Princíp činnosti servomotora
Servo systém je automatický riadiaci systém, ktorý riadi polohu, orientáciu, stav a ostatné výstupné riadené veličiny objektu podľa ľubovoľných zmien vstupného cieľa (alebo danej hodnoty). Servo je prevažne polohované impulzmi. V zásade je možné pochopiť, že keď servomotor prijme jeden impulz, otočí zodpovedajúci uhol jedného impulzu, aby sa dosiahol posun. Pretože samotný servomotor má funkciu vysielania impulzov, takže zakaždým, keď sa servomotor otočí o uhol, vyšle zodpovedajúci počet impulzov, ktorý zodpovedá impulzu prijatému servomotorom alebo nazývanému uzavretá slučka, systém bude vedieť, koľko impulzov sa posiela do servomotora a koľko impulzov sa súčasne prijíma. Týmto spôsobom je možné presne riadiť otáčanie motora, aby sa dosiahlo presné polohovanie, ktoré môže dosiahnuť 0,001 mm.
Klasifikácia servomotorov
Servomotory sú rozdelené na AC servo a DC servo.
Základná štruktúra AC servomotora je podobná štruktúre AC indukčného motora (asynchrónneho motora). Na statore sú dve budiace vinutia Wf a riadiace vinutie WcoWf s fázovým priestorovým posunom 90 stupňového elektrického uhla, ktoré sú pripojené na konštantné striedavé napätie. Účelom riadenia chodu motora je použiť striedavé napätie alebo fázovú zmenu aplikovanú na Wc.
AC servomotor má charakteristiky stabilnej prevádzky, dobrej ovládateľnosti, rýchlej odozvy, vysokej citlivosti a prísneho indexu nelinearity mechanických charakteristík a regulačných charakteristík (menej ako 10 percent ~ 15 percent a menej ako 15 percent ~ 25 percent).
Výhody a nevýhody jednosmerného servomotora
Výhody: presná regulácia otáčok, tvrdá charakteristika krútiaceho momentu, jednoduchý princíp ovládania, pohodlné použitie a nízka cena.
Nevýhody: komutácia kefy, obmedzenie rýchlosti, dodatočný odpor a tvorba oterových častíc (nevhodné do bezprašného a výbušného prostredia).
Výhody a nevýhody striedavého servomotora
Výhody: dobré charakteristiky regulácie otáčok, plynulé ovládanie je možné dosiahnuť v celej zóne otáčok, takmer žiadne vibrácie, viac ako 90 percent vysoká účinnosť, menej tepla, vysokorýchlostná regulácia, vysoko presné polohovanie (v závislosti od presnosti snímača), konštantný krútiaci moment, nízka zotrvačnosť, nízka hlučnosť, žiadne opotrebovanie kefy, bezúdržbovosť (platí pre bezprašné a výbušné prostredie) je možné dosiahnuť v menovitej prevádzkovej zóne.
Nevýhody: riadenie je zložité a parametre ovládača je potrebné určiť úpravou parametrov PID na mieste, čo si vyžaduje viac káblov.
Tri spôsoby riadenia servomotora
Riadenie krútiaceho momentu: režim riadenia krútiaceho momentu slúži na externé nastavenie výstupného krútiaceho momentu hriadeľa motora prostredníctvom vstupu externého analógového množstva alebo priradenia priamej adresy.
2. Riadenie polohy: Režim riadenia polohy vo všeobecnosti určuje rýchlosť otáčania podľa frekvencie externého vstupného impulzu a uhol otáčania podľa počtu impulzov. Niektoré servo môžu priamo priradiť rýchlosť a zdvih prostredníctvom komunikácie.
Režim rýchlosti: rýchlosť otáčania môže byť riadená vstupom analógovej veličiny alebo frekvenciou impulzov. Režim rýchlosti je možné nastaviť aj vtedy, keď existuje vonkajšia slučka PID riadenia horného riadiaceho zariadenia, ale signál polohy motora alebo signál polohy priameho zaťaženia sa musí poslať do hornej spätnej väzby na výpočet. Polohový režim tiež podporuje detekciu signálu polohy vonkajším krúžkom priameho zaťaženia. V tomto čase snímač na konci hriadeľa motora deteguje iba otáčky motora a signál polohy poskytuje detekčné zariadenie na priamom koncovom zaťažení. Táto výhoda spočíva v tom, že môže znížiť chybu v medziprenosovom procese a zvýšiť presnosť polohovania celého systému.