Kaj je servomotor? Podrobno razlaga o načelu delovanja in uporabi

Kaj je servomotor?

A servomotor vsebuje celoten servosistem, ki je sestavljen iz motorja, visoko natančnega kodnika (ali drugega senzorja za povratno informacijo), servopogona in glavnega kontrolnika. Za razliko od konvencionalnih motorjev ta sistem temelji na mehanizmu krmiljenja z zaprto zanko, kar omogoča visoko natančno krmiljenje položaja, hitrosti in navora v realnem času glede na komande, hkrati pa ponuja tudi hitro odzivnost.

Kako deluje servomotor?

Natančnost servomotorja izhaja iz njegovega zaprtega krmilnega sistema. Ta sistem dosegne visokonatančno krmiljenje s pomočjo nenehnega cikla ukaz-odziv-korekcija: krmilnik na višji ravni najprej pošlje ukazni signal, ki določa ciljno pozicijo; pogon servomotorja nato ojači ta signal v visokonapetostni tok, ki poganja motor. Vzpostavljeno kodirno napravo ali senzor v motorju v realnem času spremlja dejansko pozicijo in hitrost ter posreduje povratne informacije pogonu. Pogon nato neprekinjeno primerja ciljno in dejansko pozicijo z uporabo krmilnih strategij, kot so algoritmi PID. Takoj ko zazna odstopanje (npr. zaradi sprememb obremenitve), takoj prilagodi izhodni tok za dinamično korekcijo. Celoten proces se izvede v milisekundah, kar omogoča motorju, da hitro doseže in natančno ohranja ciljno pozicijo ter ostaja stabilen tudi pod vplivom zunanje motnje. To pa v smislu navora, hitrosti in krmiljenja pozicije znatno presega odprte sisteme, kot so npr. koraki motorji.

Vrste servomotorjev
Servomotorje razdelimo na enosmerne (DC) in izmenične (AC) servomotorje, glede na vrsto napajanja.

• AC servomotorji
  
  Ob uporabi izmeničnega toka so motorji glede na načelo delovanja in strukturo razdeljeni na servomotorje z visokotnočnim krmiljenjem in asinhronske servomotorje. PMSM ponujajo prednosti, kot so visoka natančnost in hitra odzivnost ter se pogosto uporabljajo v visokotnočnih krmilnih aplikacijah, kot so industrijski roboti, CNC stroji, polprevodniška oprema in avtomatizirane proizvodne linije. Asinhroni servomotorji so primerni za uporabo v napravah z visokim vrtinčnim momentom, visoko hitrostjo in manj zahtevnimi natančnostnimi pogoji, kot so centrifuge, kompresorji ipd.
• DC servomotorji
  
  Ko so pogonjeni z enosmernim tokom, so servomotorji predvsem razdeljeni na servomotorje z električnimi ščetkami in brez ščetk (BLDC), odvisno od njihove strukture in načina delovanja. Osnovna razlika med obema vrstama je v načinu komutacije: servomotorji z električnimi ščetkami uporabljajo mehansko komutacijo, ki temelji na fizičnem stiku med ščetkami in kolektorjem; medtem ko servomotorji BLDC uporabljajo elektronsko komutacijo, pri kateri se za natančno krmiljenje uporabljajo senzorji položaja in izvorni elementi. V trenutnem času servomotorji BLDC zaradi svojih pomembnih prednosti glede zmogljivosti, zanesljivosti in življenjske dobe postopoma nadomeščajo motorje z električnimi ščetkami ter postajajo glavna izbira za visokotnečne in visokozanesljive servoprimene.

Uporaba servomotorjev

Posebne zmožnosti servomotorjev jih naredijo nepogrešljive v številnih področjih:

• Industrijska avtomatizacija: robotika, CNC obdelava, embalažna oprema itd.
• Robotika: Natančno krmiljenje sklepov v robotskih rokah in nogah.
• Potrošniška elektronika: Poganjajte lečo v kameri, da dosežete avtofokus in nadzorujte gibanje tiskalne glave v naprednih 3D tiskalnikih.
• Medicinska oprema: Napajanje natančnih orodij v kirurških robotih in nadzor tekočinskega črpanja v diagnostičnih strojih.

Izbrani izdelki servomotorjev

• NEMA 23 Integrirani DC servomotor : brezkrtačni enosmerni motor v okviru 57 mm, ki vključuje 16-bitni kodirnik in pogon servomotorja.
  
• EtherCAT AC servomotor : Servomotor, ki zajema najpogostejše močnostne razrede od 0,05 kW do 7,5 kW z 17-bitnim večobratnim magnetnim absolutnim kodirnikom. Pogon servomotorja podpira enofazne in trifazne napajalne sisteme z EtherCAT komunikacijo.
  
• Pulzni AC servomotor : Servomotor, ki zajema najpogostejše močnostne razrede od 0,05 kW do 7,5 kW z 17-bitnim večobratnim magnetnim absolutnim kodirnikom. Pogon servomotorja podpira enofazne in trifazne napajalne sisteme s pulznim nadzorom.