سروو موتور چیست ؟

سروو موتور صنعتی چیست؟

آیا تاکنون فکر کرده اید که ربات های صنعتی برش، جوش، خمش و… چگونه با چنین دقت بالایی، کارها را انجام می دهند و عملیات مختلف را دقیقا در موقعیت و با سرعت مد نظر کاربر انجام می دهند؟
در صنعت به سیستم هایی که به صورت حلقه بسته کار میکنند سروو می گویند. مثلا اگر ما یک الکتروموتور القایی معمولی را به همراه انکودر و اینورتر به هم ببندیم و دور الکتروموتور را کنترل کنیم، یک سروو سیستم ساخته ایم. اما منظور از سروو متفاوت است و به موتور خاص به همراه انکودر همراه با درایو سروو می باشد سرووموتور می گوییم.
در چنین سیستم هایی با استفاده از بازخورد و نتیجه گرفته شده از تکرار حلقه اصلی در سیستم، سعی می شود تا ایرادات اصلاح شود و اغتشاشات و اختلاف ها در کار سیستم به حداقل برسد. سروو موتور بیشتر در کاربردهای تجاری و صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد و به صورت حلقه بسته کنترل موقعیت انجام می دهد.
این ابزار صنعتی کاربردهای گوناگونی دارد و خود شامل اجزای متعددی مانند موتور سروو، درایو سروو، انکودر و… است. در یک تعریف ساده تر، ابزار صنعتی یادشده را می توانیم یک دستگاه الکتریکی مستقل و قدرتمند بدانیم که قطعات و قسمت های مختلف ماشین را با دقت بالا و البته بازدهی فوق العاده می گرداند.

بر خلاف موتورهای معمولی می توان شفت خروجی این موتور را با زاویه، سرعت و موقعیت خاصی مطابق نظر اپراتور حرکت داد. موتورهای معمولی چنین انعطاف و قدرتی ندارند و نمی توانند منشأ ایجاد حرکات این چنینی شوند.

سروو موتور در واقع این کار را با استفاده از یک موتور خاص و کوپل کردن آن با یک سنسور فیدبک (انکودر) موقعیت انجام می دهد. کنترلر در موتورهای این چنینی، مهم ترین قسمت کل دستگاه است.

در چنین سیستمی، موتور با یک سیگنال آنالوگ و یا دیجیتالی کنترل می شود. این سیگنال در واقع همان ابزاری است که با آن میزان حرکت کنترل می شود که نشان دهنده موقعیت فرمان نهایی برای شفت است.

در ساختار فوق، یک انکودر به عنوان سنسور فیدبک سرعت و موقعیت عمل می کند. این مدار دقیقا درون محفظه موتور قرار گرفته است. جایی که معمولا به سیستم گیربکس و چرخ دنده های مخصوص نیز تجهیز شده است.

ساختار کلی مدار و عملکرد سروو موتورها تا اینجا توضیح داده شده است. اما این نوع موتور نیز برای خود انواع خاصی دارد که هرکدام در کاربردهای مخصوص و متناسب با طراحی و ظرفیت خود استفاده می شوند.

دسته بندی موتورهای فوق را می توان به چند شکل مختلف و بر اساس معیارهایی متفاوت از آن ها انجام داد. مثلا یک نوع دسته بندی می تواند دو دسته موتور بدون جاروبک یا با جاروبک را مشخص کند.
در این دسته بندی ها نکته مهم توجه به ویژگی های فنی یا اقتصادی هرکدام از موتورها است. مثلا موتورهای دارای جاروبک معمولا هزینه کمتری دارند و کار با آن ها ساده تر است. اما در سوی مقابل موتورهای براشلس یا بدون جاروبک نیز طراحی قابل اعتمادتر، راندمان بالاتر و سر و صدا (نویز) کمتری دارند. توجه هرکدام از این موارد شاید بتواند نظر یک مشتری را در خرید انواع سروو موتور تغییر دهد.

متداول ترین و محبوب ترین موتور مورد استفاده در سیستم های سروو موتور، موتور AC بدون جاروبک است. البته موتورهای جریان مستقیم مغناطیس دائم نیز گهگاهی در سیستم های حلقه بسته سروو استفاده می شوند.

