Porównanie serw i silników krokowych. Charakterystyka porównawcza głównych parametrów. Charakterystyka mechaniczna silnika krokowego

Serwo(serwus łaciński - sługa, asystent; napęd śledzenia)- napęd ze sterowaniem przez negatywna opinia pozwalające na precyzyjną kontrolę parametrów ruchu.

Serwo najczęściej spotyka się w robotyce. Nie da się bez niego obejść, zwłaszcza jeśli chodzi o rozwiązanie problemu dokładnego przesuwania ładunków lub przedmiotów. Takie zadanie powstaje podczas wykonywania wszelkich prac mechanicznych (malowanie, spawanie, szlifowanie, przenoszenie produktów na przenośniku itp.). Taką pracę wykonują manipulatory, które wyglądają jak mechaniczne ręce. W rzeczywistości słynna robotyka przemysłowa, która służy do automatyzacji produkcji na całym świecie, reprezentowana jest przede wszystkim przez manipulatory. Żaden taki manipulator nie jest kompletny bez serw, które napędzają jego łącza. Czemu?

Chodzi o właściwości serwomechanizmu. Serwonapęd to napęd wykorzystujący ujemne sprzężenie zwrotne do dokładnego sterowania parametrami ruchu łącznika wykonawczego (wyjściowego) napędu (najczęściej jest to wał wyjściowy). Do wytworzenia takiego sprzężenia zwrotnego zwykle wykorzystuje się czujnik położenia łącza wyjściowego serwa, ale można również wykorzystać czujniki prędkości, siły itp. Okazuje się, że serwo to napęd, do którego wysyłany jest sygnał wskazujący na wyjdź lub obróć się do określonej pozycji. Jest ustawiony w tej pozycji i „czeka” na otrzymanie polecenia zmiany pozycji. Na przykład wysyłany jest sygnał, aby ustawić wał w pozycji kątowej 90 stopni. Wał obraca się do tej pozycji i utrzymuje go do momentu otrzymania nowego sygnału położenia. Ta zdolność sterowania poważnie odróżnia serwomechanizm od konwencjonalnego motoreduktora, który może obracać się w sposób ciągły tylko wtedy, gdy jest zasilany. W efekcie, jeśli robot jest wyposażony w takie napędy, to może poruszać się jak ludzka ręka i wykonywać całą pracę, jaką możemy wykonać.

W branży istnieje wiele rodzajów serw. W tym artykule rozważymy obrotowe serwa elektryczne. Mówiąc najprościej, w takich serwonapędach siłownikiem wyjściowym jest obracający się wał. Dla uproszczenia rozważymy urządzenie serwomechanizmu hobbystycznego SG-90 (ryc. 1), które jest aktywnie wykorzystywane do tworzenia edukacyjnych modeli robotów i innych mechanizmów pływających, latających lub chodzących. Serwonapęd hobbystyczny w przeciwieństwie do przemysłowego jest znacznie mniejszy, wymaga mniej wysiłku, jest inaczej sterowany, ale pod względem ogólnej zasady działania jest absolutnie identyczny ze swoim przemysłowym odpowiednikiem.

Obrazek 1

Hobbystyczne urządzenie serwo pokazano na rysunku 2. Zawiera silnik elektryczny, skrzynię biegów z zestawem kół zębatych, potencjometr (działa jako czujnik położenia dla sprzężenia zwrotnego), elektroniczną tablicę kontrolną silnika i obudowę zawierającą całą zawartość . Ten sam rysunek pokazuje przewód, przez który serwo jest zasilane i kontrolowane. Składa się z 3 żył: zasilacza „plus”, zasilacza „minus” oraz przewodu, do którego doprowadzany jest sygnał sterujący. Różne modele serwo hobby mogą mieć różne kolory przewodów. Ale prawie zawsze przewód zasilający „plus” ma kolor czerwony, a przewód zasilający „minus” jest czarny. Jeśli chodzi o przewód sygnałowy (do przesyłania sygnału sterującego), nie ma jasnych standardów kolorystycznych. W zależności od producenta serwomechanizmu przewód sygnałowy może być biały, pomarańczowy lub żółty.

Zdjęcie 2

Do sterowania takimi silnikami przyjęto standard sygnału sterującego. Reprezentuje stale powtarzające się impulsy lub, jak mówimy, ciąg impulsów (ryc. 3). Częstotliwość tych impulsów pozostaje przez cały czas stała i wynosi 50 Hz. Okazuje się, że okres czasuimpulsów (czas między czołowymi krawędziami sąsiednich impulsów) wynosi 1s / 50 = 0,02 sekundy, czyli 20 milisekund.

Rysunek 3

Co ciekawe, kątowe położenie wałka wyjściowego serwomechanizmu ustalane jest przez czas trwania przyłożonego impulsu. Dla wyjaśnienia na rysunku 4 przedstawiono przybliżoną zależność między szerokością impulsu we współrzędnych czasowych a kątem obrotu wału serwo. Obroty serwomechanizmu sterowane są impulsami o czasie trwania od 1 do 2 ms (milisekund).

Rysunek 4

Jak widać z wykresu, do sterowania serwomechanizmu służy jedynie sygnał o modulowanej szerokości impulsu - PWM. Co to jest PWM można znaleźć w odpowiednim artykule na naszej stronie internetowej.

