Принципы работы и виды сервоприводов
Сервопривод – возвратный механизм, позволяющий регулировать и фиксировать угол наклона, перемещение, сдвиг, изменение положения отдельных деталей и узлов оборудования. Настройка параметров работы сервопривода выполняется при помощи блока автоматической регулировки.
Сервоприводы широко используются в промышленном оборудовании, системах вентиляции, кондиционирования, отопления.
Конструкция
Сервопривод состоит из нескольких конструктивных узлов:
- Привод – двигатель, приводящий детали в движение. Может работать от электричества и по принципу перепада давлений (пневматический двигатель).
- Редуктор – регулирует скорость вращения, установлен на вале привода.
- Контроллер датчика (преобразователь частоты) положения и вращения – передает данные о положении, угле наклона, частоте вращения, крутящем моменте на микросхему блока управления, преобразуя физические величины в электрический сигнал.
- Блок управления – контролирует режим работы сервопривода по заданным пользователем параметрам.
Как работает сервопривод:
- На вале установлен двигатель и редуктор, который контролирует скорость двигателя.
- К валу редуктора подключается механизм, который требуется привести в движение.
- Для того, чтобы пользователь мог регулировать перемещение, изменение положения, угол поворота, нужно преобразовать механические величины в электрический сигнал. Эту функцию выполняет потенциометр, который преобразует полученные данные в аналоговый цифровой электрический сигнал и передает его на преобразователь (контроллер).
- С контроллера сигнал поступает на электронную плату управления сервоприводом, которая анализирует полученные данные и подает команду на пуск или отключение двигателя.
Работу сервопривода можно сравнить с автоматической регулировкой, работающей по принципу обратной взаимосвязи. При нулевом электрическом сигнале привод остается неподвижным. Эта величина принимается за контрольную исходную точку работы сервопривода, фиксирующую перемещение в начальном заданном положении.
При отклонении значений от нулевых, поступающих с контроллера датчика, привод включает двигатель, вращая вал до тех пор, пока не получит возвратный сигнал, что перемещаемое устройство, деталь приняли заданное положение, напряжение на редуктор перестает поступать, двигатель останавливается (отключается).
Виды сервоприводов
Сервоприводы классифицируются по принципу движения и по способу трансляции/приема/передачи/преобразования контрольного сигнала.
Чтобы передвинуть, наклонить, изменить положение какого-либо механизма, детали можно использовать два принципа – вращение и линейное движение.
При вращении вала двигателя сервопривода, изменяется угол расположения перемещаемого объекта относительно горизонтальной или вертикальной оси. Вращение вала может выполнять синхронно и асинхронно. При синхронном вращении двигатель быстрее разгоняется и точно позиционирует заданный угол поворота. При асинхронном повороте вала сервоприводы могут сохранять точную заданную скорость в медленном режиме, на низких оборотах.
Линейное передвижение – каретка сервопривода быстро перемещается по рельсовому механизму. Такие приводы отличаются большой скоростью работы, широко применяются в электронике для автоматизации линий сборки.
Работа сервопривода контролируется и управляется при помощи ретрансляции возвратного сигнала, он может быть:
- Постоянного тока – импульсный сигнал передается с определенной частотой и продолжительностью. Продолжительность передаваемого импульсного сигнала – величина, определяющая угол поворота вала двигателя. Электронная плата автоматики сервопривода анализирует продолжительность, частоту, поступающих от ретранслятора (контроллера) импульсов и регулирует скорость вращения вала сервопривода по заданным пользователем значениям.
- Переменного тока – принцип работы основан на анализе изменения, рассогласования заданных и исходных сигналов трехфазного напряжения. Ротор сервопривода приводится в движение под действием внутреннего магнитного поля, создаваемого магнитной обмоткой статора, на которую подается трехфазное напряжение. Сервоприводы переменного тока контролируют угол поворота вала, скорость вращения и пуск и остановку двигателя.
- Комбинированные (универсальные) – сервоприводы с коллекторным двигателем постоянного и переменного тока.
Современные модели сервоприводов позволяют выполнить качественную автоматизацию производственных процессов, инженерных сетей.
Основные технические характеристики сервоприводов
Так как сервоприводы широко используются в различных отраслях, то модельный ряд конструкций, модификаций разнообразен и отличается по техническим характеристикам, производительности, материалу изготовления:
- Крутящий момент – величина указана в техпаспорте сервопривода для разного типа напряжения
- Управляющий импульс – цифровой или аналоговый
- Быстродействие – время отклика, поворота вала двигателя на 60 градусов
- Угол поворота – половинный (180 градусов) или полный (360 градусов)
- Тип вращения – непрерывный или цикличный
- Материал шестерней – металл, композитный пластик, карбон
- Рабочее напряжение – диапазон от 4.8 до 7.2 V
Важная характеристика – точность позиционирования сервопривода, чем меньше показатель погрешности, тем точнее работа устройства.
При выборе модели сервопривода важно руководствоваться комплексом технических характеристик и эксплуатационными параметрами конкретного оборудования, инженерной системы, конструкции.