Содержание
Мы привыкли к тому, что нас окружает техника – от автомобилей до бытовых приборов. Сервопривод – небольшой узел, без которого нельзя представить системы кондиционирования, отопления и др. Расскажем подробнее о принципе действия сервопривода, видах и типах, особенностях.
Сервопривод – что это такое
Общее понятие – механизм с электрическим мотором. Его особенность – возможность размещения под заданным углом, фиксация в этом положении. Естественно, такое определение можно дать, если попробовать описать сервопривод максимально просто. Но для полноты картины придется добавить пару моментов.
Прежде всего это силовой агрегат. Тип управления – обратная связь (отрицательная). Последняя дает возможность поддерживать установленное положение вала, постоянную скорость вращения. Сервопривод оснащается рядом датчиков – положения, скорости, испытываемой нагрузки и др. Всем этим управляет блоки контроля, получающий информацию с датчиков и контролирующий заданные параметры работы прибора, на котором и установлен привод.
Конструкция сервопривода
Основные узлы:
- привод. Узел отвечает за перевод электрической энергии в механическую;
- редуктор – понижает скорость до установленной;
- энкодер – обеспечивает обратную связь. Основная задача – преобразование угла поворота в управляющий сигнал. Последний контролирует количество оборотов вала в заданный временной промежуток;
- электронный блок управления – небольшая плата. Ее задача принять и обработать входящие параметры, сравнить полученные значение и выполнить операции на основе анализа.
Конструкция сервопривода любого типа достаточно проста – слабых звеньев в ней нет. Хотя рабочий ресурс определяется условиями и интенсивностью эксплуатации.
Принцип работы сервопривода
В основе работы лежит импульсный сигнал. Последний имеет три основных рабочих характеристики: частотность, продолжительность (min и max), длина. Последняя отвечает за угол поворота вала. Принцип работы:
- первый этап – программирование контроллера на заданный режим работы. После активации он передает сигнал на преобразователь частоты;
- на электромотор подается напряжение нужной частоты и величины;
- начинается перемещение исполнительного механизма – скорость и момент соответствуют заданной нагрузке;
- как только рабочий орган будет установлен в необходимое положение, датчики положения отправляют сигнал на контроллер;
- остановка двигателя.
Блок управления анализирует и сравнивает заданные параметры с реальными данными. Подлежит учету параметр длительности – разбежка показателей определяется с максимальной точностью.
Виды сервоприводов
Основная классификация устройств проводится по типу используемого силового агрегата.
- синхронные. Основная особенность – высокая скорость набора оборотов, прецизионность вращения. Такие сервоприводы – обязательная часть АКПП. Их использование позволяет быстро и без толчков переключать передачи;
- асинхронные. Особенность такой конструкции в высокой стабильности работы вала. Используются в промышленном секторе;
- универсальные – здесь используется коллекторный мотор (постоянный или переменный ток).
Кроме того, серводвигатели могут быть бесщёточными или со щетками. В первом случае выделяют двигатели постоянного, переменного тока и шаговые. Щеточные могут быть только постоянного тока.
Рабочие параметры
Любой тип сервопривода имеет характеристики:
- крутящий момент (усилие) – показатели можно найти в паспорте устройства. Как правило, указывают сразу две величины – для разных типов напряжения;
- тип импульса – цифра или аналог;
- показатель быстродействия – тот отрезок времени, за который вал перемещается на 60 градусов;
- угол поворота, который поддерживает модель сервопривода. Чаще всего это 180 0 (половина цикла) или 360 0 (полный). При необходимости можно найти устройство не с цикличным, а непрерывным вращением вала;
- шестеренки редуктора (материал)- пластиковые, латунные, карбоновые, композитные;
- показатель напряжения – основной ряд сервоприводов имеет рабочие показатели 4.8-7.2 В.
Важный показатель – габаритные размеры. Условно их можно разделить на группы: маленькие (25х15х25, до 25 грамм), стандарт (40х20х37, до 80 грамм), большие (49х25х40, до 90 грамм).
Сфера применения сервоприводов
Приводы такого типа широко применяются в отраслях:
- создание роботов;
- производство манипуляторов;
- обустройство теплых полов – именно сервопривод отвечает за поддержание заданного температурного режима;
- автомобилестроение – АКПП, подача жидкости в отопительную систему, интеграция с замками;
- производство грузоподъемного оборудования;
- производство автоматизированных станков, упаковочного оборудования.
Это не исчерпывающий перечень сфер, где нашли свое применение сервоприводы. Их использование позволяет максимально повысить точность и производительность промоборудования. По сути они используются везде, где возникает необходимость контроля за точностью положения вала.
На что обратить внимание при выборе
Первое, на что стоит обратить внимание при выборе определенного типа сервопривода – технические характеристики агрегата. Они определяются, исходя из расчетной нагрузки и параметров, которые должен обеспечить привод. Один из важнейших параметров – точность позиционирования. Она не должна быть больше предельной погрешности положения исполнительных механизмов. На что еще важно обратить внимание:
- обмен данными – тип интерфейса, которые поддерживает тип сервопривода. Подбираются в соответствии с параметрами автоматизированной системы;
- скорость отклика – выбирают по показателям механизма, с которым будет работать привод;
- тип исполнения – класс защиты от пыли, влаги и грязи;
- наличие дополнительного функционала. Например, аварийное отключение, информирование об отклонении от привычного режима и др.
От надежности и стабильности работы сервопривода напрямую зависит работоспособность оборудования, в контакте с которым он функционирует. Сервоприводы могут обеспечить управление с точностью перемещения до сотых долей микрон. Наличие сервопривода может дать существенный экономический эффект, сделать оборудование более производительным, увеличить срок его эксплуатации.
