مرداد
سرو موتور
سرو موتور
انتخاب موتور بر اساس معیارهای طراحی مانند هزینه ، گشتاور ، دقت موقعیت ، توان و … یکی از سخت‌ترین انتخاب‌ها‌است. انواع مختلفی از موتور به مانند DC ، سرو و پله‌ای برای کاربردهای مختلف به کار می‌رود.
اما سروموتورها دارای عملکرد سریع ، گشتاور بالا و دقت در چرخش‌است. بله ، موتور پله‌ای هم یک مدل از سروموتورها است. اما برپایی موتور پله‌ای پیچیده‌تر ازسرو موتور‌است.
برای داشتن اطلاعات بیشتر در ارتباط با ساختار ، کارکرد ، مکانیزم ، انواع و کاربردهای سرو موتور به خواندن ادامه‌دهید.
مقاله مرتبط:
موتورهای DC بدون جاروبک (BLDC) _ ساختار ، نحوه کار و کاربرد
سرو موتور چیست ؟
سرو یک وسیله الکترومغناطیسی‌است که با استفاده از مکانیزم فیدبک منفی برای تبدیل یک سیگنال الکتریکی به حرکات کنترل‌شده استفاده‌می‌کند.
اساسا، سروو ها مانند عملگرها عمل می‌کنند که کنترل دقیقی بر سرعت، شتاب و موقعیت خطی یا زاویه‌ای دارند.این دستگاه از 4 بخش موتور DC ، سنسور موقعیت ، چرخ دنده و مداران کنترلی تشکیل شده‌است.
چرخ دنده با سنسور موقعیت در ارتباط‌است. اگر موتور این مجموعه با برق AC کار‌کند آن را سرو موتور AC و اگر با برق DC کار کند آن را سرو موتور DC می‌نامند.معمولا چرخ دنده‌ها از پلاستیک درست شده‌است اما در توان بالا جنس این چرخ دنده فلز‌است.
این نوع موتور در شرکت‌هایی همچون FUTABA،HITECH، AIRTRONICA و RADIOS تولید میشود.آنها شرکت‌های مشابه بوده و در رنگ سیم‌بندی و نوع اتصال با هم تفاوت دارند. انواع مختلفی همچون DC ، AC ، دائم کار ، موقعیتی و خطی از موتورهای سرو وجود‌دارد.
انواع سروموتور بر اساس چرخش :
- سرو چرخش موقعیتی : این نوع موتور میتواند شفت را در حد نصف دایره بچرخاند. همچنین ، این نوع موتور از سنسور گردشی برای جلوگیری از چرخش زیاد محافظت میکند. این نوع موتور بیشتر در بازوهای اتوماتیک و … استفادهمیشود.
- چرخش دائم کار : از لحاظ ساختار شبیه به بالا‌است اما میتواند به صورت در جهت عقربه‌های ساعت و عکس عقربه‌های ساعت بچرخد. این نوع موتور بیشتر در سیستم‌های رادار استفادهمیشود.
- سرو خطی :مجدد این مورد هم شبیه به مورد اول‌است اما با چرخ دنده‌های اضافی برای تنظیم درجه خروجی استفادهمیشود. این مدل از سرو‌ها در هواپیماها و … استفادهمیشود.
بر اساس سیستم عامل
-
سرو موتور آنالوگ :
این نوع از سرو موتور ها بر اساس سیگنال‌های PWMکار خواهد کرد و رنج سیگنال‌های آن مابین 4.8 ولت تا 6 ولتاست. در این نوع از موتورهای سرو ، سیگنال PWM در حال عدم کارکرد سرو قطع خواهد‌بود. گشتاور تولید‌شده در زمان استراحت زمان شروع را غیر فعال‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌می‌کند. همچنین، یک سنسور آنالوگ میتواند قادر به ارسال 50 پالس در هر ثانیه‌باشد.
