Сервопривод
| Описание | это электромеханический привод, который через внутреннюю обратную связь, устанавливает точное положение вала механизма в зависимости от внешних управляющих сигналов. |
|---|---|
| Область знаний | Робототехника |
| Авторы | |
| Поясняющее видео | https://www.youtube.com/watch?v=V5hB1TsoloE&t=90s |
| Близкие понятия | Следящий привод, сервомотор |
| Среды и средства для освоения понятия | Робототехника |
Широкое применение сервопривод нашел в робототехнике, машиностроении, автомобилестроении, автоматизации процессов в производстве. С его помощью приводятся в действие манипуляторы, выполняется открытие (полное или неполное) или закрытие (прикрытие) заслонок, в станкостроении для подачи режущего инструмента и других исполнительных механизмов.
Представляет собой устройство, состоящее их электродвигателя, редуктора, датчика положения (энкодера) или резистора и контроллера (устройства управления).
Виды сервопривода
Сервоприводы подразделяют на электромеханические. В них механизм состоит из электродвигателя и редуктора. Отличаются относительно невысоким быстродействием.
Различают по типу примененного двигателя:
- синхронные, имеют высокую точность вращения выходного вала, быстро набираю обороты;
- асинхронные, отличаются стабильным вращением вала;
- с коллекторным двигателем постоянного или переменного тока (универсальным).
Сервоприводы, где движущим механизмом является поршень с цилиндром, имеют высокое быстродействие. Применяется в автомобиле для переключения скоростей в АКПП. Монтируется в роботах, перемещающих грузы более ста килограмм. В промышленных установках, для переключения заслонок в упаковочных автоматах, где в качестве энергоносителя применяют сжатый воздух.
Основные характеристики сервопривода:
Основным параметром является крутящий момент или усилие на валу. В паспортных данных указываются две величины, относительно разного напряжения питания. Быстродействие, показывает, за какой промежуток времени произойдет поворот выходного вала на 600. Указываются значения для разной величины напряжений. Какой используется управляющий сигнал, аналоговый или цифровой. Питающее напряжение. Большинство небольших приводов питается напряжением от 4,8 до 7,2 Вольт. Применяется, например, в радиоуправляемых моделях. Комплектуется тремя проводами и имеет стандартную распиновку. На белый, коричневый или желтый подается сигнал управления, на красный напряжение питания, а черный – общий провод. Рабочий угол поворота, обычно он составляет 1800 или 3600. Выпускаются модернизированные приводы с постоянным вращением вала; Материал изготовления шестеренок редуктора. Они изготавливаются из латуни, карбона, пластика или могут быть комбинированные. Стандартные распиновки сервоприводов разных произодителей
В электромеханическом сервоприводе применяются электродвигатели с сердечником, при работе которых возникает вибрация, когда происходит вращение маятника. Это уменьшает точность поворота выходного вала. Лишены этого недостатка моторы с минимальной кинетической энергией ротора. Такие привода необходимы для ЧПУ станка, чтобы точно установить исполнительный механизм. Однако, они дороже двигателей с сердечником.
Самым распространенным редуктором является шестеренчатый, который предназначен для понижения частоты вращения и увеличения момента на выходном валу. Реже применяют привод с червячным редуктором, который имеет большое передаточное число, но дороже и сложнее в производстве.
Область применения
Сервопривод нашел широкое применение в робототехнике и манипуляторах. При создании небольших механизмов используют сервопривод mg995 и ему подобные.
Малогабаритный сервопривод mg995 для радиолюбительской практики и малой автоматизации
Для управления современными приводами в радиолюбительских изделиях часто используется представители семейства ардуино. Оно представляет набор электронных устройств, предназначенных для управления роботами и приборами автоматики, где применяется сервопривод. Управляющий сигнал может быть аналоговым или цифровым.
Для теплых полов используют автоматику, которая поддерживает заданную температуру. А подачу теплоносителя, который представляет собой горячую воду от отопительного котла, регулирует сервопривод.
Его подключают к устройству управления, которое контролирует температуру с помощью датчика температуры, и выдает команду на электротермический сервопривод типа RBM 24V. Также может применяться сервопривод АС230V с регулятором.
Сервопривод для отопления
Регулирование температуры в отоплении осуществляется автоматикой, для чего используется сервопривод типа ICMA NC230V или NC24V. Приборы выпускаются на различное напряжение питания.
Достоинства и недостатки Сервопривод имеет преимущества перед аналогичными устройствами, например, шаговыми двигателями. За счет обратной связи механизм может корректировать положение вала, независимо от нагрузки на ось, что позволяет устанавливать рабочий механизм с высокой точностью.
Основными преимуществами являются:
- высокая точность позиционирования; - с помощью редуктора понижаются обороты и повышается момент; - позиционирование рабочего органа можно легко откорректировать, внеся изменение в программу управления; - возможность достигать больших ускорений при работе, что делает сервопривод более подходящим к использованию в быстродействующих устройствах, по сравнению с шаговыми двигателями; - равномерный момент почти во всем диапазоне скоростей; - хорошо переносят перегрузки. К недостаткам можно отнести:
- наличие редуктора (особенно критично если в нём пластиковые шестерни или из мягких металлов); - износ резистивных дорожек (если для обратной связи при позиционировании используется потенциометр); - сложная настройка программы управления, для получения результатов высокой точности; - высокая стоимость оборудования (по сравнению с шаговыми двигателями, например); - точность зачастую меньше, чем у шаговых двигателей. Но учтите что все преимущества и недостатки усреднены, могут быть как шаговые двигатели, которые в определенном применении покажут себя лучше сервопривода, так и наоборот.
