เซอร์โวมอเตอร์คืออะไรและทำงานอย่างไร

การควบคุมการเคลื่อนไหวที่แม่นยำด้วยเซอร์โวมอเตอร์

เซอร์โวมอเตอร์เป็นตัวกระตุ้นความแม่นยำสูง - โดยใช้การควบคุมแบบปิด - โดยทั่วไปจะประกอบด้วยคอนโทรลเลอร์ไดรเวอร์เซอร์โวและมอเตอร์พร้อมข้อเสนอแนะ ในระหว่างการดำเนินการคอนโทรลเลอร์จะออกคำสั่งเช่นตำแหน่งความเร็วหรือแรงบิด ไดรเวอร์เซอร์โวเปรียบเทียบคำสั่งเหล่านี้กับค่าจริงที่ป้อนกลับโดยตัวเข้ารหัสมอเตอร์คำนวณค่าเบี่ยงเบนและปรับกระแสไฟความถี่และเฟสโดยใช้อัลกอริทึมเช่น PID เพื่อควบคุมความเร็วทิศทางและแรงบิดของมอเตอร์อย่างแม่นยำ ตัวเข้ารหัสให้การตอบกลับสถานะเวลา - อย่างต่อเนื่องกับไดรเวอร์ซึ่งปรับเอาต์พุตอย่างต่อเนื่องเพื่อให้แน่ใจว่าสถานะการทำงานของมอเตอร์นั้นสอดคล้องกับค่าเป้าหมายอย่างมาก

เนื่องจากความแม่นยำสูงการตอบสนองที่รวดเร็วและการต่อต้านที่แข็งแกร่ง - ความสามารถในการรบกวนเซอร์โวมอเตอร์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในหุ่นยนต์อุตสาหกรรมเครื่องมือเครื่องซีเอ็นซีสายการผลิตอัตโนมัติหัวแพน/เอียงกล้องและสาขาอื่น ๆ พวกเขาสามารถใช้งานการควบคุมตำแหน่งความเร็วและแรงบิดเพื่อให้ตรงกับข้อกำหนดการควบคุมการเคลื่อนไหวของประสิทธิภาพสูง -

โครงสร้างภายในและหลักการทำงานของเซอร์โวมอเตอร์

โครงสร้างภายในของเซอร์โวมอเตอร์ค่อนข้างกะทัดรัดและมีประสิทธิภาพโดยทั่วไปจะประกอบด้วยมอเตอร์ DC ขนาดเล็กโพเทนชิออมิเตอร์และวงจรควบคุม มอเตอร์ DC เชื่อมต่อกับล้อควบคุมผ่านชุดเกียร์ที่มีความแม่นยำ เมื่อมอเตอร์หมุนความต้านทานของโพเทนชิออมิเตอร์จะเปลี่ยนไปตามลำดับทำให้วงจรควบคุมสามารถรับรู้ตำแหน่งของเพลาหมุนได้แบบเรียลไทม์และปรับแอมพลิจูดและทิศทางของการเคลื่อนไหวอย่างแม่นยำ ตำแหน่งเป้าหมายที่ต้องการคืออินพุตผ่านสายสัญญาณในรูปแบบของพัลส์ไฟฟ้า วงจรควบคุมเปรียบเทียบตำแหน่งเป้าหมายกับตำแหน่งจริงเพื่อกำหนดทิศทางของการหมุนและพลังงานไดรฟ์ที่ต้องการ

ในระหว่างการทำงานเมื่อเพลามอเตอร์มาถึงตำแหน่งที่ตั้งไว้ล่วงหน้าระบบควบคุมจะตัดกำลังออกทันทีและหยุดการขับขี่ หากมีการเบี่ยงเบนตำแหน่งใด ๆ มอเตอร์จะปรับตามหลักการของการควบคุมตามสัดส่วนโดยที่ความเร็วมอเตอร์เป็นสัดส่วนกับข้อผิดพลาดตำแหน่ง เมื่อเข้าใกล้ตำแหน่งเป้าหมายมอเตอร์จะทำการปรับที่ดีด้วยความเร็วที่ต่ำกว่า หากการเบี่ยงเบนมีขนาดใหญ่มันจะเข้าใกล้เป้าหมายอย่างรวดเร็วด้วยความเร็วที่สูงขึ้น การปรับข้อผิดพลาดเวลา - จริงนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าเซอร์โวมอเตอร์จะรักษาประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูงและความแม่นยำในการเคลื่อนไหวในขณะที่ทำงานให้เสร็จ

