое проектирование (NRE). Свяжитесь с заводом-изготовителем для получения подробной информации, если вам потребуется индивидуальный серводвигатель в вашей конструкции.

Все продажи индивидуализированного или модифицированного серводвигателя не подлежат отмене и возврату, и для каждого запроса клиент должен подписывать соглашение NCNR. Все продажи, включая индивидуальный серводвигатель, осуществляются в соответствии со стандартными положениями и условиями Anaheim Automation и заменяют любые другие явно выраженные или подразумеваемые условия, включая, помимо прочего, любые подразумеваемые гарантии.

ПОЖАЛУЙСТА, ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ: Техническая помощь в отношении линейки продуктов серводвигателей, а также всех продуктов, производимых или распространяемых Anaheim Automation, предоставляется бесплатно.Эта помощь предлагается, чтобы помочь клиенту в выборе продуктов Anaheim Automation для конкретного применения. Однако любой выбор, предложение или предложение по применению серводвигателя или любого другого продукта, предлагаемое персоналом Anaheim Automation, его представителями или дистрибьюторами, предназначены только для помощи заказчику. Во всех случаях ответственность за определение пригодности серводвигателя для конкретной конструкции системы лежит исключительно на заказчике. Несмотря на то, что мы прилагаем все усилия, чтобы дать надежные рекомендации относительно линейки продуктов Servo Motor, а также других продуктов для управления движением, а также для точного предоставления технических данных и иллюстраций, такие советы и документы предназначены только для справки и могут быть изменены без предварительного уведомления.

Крепление серводвигателя

Монтаж — Введение
Правильная установка позволит достичь наилучших результатов с точки зрения производственных возможностей серводвигателя и системы привода. Это может быть достигнуто только в том случае, если будут выполнены несколько важных шагов и приняты некоторые меры предосторожности. Примечание. Местные нормы и правила могут предлагать другие требования, но требования, приведенные в этом разделе, должны выполняться в максимально возможной степени.

ВНИМАНИЕ — Только квалифицированный персонал должен иметь право открывать и работать с серводвигателем, приводом и другими компонентами внутри электрических шкафов.

Запрещается запускать оборудование и механизмы, если дверца электрического шкафа не закрыта и не заперта.

Электроника внутри главного электрического шкафа чувствительна к металлической стружке и опилке. Во время установки и использования серводвигателя и системы привода необходимо уделять особое внимание тому, чтобы металлическая стружка или опилки не упали ни на одно из электрических устройств.

Электрический монтаж
Безопасность — это проблема номер один при выполнении электрического соединения серводвигателя и привода, а также всех устройств управления движением и электрического оборудования.Поэтому проверяйте каждый шаг хотя бы один раз после того, как он был сделан. Во время установки серводвигателя и привода важно свести к минимуму возможность попадания электрического шума в критически важные чувствительные цепи. Лучше всего этого добиться, точно соблюдая процедуры установки электрооборудования. Значительное внимание было уделено помехозащищенности при базовой конструкции и производстве серводвигателя и системы привода. Тем не менее, очень важно, чтобы при установке серводвигателя и привода на вашей машине или на вашем предприятии уделялось большое внимание и осторожность.

Планируйте вперед
Перед тем, как приступить к установке электрооборудования, соберите все имеющиеся у вас чертежи, инструкции или процедурные документы на серводвигатель и привод, а также на другие компоненты вашей системы. Чтение и изучение документации на серводвигатель и привод перед запуском проекта предупредит вас о любых особых ситуациях, таких как необходимость в определенных инструментах. Кроме того, вы будете знать, с чего начать и куда двигаться дальше. Всегда держите при себе конкретный серводвигатель и документацию по приводу при завершении установки, так как вы должны регулярно к ним обращаться.Документация производителей серводвигателей и приводов сильно различается, поскольку их конструкция, компоновка и соединения не совпадают. Перед установкой сопоставьте номера деталей с документацией. Даже опытные профессионалы нуждаются в руководстве и совете при выполнении сложных электромонтажных работ. Это гарантирует самые безопасные результаты для всех.

Безопасность
Безопасность человека и безопасность оборудования должны быть первоочередными соображениями при выполнении процедур установки серводвигателя и системы привода.Когда дело доходит до электроники на вашем заводе или рабочем месте, вы должны быть уверены, что и ваше предприятие, и работники на нем находятся в безопасности. Ниже приводится контрольный список по электробезопасности, любезно предоставленный Национальным фондом электробезопасности:

Общее электрическое оборудование Контрольный список безопасности:

Шнуры и кабели: Убедитесь, что шнуры и кабели в хорошем состоянии. Проверьте шнуры, кабели и другую проводку на наличие потертостей и трещин. Убедитесь, что вся проводка и кабели находятся вне досягаемости и вне проезжей части.Шнуры / кабели ни в коем случае нельзя прибивать или прикреплять скобами к стене, плинтусу или другому объекту. Не кладите шнуры под ковры или коврики. Anaheim Automation рекомендует использовать кабели для конкретных продуктов для своих серводвигателей и приводов продуктовой линейки, и следует проявлять особую осторожность, если установщик решит использовать свою собственную кабельную систему.

Вилки и клеммы: Убедитесь, что все вилки подходят к розеткам, а клеммы серводвигателя и привода правильно совмещены и плотно прилегают.Никогда не удаляйте заземляющий контакт (третий контакт), чтобы трехконтактный контакт соответствовал двухпроводной розетке, поскольку это может привести к поражению электрическим током. Избегайте перегрузки розеток слишком большим количеством электронных компонентов. Никогда не вставляйте вилку в розетку с силой, если она не подходит, а также не модифицируйте клеммные колодки или кабели для серводвигателя и привода.

Безопасность электрических розеток: Регулярно проверяйте, нет ли плохо закрепленных заглушек, которые могут перегреться и привести к возгоранию. Заменить сломанные или отсутствующие настенные пластины

Прерыватели цепи защиты от замыкания на землю (GFCI): Они могут помочь предотвратить поражение электрическим током и используются в любых местах, где вода и электричество могут соприкасаться.Когда CFCI обнаруживает утечку в электрической цепи, он предполагает, что произошло замыкание на землю. Затем он прерывает питание достаточно быстро, чтобы предотвратить серьезную травму в результате поражения электрическим током. Регулярно проверяйте GFCI в соответствии с инструкциями производителя, чтобы убедиться, что они работают правильно.

Автоматические выключатели / предохранители: Должны соответствовать номинальному току номинального тока для своей цепи. Если вы не знаете правильный размер, попросите электрика определить и обозначить размер, который будет использоваться.Всегда заменяйте предохранитель на предохранитель того же размера.

Компьютеры, контроллеры, HMI, ПЛК и приводы: Убедитесь, что оборудование находится в хорошем состоянии и работает должным образом. Ищите трещины или повреждения в проводке, клеммах, вилках и разъемах. Используйте сетевой фильтр с печатью национального сертификационного агентства.

Молния: Во время грозы обязательно используйте сетевые фильтры на электронных устройствах.

