Servodrev (fra latin servus - tjener, assistent, slave) eller servodrev - et mekanisk drev med automatisk tilstandskorrektion gennem intern negativ feedback , i overensstemmelse med parametre indstillet udefra.
Et servodrev er enhver form for mekanisk drev (enhed, arbejdslegeme), der inkluderer en sensor (position, hastighed, indsats osv.) og en drevkontrolenhed (elektronisk kredsløb eller mekanisk forbindelsessystem), der automatisk vedligeholder de nødvendige parametre på sensor (hhv. på enheden) i henhold til den indstillede eksterne værdi (position af kontrolknappen eller numerisk værdi fra andre systemer).
Enkelt sagt er et servodrev en "automatisk præcis eksekvering" - ved at modtage værdien af en kontrolparameter som input (i realtid), søger det "på egen hånd" (baseret på sensoraflæsningerne) at skabe og opretholde denne værdi ved udgangen af aktuatoren.
Servodrev, som en kategori af drev, omfatter mange forskellige regulatorer og forstærkere med negativ feedback, for eksempel hydrauliske, elektriske, pneumatiske boostere til manuel kørsel af kontrolelementer (især styre- og bremsesystemer på traktorer og biler), dog udtrykket "servodrev" bruges oftest (og i denne artikel) til at henvise til et elektrisk drev med positionsfeedback, der bruges i automatiske systemer til at drive kontrolelementer og arbejdslegemer .
Servodrev bruges i øjeblikket i højtydende udstyr i følgende industrier: maskinteknik; automatiske produktionslinjer: drikkevarer, emballage, byggematerialer, elektronik osv., håndteringsudstyr; polygrafi; træbearbejdning, fødevareindustri.
Den enkleste styreenhed til et elektrisk servodrev kan bygges på et kredsløb til sammenligning af værdierne af feedbacksensoren og den indstillede værdi med en spænding med den passende polaritet (gennem et relæ) påført den elektriske motor. Mere komplekse kredsløb (på mikroprocessorer) kan tage højde for inertien af det drevne element og implementere jævn acceleration og deceleration af den elektriske motor for at reducere dynamiske belastninger og mere nøjagtig positionering (for eksempel drevet af hoveder i moderne harddiske).
For at styre servodrev eller grupper af servodrev kan du bruge specielle CNC -controllere , der kan bygges på basis af programmerbare logiske styreenheder (PLC'er).
Motoreffekt: fra 0,05 til 15 kW.
Momenter (nominelt): 0,15 til 50 Nm.
En anden mulighed for præcis placering af drevne elementer uden feedbacksensor er brugen af en stepmotor . I dette tilfælde tæller styrekredsløbet det nødvendige antal impulser (trin) fra benchmarkens position (denne funktion skyldes den karakteristiske støj fra en stepmotor i 3,5" og CD / DVD-drev, når du prøver at genlæse) Samtidig sikres nøjagtig positionering af parametriske systemer med negativ feedback, som er dannet af de tilsvarende poler på statoren og stepmotorens rotor, der interagerer med hinanden.Stepmotorens styresystem, aktiverer den tilsvarende stator pol, genererer et kommandosignal for det tilsvarende parametriske system.
Da en sensor normalt styrer det drevne element, har en elektrisk servo følgende fordele i forhold til en stepmotor :
Ulemper i forhold til stepmotor
Servodrevet kan dog bruges på basis af en stepmotor eller som supplement til det, til en vis grad at kombinere deres fordele og eliminere konkurrencen mellem dem (servodrevet udfører grov positionering i aktionsområdet for den tilsvarende stepmotorens parametriske system, og sidstnævnte udfører den endelige positionering ved et relativt stort drejningsmoment og positionsfiksering).
PS:
Der er intet fikseringsproblem i et servodrev, i modsætning til et stepper. Højpræcisionspositionering og fastholdelse i en given position sikres ved driften af den elektriske maskine i ventiltilstand, hvis essens er reduceret til dens drift som en strømkilde. Afhængigt af positionsmisforholdet (og andre koordinater for det elektriske drev) dannes en kraftopgave. Samtidig er den utvivlsomme fordel ved servodrevet energieffektivitet: strømmen tilføres kun i den mængde, der er nødvendig for at holde arbejdslegemet i en given position. I modsætning til step mode, når den maksimale strømværdi anvendes, som bestemmer maskinens vinkelkarakteristik. Maskinens vinkelkarakteristik svarer for små afvigelser til en mekanisk fjeder, som forsøger at "trække" arbejdslegemet til det ønskede punkt. I et stepperdrev, jo større positionsmismatch er, jo større er kraften ved en konstant strøm.
1. Roterende servo
2. Lineær bevægelsesservo
Synkront servodrev - giver dig mulighed for nøjagtigt at indstille rotationsvinklen (nøjagtig til bueminutter), rotationshastighed, acceleration. Accelererer hurtigere end asynkron, men mange gange dyrere.
Asynkron servo ( Asynkron maskine med hastighedssensor) - giver dig mulighed for præcist at indstille hastigheden, selv ved lave hastigheder.
Lineære motorer - kan udvikle enorme accelerationer (op til 70 m/s²).
3. Efter handlingsprincippet
I et elektromekanisk servodrev er bevægelsen dannet af en elektrisk motor og en gearkasse.
I et elektrohydromekanisk servodrev er bevægelsen dannet af et stempel-cylindersystem. Disse servodrev har en størrelsesorden højere hastighed sammenlignet med elektromekaniske.
Servodrev bruges til præcis (ifølge sensoren) positionering (oftest) af det drevne element i automatiske systemer:
Roterende bevægelsesservoer bruges til :
Lineære bevægelsesservodrev anvendes for eksempel i maskiner til installation af elektroniske komponenter på printplader.
En servomotor er et servodrev med en motor designet til at flytte udgangsakslen til den ønskede position (i overensstemmelse med styresignalet) og automatisk holde denne position.
Servomotorer bruges til at drive enheder styret af akslens rotation, såsom åbning og lukning af ventiler, kontakter og så videre.
Vigtige egenskaber ved en servomotor er motorisk dynamik, ensartet bevægelse, energieffektivitet .
Servomotorer er meget udbredt i industrien , såsom metallurgi , CNC-værktøjsmaskiner , presse- og stemplingsudstyr, bilindustrien , rullende materiel til jernbaner .
For det meste brugte servodrev 3-polede børstede motorer, hvor en tung rotor med viklinger roterer inde i magneterne.
Den første forbedring, der blev anvendt, var en stigning i antallet af viklinger til 5. Således steg drejningsmomentet og accelerationshastigheden. Den anden forbedring er en ændring i motorens design. En stålkerne med viklinger er meget svær at spinde hurtigt. Derfor blev designet ændret - viklingerne er uden for magneterne, og rotationen af stålkernen er udelukket. Motorens vægt er således faldet, accelerationstiden er faldet, og omkostningerne er steget.
Og endelig er det tredje trin brugen af børsteløse motorer. Børsteløse motorer er mere effektive, fordi der ikke er nogen børster eller glidende kontakter. De er mere effektive, giver mere kraft, hastighed, acceleration, drejningsmoment.