Servomoottorin toimintaperiaate
Servojärjestelmä on automaattinen ohjausjärjestelmä, joka saa kohteen sijainnin, suunnan, tilan ja muut lähtöohjatut muuttujat seuraamaan tulokohteen (tai annetun arvon) mielivaltaisia muutoksia. Servo sijoitetaan pääasiassa pulsseilla. Periaatteessa voidaan ymmärtää, että kun servomoottori vastaanottaa yhden pulssin, se kiertää yhden pulssin vastaavaa kulmaa siirtymän toteuttamiseksi. Koska itse servomoottorilla on pulssien lähettämistoiminto, joten joka kerta kun servomoottori pyörii kulmassa, se lähettää vastaavan määrän pulsseja, joka vastaa servomoottorin vastaanottamaa pulssia tai kutsutaan suljetuksi silmukaksi, järjestelmä tietää kuinka monta pulssia lähetetään servomoottorille ja kuinka monta pulssia vastaanotetaan samanaikaisesti. Tällä tavalla moottorin pyörimistä voidaan ohjata tarkasti, jotta saavutetaan tarkka paikannus, joka voi olla 0,001 mm.
Servomoottoreiden luokitus
Servomoottorit on jaettu AC-servoon ja DC-servoon.
AC-servomoottorin perusrakenne on samanlainen kuin AC-oikosulkumoottorin (asynkronisen moottorin). Staattorissa on kaksi virityskäämiä Wf ja ohjauskäämi WcoWf, joiden vaihetilasiirtymä on 90 asteen sähkökulma, jotka on kytketty vakioverkkojännitteeseen. Moottorin toiminnan ohjauksen tarkoituksena on käyttää Wc:hen kohdistettua AC-jännitettä tai vaihemuutosta.
AC-servomoottorilla on vakaa toiminta, hyvä ohjattavuus, nopea vaste, korkea herkkyys ja mekaanisten ominaisuuksien ja säätöominaisuuksien tiukka epälineaarisuusindeksi (alle 10 prosenttia ~ 15 prosenttia ja alle 15 prosenttia ~ 25 prosenttia).
DC-servomoottorin edut ja haitat
Edut: tarkka nopeudensäätö, kovat vääntömomentti-nopeusominaisuudet, yksinkertainen ohjausperiaate, kätevä käyttö ja halpa hinta.
Haitat: harjakommutaatio, nopeuden rajoitus, lisävastus ja kulumishiukkasten syntyminen (ei sovellu pölyttömään ja räjähdysvaaralliseen ympäristöön).
AC-servomoottorin edut ja haitat
Edut: hyvät nopeudensäätöominaisuudet, tasainen ohjaus voidaan saavuttaa koko nopeusalueella, melkein ei tärinää, yli 90 prosenttia korkea hyötysuhde, vähemmän lämpöä, nopea ohjaus, erittäin tarkka asennonsäätö (riippuen anturin tarkkuudesta), vakio vääntömomentti, alhainen hitaus, alhainen melu, ei harjan kulumista, huoltovapaa (soveltuu pölyttömään ja räjähdysvaaralliseen ympäristöön) voidaan saavuttaa nimelliskäyttöalueella.
Haitat: ohjaus on monimutkainen, ja ohjainparametrit on määritettävä säätämällä PID-parametreja paikan päällä, mikä vaatii enemmän johdotusta.
Kolme servomoottorin ohjaustapaa
Vääntömomentin säätö: vääntömomentin ohjaustilassa moottorin akselin ulostulomomentti asetetaan ulkoisesti ulkoisen bai-analogisen suuren tai suoran osoitteen antamisen kautta.
2. Asennon ohjaus: Asennon ohjaustapa määrittää yleensä pyörimisnopeuden ulkoisen tulopulssin taajuudella ja kiertokulman pulssien lukumäärällä. Jotkut servot voivat määrittää nopeuden ja siirtymän suoraan tiedonsiirron kautta.
Nopeustila: pyörimisnopeutta voidaan ohjata analogisen määrän tai pulssitaajuuden syötöllä. Nopeustila voidaan sijoittaa myös silloin, kun ylemmän ohjauslaitteen ulkosilmukan PID-säätö on, mutta moottorin asentosignaali tai suoran kuorman asentosignaali on lähetettävä ylempään takaisinkytkentään laskemista varten. Asentotila tukee myös asentosignaalin havaitsemista suoran kuorman ulkorenkaalla. Tällä hetkellä moottorin akselin päässä oleva anturi havaitsee vain moottorin nopeuden ja asentosignaalin antaa tunnistuslaite suorassa loppukuormituksessa. Tämä etu on, että se voi vähentää virhettä välilähetysprosessissa ja lisätä koko järjestelmän paikannustarkkuutta.