Монтаж, соединение и заземление
После создания всех схем можно приступить к монтажу, соединению и заземлению каждого шасси / корпуса.Склеивание — это соединение вместе металлических частей шасси, узлов, рам, экранов и корпусов для уменьшения воздействия электромагнитных помех и шума заземления. Заземление — это соединение с системой заземляющих электродов для размещения оборудования под потенциалом земли.

ВАЖНОЕ ПРИМЕЧАНИЕ: Эти инструкции предполагают, что вы следуете инструкциям по подавлению скачков напряжения. Хотя эти рекомендации применимы к большинству серводвигателей и приводов, а также к другим приложениям управления движением, в определенных электрически жестких условиях могут потребоваться дополнительные меры предосторожности.

Заземление оборудования и механизмов требуется по двум причинам.
1. Для предотвращения опасности для персонала в случае пробоя между электрическими компонентами, находящимися под напряжением, и открытыми металлическими поверхностями.
2. Свести к минимуму влияние электрических помех на систему управления.

Монтаж и приклеивание корпуса — общие методы
Вообще говоря, вы можете установить корпус с помощью болтов или приварных шпилек:

• Крепление шины заземления или шасси на шпильках к задней панели корпуса
• Крепление задней панели к корпусу на шпильках
• Крепление шины заземления или корпуса к задней панели корпуса
Если монтаж Кронштейны шасси не ложатся горизонтально до затяжки гаек, используйте дополнительные шайбы в качестве прокладок, чтобы шасси не прогибалось при затяжке гаек.

Важное примечание: Не сгибайте корпус. Сгибание корпуса может повредить объединительную плату и привести к плохим соединениям. Обеспечьте хорошее электрическое соединение между каждым шасси, задней панелью и корпусом с помощью каждого монтажного болта или шпильки. Везде, где есть контакт, удалите краску или другое непроводящее покрытие вокруг шпилек или резьбовых отверстий.

Для двигателей, приводов и элементов управления правильное соединение и заземление помогает снизить влияние электромагнитных помех и шума заземления. Кроме того, поскольку соединение и заземление важны для безопасности в электроустановках, местные нормы и правила определяют, какие методы соединения и заземления допустимы.Компания Anaheim Automation поставляет только компоненты управления движением, поэтому крайне важно, чтобы пользователь знал все соответствующие меры безопасности, а также местные нормы и правила, касающиеся того, где построено оборудование или система и / или их оборудование отгружается.

Например, для установок в США Национальный электротехнический кодекс (NEC) будет содержать требования к безопасному соединению и заземлению, такие как информация о размере и типах проводов и методах безопасного заземления электрических компонентов.

Используйте стальной корпус для защиты от электромагнитных помех. Если дверь корпуса имеет смотровое окошко, это должен быть ламинированный экран или проводящая оптическая подложка для защиты от электромагнитных помех.

Важное примечание: Не полагайтесь на петлю для электрического контакта между дверью и корпусом; установить соединительный провод.

Насколько хороша ваша система заземления?
Существующие заводские системы заземления и электроснабжения завода, на которых должна быть установлена ​​новая машина или система управления движением, должны быть проверены не менее чем за 24 часа до прибытия машины / системы.Это следует сделать, как только станет известно местоположение, чтобы дать как можно больше времени для внесения любых изменений, которые могут потребоваться. Хорошей и надежной системой, которая использовалась для этой цели в течение многих лет, является линейный анализатор Dranetz. Помехи линии электропередачи не должны превышать + или — 15% требований к мощности машины или компонентов управления движением. Сюда входят все формы шума, падения напряжения или скачков напряжения. Хотя большинство машин и систем управления движением обычно допускают большее отклонение, чем это, лучше всего поддерживать эти пределы для защиты людей и производительности машины / системы.

Водопроводные трубы могут не работать
Несмотря на то, что заземление общего пользования, такое как труба для холодной воды или металлический каркас здания, как правило, является достаточным заземлением для целей безопасности, ЭТО НЕ рекомендуется для минимизации воздействия электрических шумов.

Источники шума
Обычно другое электрическое оборудование подключается к заземлению водопровода или строительной стали и, следовательно, несет переходные токи электрических шумов, связанные со всем подключенным оборудованием.Эти комбинированные токи электрического шума вызывают возникновение градиента напряжения внутри трубы или элемента конструкции из-за присущего им сопротивления и реактивного сопротивления. Следовательно, функция общего шумового тока, протекающего в любой момент, может вызвать помехи. Эти переходные возмущения напряжения сдвига заземления могут быть связаны с электроникой и вызвать сбои в работе приводов и контроллеров.

Что такое стержень земли?
Отдельное заземление всегда следует использовать для заземления станка с компьютерным управлением или системы управления движением, в которой используются приводы, контроллеры, ПЛК и / или HMI.Он может состоять из ведомого стержня, ведомой трубы, заглубленной плиты или любого другого устройства, одобренного для этой цели. Однако их следует держать подальше от любых жирных участков.

Желательно, чтобы заземляющие стержни располагались там, где сбоку на стержень периодически может проливаться соленая вода. Если предусмотрена параллельная водопроводная труба, штанга должна быть расположена там, где ее можно легко заполнить. Этот тип заземления обычно обеспечивает низкоомное, стабильное, бесшумное заземление, необходимое для минимизации воздействия электрических шумов на систему управления, а также обеспечивает защиту персонала.К одному заземляющему стержню ни в коем случае нельзя подключать более одной машины. Кабель, соединяющий точку заземления панели управления с заземляющим стержнем, должен быть непрерывным, настолько коротким, насколько это возможно, и иметь размер проводов, по крайней мере, сечения, используемого для подключения электроэнергии к станку или технологической линии.

Установка заземляющего стержня
Длина и диаметр заземляющего стержня зависят от почвы в зоне расположения машины. Хорошей отправной точкой было бы использование стержня длиной десять футов и диаметром 5/8 дюйма.Фактическая длина и диаметр заземляющего стержня должны определяться длиной и, следовательно, диаметром, необходимым для достижения уровня воды или влажности в недрах. Тем не менее, местные условия заземления должны быть хорошо известны инженерам-электрикам предприятия, местной электрической компании или инженерам-электрикам; Anaheim Automation рекомендует проконсультироваться с ними. Лучше всего приварить стальной шип или конус к концу стержня, чтобы он проникал в почву.

Подбор трансформатора — общие методы
Чтобы определить требуемый номинал трансформатора, добавьте нагрузку внешнего трансформатора источника питания и все другие требования к питанию (входные цепи, выходные цепи).Требования к питанию должны учитывать импульсные токи устройств, управляемых процессором. Выберите трансформатор с наиболее близким стандартным номиналом трансформатора, превышающим расчетные требования. Например, трансформатор на 500 ВА следует использовать при нагрузке 360 ВА.

Изолирующий трансформатор — Для приложений вблизи генераторов чрезмерных электрических шумов изолирующий трансформатор (для второго трансформатора) обеспечивает дополнительное подавление электромагнитных помех (EMI) от другого оборудования.

