سروو موتور چیست؟ و کاربرد آن در صنعت
سروو موتور (Servo Motor) نوعی الکتروموتور است که به کمک مجموعه‌ای از مدارات کنترلی الکترونیکی مانند درایورها، امکان کنترل دقیق حرکت را فراهم می‌کند. در این سیستم، شفت موتور وظیفه‌ی چرخش مکانیکی را بر عهده دارد، در حالی که مدارهای کنترلی مسئول ایجاد دقت در عملکرد هستند. این دقت شامل کنترل زاویه چرخش، سرعت، شتاب و موقعیت می‌باشد.
سروو موتور چیست؟
سروو موتورها در دو نوع گیربکس‌دار و بدون گیربکس تولید می‌شوند و در ابعاد بسیار متنوعی، از اندازه‌های مینیاتوری تا مدل‌های بزرگ صنعتی در دسترس هستند.
مدل‌های کوچک معمولاً در پروژه‌های رباتیک، مکاترونیک و ابزارهای دقیق به کار می‌روند؛ در حالی که مدل‌های بزرگ در ماشین‌آلات صنعتی نظیر دستگاه‌های CNC، پرینترهای صنعتی و خطوط تولید خودکار استفاده می‌شوند.
اصطلاح سروو موتور هم برای موتورهای DC و هم برای موتورهای AC بکار برده می شود ولی در صنعت، سروو موتورهای اولیه عموماً به صورت DC بودند زیرا سالیان متمادی کنترل جریان بالا از طریق SCR ها انجام می شد.
هنگامی که ترانزیستورها توانائی کنترل جریان بالا و تبدیل آن به فرکانس بیشتر را یافتند، سروو موتور های AC رواج بیشتری پیدا کردند. سروو موتورهای اولیه برای طراحی تقویت کننده های خودکنترل در اتوماسیون صنعتی مورد استفاده قرار می گرفتند ولی امروزه می توان دسته ای از این موتورها را برای تقویت کننده های کنترل کننده با فرکانس متغیر طراحی کرد بدین معنی که موتور می تواند در سیستم خودکنترل و نیز در سیستم فرکانس متغیر کاربردهای متفاوتی داشته باشد.
در صنعت، هر سیستم مدار بسته که دارای موتور پله‌ای (STEPPER) نیست را سیستم خودکنترل (Servo) می نامند. بنابراین این احتمال برای موتور القایی AC ساده و متصل به کنترل گر سرعت وجود دارد که به چنین موتوری سروو موتور بگویند اما تغییراتی باید در موتور انجام شود تا بتوان آنرا سروو موتور نامید.این تغییرات شامل موارد زیر است:
- توانایی کاربرد در محدوده ای از سرعت بدون تلفات گرمائی
- توانایی کاربرد در سرعت صفر
- به همراه گشتاور مناسب برای نگهداری بار در محل
- توانائی کاربرد در سرعت بسیار کم در مدت طولانی.
سرعـت پاسخ گویی سروو موتورها به سیگنال خطا بالا بوده و سریعاً به بار شتاب می دهنـد
و تفاوت اصلی سروو موتورها با موتورهای معمولی را می توان در خواندن فیدبک خروجی دانست.
سیستم کنترلی فیدبک دار
یک سیستم کنترلی فیدبک دار، سیـستم کنـترلی است که به نگهـداشتن یک رابطه مفروض بین یک کمیت کنـترل شده و یک کمیـت مرجع، با مقایسه توابع آنها و اسـتفاده از اختلاف به عنوان وسیله کنترل منجر می شود.
سیستم کنـترلی فیدبک الکتریکی، عموماً برای کار به انرژی الکتـریکی تکیه می کند . مشخصـات مهمی که معمولا برای چنین کنترلی مورد نیاز است، عبارتند از:
- پاسخ سریع
- دقت بالا
- کنترل بدون مراقبت
- کارکرد از راه دور
عملکرد سروو موتور
سروو موتور ها قابلیت چرخش از زاویه صفر تا ۳۶۰ درجه را دارند. برای چرخش سروو باید یک پالس بر روی پایه وسط اعمال کرد که این پالس باید دارای فرکانس خاصی (معمولا ۵۰ تا ۱۰۰ هرتز) و عرض پالس مثبت آن باید بین یک تا ۲ میلی ثانیه باشد. زمانی که عرض این پالس یک میلی ثانیه است موتور کاملاً به سمت چپ می رود و هنگامیکه ۲ میلی ثانیه است موتور کاملاً به سمت راست می چرخد و در حالتیکه 1.5 میلی ثانیه است موتور در حالت وسط قفل می شود.
خرید تجهیزات اتوماسیون صنعتی دلتا
مزایای سروو موتورها
مزایای سروو موتور ها در صنعت و دلیل استفاده ی روزافزون آنها در اتوماسیون صنعتی شامل موارد زیر است:
- دارای روتورهای قفس سنجابی ساده هستند و در مقایسه با سیم پیچی آرمیچر از نظر ساختاری، محکمتر هستند.