การควบคุมมอเตอร์เซอร์โว

Servo Motors ถูกควบคุมโดยการส่งพัลส์ไฟฟ้าที่มีความกว้างที่แตกต่างกัน - ที่รู้จักกันในชื่อการปรับความกว้างพัลส์ (PWM) - ผ่านสายควบคุม เซอร์โวแต่ละตัวมีชีพจรขั้นต่ำและสูงสุดที่กำหนดไว้รวมถึงอัตราการทำซ้ำที่เฉพาะเจาะจง โดยทั่วไปแล้วเซอร์โวมอเตอร์สามารถหมุนได้ 90 องศาทั้งสองทิศทางให้ช่วงการเคลื่อนไหวทั้งหมด 180 องศา ตำแหน่งที่เป็นกลางของมอเตอร์คือที่ซึ่งมีศักยภาพเท่ากันในการหมุนตามเข็มนาฬิกาหรือทวนเข็มนาฬิกา

เพื่อให้เข้าใจว่าเซอร์โวมอเตอร์ทำงานอย่างไรให้พิจารณาว่าสัญญาณ PWM กำหนดตำแหน่งของเพลา ระยะเวลาของพัลส์ที่ส่งผ่านสายควบคุมสั่งให้โรเตอร์ย้ายไปยังตำแหน่งที่ต้องการ โดยทั่วไปแล้วเซอร์โวมอเตอร์คาดว่าชีพจรทุก ๆ 20 มิลลิวินาที (MS) โดยมีความยาวชีพจรควบคุมมุมการหมุน ตัวอย่างเช่นชีพจร 1.5 มิลลิวินาทีจะวางตำแหน่งมอเตอร์ที่ 90 องศา ชีพจรที่สั้นกว่า 1.5 ms จะเคลื่อนย้ายมอเตอร์ทวนเข็มนาฬิกาไปยัง 0 องศาในขณะที่พัลส์ที่ยาวกว่า 1.5 มิลลิวินาทีจะหมุนตามเข็มนาฬิกาไปทาง 180 องศา

เมื่อได้รับคำสั่งให้ย้ายเซอร์โวจะหมุนไปยังตำแหน่งที่ระบุและถือไว้ หากแรงภายนอกผลักดันให้กับเซอร์โวในขณะที่ยังคงรักษาตำแหน่งเซอร์โวจะต่อต้านถูกย้าย แรงสูงสุดที่เซอร์โวสามารถใช้เป็นที่รู้จักกันในชื่อการจัดอันดับแรงบิด อย่างไรก็ตาม servos ไม่สามารถดำรงตำแหน่งได้อย่างไม่มีกำหนด - ชีพจรตำแหน่งจะต้องทำซ้ำอย่างต่อเนื่องเพื่อให้เซอร์โวเข้าที่ การทำความเข้าใจด้านเทคนิคเหล่านี้ของเซอร์โวมอเตอร์และวิธีการทำงานเป็นสิ่งจำเป็นเมื่อเลือกประเภทที่เหมาะสมสำหรับแอปพลิเคชันของคุณ

ทำความเข้าใจกับเซอร์โวมอเตอร์ประเภทต่าง ๆ

Servo Motors มีให้เลือกหลายประเภทแต่ละประเภทเหมาะสำหรับแอปพลิเคชันที่แตกต่างกันและความต้องการด้านประสิทธิภาพ Servos มาตรฐาน RC เป็นเรื่องธรรมดาในโครงการงานอดิเรกรถยนต์ RC และหุ่นยนต์ขนาดเล็กโดยทั่วไปจะมีการควบคุมการหมุน 180 องศาผ่านสัญญาณ PWM เซอร์โวการหมุนอย่างต่อเนื่องสามารถหมุนได้อย่างไม่มีที่สิ้นสุดด้วยความเร็วในการควบคุม PWM และทิศทางมากกว่าตำแหน่งทำให้เหมาะสำหรับล้อและสายพาน เซอร์โวอะนาล็อกตอบสนองโดยตรงกับสัญญาณ PWM นำเสนอความเรียบง่ายและต้นทุนที่ต่ำกว่า แต่มีความแม่นยำน้อยลงในขณะที่เซอร์โวดิจิตอลใช้ไมโครโปรเซสเซอร์เพื่อการตอบสนองที่เร็วขึ้นแรงบิดที่สูงขึ้นและการยึดตำแหน่งที่ดีขึ้น