Трансформатор постоянного напряжения — В приложениях, где источник питания переменного тока особенно «мягкий» и подвержен необычным изменениям, трансформатор постоянного напряжения может стабилизировать источник питания переменного тока для процессора и минимизировать простои. Трансформатор постоянного напряжения должен быть нейтрализатором гармоник. Если источник питания получает питание переменного тока через трансформатор постоянного напряжения, входные датчики, подключенные к шасси ввода / вывода, также должны получать питание переменного тока от того же трансформатора постоянного напряжения.Если входы получают питание переменного тока через другой трансформатор, напряжение источника переменного тока может упасть настолько низко, что ошибочные входные данные попадут в память, в то время как трансформатор постоянного напряжения предотвращает отключение процессора источником питания. Управляемые выходные исполнительные механизмы должны потреблять энергию от тех же источников переменного тока, что и трансформатор постоянного напряжения, но не от вторичной обмотки трансформатора постоянного напряжения.

Следующая информация предназначена в качестве общего руководства по установке и установке серводвигателя. ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ — В системе серводвигателя может присутствовать опасное напряжение, способное вызвать травму или смерть. Соблюдайте особую осторожность при обращении, тестировании и регулировке во время установки, настройки, настройки и эксплуатации. Очень важно, чтобы проводка серводвигателя принималась во внимание при установке и монтаже.

Субпанели, устанавливаемые внутри корпуса для монтажа компонентов системы серводвигателя, должны иметь плоскую жесткую поверхность, не подверженную ударам, вибрации, влаге, маслу, парам или пыли.Помните, что серводвигатель и привод во время работы выделяют тепло. Следовательно, при проектировании компоновки системы следует учитывать рассеивание тепла. Размер корпуса не должен превышать максимально допустимую температуру окружающей среды. Рекомендуется устанавливать сервопривод в вертикальном положении, обеспечивая достаточный воздушный поток. Серводвигатель должен быть устойчиво закреплен и надежно закреплен.

ПРИМЕЧАНИЕ: Между сервоприводом и любыми другими устройствами, установленными в системе / электрической панели или шкафу, должно быть не менее 10 мм.Между серводвигателем и другими электронными / электрическими устройствами должно быть не менее 10 мм в поперечном направлении и 50 мм в продольном направлении. Для многокоординатных систем монтируйте на панели слева направо в соответствии с потребляемой мощностью (от наибольшего к наименьшему). Если энергопотребление неизвестно, устанавливайте его слева направо в зависимости от номинала усилителя.

ПРИМЕЧАНИЕ: Чтобы соответствовать требованиям UL и CE, сервомоторный привод должен быть заземлен в заземленном проводящем корпусе, обеспечивающем защиту, как определено в стандарте EN 60529 (IEC 529) до IP55, так что они недоступны для оператор или неквалифицированный человек.Как и любую движущуюся часть системы, серводвигатель следует держать вне досягаемости оператора. Корпус NEMA 4X превосходит эти требования, обеспечивая степень защиты IP66. Чтобы улучшить соединение между шиной питания и субпанелью, сделайте субпанель из оцинкованной (не содержащей краски) стали. Кроме того, настоятельно рекомендуется защитить серводвигатель от помех от электрических помех. Шум от сигнальных проводов может вызвать механическую вибрацию и неисправности.

Требования к окружающей среде серводвигателя

Следующие меры по охране окружающей среды и безопасности должны соблюдаться на всех этапах эксплуатации, обслуживания и ремонта системы серводвигателя.Несоблюдение этих мер предосторожности нарушает стандарты безопасности при проектировании, производстве и предполагаемом использовании серводвигателя и привода. Обратите внимание, что даже хорошо сконструированные серводвигатели, эксплуатируемые и неправильно установленные, могут быть опасными. Пользователь должен соблюдать меры предосторожности в отношении нагрузки и условий эксплуатации. В конечном итоге заказчик несет ответственность за правильный выбор, установку и работу системы серводвигателя.

Атмосфера, в которой используется серводвигатель, должна способствовать соблюдению общих правил работы с электрическим / электронным оборудованием.Не эксплуатируйте серводвигатель в присутствии легковоспламеняющихся газов, пыли, масла, пара или влаги. При использовании на открытом воздухе серводвигатель и привод должны быть защищены от атмосферных воздействий соответствующей крышкой, обеспечивая при этом достаточный поток воздуха и охлаждение. Влага может вызвать опасность поражения электрическим током и / или вызвать поломку системы. Следует уделять должное внимание недопущению попадания любых жидкостей и паров. Свяжитесь с заводом-изготовителем, если для вашего приложения требуются определенные степени защиты IP. Разумно устанавливать серводвигатель и привод в среде, свободной от пыли, металлической стружки, конденсата, электрических шумов, вибрации и ударов.

Кроме того, предпочтительно работать с серводвигателем и системой привода в нестатической защитной среде. Открытые цепи всегда должны быть надлежащим образом ограждены и / или закрыты для предотвращения несанкционированного контакта человека с цепями под напряжением. Во время подачи питания запрещается выполнять какие-либо работы. Не подключайте и не отключайте разъемы при включенном питании. Подождите не менее 5 минут перед проведением проверок системы серводвигателя после выключения питания, потому что даже после отключения питания в конденсаторах внутренней цепи привода серводвигателя все еще будет оставаться некоторая электрическая энергия.

Спланируйте установку серводвигателя и привода в конструкции системы, свободной от мусора, такого как металлический мусор от резки, сверления, нарезания резьбы и сварки, или любых других посторонних материалов, которые могут контактировать с цепями. Если не предотвратить попадание мусора в систему серводвигателя, это может привести к повреждению и / или удару.

ПРИМЕЧАНИЕ: Соответствие требованиям CE требует наличия системы заземления; и метод заземления сетевого фильтра переменного тока и серводвигателя должен совпадать.В противном случае фильтр становится неэффективным и может привести к его повреждению.

Электропроводка серводвигателя — безопасность прежде всего!

Безопасность удлинителей
При установке новой технологии вы можете иметь дело с удлинителями, которые помогут подключить ваши продукты Anaheim Automation к испытательному стенду для создания прототипов. Используйте их на временной основе. Удлинители не предназначены для постоянной проводки.

Вот несколько общих советов по безопасности при работе с удлинителями, отчасти любезно предоставленных Национальным фондом электробезопасности, который разрабатывает правила и процедуры безопасности для электроники.

Удлинители:

Не следует использовать вместо постоянной проводки.
Не следует использовать на оборудовании, потребляющем более 15 ампер.
Не должен проходить сквозь стены, потолок, пол или другое скрытое пространство, за ними или внутри них.
Не следует пропускать через вентиляционные каналы, под коврами, под дверями или в других местах, которые могут подвергнуть их истиранию или повреждению.
Не следует размещать поперек проходов или дверных проемов, так как они могут стать причиной спотыкания.
Запрещается сращивать или заклеивать лентой, а также нельзя использовать оборванные шнуры или шнуры с поврежденной изоляцией для питания продуктов Anaheim Automation.
Не следует использовать рядом с горючими газами, парами или взрывоопасной пылью.
Не следует перегружать.