Jak szerokość impulsu przekłada się na kąt wału wyjściowego?

Jak pokazano na rysunku 2, w obudowie serwomechanizmu znajduje się również elektroniczny moduł sterujący silnikiem. Sygnał podany na serwo trafia na tę płytkę. Ale co dalej dzieje się z tym sygnałem, pokazano na schemacie blokowym na rysunku 5, który przeanalizujemy etapami. Każdy etap jest przedstawiony w formie prostokąta lub koła i ponumerowany. Wewnątrz tych prostokątów pokazane są urządzenia, na których sygnał jest konwertowany lub przetwarzany.

Rysunek 5

Tak więc wejściowy sygnał sterujący Scint z modulacją PWM trafia do specjalnego mikroukładu z elementami logicznymi, za pomocą którego jest konwertowany na napięcie Ucont (etap nr 1). Następnie do elementu porównującego napięcie podawany jest sygnał Ucont (napięcie sterujące). Element ten nazywany jest sumatorem, ale w rzeczywistości odejmuje napięcie Urev (napięcie sprzężenia zwrotnego) od sygnału wejściowego Ucont, które pochodzi ze sprzężenia zwrotnego z rezystora zmiennego (etap 2).

Powstała różnica Ucorr (napięcie korekcyjne) jest wzmacniana przez wbudowany wzmacniacz (etap 3) i podawana do silnika elektrycznego. Silnik obraca się (krok 4) i napędza wał wyjściowy serwomechanizmu, a wraz z nim czujnik sprzężenia zwrotnego w postaci potencjometru. Gdy obracamy pokrętłem potencjometru, napięcie się zmienia i okazuje się, że obrót wałka jest zamieniany na napięcie Urev (krok 5). To napięcie Urev porównuje się (ponownie krok nr 2) z napięciem Ucr, a różnica w postaci Ucorr trafia ponownie do wzmacniacza (krok nr 3) i tak dalej. Sygnał „przechodzi” wzdłuż obwodu sprzężenia zwrotnego, aż zostanie spełniony związek Ucont = Urev. Wtedy Ucorr będzie równe 0 i silnik się zatrzyma. Stanie się tak, gdy wał serwo zajmie pozycję odpowiadającą wejściowemu sygnałowi sterującemu Scint.

Podsumujmy wszystko, co zostało powiedziane. Wałek serwa jest mechanicznie połączony z pokrętłem potencjometru. Z tego powodu wraz z obrotem wałka serwomechanizmu potencjometr jest obracany, w wyniku czego zmienia się jego rezystancja i napięcie wyjściowe Urev. W związku z tym napięcie wyjściowe z potencjometru Urev zależy bezpośrednio od kąta obrotu serwa. Jednocześnie sygnał Scnt o czasie trwania impulsu od 0,001 do 0,002 sekundy, wprowadzony do serwonapędu, ustawia poziom napięcia Ucont, który określa kąt, o jaki ma się obracać wał serwo. Zatrzymanie silnika elektrycznego w momencie, gdy wał serwo znajduje się dokładnie w żądanym położeniu, uzyskuje się poprzez odjęcie sygnału sprzężenia zwrotnego Urev od sygnału Ucont. A wzmacniacz stopnia nr 3 jest niezbędny, aby wzmocnione napięcie było dostarczane do silnika elektrycznego i silnik jak najszybciej przesuwał wał serwo w zadaną pozycję.

Przykłady sterowania silnikiem serwo

Jak wspomniano powyżej, PWM o określonych parametrach służy do sterowania serwomotorem. Ten PWM można generować na różne sposoby. Pokażmy niektóre z nich.

1. Sterowanie silnikiem serwo z zegarem 555 ... Mikroukład timera 555 może działać w trybie generatora impulsów (aby uzyskać więcej informacji na temat tego mikroukładu, przeczytaj odpowiedni artykuł). Dlatego możliwe jest dobranie takich parametrów pracy tego mikroukładu, aby dawał potrzebne nam impulsy. Zmieniając cykl pracy tych impulsów, czyli zmieniając czas trwania impulsu z 0,001 na 0,002 sekundy, ustawimy kąt obrotu serwomechanizmu.

W celu realizacji sygnału PWM konieczne jest zastosowanie układu z regulowanym cyklem wypełnienia impulsu o stałej częstotliwości 50 Hz. Parametry elementów na schemacie (rys. 6) dobierane są w taki sposób, aby zapewnić te warunki. Ale aby sygnał sterujący spełniał wszystkie warunki, musi zostać odwrócony. Do tego potrzebny jest tranzystor w obwodzie. Aby kontrolować cykl pracy w określonych granicach, wymagany byłby potencjometr o maksymalnej rezystancji 20 kΩ. Wykorzystamy dwa potencjometry 10 kΩ (ponieważ takie potencjometry są używane w zestawie Basic 1 poziomu Evolvectora, gdzie ten układ jest szczegółowo opisany. Skok serwomotoru wynosi 180 stopni. W tym przypadku, gdy pokrętło jednego potencjometru jest obrócony, serwo obróci się o 90 stopni, a przy dodatkowym obrocie drugiego o drugie 90 stopni.

Rysunek 6

Możesz bardziej szczegółowo zapoznać się z tym schematem, a także złożyć go, kupując zestaw podstawowy 1. poziomu Evolvectora.

