Опис пристрою і принципу роботи сервоприводу

Сервопривод – самий передовий і сучасний вид двигуна. Він призначений для використання в сферах управління рухом, які потребують високої точності позиціонування. Знання того, як працює сервопривід, дозволяє зрозуміти його зростаючу затребуваність в автоматизації промислових процесів та споживчої техніці.

доцифровую ера

Назва Le-Servomoteur вперше використовувалося Жозефом Фарко в 1868 році для опису гідравлічних і парових двигунів, що застосовуються в суднобудуванні. Фактичне значення цього слова втрачено згодом, але можна припустити, що воно представляло собою каламбур з французького cerveau (мозок) і латинського servus (служити). У широкому сенсі цей термін був введений не для підкреслення корисності або складності моторів, а акцентував увагу на їх властивості служити командам комплексу управління рушієм. Тобто привід має зворотний зв'язок з рештою системи і відгукується на її сигнали.

У 1898 році Тесла експериментував з бездротовим керуванням моделями кораблів, оснащеними контакторних серводвигунами, а в 1911 Хобарт вже помістив термін «серводвигун» до свого словника. До 1915 року це слово міцно закріпилося в середовищі англомовних інженерів-електриків, незважаючи на французьке походження. Подальший розвиток технології до Другої світової війни відбувалося більш ніж стрімко:

• 1916 – запатентована пневматична торпеда, в якій кермо підкорявся сервомеханізм;
• 1922 – General Electric початку роботи над сервомашінамі для управління морськими знаряддями;
• 1925 – створено електронний гарматний сервопривід, який використовує пропорційний контроль і позитивний зворотний зв'язок;
• 1933 – представлений стрічковий реєстратор для запису діаграм з сервомеханізмом постійного струму.
• Тисячу дев'ятсот тридцять п'ять -іспитан перший кроковий двигун в якості дистанційного повторювача положення компаса і прицілу гармати.

еволюція точності

Крокові двигуни використовувалися під час Другої світової війни і після її закінчення в обмеженій кількості. У 60-х роках минулого століття вони пережили кілька удосконалень і були повсюдні більше двох десятків років як незамінних елементів безпілотного управління, індикаторів сортування вагонів і станцій зважування, цифрових диференціальних висотомір і комп'ютерної периферії.

Перші безколекторні двигуни були розроблені в середині 50-х років. Усунення механічних щіток дозволяло їм працювати протягом дивно довгого часу з високою надійністю. У крокових моторів з'явився сильний конкурент. Безколекторні двигуни виявилися незамінні в освоєнні космосу, Що і визначило їх бурхливий розвиток.

Поява доступних способів виробництва рідкоземельних кобальтових магнітів в 1960-х стало головною базою для технологічного ривка моторів постійного струму. Саме вони, оснащені приводами з контрольованою зворотним зв'язком, складають більшу частину вироблених в світі серводвигунів. Мікропроцесори увірвалися на ринок автоматики на початку 1970-х і змогли забезпечити майже ідеальний контроль над рухом механізмів.

Пристрій і типи

Сервоприводом називають пристрій, призначений здійснювати механічне дію з високою точністю під безперервним самоконтролем цільової позиції і параметрів руху. Наявність системи зворотного зв'язку з чутливим пристроєм для виправлення відхилень від заданих параметрів відрізняє його від інших типів приводів. У більш широкому сенсі цим терміном позначають сучасні електродвигуни, оснащені сервоприводами. Спрощено пристрій сервоприводу можна описати як замкнуту систему з чотирьох елементів:

• датчик;
• двигун;
• контролер;
• система зворотного зв'язку.

Принцип роботи серводвігателя виглядає так: на вхід пристрою подається команда до призначення нового стану (координат, швидкості і т. П.), Прилад визначає поточне значення, порівнює його з котрі вступили і виробляє керуючий вплив на двигун для зменшення їх різниці.

Завдяки здібностям підтримувати і контролювати задані параметри, сервомеханізми вважаються найбільш передовими приводами. Сучасні пристрої сильно змінилися в порівнянні з першими поколіннями. Тепер це інтелектуальні прилади, виконані із застосуванням останніх досягнень у виробництві магнітів і процесорної техніки. У XXI столітті прогрес дозволив здешевити в кілька разів прості пристрої без втрати їх якостей і створити технічно складні приводи з регульованою швидкістю і високої точності для таких вимогливих галузей, як верстатобудування.

У сучасній промисловості використовують два типи серводвигунів: лінійні і поворотні. Лінійні дозволяють домогтися:

• великих швидкостей і прискорень;
• високої точності позиціонування.

Вони мають незаперечні переваги, але тим не менш популярні саме роторні сервоприводи. Це обумовлено головним чином тим, що лінійні мають схильність до перегріву. Тепло викликає небажане розширення, створюючи навантаження на підшипники, мастило і датчики. З плином часу це негативно позначається на тривалості життя компонентів.

Роторні двигуни діляться, в свою чергу, на сервоприводи позиційного і безперервного обертання. Пристрої позиційного обертання – найпоширеніший тип. Вихідний вал працює тільки в секторі кола, обмежений фізичними стопорами для запобігання повороту за конструктивно задані межі.

Мотори безперервного обертання дуже схожі на позиційні з тією різницею, що мають можливість обертатися в будь-якому напрямку з різною швидкістю в залежності від вхідного сигналу.

Переваги роторних серводвигунів, з точки зору управління, виглядають так:

• крутний момент пропорційний току;
• швидкість пропорційна прикладеній напрузі.

І перші, і другі затребувані в застосуванні від дитячих іграшок до космічної робототехніки.

Сервоприводи, звичайно ж, продовжують удосконалюватися. Вони з'явилися і еволюціонували як результат тенденції до децентралізації автоматизованих систем. Здешевлення процесорів прискорює цей процес. Кількість функцій, які виконуються сучасними сервоприводами, росте і, судячи з усього, буде продовжувати зростати. Новітні пристрої вже наділяються здібностями до самонастройке і оптимізації параметрів управління і можуть виготовлятися з контролерами процесів для віддалених установок.

Цілком можливо, сервоприводи майбутнього будуть вирішувати багато суміжних завдань в машинах і механізмах, допомагаючи уникнути установки додаткового обладнання.