ПРИМЕЧАНИЕ. Вода и электричество несовместимы: не оставляйте подключенную электронику там, где она может соприкоснуться с водой. Если они упали в воду, никогда не вытаскивайте их, даже если они выключены. Сначала выключите источник питания, а затем отключите прибор от сети. Если у вас есть серводвигатель, привод или контроллер, которые намокли, не используйте их, пока они не будут проверены нашим квалифицированным ремонтным персоналом.

Высокотемпературная оплетка
Срок службы кабелей, проводов и шлангов можно значительно продлить с помощью высокотемпературной оплетки.Плетеная оплетка — это защитное покрытие для уязвимого материала обычных проводов. Высокие температуры могут вызвать трещины, потертости или возгорание, особенно для проводов и кабелей, которые используются в промышленных условиях или подвергаются воздействию внешних элементов. Помимо защиты проводов от высоких температур, оплетка может защитить провода и кабели от истирания, химикатов, грязи и даже отрицательных температур.

Электробезопасность на рабочем месте
При разработке политики электробезопасности на рабочем месте следует учитывать некоторые моменты, частично любезно предоставленные Национальным фондом электробезопасности:

1. Имейте хорошее представление о том, что может пойти не так.
2. Используйте подходящие инструменты для работы.
3. Всегда соблюдайте процедуры, чертежи и другую документацию по продукту.
4. Изолировать оборудование от источников энергии.
5. Определите возможные опасности.
6. Установите ограничения подхода к машинам и движущимся частям, чтобы минимизировать опасности.
7. Убедитесь, что вы должным образом подготовлены к работе.
8. Работайте с серводвигателем и приводом, а также со всеми другими продуктами Anaheim Automation и всем другим электрическим оборудованием только в обесточенном состоянии.
9. Проверьте и еще раз проверьте правила техники безопасности и документацию по продукту
10. Рассматривайте обесточенное оборудование как находящееся под напряжением до выполнения теста блокировки / маркировки (теста, используемого для отключения механизмов или оборудования с целью предотвращения выделения потенциально опасной энергии во время обслуживания машины)

Почему так много требований к электробезопасности
Организации, такие как Стандарт требований электробезопасности для рабочих мест сотрудников, описывают шаги, которые компании должны предпринять, чтобы соответствовать требованиям безопасности на федеральном уровне.Они включают:

1. Программа безопасности с определенными обязанностями
2. Расчет степени опасности возникновения дуги
3. Электробезопасность рабочих
4. Обучение рабочих
5. Электробезопасные инструменты
6. Знаки электробезопасности на оборудовании

Акцент на безопасности в значительной степени связан с опасением того, что может сделать дуговая вспышка.Вспышка дуги — это короткое замыкание в воздухе, которое может произойти, когда проводники не могут поддерживать напряжение. Вспышка дуги может иметь температуру до 5000 F и создает яркую вспышку света и громкий шум. Когда излучаемая энергия вырывается из электрического оборудования, горячие газы и расплавленный металл могут угрожать жизни человека. Вот почему существуют четыре отдельных отраслевых стандарта или требований по электробезопасности для защиты рабочих от вспышек дуги и оборудования для электробезопасности, представленного на рынке в виде обуви, костюмов, перчаток и многого другого. Установщик / пользователь серводвигателей и приводов, а также всей другой продукции Anaheim Automation обязан ознакомиться со всеми требованиями безопасности.

Избегайте работы с проводами под напряжением
«Под напряжением» понимается провод, по которому проходит электричество. Если вы устанавливаете или ремонтируете что-либо электрическое, всегда отключайте оборудование от источника питания. Помимо отключения любых автоматических выключателей, всегда полезно проверить любую цепь или провод, прежде чем прикасаться к ним.Это очень просто сделать с помощью портативного тестера напряжения. Используйте этот мультиметр каждый раз, когда вам нужно работать с чем-то потенциально живым.

Опасности поражения электрическим током
Ниже приведены четыре основных вида опасности, связанных с установкой электрического оборудования:

1. Удар электрическим током — Удар электрическим током или ожог происходит, когда электрический ток входит в контакт с кожей и проходит через тело. Если электричество высокого напряжения проходит через голову или грудь, смерть может наступить мгновенно.
2. Горение дуги — Вспышка дуги возникает, когда проводящий объект приближается слишком близко к объекту, находящемуся под высоким напряжением, наэлектризованному. Эта вспышка может вызвать сильный жар в окружающем воздухе, что может привести к возгоранию одежды.
3. Удар дуги — Когда металлический объект вызывает вспышку дуги, последующий разряд может вызвать потерю слуха и сотрясение мозга. Кроме того, этот взрыв может вызвать порезы от летящих металлических предметов.Падение. Удары и дуговые разряды могут легко сбить рабочего с высокой платформы, например, с лестницы или столба.

Подавление перенапряжения — Общая практика

Переходные электромагнитные помехи (EMI) могут возникать всякий раз, когда индуктивные нагрузки, такие как реле, соленоиды, пускатели двигателей или двигатели, управляются «жесткими контактами», такими как кнопочные или селекторные переключатели. Рекомендации по подключению основаны на предположении, что вы защищаете свою систему от воздействия переходных электромагнитных помех с помощью ограничителей перенапряжения для подавления переходных электромагнитных помех в их источнике.Индуктивные нагрузки, переключаемые только полупроводниковыми выходными устройствами, не требуют подавления перенапряжения. Однако индуктивные нагрузки модулей вывода переменного тока, которые включены последовательно или параллельно с жесткими контактами, требуют подавления перенапряжения для защиты выходных цепей модуля, а также для подавления переходных электромагнитных помех.

Электрический шум от любого источника, будь то линия электропередачи, электрическая дуга, генерируемая в соседнем оборудовании или процессе, или перекрестные помехи в системе управления, передаются посредством проводимости, индуктивной или емкостной связи или излучения.Чрезвычайно важно поддерживать электрические шкафы и панели, кабелепроводы, экраны проводов и элементы машин при нулевом потенциале и обеспечивать обратный путь к земле для шумовых токов, чтобы эффективно экранировать чувствительную логику от электрических помех.

EMI — Электромагнитные помехи
Электромагнитные помехи — это излучение или индукция электромагнитного шума в системе или машине. Серводвигатели и двигатели в целом являются распространенным источником электромагнитных помех из-за их компонентов электромагнитной цепи.Электромагнитные помехи, которые могут ухудшить работу оборудования (устройства, системы или подсистемы) или вызвать сбои в работе оборудования, называются электромагнитными помехами (EMI). Двигатели являются потенциальными источниками шума и могут генерировать синфазные токи. EMI может привести к снижению производительности системы и / или повреждению данных. Когда он очень сильный, это может привести к полному отказу системы. EMI могут излучаться или проводиться от магнитных и электрических источников соответственно.В случае большинства двигателей присутствуют как излучаемые, так и кондуктивные излучения.