2. Sterowanie silnikiem serwo przez kontroler. Z możesz również wygenerować żądany sygnał PWM za pomocą kontrolera. Na przykład można użyć programowalnego kontrolera opartego na platformie Arduino. Aby maksymalnie uprościć programowanie algorytmu sterowania serwomotorem (generowanie PWM), wykorzystywane są wstępnie napisane programy zwane bibliotekami. Ich złożony kod programu jest ukryty przed użytkownikiem, oferowane jest jedynie wywołanie potrzebnych nam funkcji za pomocą krótkich poleceń podczas łączenia biblioteki z naszym głównym programem. Wszystko to sprawia, że ​​trudne z algorytmicznego punktu widzenia sterowanie urządzeniami takimi jak np. serwomotor jest niezwykle proste i wygodne.

Schemat połączeń, a takżeSzkic (program) do sterowania silnikiem serwo przez kontroler Arduino pokazano na rysunku 7.

Rysunek 7

UWAGA: Podłączanie zasilania serwomotoru bezpośrednio do płytki, jak w naszym przykładzie (Rysunek 7), jest niepożądane. Na rysunku podłączyliśmy jeden serwomotor z kategorii „mini”, który pobiera bardzo małe prądy, dlatego pracuje całkiem normalnie, zasilany bezpośrednio z płytki. Serwo o standardowych rozmiarach wymaga większej mocy, co może spowodować przegrzanie i uszkodzenie sterownika. Zasilanie silników powinno być podłączone tylko przez osobne źródło, zwłaszcza jeśli ma ono sterować kilkoma serwonapędami jednocześnie.

#włączać<Serwo .h>- to polecenie oznacza podłączenie biblioteki do sterowania serwonapędem. Ta biblioteka znajduje się na dysku Evolvector, który jest dostarczany z naszymi zestawami poziomu 2. Możesz go również znaleźć w Internecie i umieścić w folderze „biblioteki” swojego Arduino IDE.
Biblioteka, którą podłączyliśmy, posiada dużą liczbę poleceń, rozważymy tylko te, które są używane w programie.

Serwonapęd; jest deklaracją zmiennej specjalnego typu. dvig- jest to zmienna (nazwę wybieramy dowolnie). Serwo jest typem zmiennej (specjalny typ zdefiniowany w połączonej bibliotece). Można ustawić do 12 zmiennych tego typu, czyli do sterowania 12 serwonapędami. Innymi słowy, tym poleceniem powiedzieliśmy płytce, że mamy serwo, które nazwaliśmy dvig.
dvig.attach (9);- ta komenda oznacza, że ​​serwonapęd ( dvig) jest podłączony do pinu 9 (pin).
dvig.write (90); - to polecenie wymusza serwo ( dvig) przekręć do pozycji środkowej (90 stopni).
dvig.write (0); - przestawia serwo do pozycji 0 stopni.
dvig.zapis (180); - obraca serwo do 180 stopni.

Co oznaczają pozostałe wiersze w programie, możesz znaleźć na łamach naszego serwisu lub dowiedzieć się z samouczków zawartych w

Serwa i mechanizmy wyposażone są w czujnik monitorujący określony parametr, taki jak siła, pozycja czy prędkość, a także jednostkę sterującą w postaci urządzenia elektronicznego. Zadaniem tego urządzenia jest utrzymanie niezbędnych parametrów w trybie automatycznym podczas pracy urządzenia, w zależności od rodzaju sygnału przychodzącego z czujnika w określonych okresach czasu.

Projekt i działanie

Serwonapęd różni się od konwencjonalnego silnika elektrycznego tym, że umożliwia ustawienie dokładnego położenia wału w stopniach. Serwonapędy to dowolne napędy mechaniczne, które zawierają czujnik określonego parametru oraz jednostkę sterującą, która jest w stanie automatycznie utrzymywać wymagane parametry odpowiadające określonym wartościom zewnętrznym.

1 - Koła zębate reduktora
2 - wał wyjściowy
3 - Łożysko
4 - dolny rękaw
5 - Potencjometr
6 - Tablica sterownicza
7 - śruba obudowy
8 - silnik prądu stałego
9 - koło zębate silnika elektrycznego

Aby zamienić energię elektryczną na ruch mechaniczny, jest to konieczne. Napęd stanowi skrzynia biegów z silnikiem elektrycznym. Reduktor jest wymagany do spowolnienia prędkości silnika, ponieważ prędkość jest zbyt wysoka dla aplikacji. Skrzynia biegów składa się z obudowy zawierającej wały z kołami zębatymi, które mogą przekształcać i przenosić moment obrotowy.

Uruchamiając i zatrzymując silnik, można napędzać wał wyjściowy skrzyni biegów, który jest połączony z przekładnią serwo. Do szybu można przymocować urządzenie lub mechanizm, którym chcesz sterować. Ponadto wymagany jest czujnik sprzężenia zwrotnego do monitorowania położenia wału. Ten czujnik może ponownie przekształcić kąt obrotu w sygnał prądu elektrycznego.

Taki czujnik nazywa się enkoderem. Potencjometr może być używany jako enkoder. Jeśli przekręcisz suwak potencjometru, zmieni się jego rezystancja. Wartość tej rezystancji jest wprost proporcjonalna do kąta obrotu potencjometru. W ten sposób możliwe jest osiągnięcie instalacji określonej pozycji mechanizmu.