-
سرو موتور دیجیتال :
با استفاده از میکروپروسسورهای کوچک ، سرو موتورهای کوچک سیگنال‌ها را دریافت می‌کندو با پالس ولتاژ در فرکانس بالا کار میکند. این سرو میتواند 300 پالس در ثانیه ارسال کند که بسیار بیشتر از موتور های آنالوگ‌است. سروو دیجیتال با توجه به پالس سریعتر، پاسخ صاف و گشتاور سازگار را ارائه میدهد. سرووهای دیجیتال قدرت بیشتری نسبت به سروو آنالوگ دارند.
از دیدگاه قدرت عملیاتی
-
سرو موتور DC:
سرو موتور DC برای فراهم‌کردن گشتاور سریع استفاده‌شده و همچنین به عنوان موتور DC مغناطیس دائم شناخته‌شده‌می‌باشد. دلیل ایجاد پاسخ گشتاوری مناسب این‌است که گشتاور و فلوی توانی از یکدیگر به صورت مجزا می‌باشند.بنابراین ، یک تغییر کوچک در ولتاژ و یا جریان آرمیچر میتواند یک تغییر قابل ملاحظه‌ای در موقعیت و یا سرعت شفت ایجاد‌کند.
-
سرو موتور AC:
دو مدل 2 فاز و 3 فاز از سرو موتور AC وجود دارد. به صورت کلی مدل دو فاز برای کاربردها با توان پایین قابل استفاده‌است و مدل سه فاز برای سیستم‌های توان بالا مورد‌استفاده قرار می‌گیرد.
ساختار سرو موتور :
یک سرو موتور یک موتور DC با پنج قسمت زیر‌است :
- سیم‌پیچی استاتور : این بخش سیم‌بندی بر روی قسمت ثابت موتور انجام‌می‌شود. این موضوع همچنین با نام سیم‌بندی میدانی شناختهمیشود.
- سیم‌پیچی روتور : این بخش سیم‌بندی بر روی قسمت متحرک موتور انجام‌می‌شود. این موضوع همچنین با نام سیم بندی آرمیچر شناختهمیشود.
- یاتاقان : دو مورد یاتاق با نام‌های یاتاقان پیشین و پسین وجود دارد که برای حرکت شفت مورد‌استفاده قرار‌می‌گیرد.
- شفت : سیم‌پیچی آرمیچر بر روی یک آهن سرخ که به نام شفت موتور شناختهمیشود قرار‌گرفته‌است.
- رمزگشا : یک سنسور‌است که سرحت حرکت تقریبی موتور و تغییرات بر دقیقه موتور را آشکار می‌سازد.
مکانیزم سرو موتور
این موضوع از سه بخش زیر تشکیل شده‌است :
- دستگاه کنترلی
- سنسور خروجی
- سیستم بازخورد
سرو موتور بر اساس پدیده سیستم اتوماتیک حلقه بسته کار خواهد‌کرد. واحد کنترل‌کننده برای سیستم‌های حلقه بسته ضروری‌است. این واحد از یک مقایسه‌گر و مسیر بازخورد تشکیل یافته‌است. یک ورودی و یک خروجی دارد.
برای تولید یک سیگنال خروجی ، مقایسه‌گر برای مقایسه سیگنال مرجع خروجی و سیگنال اندازه‌گیری‌شده توسط سنسور خروجی به کار گرفته‌می‌شود. سیگنال ورودی به موتور به عنوان سیگنال بازخورد در نظر گرفته‌می‌شود.
سیگنال مقایسه با نام سیگنال منطقی موتور شناختهمیشود. موتور برای یک زمان مطلوب روشن‌می‌شود گاهی که تفاضل منطقی بالا باشد و خاموش‌می‌شود زمانی که این تفاضل پایین باشد.
به صورت کلی ، یک مقایسه گر برای تصمیم گیری این موضوع که موتور روشن و یا خاموش شود مورد‌استفاده قرار‌می‌گیرد. عملکرد مناسب موتور با یک گیت کنترلی مناسب قابل پیاده‌سازی است.
کنترل سرو موتور :
موتورهای سروموتور با روش PWM قابلیت کنترل دارد. اینها سیگنال‌های الکتریکی از عرض متناقض را به موتور ارسال می‌کنند. این سیگنال ها دارای بازه 1 تا 2 میلی ثانیه هستند و در هر ثانیه 50 بار تکرار خواهند‌شد.