Причины электромагнитных помех — Типичные источники электромагнитных помех
Промышленные — Электродуговая сварка, двигатели, компьютеры, цифровые устройства с быстрым переключением, интегральные схемы, шнуры питания
Военные — Авиационная навигация и оборудование
Бытовые приборы — Холодильники, стиральные машины, сушилки, посудомоечные машины, электробритвы, персональные компьютеры, системы кондиционирования и отопления

Восприимчивость к электромагнитным помехам — может вызвать плохое функционирование и / или повреждение
Коммуникационные приемники, микропроцессоры, промышленные приводы и устройства управления, медицинские устройства, бытовая техника

EMC — электромагнитная совместимость
Электромагнитная совместимость — это практика мониторинга и снижения нежелательных электромагнитных помех.Электромагнитная совместимость — это почти идеальное состояние, в котором рецептор (устройство, система или подсистема) хорошо функционирует в общей электромагнитной среде, не создавая недопустимых электромагнитных помех для любых других устройств, оборудования или систем, которые разделяют эту среду.

ВАЖНОЕ ПРИМЕЧАНИЕ. Характеристики ЭМС касаются всего серводвигателя и системы привода, а также всех других систем управления движением и механизмов. Поэтому ответственность за мониторинг и снижение нежелательных электромагнитных помех несет OEM (производитель оригинального оборудования), а не поставщики продукции для управления движением.Нормы ЭМС часто меняются в зависимости от назначения системы и страны, в которой она используется или продается.

Методы снижения электромагнитных помех для двигателей для улучшения характеристик электромагнитной совместимости системы.

Дуговой разряд (иногда называемый дуговым разрядом или гальванической дугой) — это электрическая характеристика, при которой ток может течь через воздух или другие обычно непроводящие материалы. Возможно, вы видели случаи возникновения дуги между двумя проводами или на рельсах электропоездов поездов или трамваев.Это не следует путать с электрической искрой, поскольку электрическая дуга является непрерывной, однако они выглядят одинаково.

Хотя искрение может быть полезно как при сварке, так и при ленточном освещении, в некоторых случаях оно может быть источником электромагнитных помех. Например: для двигателей постоянного тока искрение может быть обычным явлением из-за периодического прерывания тока в обмотках ротора. Это очень высокочастотный спектр, который может проявляться как широкополосный шум, наложенный на другие сигналы. Двигатели постоянного тока также обеспечивают прохождение синфазных токов через свои корпуса.

Другой пример излучаемого и кондуктивного излучения может исходить от схемы драйвера. Типичная схема H-моста в идеале должна обеспечивать постоянный ток двигателя, но этот ток имеет быстрые всплески времени нарастания из-за быстрого и частого переключения тока в цепи драйвера. Другая важная проблема — это когда двигатель расположен далеко от привода, так как это создает довольно большую площадь петли между выводами двигателя и корпусом устройства. Потенциал излучения напрямую зависит от площади петли; чем больше петля, тем больше выбросы.

Предотвращение проблем EMI:

Подавить возможные выбросы в точке источника.
Сделать серводвигатель, привод и другие компоненты системы менее восприимчивыми к электромагнитным помехам
Сделать тракт муфты максимально неэффективным

Методы контроля электромагнитных помех в точке источника:

Правильное заземление — Одноточечное, многоточечное или гибридное заземление в зависимости от частоты работы
Экранирование — Металлический барьер, используемый для подавления передачи излучаемой электромагнитной энергии в оборудование
Фильтрация — Методы фильтрации используются для подавления кондуктивных помех на линиях питания, сигналов и управления.
Печатная плата (PCB) — Правильный дизайн и компоновка печатных плат на ранней стадии проектирования необходимы для устранения проблем с электромагнитными помехами в будущем
Шумовая муфта — Проводящая связь через кабели, связь через общий импеданс и методы связи контура заземления являются хорошими профилактическими мерами против проблем электромагнитных помех.

Стандартные компоненты
Самым простым решением является установка керамического конденсатора между выводами двигателя как можно ближе к двигателю.Он известен как разделительный конденсатор и снижает электромагнитные помехи за счет удаления некоторых высокочастотных шумовых сигналов. Обычно для этих разделительных конденсаторов используется значение от 100 пФ до 100 нФ, в зависимости от размера двигателя.

ВАЖНОЕ ПРИМЕЧАНИЕ. Электромагнитная совместимость — важная область электроники со строгими правилами, а двигатели и их цепи являются значительными источниками электромагнитных помех. Поэтому очень важно, чтобы инженеры предприняли соответствующие действия, чтобы снизить электромагнитные помехи и максимально улучшить электромагнитную совместимость.

Помехи в линии питания
В этом разделе представлена ​​основная информация, которая должна помочь обеспечить безопасную, успешную и надежную установку серводвигателя и привода. Он не охватывает все возможности, но дает основательную информацию и рекомендации для серводвигателей и приводов, а также других систем управления движением.

Линии электропередач — один из самых неприятных источников электрического шума. Линии электропередач, к которым подключены компоненты управления движением, также могут подавать питание на такое оборудование, как аппараты для дуговой сварки, сильноточные (индукционные) печи или электродвигатели большой мощности.Запуск или остановка этих крупных потребителей энергии или изменение условий нагрузки на них может вызвать переходные напряжения, которые могут принимать форму скачков или провалов напряжения, сопровождаемых высокочастотным шумом, наложенным на форму волны входящего напряжения. Этот электрический шум может привести к тому, что цифровая электронная система управления будет неправильно считать, потерять сохраненные данные, сохранить неверные данные или потерять синхронизацию осей.

Линии электропередач в незаземленной энергосистеме треугольником изначально зашумлены.Эта система плавает относительно земли и также может вызывать чрезмерно высокое напряжение на подключенном к ней оборудовании. По этим причинам система питания с заземленной звездой предпочтительнее для подачи питания на управляемый компьютером станок или другую систему движения.

Чтобы свести к минимуму влияние шума линии электропередачи на станки с компьютерным управлением или другие компоненты системы управления движением, силовая проводка физически и электрически отделена от проводки логических сигналов. Кроме того, при необходимости используются экранированные кабели для разводки логических сигналов и обеспечивается эффективная система заземления с общей точкой.Даже несмотря на то, что эти меры предосторожности были приняты, шум линии электропередач все же может быть включен в логику в крайних случаях и вызвать сбои в работе системы управления, как описано выше.

Возможные решения
Для устранения неисправностей контроллера, HMI, ПЛК и компьютера, вызванных чрезмерным шумом линии питания, может потребоваться одно или несколько из следующих действий:

1. Уменьшите шум существующей линии электропередачи или установите отдельную линию электропередачи на машину или технологический процесс.
2. Если единственным доступным источником питания является незаземленный тип треугольника, установите развязывающий трансформатор треугольник-звезда перед управлением и заземлите нейтраль звездочки, чтобы улучшить подавление шума и лучше регулировать входное напряжение на органы управления.
3. Установите двигатель-генератор переменного тока перед блоком управления, чтобы изолировать его от входящей линии питания.