Oprócz w/w potencjometru, skrzyni biegów i silnika elektrycznego, serwonapędy wyposażone są w płytkę elektroniczną, która przetwarza sygnał wejściowy zewnętrznej wartości parametru z potencjometru, porównuje i zgodnie z wynikiem porównania uruchamia lub zatrzymuje elektryczny silnik. Innymi słowy, to elektroniczne wypełnienie jest odpowiedzialne za wspieranie negatywnej opinii.

Serwonapęd połączony jest trzema przewodami, z których dwa zasilają napięciem silnika elektrycznego, a przez trzeci przewód dochodzi sygnał sterujący, za pomocą którego ustawia się położenie wału silnika.

Oprócz silnika elektrycznego rolę napędu może pełnić inny mechanizm, na przykład cylinder pneumatyczny z drążkiem. Czujniki kąta obrotu są również używane jako czujnik sprzężenia zwrotnego lub. Jednostka sterująca to serwowzmacniacz, indywidualny falownik. Może również zawierać czujnik sygnału sterującego.

Jeśli konieczne jest stworzenie płynnego zwalniania lub przyspieszania, aby zapobiec nadmiernym dynamicznym obciążeniom silnika, wykonywane są bardziej złożone obwody sterujące mikrokontrolera, które mogą znacznie dokładniej sterować położeniem elementu roboczego. Podobnie wykonane jest urządzenie napędowe do ustawiania położenia głowic w dyskach twardych komputera.

Rodzaje serw

W przypadku konieczności stworzenia sterowania kilkoma grupami serwonapędów należy skorzystać ze sterowników CNC, które zebrane są na schematach programowalny kontrolery logiczne. Takie serwa są w stanie zapewnić moment obrotowy 50 N * m, przy mocy do 15 kilowatów.

Synchroniczny potrafią z dużą dokładnością ustawić prędkość obrotową silnika elektrycznego, a także przyspieszenie i kąt obrotu. Typy napędów synchronicznych mogą szybko osiągnąć prędkość znamionową.

Asynchroniczny w stanie dokładnie utrzymać prędkość nawet przy bardzo niskich obrotach.

Serwonapędy zasadniczo dzielą się na elektromechaniczny oraz elektrohydromechaniczny ... Napędy elektromechaniczne składają się z przekładni i silnika elektrycznego. Ale ich wydajność okazuje się znacznie niższa. W napędach elektrohydromechanicznych ruch wytwarzany jest przez ruch tłoka w cylindrze, w wyniku czego reakcja jest na bardzo wysokim poziomie.

Charakterystyka serwa

Rozważ główne parametry charakteryzujące serwa:

• Siła wału. Ten parametr to moment obrotowy. To najważniejszy parametr serwa. W danych paszportowych najczęściej wskazuje się kilka wartości chwili dla różnych wartości napięcia.
• Prędkość huśtania jest również ważną cechą. Jest to czas równoważny wymagany do zmiany położenia wału wyjściowego siłownika o 60 stopni. Ten parametr można również określić dla kilku wartości napięcia.
• Typ serwa może być analogowy lub cyfrowy.
• Odżywianie . Większość serw działa przy napięciu 4,8-7,2 wolta. Zasilanie dostarczane jest najczęściej trzema przewodami: biały - sygnał sterujący, czerwony - napięcie robocze, czarny - przewód wspólny.
• Kąt obrotu Jest największym kątem, pod jakim może się obracać wał wyjściowy. Najczęściej ten parametr wynosi 180 lub 360 stopni.
• Stała rotacja ... W razie potrzeby konwencjonalny serwomechanizm można zmodernizować do stałego obrotu.
• Materiał produkcyjny serwo reduktor biegów może być inny: karbonowy, metalowy, plastikowy lub kombinowany. Koła zębate wykonane z tworzywa sztucznego nie wytrzymują obciążeń udarowych, ale mają wysoką odporność na zużycie. Koła zębate z włókna węglowego są znacznie mocniejsze niż koła zębate z tworzywa sztucznego, ale są drogie. Metalowe koła zębate są w stanie wytrzymać znaczne obciążenia, upadki, ale mają niską odporność na zużycie. Wałek wyjściowy skrzyni biegów jest montowany na różne sposoby w różnych modelach: na tulejach tulejowych lub na łożyskach kulkowych.

Zalety

• Łatwość i prostota montażu konstrukcji.
• Niezawodność i niezawodność, co jest ważne w przypadku krytycznych urządzeń.
• Nie generują hałasu podczas pracy.
• Dokładność i płynność ruchu osiągana jest nawet przy niskich prędkościach. W zależności od wykonywanego zadania, rozdzielczość może być dostosowana przez pracownika.

Wady

• Trudności w konfiguracji.
• Zwiększony koszt.

Podanie

Serwa są dziś szeroko stosowane. Na przykład są stosowane w różnych precyzyjnych instrumentach, robotach przemysłowych, automatycznych obwodach drukowanych do produkcji płytek drukowanych, programowalnych obrabiarkach, różnych zaworach i zaworach zasuwowych.

Najbardziej popularne są szybkie siłowniki w branży modelowania samolotów. Zaletą serwomotorów jest efektywne zużycie energii elektrycznej oraz równomierny ruch.