สำหรับแอปพลิเคชั่นอุตสาหกรรมหรือสูง - เซิร์ฟเวอร์ AC และ BRUSHLESS DC (BLDC) ให้ประสิทธิภาพมากขึ้นอายุการใช้งานที่ยาวขึ้นและแรงบิดที่เหนือกว่า - ถึง - อัตราส่วนขนาด สิ่งเหล่านี้มักจะจับคู่กับ encoders เพื่อรับข้อเสนอแนะตำแหน่งที่แม่นยำ การเลือกเซอร์โวที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับปัจจัยต่าง ๆ เช่นช่วงการหมุนแรงบิดความเร็วความแม่นยำและประเภทของการควบคุมที่จำเป็นสำหรับแอปพลิเคชันเฉพาะ

การวิเคราะห์แอปพลิเคชันฟิลด์ Multi - ของ Servo Motors

เซอร์โวมอเตอร์มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการใช้งานอุตสาหกรรมและทุกวันเนื่องจากความแม่นยำสูงการตอบสนองสูงและการควบคุมได้ ในระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรมพวกเขาขับรถลำเลียงประกอบและอุปกรณ์ประมวลผลบนสายการผลิตบรรลุตำแหน่งที่แม่นยำและการควบคุมความเร็ว ในหุ่นยนต์ Servo Motors ควบคุมการเคลื่อนไหวร่วมและการเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์เพื่อให้มั่นใจว่าการทำงานที่แม่นยำ - สูง ในยานยนต์การบินและอวกาศและอุปกรณ์การแพทย์เซอร์โวมอเตอร์ถูกนำมาใช้เพื่อควบคุมการเคลื่อนไหวของส่วนประกอบต่าง ๆ เช่นพวงมาลัยไฟฟ้าแผงควบคุมการบินและแขนหุ่นยนต์ผ่าตัด Servo Motors ยังใช้ในบ้านอัจฉริยะ, กล้อง/เอียงและรุ่น RC, การเคลื่อนไหวที่ราบรื่น, ควบคุมได้ด้วยความน่าเชื่อถือและความสามารถในการเขียนโปรแกรม

คำถามที่พบบ่อย

เซอร์โวมอเตอร์แตกต่างจากมอเตอร์ปกติอย่างไร?

ซึ่งแตกต่างจากมอเตอร์ปกติที่ทำงานใน Open - การควบคุมลูปโดยใช้แรงดันไฟฟ้าหรือกระแสไฟฟ้าที่ใช้ แต่เพียงผู้เดียว Servo Motors ทำงานในระบบปิด - พร้อมข้อเสนอแนะ สิ่งนี้ช่วยให้การควบคุมตำแหน่งความเร็วและแรงบิดที่แม่นยำเหมาะสำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการความแม่นยำสูงและการตอบสนองที่รวดเร็ว

องค์ประกอบหลักของมอเตอร์เซอร์โวคืออะไร?

• ตัวมอเตอร์: ให้การเคลื่อนที่แบบหมุนหรือเชิงเส้น
• อุปกรณ์ตอบรับ: encoder หรือ resolver สำหรับการตรวจสอบตำแหน่งของเวลาจริง -
• Servo Drive: รับสัญญาณควบคุมและปรับเอาต์พุตมอเตอร์
• ระบบควบคุม: ประมวลผลคำสั่งอินพุตและสร้างสัญญาณควบคุมเอาต์พุต

ข้อผิดพลาดของเซอร์โวมอเตอร์ทั่วไปคืออะไรและจะแก้ไขปัญหาได้อย่างไร?

• ความร้อนสูงเกินไป: ตรวจสอบว่าโหลดสูงเกินไปหรือการระบายอากาศไม่เพียงพอ
• ไม่มีการตอบสนองต่อสัญญาณควบคุม: ตรวจสอบแหล่งจ่ายไฟการเชื่อมต่อสัญญาณและการตั้งค่าไดรฟ์
• ข้อผิดพลาดตำแหน่ง: ตรวจสอบอุปกรณ์ตอบรับสำหรับปัญหาความเสียหายหรือการสอบเทียบ
• เสียงรบกวนหรือการสั่นสะเทือน: ตรวจสอบการเชื่อมต่อเชิงกลที่หลวมหรือความไม่สมดุลของมอเตอร์