Возможные эффекты электромагнитных помех в серводвигателе и системе привода:
Прерывистые нарушения в сервоприводе и контроллерах
Компьютеры и HMI могут давать сбои и терять данные, вызывая сброс / запуск
Перегорание чувствительных компонентов
Нарушает настройки и регистры состояния управляющего оборудования
Меньшая производительность

Серводвигатель и система привода считаются электромагнитно совместимыми, если:
Если серводвигатель и привод не создают помех другим компонентам системы или оборудования.
Серводвигатель и привод не подвержены излучению электромагнитных помех от других компонентов системы или оборудования.
Серводвигатель и привод сами по себе не создают помех.

Только квалифицированные специалисты
Электропроводка сложна и потенциально опасна для жизни при неправильной установке. Не пытайтесь установить серводвигатель и привод, или любой другой продукт Anaheim Automation, или другое электрическое оборудование, если вы не уверены, что прошли надлежащую подготовку и образование для выполнения этой задачи.Это одна из сфер бизнеса, в которой вы не можете позволить себе экономить. Если вы не знаете, как выполнить установку серводвигателя и привода, всегда нанимайте квалифицированного электрика / монтажника / интегратора. Серводвигатель и привод нельзя использовать рядом с водой, пылью или легковоспламеняющимися материалами. Соблюдение надлежащих правил техники безопасности может спасти жизни и ценное имущество, предотвратив поражение электрическим током и возгорание.

Подходящие инструменты
При установке серводвигателя и привода, а также любой другой проводки, связанной с любым электрическим оборудованием, важно использовать соответствующие инструменты.Инструмент из непроводящего материала будет иметь резиновую рукоятку, за которую вы сможете его удерживать. Никогда не используйте цельнометаллический инструмент для установки, даже если вы в перчатках и источник питания выключен. Когда речь заходит о поражении электрическим током или ожогах, нельзя быть слишком осторожным.

Высокотемпературные применения — используйте оплетку с оплеткой
Срок службы кабеля можно значительно продлить с помощью высокотемпературной оплетки. Плетеная оплетка — это защитное покрытие для уязвимого материала на обычных проводах.Высокие температуры могут вызвать трещины или потертости, даже возгорание без оплетки, особенно в проводах и кабелях, которые используются в промышленных условиях или подвергаются воздействию внешних элементов. Помимо защиты проводов от высоких температур, оплетка может защитить провода и кабели от истирания, химикатов, грязи и даже отрицательных температур. Проконсультируйтесь с вашим представителем, если ваш серводвигатель и привод связаны с высокими температурами.

Экранированные кабели ввода / вывода — общие методы
Для некоторых соединений ввода / вывода требуются экранированные кабели, чтобы уменьшить влияние электрических помех.Заземлите каждый щит только с одного конца. Экран, заземленный с обоих концов, образует контур заземления, который может вызвать сбой процессора. Никогда не подключайте экран к общей стороне логической схемы (это вызовет шум в логической схеме). Подключите каждый экран непосредственно к заземлению шасси. Для некоторых сетевых кабелей связи соединения экрана уникальны для конкретной кабельной системы. В некоторых таких случаях замыкание постоянного тока на землю не требуется, поскольку путь переменного тока с низким сопротивлением к земле и путь постоянного тока с высоким сопротивлением к земле предусмотрены внутри каждого узла.Следуйте конкретным инструкциям в публикации производителя для каждого конкретного продукта.

Освещение кожуха — общие методы
Люминесцентные лампы также являются источниками электромагнитных помех. Если вам необходимо использовать люминесцентные лампы внутри кожуха, следующие меры могут помочь защитить от проблем EMI от этого источника:

Установите защитную сетку на лампу
Используйте экранированный кабель между лампой и ее выключателем
Используйте переключатель в металлическом корпусе
Установите фильтр между коммутатором и линией питания или экранируйте кабель линии питания

Основные правила электробезопасности
В правилах OSHA, касающихся методов электробезопасности, сформулированы два очень важных основных момента.Во-первых, токоведущие части должны быть обесточены перед работой на них или рядом с ними. Второй момент заключается в том, что даже после того, как открытые части были обесточены, они все равно должны рассматриваться как находящиеся под напряжением до тех пор, пока они не будут заблокированы и / или отключены. Вот почему ОСНОВНОЕ ПРАВИЛО для процедуры электробезопасности сформулировано следующим образом:

ВСЕ ПРОВОДНИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ, НЕЗАЩИЩЕННЫЕ ИЛИ ИЗОЛИРОВАННЫЕ, ПРИНИМАЮТСЯ НА ПИТАНИИ, ПОКА НЕ ДОКАЗАНО ИНОЕ. ОНИ ДОЛЖНЫ БЫТЬ ОБЕЗНАЧЕНЫ, ЗАБЛОКИРОВАНЫ И ИСПЫТАНЫ НА ОТСУТСТВИЕ НАПРЯЖЕНИЯ ПЕРЕД РАБОТОЙ НА НИХ ИЛИ РАБОТЫ С НИМИ.РАБОТА С ЭЛЕКТРОПРОВОДНИКАМИ МОЖЕТ ВЫПОЛНЯТЬСЯ ТОЛЬКО КВАЛИФИЦИРОВАННЫМ ПЕРСОНАЛОМ, УПОЛНОМОЧЕННЫМ НА РАБОТУ.

Для лиц, не знакомых с серводвигателями и приводами, а также с другими компонентами управления движением, Anaheim Automation рекомендует проконсультироваться с системным интегратором по всем установкам.

Следующая информация предназначена в качестве общего руководства для электромонтажа линейки сервоприводов Anaheim Automation. Имейте в виду, что при прокладке силовой и сигнальной проводки на машине или системе излучаемый шум от ближайших реле, трансформаторов и других электронных устройств может быть вызван в сигналы серводвигателя и энкодера, коммуникации ввода / вывода и другие чувствительные сигналы низкого напряжения. .Это может вызвать сбои в системе и ошибки связи.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ — В приводе серводвигателя может присутствовать опасное напряжение, способное вызвать травму или смерть. Соблюдайте особую осторожность при обращении, подключении, тестировании и регулировке во время установки, настройки, настройки и эксплуатации. Не делайте резких корректировок или изменений параметров привода серводвигателя, которые могут вызвать механическую вибрацию и привести к отказу и / или потерям. После подключения серводвигателя не запускайте сервопривод путем непосредственного включения / выключения источника питания.Частое включение / выключение питания приведет к быстрому старению внутренних компонентов сервопривода, что сократит срок службы системы серводвигателя. Требуется использовать опорные сигналы для управления работой серводвигателя.

Строгое соблюдение следующих правил, характерных для Anaheim Automation:

Прокладывайте силовые кабели высокого напряжения отдельно от силовых кабелей низкого напряжения.
Отделите входную силовую проводку и силовые кабели серводвигателя от проводки управления и кабелей обратной связи двигателя, когда они покидают сервопривод.Сохраняйте это разделение на всем протяжении провода.
Используйте экранированный кабель для силовой проводки и обеспечьте заземленное зажимное соединение на 360 градусов к стене корпуса. Оставьте на вспомогательной панели место для изгибов проводов.
Сделайте все кабельные трассы как можно короче.
Одноточечное заземление требуется при установке серводвигателя и сервопривода, а сопротивление заземления должно быть ниже 100 Ом.
Запрещается применять фильтр входящего шума между сервоприводом и серводвигателем.
Кабели заводского изготовления рекомендуются для использования в наших серводвигателях и системах привода. Эти кабели приобретаются отдельно и предназначены для минимизации электромагнитных помех. Эти кабели рекомендуется использовать вместо кабелей, изготовленных заказчиком, чтобы оптимизировать работу системы и обеспечить дополнительную безопасность для системы серводвигателя и пользователя.