We wczesnych latach serwosilników stosowano kolektorowe silniki trójbiegunowe z uzwojeniami na wirniku i magnesami trwałymi na stojanie. Ponadto projekt silnika obejmował montaż kolektora i szczotek. Ponadto, wraz z postępem technologicznym, liczba uzwojeń silnika wzrosła do pięciu, a moment obrotowy wzrósł, podobnie jak prędkość przyspieszania.

Kolejnym krokiem w rozwoju serwomotorów było ułożenie uzwojeń na zewnątrz magnesów. Zmniejszyło to masę wirnika, skróciło czas przyspieszania. Jednocześnie wzrósł koszt silnika. W wyniku dalszego projektowania serwonapędów zdecydowano się zrezygnować z obecności kolektora w urządzeniu silnikowym. Zaczęto stosować silniki z magnesami trwałymi wirnika. Silnik stał się bez szczotek, jego wydajność wzrosła dzięki wzrostowi momentu obrotowego, prędkości i przyspieszenia.

W ostatnim czasie największą popularnością cieszą się serwomotory napędzane programowalnym sterownikiem (Arduino). W rezultacie otworzyły się ogromne możliwości dla projektowania precyzyjnych obrabiarek, robotyki, konstrukcji samolotów (quadkoptery).

Ponieważ napędy z silnikami bez kolektorów mają wysokie parametry funkcjonalne, precyzyjne sterowanie, zwiększoną wydajność, często znajdują zastosowanie w sprzęcie przemysłowym, sprzęcie AGD (mocne odkurzacze z filtrami), a nawet w zabawkach dla dzieci.

Serwo ogrzewania

W porównaniu z mechaniczną regulacją układu grzewczego serwonapędy elektryczne są najbardziej zaawansowanymi i postępowymi urządzeniami technicznymi utrzymującymi parametry ogrzewania pomieszczeń.

1 - Zasilacz
2 - Termostaty pokojowe
3 - Blok przełączania
4 - Serwomotory
5 - zbieracz dający
6 - Obejście
7 - Podłoga izolowana termicznie wodą
8 - kolektor Return
9 - Czujnik temperatury wody
10 - Pompa cyrkulacyjna
11 - zawór kulowy
12 - zawór regulacyjny
13 - Dwudrogowy zawór termostatyczny

Napęd systemu grzewczego współpracuje z termostatem naściennym. Na rurze doprowadzającej chłodziwo przed podłogowym kolektorem ciepłej wody zamontowany jest dźwig z napędem elektrycznym. Następnie podłącza się zasilanie 220 V i konfiguruje termostat trybu pracy.

Układ sterowania wyposażony jest w dwa czujniki. Jeden z nich znajduje się na podłodze, drugi w pomieszczeniu. Czujniki przekazują sygnały do ​​termostatu sterującego serwonapędem, który jest podłączony do kranu. Możliwe jest zwiększenie dokładności regulacji poprzez zainstalowanie dodatkowego urządzenia na zewnątrz pomieszczenia, ponieważ warunki klimatyczne ciągle się zmieniają i wpływają na temperaturę w pomieszczeniu.

Siłownik jest mechanicznie połączony z zaworem, aby nim sterować. Zawory mogą być dwu- i trójdrogowe. Zawór dwudrogowy może zmieniać temperaturę wody w układzie. Zawór trójdrogowy jest w stanie utrzymać stałą temperaturę, jednak zmienia zużycie ciepłej wody dostarczanej do obwodów. Urządzenie z zaworem trójdrożnym posiada dwa wloty gorącej wody (rury zasilające) oraz wylot wody powrotnej, przez który dostarczana jest woda zmieszana o określonej temperaturze.

Mieszanie wody odbywa się za pomocą zaworu. W takim przypadku dopływ chłodziwa do kolektorów jest regulowany. Kiedy jeden wlot jest otwarty, drugi zaczyna się zamykać, a przepływ wody na wylocie nie zmienia się.

Serwa bagażnika

Obecnie nowoczesne samochody najczęściej produkowane są z funkcją automatycznego otwierania bagażnika. W tym celu wykorzystywana jest rozważana przez nas konstrukcja serwonapędu. Producenci samochodów stosują dwie metody wyposażenia pojazdu w tę funkcję.

Oczywiście napęd pneumatyczny bagażnika jest bardziej niezawodny, ale jego koszt jest dość wysoki, więc napęd ten nie znalazł zastosowania w samochodach.

Napęd elektryczny realizowany jest różnymi metodami sterowania:

• Uchwyt na klapie bagażnika.
• Przycisk na panelu drzwi kierowcy.
• Z panelu alarmowego.

Ręczne otwieranie bagażnika nie zawsze jest wygodne. Na przykład zimą zamek ma tendencję do zamarzania. Serwonapęd dodatkowo pełni funkcję ochrony samochodu przed obcym wtargnięciem, ponieważ jest połączony z urządzeniem blokującym.

Takie napędy bagażnika są używane w niektórych importowanych samochodach, jednak jeśli chcesz, możesz zainstalować taki mechanizm w samochodach krajowych.

Istnieją napędy bagażnika z płytami magnetycznymi, ale nie znalazły one zastosowania, ponieważ ich urządzenie jest dość złożone.