عرض پالس موقعیت زاویه‌ای شفت چرخشی را کنترل‌می‌کند. در این، سه اصطلاح استفادهمیشود که نشان‌دهنده کنترل موتور سرو موتور می‌باشد، حداکثر پالس، حداقل پالس و سرعت تکرار سرتیترهای مهم برای این موضوع می‌باشند.
برای مثال یک سرو موتور با پالس 1 میلی ثانیه‌ای موتور را به زاویه 0 و با پالس 2 میلی ثانیه ای موتور را به زاویه 180 درجه انتقال میدهد و پالسی در این بازه موتور را در زاویه‌ای در این بازه قرار میدهد. بنابراین با پالسی به اندازه 1.5 میلی ثانیه موتور 90 درجه خواهد چرخید.
سه سیم در هر سروموتور وجود دارد. دو سیم برای تغذیه مثبت و زمین و سیم سوم عامل انتقال سیگنال کنترلی‌است.
کار با سرو موتور :
سرو دارای یک سنسور موقعیت ، سیستم یاتاقان و مدار کنترلی‌است. این موتور زمانی که با باتری تغذیه‌شود سرعت حداکثری را در گشتاور پایین به دست می‌آورد.
این سرعت پایین‌تر‌است و گشتاور بالاتر از دنده و محور شافت متصل به موتور DCاست. موقعیت حسگرهای شفت توسط سنسور موقعیت از موقعیت قطعی و اطلاعات را به دست‌آورده و آن به مدار کنترل ارسال میکند.
سیگنال ارسالی در این قسمت رمزگشایی میشود و موتور موقعیت مناب به خود می‌گیرد. این موضوع نیازمند ولتاژ مابین 4.8 تا 6 ولتاست.
گیربکس برای کاهش سرعن به شفت وصل‌می‌شود. شفت خروجی گیربکس کاهش همان موتور‌است که با رمزگشا یا پتانسیومتر متصل‌است.
خروجی رمزگشا سپس به مدار کنترل متصل‌می‌شود. سیم‌های سرو موتور نیز به مدار کنترل متصل میشوند. رمزگذار سیگنال بازخورد را به مدار کنترل می‌‌فرستد.
هنگامی که موتور به زاویه مورد نیاز می‌رسد، مدار کنترل بر اساس سیگنال‌های دریافت‌شده از یک رمزگذار متوقف میشود.
برای مثال ، اگر موتور در زاویه 30 باشد و میکروپروسسور درخواست زاویه 60 کند ، سپس سیستم کنترلی موتور را در جهت عقربه‌های ساعت به چرخش در خواهد‌آورد. زمانی که موتور به زاوبه 60 رسید ، سیگنال قطع چرخش ارسال خواهد‌شد.
کاربردهای سرو موتور :
- برای کنترل موقعیت و یا حرکت آسانسور در هواپیماهای رادیو کنترلی مورد‌استفاده قرار‌می‌گیرد.
- نقشی مهم در صنعت اطلا عات رباتیک دارد که این ناشی از زاویه‌گیری دقیق آن ها‌است.
- آنها در سیستم‌های هیدرولیک برای حفظ مایع هیدرولیک در صنعت هوافضا استفاده‌می‌شوند.
- در اسباب بازی‌های رادیویی این نیز استفادهمیشود.
- آنها برای گسترش یا پخش سینی دیسک در دستگاه‌های الکترونیکی مانند دی‌وی‌دی و پخش کننده‌های دیسک Blu-ray مورد استفاده قرار میگیرند.
- آنها برای حفظ سرعت وسایل نقلیه در صنایع خودرو استفاده میشوند
مزایا:
- برای انجام عملیات چرخش در زیر بارهای سنگین ، راه انداز جریان بیشتری به سیم‌پیج موتور انتقال میدهد.
- در این دست از موتور‌ها عملیات با سرعت بالا قابل انجام‌است.
معایب:
- هزینه بالا
- موتور سروو برای کنترل دقیق چرخش مناسب نیست، زیرا موتور سروو سعی دارد با استفاده از پالس‌های فرمان چرخش کند و به دلیل تاخر زمانی عقب می‌افتد.