Сервомоторы — это устройства, необходимые для достижения предельной точности работы технического оборудования. С их помощью можно легко управлять динамикой механизмов без рывков и резких перепадов положения. Данный тип устройств востребован в робототехнике, автомобилестроении и других промышленных отраслях.
Что такое сервомотор
Сервопривод представляет собой электродвигатель с управляемым валом. Пользователь может устанавливать любой угол вала и задавать определённую скорость вращения. В точном переводе наименование servo drive обозначает «обслуживание и контроль за приводом».
Устройство предполагает управление посредством отрицательной обратной связи. Это значит, что легко контролировать расположение вала под необходимым в определённой ситуации углом. Данная опция позволяет создавать модели движений робототехники во время конструирования. При помощи сервомоторов механизмы свободно и плавно перемещаются.
Устройство сервомотора
Основные детали, входящие в конструкцию сервопривода:
- Двигатель.
- Управляющий блок.
- Датчик.
Управление устройством осуществляется посредством платы. Именно к ней присоединён двигатель на электротоке и датчик. Во внутренней части блока управления располагаются движущиеся элементы редуктора — шестерни.
Сервопривод по сути является электромотором, дополненным редуктором. Во время работы происходит преобразование электрического тока в механическое движение. Редуктор необходим для корректировки скорости вращения, снижая её при необходимости. Посредством редуктора может быть увеличен крутящий момент. Датчик же служит для контроля позиции вала.
Принцип работы
При включении электрического двигателя выходной вал начинает вращаться. Именно к нему присоединяется контролируемое оборудование. Корректировка движения механизмов происходит посредством импульсных сигналов. От их числа зависит, на какой угол требуется развернуть вал.
Текущее валовое положение определяется величиной сопротивления датчика в данный момент. Электронная система анализирует и сравнивает подаваемый импульсный сигнал с сопротивлением. При обнаружении разницы блок управления подаёт электропитание на двигатель, а вал в этом случае начинает разворачиваться в требуемую сторону. Задача электроники в том, чтобы достичь сопротивления датчика в значении, равном углу, посредством подаваемых импульсов.
Типы и виды сервомоторов
Различают несколько видов приводов в зависимости от ряда факторов:
- Тип электродвигателя: синхронные (характеризуются повышенной точностью отслеживания угла) и асинхронные (с высокой мощностью, передаваемой на вал).
- Ток: приводы постоянного тока или переменного. Наибольшие показатели мощности у моторов на переменном электротоке.
- Конструктивные особенности: коллекторные, бесколлекторные и коллекторные без сердечника.
- Функционал: постоянного вращения и поддерживающие определённый угол.
- Обработка входящего сигнала: цифровые модели (управляются микропроцессорами) и аналоговые (в основе — микросхема).
- Тип редуктора: с многоступенчатым цилиндрическим и червячным редуктором. Первые наиболее распространены. У них простая и недорогая конструкция, а при подаче большого обратного усилия детали редуктора разворачиваются в противоположную сторону. Червячные устройства не позволяют валу разворачиваться при любой нагрузке на него.
В зависимости от типа сервопривода он может использоваться в управлении механизмов малых габаритов, например, дронов. Также применяют сервомоторы в силовых механизмах.
Отличие сервомотора от шагового двигателя
Различаются приспособления по конструкции и типу управления. Так, шаговый двигатель представляет собой многообмоточную электромашину, которую приводит в движение статор при подаче на него электропитания. У двигателя данного типа предусмотрено фиксированное количество шагов, что сказывается на ограничении выставляемых углов. Шаговый мотор не имеет обратной связи, поэтому при высоких нагрузках он может пропускать шаги.