Najtańsze są serwa do bagażnika, które tylko otwierają się. Funkcja zamykania nie jest dla nich dostępna. Możesz również wybrać konstrukcję modelu napędu, który posiada mechanizm bezwładnościowy. Pełni rolę blokowania w przypadku pojawienia się przeszkody podczas ruchu pnia.

Wysokiej klasy modele serwo zawierają mechanizm podnoszenia i opuszczania bagażnika, mechanizm blokujący bliżej, czujniki i kontroler. Zazwyczaj są one montowane fabrycznie w samochodach, ale proste konstrukcje można łatwo zamontować samodzielnie.

Maszyny elektryczne znajdują szerokie zastosowanie w elektrowniach, przemyśle, transporcie, lotnictwie, systemach automatycznej regulacji i sterowania oraz w życiu codziennym. Maszyny elektryczne przetwarzają energię mechaniczną na energię elektryczną i odwrotnie, energię elektryczną na energię mechaniczną. Maszyna, która przekształca energię mechaniczną w energię elektryczną, nazywana jest generatorem. Transformacja energii elektrycznej w energię mechaniczną realizowana jest przez silniki.

Zasada działania maszyn elektrycznych opiera się na wykorzystaniu praw indukcji elektromagnetycznej i sił elektromagnetycznych. Jeśli umieścisz przewodnik w polu magnetycznym biegunów magnesów trwałych lub elektromagnesów i przesuniesz go pod działaniem dowolnej siły F1, to pojawi się w nim pole elektromagnetyczne. równe: E = B · l · v, gdzie B jest indukcją magnetyczną w miejscu, w którym znajduje się przewodnik, l jest aktywną długością przewodnika (tej jego części, która znajduje się w polu magnetycznym), v jest prędkością ruch przewodnika w polu magnetycznym.

Jeśli ten przewodnik jest zwarty do dowolnego odbiornika energii, to w obwodzie zamkniętym pod działaniem EDS. popłynie prąd, który zbiega się w kierunku z polem elektromagnetycznym. w eksploratorze. W wyniku oddziaływania prądu I w przewodniku z polem magnetycznym biegunów powstaje siła elektromagnetyczna Fe, której kierunek określa reguła lewej ręki; siła ta będzie skierowana na siłę poruszającą przewodnik w polu magnetycznym. Przy równych siłach F1 = Fe przewodnik będzie się poruszał ze stałą prędkością. W konsekwencji w tak prostej maszynie elektrycznej energia mechaniczna zużyta na ruch przewodnika jest zamieniana na energię elektryczną, która jest przekazywana na opór zewnętrznego odbiornika energii, czyli maszyna pracuje jako generator.

Ta sama prosta maszyna elektryczna może być napędzana silnikiem. Jeżeli przez przewodnik przepływa prąd z zewnętrznego źródła energii elektrycznej, to w wyniku oddziaływania prądu w przewodniku z polem magnetycznym biegunów powstaje siła elektromagnetyczna Re, pod działaniem której przewodnik zacznie poruszać się w polu magnetycznym, pokonując siłę hamowania dowolnego mechanicznego odbiornika energii. Tak więc rozważana maszyna, jak każda maszyna elektryczna, jest odwracalna, tj. może pracować jako generator i jako silnik.

Aby zwiększyć EDC. i sił elektromechanicznych, maszyny elektryczne są zasilane uzwojeniami, składającymi się z dużej liczby drutów, które są ze sobą połączone tak, że E.D.S. mieli ten sam kierunek i uformowali się. EDS w przewodniku będzie się indukował również w przypadku, gdy przewodnik jest nieruchomy, a pole magnetyczne biegunów jest w ruchu.

Silniki asynchroniczne są najczęstszymi maszynami elektrycznymi. Stosowane są głównie jako silniki elektryczne i są głównymi konwerterami energii elektrycznej na energię mechaniczną.

Silnik asynchroniczny ma stojan (część nieruchoma) i wirnik (część ruchoma), oddzielone szczeliną powietrzną, wirnik osadzony jest na łożyskach. Części aktywne to uzwojenia; wszystkie inne części są konstrukcyjne, zapewniające niezbędną wytrzymałość, sztywność, chłodzenie, możliwość obracania itp.

Zgodnie z konstrukcją wirnika maszyny asynchroniczne dzielą się na dwa główne typy: z wirnikiem klatkowym i wirnikiem fazowym. Oba typy mają tę samą konstrukcję stojana i różnią się jedynie konstrukcją uzwojenia wirnika. Obwód magnetyczny wirnika wykonany jest podobnie do obwodu magnetycznego stojana - wykonany ze stali elektrotechnicznej i laminowany. Wirnik fazowy jest używany, gdy konieczne jest wytworzenie dużego momentu rozruchowego. Do wirnika dostarczany jest prąd, w wyniku czego generowany jest już strumień magnetyczny, który jest niezbędny do wytworzenia momentu.

Do uzwojenia stojana przykładane jest napięcie, pod wpływem którego prąd przepływa przez te uzwojenia i wytwarza wirujące pole magnetyczne. Pole magnetyczne działa na pręty wirnika i zgodnie z prawem indukcji magnetycznej powstaje prąd elektryczny, ponieważ zmienia się strumień magnetyczny przechodzący przez zamknięty obwód wirnika. Prądy w prętach wirnika wytwarzają własne pole magnetyczne prętów, które oddziałują z wirującym polem magnetycznym stojana. W efekcie na każdy pręt działa siła, która zaginając się na obwodzie, wytwarza wirujący moment elektromagnetyczny wirnika ze względu na to, że prąd indukcyjny powstający w obwodzie zamkniętym wirnika ma taki kierunek, że pole magnetyczne tworzy przeciwdziała zmianie strumienia magnetycznego, który wywołał dany prąd. Dlatego powstaje rotacja.