ПРИМЕЧАНИЕ: Соответствие требованиям CE для серводвигателя и системы привода требует системы заземления, и метод заземления сетевого фильтра переменного тока и сервопривода должен совпадать.Несоблюдение этого правила делает фильтр неэффективным и может вызвать его повреждение. За предложениями по заземлению и фильтрам обращайтесь на завод.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ — Чтобы избежать возможности поражения электрическим током, выполните все монтажные и электромонтажные работы серводвигателя и системы привода перед подачей питания. После подачи питания на соединительные клеммы может подаваться напряжение, даже если серводвигатель и привод не используются.

Требуемое обслуживание серводвигателя

Серводвигатели

не подвержены износу с течением времени и поэтому не требуют значительного обслуживания.Однако следует проводить периодические проверки технического обслуживания, чтобы серводвигатель продолжал работать как новый. При первом появлении серводвигателя необходимо еще раз проверить следующее: двигатель является правильной модели, двигатель не имеет видимых повреждений, вал можно вращать вручную, тормоз работает правильно, и нет ослабленных болтов. Операторы должны периодически проверять двигатель на предмет вибрации и шума, когда он не вращается, вращается с малой скоростью, ускоряется и замедляется.Осмотрите двигатель на предмет царапин или трещин на корпусе двигателя. Если на двигателе обнаружены щели или трещины, следует немедленно принять меры, отремонтировать или заменить поврежденный блок. Проверьте кожух двигателя на наличие масла или смазочно-охлаждающей жидкости, поскольку это может вызвать коррозию покрытия, что может привести к поломке в будущем. Используйте тестер уровня изоляции, чтобы проверить сопротивление изоляции между катушкой двигателя и корпусом двигателя, и обратитесь к руководству пользователя, чтобы узнать, попадает ли значение изоляции в рабочий диапазон. Периодически наблюдайте нормальные формы сигналов напряжения на осциллографе и делайте заметки для будущего сравнения и сообщайте производителю о любых несоответствиях.Проверьте кабели и проводку на наличие трещин и потертостей. Замените, если обнаружите, что он изношен, так как это может быть опасно (более подробную информацию см. В разделе «Электромонтаж» данного руководства).

Применения серводвигателя

Линия экономичных серводвигателей переменного тока

Anaheim Automation является разумным выбором как для OEM-производителей, так и для пользователей. У Anaheim Automation линейка продуктов для сервоприводов переменного тока разнообразна: промышленные компании, эксплуатирующие или проектирующие автоматизированное оборудование или процессы, которые включают в себя пищевую, косметическую или медицинскую упаковку, требования к этикетированию или защите от несанкционированного вскрытия, изделия для резки по длине, сборка, конвейер, материалы. погрузочно-разгрузочные работы, робототехника, специальные киносъемочные и проекционные эффекты, медицинская диагностика, устройства контроля и безопасности, управление потоком насосов, изготовление металла (станки с ЧПУ) и модернизация оборудования.Серводвигатель переменного тока используется в системах управления движением, которые требуют управления высоким крутящим моментом, положением, скоростью и / или крутящим моментом.

ПРИМЕЧАНИЕ: Техническая помощь по линейке продуктов для серводвигателей переменного тока предоставляется бесплатно. Эта помощь предлагается, чтобы помочь клиенту в выборе продуктов Anaheim Automation для конкретного применения. Однако любые предложения по выбору, расценкам или применению серводвигателя переменного тока или любого другого продукта, предлагаемые персоналом Anaheim Automation, его представителями или дистрибьюторами, предназначены только для оказания помощи заказчику.Во всех случаях ответственность за определение пригодности серводвигателя переменного тока для конкретного системного применения лежит исключительно на заказчике. Несмотря на то, что прилагаются все усилия, чтобы предложить надежные рекомендации относительно серводвигателя переменного тока в конкретном приложении и точно представить технические данные и иллюстрации, такие советы и документы предназначены только для справки и могут быть изменены без предварительного уведомления. Anaheim Automation ни в коем случае не несет ответственности за косвенный или косвенный ущерб, возникший в результате использования или применения серводвигателя переменного тока.Неправильное использование серводвигателя переменного тока в приложении может привести к травмам или смерти, материальному ущербу и / или экономическим потерям.

Преимущества серводвигателя Недостатки серводвигателя
Шаговый двигатель в сравнении с серводвигателем
Преимущества шагового двигателя
Стабильность: Шаговый двигатель может приводить в действие широкий диапазон фрикционных и инерционных нагрузок. Высокая мощность: Мощность в зависимости от размера и веса серводвигателя
Не требует обратной связи: шаговый двигатель также действует как датчик положения Энкодер: Определяет точность и разрешение серводвигателя
Цена: Сравнительно недорого Высокий КПД: Серводвигатель может достигать КПД 90% при малых нагрузках
Стандартизированный: Стандартный размер корпуса и характеристики NEMA Высокое отношение крутящего момента к моменту инерции: Серводвигатель может быстро ускорять нагрузки
Функции Plug and Play: Простота настройки и использования Серводвигатель имеет в 2-3 раза непрерывную мощность в течение коротких периодов времени
Безопасность: Шаговый двигатель останавливается в случае неисправности или помех Серводвигатель имеет 5-10-кратный номинальный крутящий момент на короткие периоды
Превосходный крутящий момент на низкой скорости: Шаговый двигатель может приводить в движение несколько нагрузок без зубчатой ​​передачи Серводвигатель остается холодным, потому что потребляемый ток пропорционален нагрузке
Повторяемость: Точно возвращается в то же место — система с разомкнутым контуром Серводвигатель поддерживает полезный крутящий момент на высокой скорости 90% от NL RPM
Защита от перегрузки: Механическая перегрузка не может повредить шаговый двигатель Серводвигатель бесшумно работает на высоких скоростях
Долговечность: Если характеристики двигателя не превышены, шаговый двигатель рассчитан на 10 000 часов работы Серводвигатель работает без резонанса и вибрации.
Недостатки шагового двигателя
Низкий КПД: Шаговый двигатель потребляет достаточную мощность независимо от нагрузки Более высокая стоимость
Крутящий момент быстро падает со скоростью Серводвигатель требует «настройки» для стабилизации контура обратной связи.
Для плавного перемещения требуется микрошаг; склонны к проблемам с резонансом Требуются цепи безопасности; мотор «убегает» при поломке
Нет обратной связи для индикации пропущенных шагов Низкое отношение крутящего момента к моменту инерции; не может очень быстро разгонять грузы Серводвигатель более сложен и требует энкодера
В высокопроизводительных конфигурациях шаговый двигатель может сильно нагреваться (требуется установка радиатора или вентилятора с охлаждением). Срок службы серводвигателя всего 2000 часов, после этого требуется сервисное обслуживание.
Двигатель не «запускается» после кратковременной перегрузки Пик крутящего момента ограничен рабочим циклом 1%
На средних и высоких скоростях шаговый двигатель может быть шумным, что ограничивает его области применения. Продолжительная перегрузка может повредить серводвигатель
Низкая выходная мощность для размера и веса Огромный выбор двигателей, энкодеров и сервоприводов
Ток источника питания, в 10 раз превышающий средний для использования пикового крутящего момента
Серводвигатель развивает пиковую мощность на более высоких скоростях; передача часто требуется
Плохое охлаждение двигателя: вентилируемые серводвигатели легко загрязняются

Формулы для серводвигателя

Формулы для режимов работы
Определите взаимосвязь между временем и скоростью для каждого элемента, которым управляют, затем преобразуйте режим работы для этих элементов в режим работы вала серводвигателя.