مهم ترین و کاربردی ترین طبقه بندی برای موتورهای مورد استفاده در سیستم های سروو، دسته بندی آن ها بر اساس جریان مورد استفاده ورودی آن ها است. بنابراین دو دسته موتور خواهیم داشت: جریان مستقیم یا موتور DC و جریان متناوب یا موتور AC .
سروو موتور DC

از نظر عملکردی تفاوت اصلی بین دو نوع موتور سروو یادشده، توان ذاتی آن ها در کنترل سرعت است. در یک موتور DC، سرعت با ولتاژ منبع تغذیه و بار ثابت نسبت کاملا مستقیمی دارد. از این موتورها در کاربردهای کوچک تر و ساده تر استفاده می شود. یعنی جایی که نیاز به دقت بالا یا حساسیت کار خیلی وجود ندارد.
به دلیل مزیت های بیشتری که سروو موتورهای جریان متناوب دارند، امروزه به ندرت از موتورهای DC در سیستم های یادشده استفاده می شود.
سروو موتور AC

در موتورهای AC یا همان جریان متناوب، سرعت با استفاده از فرکانس، ولتاژ اعمال شده و تعداد قطب های مغناطیسی تعیین می شود. این موتورها نسبت به نوع جریان مستقیم، توانایی تحمل جریانات بالاتری را دارند. هر کاربرد صنعتی کوچک، متوسط یا بزرگی که در آن تکرار زیاد و دقت بالا مد نظر باشد، بدون شک موقعیتی مناسب برای به کارگیری سروو موتورهای جریان متناوب است.

استفاده از سروو موتورهای AC امروزه بسیار گسترده است. این موتورها به وضوح پیشرفته تر، قابل اعتمادتر و مؤثرتر از سروو موتورهای DC هستند. به دلیل دارابودن همین ویژگی ها است که امروزه در اکثر کاربردها، مشتریان موتورهای جریان متناوب را به جریان مستقیم ترجیح می دهند.
طرز کار سروو موتور

تولید گشتاور و سرعت های مختلف در سروو موتورها بر اساس جریان و ولتاژ اعمال شده به آن ها انجام می شود. سروو موتور در واقع به عنوان بخش اصلی و محوری یک سیستم کنترلی حلقه بسته، گشتاور و سرعت تعیین شده توسط سروو کنترلر را ایجاد می کند. این گشتاور و سرعت در اثر حلقه فیدبک و اصلاح بر اساس بازخوردها ایجاد می شود.
انکودر در سروو موتور

انکودر به عنوان بخش اصلی حلقه فیدبک، اطلاعاتی مانند جریان، سرعت و موقعیت را در اختیار سروو کنترلر قرار می دهد. حال این کنترلر، عملکرد سروو موتور را بر اساس فرمان های اصلاحی به منظور رسیدن به گشتاور و سرعت مد نظر اصلاح می کند.

درجه چرخش موتور یا سایر تغییرات در چنین سیستمی بر اساس مشخصات پالس ارسالی از سوی کنترلر با توجه به اطلاعات به دست آمده از انکودر تعیین می شود. مثلا یک سروو موتور خاص انتظار دارد تا هر 20 میلی ثانیه یک پالس دریافت کند. طول این پالس است که میزان چرخش موتور را تعیین می کند. مثلا یک پالس 1.5 میلی ثانیه ای باعث می شود تا موتور به موقعیت 90 درجه بچرخد.
حال برای پالس های کمتر از 1.5 میلی ثانیه، موتور با حرکت در خلاف جهت عقربه های ساعت به سمت موقعیت صفر درجه می رود. برای بیش از 1.5 میلی ثانیه هم، سروو موتور در جهت عقربه های ساعت، شروع به چرخش به سمت موقعیت 180 درجه می کند.

حال در چنین شرایطی که سروو دقیقا مطابق پالس ها چرخش خود را انجام می دهد، اگر یک نیروی خارجی در خلاف جهت به سروو فشار بیاورد، موتور در برابر این فشار مقاومت می کند و سعی می کند تا موقعیت و مسیر حرکت خود را حفظ کند.

در سروو موتور از دو نوع انکودر استفاده می شود که عبارت است از:

انکودر مطلق
انکودر افزایشی

در سروو موتور بیشتر از انکودر مطلق استفاده می شود. این انکودر ها سه پارامتر تعداد چرخش، جهت و زاویه دوران را محاسبه می کنند. یکی دیگر از ویژگی های انکودر مطلق این است که در صورت قطع برق اطلاعاتی که در آنها ذخیره شده از بین نمی رود، برای همین وقتی که برق قطع می شود نیازی نیست سروو موتور به حالت اولیه برگردد.