Prędkość wirnika nie może osiągnąć częstotliwości wirowania pola magnetycznego, ponieważ w tym przypadku kątowa prędkość wirowania pola magnetycznego względem uzwojenia wirnika spadnie do zera, pole magnetyczne przestanie być indukowane w uzwojeniu wirnika EMF. a z kolei generują moment obrotowy.

Silniki synchroniczne

Silnik synchroniczny nie ma zasadniczych różnic strukturalnych w stosunku do silnika asynchronicznego. Uzwojenie trójfazowe jest umieszczone na stojanie silnika synchronicznego, po podłączeniu do trójfazowej sieci prądu przemiennego powstanie wirujące pole magnetyczne, którego liczba obrotów na minutę wynosi n = 60f / p, gdzie f jest częstotliwością napięcia zasilania przemiennika. Uzwojenie wzbudzenia jest umieszczone na wirniku silnika, który jest podłączony do sieci źródła prądu stałego. Lub wirnik jest wykonany z magnesu trwałego. Prąd wzbudzenia wytwarza strumień magnetyczny biegunów lub w przypadku magnesu trwałego strumień magnetyczny już został wytworzony. Wirujące pole magnetyczne wytwarzane przez prądy uzwojenia stojana przenosi ze sobą bieguny wirnika. W takim przypadku wirnik może obracać się tylko z prędkością synchroniczną, tj. z prędkością równą prędkości obrotowej pola stojana. Zatem prędkość silnika synchronicznego jest ściśle stała, jeśli częstotliwość prądu sieciowego jest stała.

Zaletą silników synchronicznych jest to, że są mniej wrażliwe na zmiany napięcia zasilania niż silniki asynchroniczne. W silnikach synchronicznych moment obrotowy jest w pierwszym stopniu proporcjonalny do napięcia sieci, natomiast w silnikach asynchronicznych jest proporcjonalny do kwadratu napięcia. Moment obrotowy silnika synchronicznego jest generowany przez oddziaływanie pola magnetycznego stojana z polem magnetycznym biegunów. Tylko strumień magnetyczny pola stojana zależy od napięcia zasilania.

Silniki krokowe

Silniki krokowe to urządzenia elektromechaniczne, które przetwarzają sygnał sterujący na ruch kątowy (lub liniowy) wirnika z jego zamocowaniem w danej pozycji bez urządzeń sprzężenia zwrotnego. W rzeczywistości silnik krokowy jest synchroniczny, ale różni się podejściem do sterowania. Rozważmy najczęstsze.