- سروو موتور ها، دارای جاروبک برای کموتاسیـون نیستنـد و نیاز به تعمیر ونگهداری دائم ندارند.
- هیچ عایقی در اطراف هادی آرمیچر آنچنان که در موتوروجود دارد نیست پـس آرمیـچر میتواند بهتر گرما را پخش کند.
- بدلیل اینکه آرمیـچر، سیـم پیچی های عایـق دار پیچـیده ای ندارد، قطر آن می توانـد برای کاهش اینرسی روتور بسیار کاهش یابد.
این امر به جلوگیری از Overshoot در مکـانیسم سـروو کمک می کند.
سروو موتور اصولاً یک موتور سه فاز القایی است به جز در مورد جنبه‌های خـاص طراحی آن.
توان مکانیکی خروجی یک سروو موتور از ۲ وات تا چند صد وات تغییر می کند.
سرو موتورهای دقیق در کامپیوترها، ابزارهای سروو و شماری ازکاربردها که به دقت بالایی نیاز است بکار می روند.
مدهای کاری سروو موتور
سروو موتورها می توانند در سه مد کاری زیر مورد اصتفاده قرار گیرند:
- موقعیت
- سرعت
- گشتاور
در مد گشتاور سروو مقدار N.M، در مد موقعیت مقدار Position و در مد سرعت مقدار .RPM خروجی موتور را اندازه گیری و کنترل می کند.
ناگفته نماند برخی از سرووها می توانند همزمان هر سه مد کاری را نیز کنترل کنند.
تشریح عملکرد یک نمونه عملی
امروزه به سرووها در صنعت و اتوماسیون صنعتی بخصوص در ماشین آلات چند محوره همچون سی ان سی ها به دلیل دقت بالا و قابل کنترل بودن نگاه ویژه ای می شود. درمثال زیر میتوان آموزش عملکرد یک سروو موتور را در راه اندازی یک خط بسته بندی آنالیز کرد:
در این سیستم یک سروو درایو از برند شرکت دلتا بعنوان کنترل کننده اصلی، دو سروو درایو دیگر از همین برند را با فرمان های پالس کنترل می کند. در این سیستم سروو درایو اصلی با باز کردن رول بسته بندی و همزمان فرستادن پالس به سروو درایو شماره دو برای حرکت دادن کانوایر حامل محصول و به سروو درایو شماره یک برای برش رول که محل دقیق آن با استفاده از یک سنسور حس می شود سیستم را کنترل می کند.
این پروسه در مد کنترل موقعیت با کنترل واحد پالس بر میلی متر توسط سروو موتور کنترل می شود.
سروو درایو با تولید پالس و خواندن فیدبک آن مقدار میلی متر طی شده را محاسبه، اندازه گیری و کنترل می کند.
برای جلوگیری از بروز خطای Position برای سروو درایو های استفاده شده در این پروسه صنعتی
از یک سنسور مرجع یا سنسور تعیین نقطه صفر برای هر سروو درایو استفاده شده است.
در بازار جهانی، برندهای مختلفی از سروو موتور وجود دارند که هر کدام بسته به کیفیت، دقت، کاربری صنعتی یا رباتیکی و قیمت، کاربرد خاص خود را دارند. در ادامه، برخی از معروف‌ترین برندهای سروو موتور معرفی شده‌اند:
برندهای معروف سروو موتور:
-
Yaskawa (یاسکاوا) – ژاپن
-
Mitsubishi (میتسوبیشی) – ژاپن
-
Panasonic (پاناسونیک) – ژاپن
-
سروو موتور Delta (دلتا) – تایوان
-
Siemens (زیمنس) – آلمان
-
Allen-Bradley (آلن بردلی) – آمریکا
-
Omron (امرون) – ژاپن
-
Lenze (لنزه) – آلمان
-
Schneider Electric (اشنایدر) – فرانسه
-
Hiwin (هایوین) – تایوان
-
FANUC (فانوک) – ژاپن
-
Leadshine (لیدشاین) – چین
-
Hitec و Futaba – برای کاربردهای رباتیکی و هواپیماهای مدل (ژاپن)
شرح برند های سروو موتور
هر یک از این برندها بسته به نوع پروژه، انتخاب مناسبی هستند. به عنوان مثال، برندهای یاسکاوا، میتسوبیشی و فانوک برای پروژه‌های صنعتی پیشرفته با دقت بالا، مانند ماشین‌آلات CNC، خطوط تولید اتوماتیک و بازوهای رباتیک صنعتی به کار می‌روند. برندهایی مانند دلتا، لیدشاین و هایوین به دلیل قیمت اقتصادی‌تر در پروژه‌های نیمه‌صنعتی و دانشگاهی محبوب هستند. برای مصارف کوچک و ربات‌های آموزشی یا هواپیماهای کنترلی، برندهایی نظیر Hitec و Futaba کاربرد دارند که دقت مناسبی با ابعاد کوچک ارائه می‌دهند.