Треугольный режим работы
Максимальная скорость: v 0 = X 0
t A
Время разгона / замедления: t A = X 0
913 v Ход
913 v Расстояние: X 0 = v 0 * t A

Трапециевидный режим работы
Максимальная скорость: v 0 = X 0
t 0 -t A
Время разгона / торможения: t A

4 913 — 1334 = t A X 0
v 0
Общее время в пути: t 0 = t A + X 0
v 0
Время в пути с постоянной скоростью: t B = t
0 — 2 * t A
Общее расстояние хода: X 0 = v 0 (t 0 — t A )
Расстояние хода при разгоне / торможении X A = V 0 * t A
2
Время движения при постоянной скорости: X B = v 0 — t B

Скорость и крутизна при восходящем режиме работы
Время подъема: t A = v 0 -v 1
α
Время подъема (tA), включая пройденное расстояние: X A = ½ α * t A ² + v 1 * t A
Скорость после подъема: v 0 = v 1 + α * t A
Градиент скорости: α = v g
т г

Что такое сервопривод?

Сервопривод, сокращенно от «сервомеханизм» или «серводвигатель», — это простой механизм, который добавляет движение любому электронному проекту.Этот полезный двигатель, изначально использовавшийся в автомобилях и самолетах с дистанционным управлением, очень популярен благодаря простоте точного управления его движением.

Двигатель постоянного тока против сервопривода Hobby

Обычный двигатель постоянного тока имеет два соединительных провода и просто непрерывно вращается при подаче питания. Чтобы вращаться в обратном направлении, мощность необходимо поменять местами. Нет встроенного способа измерить угол поворота двигателя. Если это необходимая метрика, это должна быть дополнительная часть проекта.

Серводвигатель, с другой стороны, получает указание точно, где он должен вращаться, с помощью тщательно синхронизированных импульсов, которые можно измерить в вашем коде. Сервопривод имеет три провода: питание и заземление, а также третий провод для передачи командных импульсов.

Двигатель постоянного тока (слева), сервопривод Hobby (справа)

Как работают сервоприводы?

В самом общем смысле сервопривод — это устройство, которое использует обратную связь для достижения желаемого результата. Управление с обратной связью используется во многих различных областях, включая скорость, положение и температуру.Большинство серводвигателей имеют диапазон вращения от 0 до 180 градусов и обеспечивают петлю обратной связи по местоположению / углу для микроконтроллера, поэтому ваш Arduino, например, знает, под каким углом он находится. Затем вы можете использовать микроконтроллер, чтобы указать сервоприводу двигаться на определенный угол, и он будет двигаться и оставаться там, пока вы не скажете ему снова повернуться.

Используя потенциометр, прикрепленный к вращающемуся валу, сервоприводы определяют положение. Измеряется ширина входящего импульса, и на двигатель подается ток для вращения вала до тех пор, пока потенциометр не покажет, что положение соответствует ширине входящего импульса.Это форма контроля с обратной связью. В это время двигатель получил желаемое положение по ширине импульса, и фактическое положение вала передается обратно в схему через потенциометр.

Идем дальше

Подходит ли сервопривод для вашего проекта? Ознакомьтесь с нашим списком двигателей, их достоинствами и недостатками.

Продолжайте свое обучение сервоприводам с помощью нашего учебного пособия по сервоприводам для хобби. В этом руководстве вы перейдете от введения к сервоприводам к управлению сервоприводом с помощью Arudino, а также к поиску неисправностей.

Сервосистема — обзор

2.1 Введение

Механические сервосистемы широко используются в промышленных роботах, электронной обработке, оборудовании для лазерной обработки, производственных машинах и т. Д. [1]. В таких сервосистемах наличие негладких нелинейных характеристик, таких как трение, мертвая зона и гистерезис, может повлиять на точность отслеживания и даже привести к нестабильности [2–4]. Среди этих негладких нелинейностей трение может вызвать установившиеся ошибки отслеживания, колебания предельного цикла и даже ползание с низкой скоростью.Следовательно, для уменьшения или устранения эффекта трения в конструкции управления необходимо учитывать особые аспекты. Как одна из наиболее широко используемых моделей трения, модель LuGre способна описать большинство характеристик трения, включая эффект Штрибека, предварительное скольжение и статическое трение, как указано в главе 1. Однако идентификация параметров в этой модели обычно затруднена, поскольку некоторые параметры представлены в непараметрической форме, так что детерминированная идентификация системы (например,g., градиент или метод наименьших квадратов) напрямую не применимы.

Недавно были предложены некоторые усовершенствованные интеллектуальные методы идентификации, такие как генетический алгоритм (GA), оптимизация колоний муравьев (ACO), оптимизация роя частиц (PSO), оптимизация роя светлячков (GSO) и т. Д. [5–7] . Среди этих алгоритмов идентификации GSO требует меньших предварительных знаний и имеет высокую вычислительную эффективность [8,9] и, таким образом, подходит для идентификации параметров трения. С другой стороны, для компенсации эффекта трения были разработаны схемы компенсации как без модели, так и на основе модели, включая ПИД-регулирование, управление нейронной сетью, нечеткое управление, адаптивное управление [10–14].В частности, основанная на модели схема компенсации может быть получена на основе идентифицированных моделей трения и, таким образом, легко включена в различные схемы управления.

В этой главе мы предлагаем адаптивное нелинейное управление режимом сайдинга для механических сервосистем, основанное на идентификации трения роя светлячков. Прежде всего, алгоритм GSO используется для автономной идентификации как статических, так и динамических параметров модели трения LuGre. По результатам идентификации ГСО дополнительно предлагается метод параметрической оценки в режиме онлайн за конечное время для повышения точности идентификации и переходного отклика.Кроме того, следует отметить, что среди различных методов управления скользящий режим управления (SMC) обладает высокой устойчивостью к внешним возмущениям и внутренним системным неопределенностям. В частности, недавно предложенный метод управления нелинейным скользящим режимом (NSMC) способен улучшить скорость сходимости ошибок отслеживания по сравнению с управлением линейным скользящим режимом [15–17], и поэтому в этой главе он будет адаптирован для достижения удовлетворительного отслеживания. представление.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.