	Silniki z magnesami trwałymi Silniki z magnesami trwałymi składają się ze stojana, który ma uzwojenia i wirnika, który zawiera magnesy trwałe. Naprzemienne bieguny wirnika są prostoliniowe i równoległe do osi silnika. Ze względu na namagnesowanie wirnika w takich silnikach zapewniany jest wyższy strumień magnetyczny, a co za tym idzie wyższy moment obrotowy niż w przypadku silników o zmiennej reluktancji. Taki silnik ma wielkość kroku 30 °. Po włączeniu prądu w jednej z cewek wirnik ma tendencję do przyjmowania takiej pozycji, gdy przeciwległe bieguny wirnika i stojana są naprzeciw siebie. Aby wykonać ciągłą rotację, musisz naprzemiennie włączać fazy. W praktyce silniki z magnesami trwałymi zwykle mają 48-24 kroki na obrót (kąt kroku 7,5-15°). Silniki z magnesami trwałymi są podatne na odwrotną siłę elektromotoryczną. z boku wirnika, co ogranicza maksymalną prędkość.
	Silniki hybrydowe Są droższe niż silniki z magnesami trwałymi, ale zapewniają mniejszy krok, większy moment obrotowy i wyższą prędkość. Typowe kroki na obrót dla silników hybrydowych wynoszą od 100 do 400 (kąt pochylenia 3,6-0,9°). Wirnik silnika hybrydowego ma zęby osiowe. Wirnik podzielony jest na dwie części, pomiędzy którymi znajduje się cylindryczny magnes trwały. Tak więc zęby górnej połowy wirnika to bieguny północne, a zęby dolnej połowy to bieguny południowe. Ponadto górna i dolna połówka wirnika są obracane względem siebie o połowę kąta nachylenia zębów. Liczba par biegunów wirnika jest równa liczbie zębów na jednej z jego połówek. Uzębione nabiegunniki wirnika, podobnie jak stojan, są zmontowane z oddzielnych płyt w celu zmniejszenia strat prądów wirowych. Stojan silnika hybrydowego również ma zęby, zapewniając dużą liczbę równoważnych biegunów, w przeciwieństwie do głównych biegunów, na których znajdują się uzwojenia. Zazwyczaj 4 główne bieguny są używane dla silników 3,6° i 8 głównych biegunów dla silników 1,8-0,9°. Zęby wirnika zapewniają mniejszą odporność obwodu magnetycznego w niektórych pozycjach wirnika, co poprawia moment statyczny i dynamiczny. Zapewnia to odpowiednie ułożenie zębów, gdy część zębów wirnika znajduje się ściśle naprzeciwko zębów stojana, a część pomiędzy nimi. Zależność między liczbą biegunów wirnika, liczbą równoważnych biegunów stojana a liczbą faz określa kąt kroku S silnika: S = 360 / (Nph × Ph) = 360 / N, gdzie Nph jest liczbą równoważnych biegunów na fazę równą liczbie biegunów wirnika, Ph - liczba faz, N to całkowita liczba biegunów dla wszystkich faz razem.
	Serwo Serwonapęd to ogólna nazwa napędu, synchronicznego, asynchronicznego lub innego, z ujemnym sprzężeniem zwrotnym na temat położenia, momentu obrotowego i innych parametrów, co pozwala na dokładne sterowanie parametrami ruchu. Serwonapęd to zespół środków technicznych. Skład serwonapędu: napęd - np. silnik elektryczny, czujnik sprzężenia zwrotnego - np. czujnik kąta obrotu wału wyjściowego skrzyni biegów (enkoder), jednostka zasilająco-sterująca (znana również jako przetwornica częstotliwości \ serwowzmacniacz \ falownik \ serwonapęd). Moc silnika: od 0,05 do 15 kW. Istnieje koncepcja „silnika zaworowego”. To tylko nazwy dla silnika, który jest sterowany przez "zawory" - klawisze, przełączniki itp. elementy przełączające. Nowoczesne „zawory” to tranzystory IGBT stosowane w jednostkach sterujących napędami. Nie ma konstruktywnej różnicy. Główną zaletą serwonapędów jest obecność sprzężenia zwrotnego, dzięki czemu taki system może zachować dokładność pozycjonowania przy dużych prędkościach i wysokich momentach obrotowych. System wyróżnia się również niską bezwładnością i wysoką dynamiką, np. czas przełączania z prędkości –3000 obr/min do osiągnięcia 3000 obr/min wynosi zaledwie 0,1 s. Nowoczesne jednostki sterujące to produkty high-tech z wyrafinowanym systemem sterowania i mogą sprostać niemal każdemu zadaniu. Rozważmy charakterystykę systemu serwonapędów opartego na serwonapędach firmy Delta elc. Seria jednostek sterujących ASDA-A oraz silnik o mocy 400 W. Jak widać, utrzymywanie momentu obrotowego jest liniowe w całym zakresie prędkości. Osiąga się to dzięki zastosowaniu wysokiej jakości silnika synchronicznego. Wielkość kroku ruchu jest określana przez rozdzielczość czujnika sprzężenia zwrotnego, enkodera, a także przez jednostkę sterującą. Standardowe serwa mogą zapewnić krok 0,036°, czyli 1/10 000 obrotu, przy prędkościach do 5000 obr./min. Najnowocześniejsze serwa pracują w krokach co 1/2 500 000.

Niezawodność	Silniki krokowe są wysoce niezawodne, ponieważ nie mają zużywających się części. Żywotność silnika zależy tylko od żywotności zastosowanych w nim łożysk.	Większość nowoczesnych bezszczotkowych serwonapędów znanych producentów (Mitsubishi, Siemens, Omron, Delta) wyróżnia się wysoką niezawodnością, czasem porównywalną z niezawodnością silników krokowych, nawet pomimo znacznie bardziej złożonego serwonapędu.
Efekt utraconych kroków	Wszystkie silniki krokowe mają właściwość utraty kroku. Efekt ten przejawia się w pewnym niekontrolowanym przesunięciu ścieżki narzędzia z wymaganej ścieżki. Przy wytwarzaniu prostych części o małej długości ścieżki narzędzia i małych wymaganiach dla produktu, w większości przypadków efekt ten można pominąć. Ale podczas przetwarzania złożonych produktów (formy, nici itp.), W których długość trajektorii może sięgać kilometrów!, Efekt ten w większości przypadków doprowadzi do nieodwracalnych odrzutów. Efekt ten objawia się w przypadku przekroczenia dopuszczalnych charakterystyk silnika, przy niewłaściwym sterowaniu silnikiem, a także przy „problemach” z mechaniką. Zastosowanie nowoczesnych technologii sterowania silnikami krokowymi, z wykorzystaniem nowoczesnej elektroniki, pozwala całkowicie wyeliminować ten efekt, ale koszt wzrasta.	Efekt utraty kroków jest całkowicie nieobecny w serwomechanizmach. Ponieważ każdy serwonapęd posiada czujnik położenia (enkoder), który na bieżąco monitoruje położenie wirnika silnika i w razie potrzeby wydaje polecenia korekcji położenia, na podstawie których elektronika sterująca po przeanalizowaniu danych otrzymanych z enkodera generuje niezbędne sygnały sterujące do silnika. Ten mechanizm nazywa się sprzężeniem zwrotnym.
Szybkość podróży	Przy zastosowaniu silników krokowych w napędach posuwu w maszynach CNC możliwe jest osiągnięcie prędkości 150-300 mm/s (czasem więcej, ale to już jest „egzotyczne”). Przy maksymalnych prędkościach i przekroczeniu dopuszczalnego obciążenia możliwy jest efekt utraty stopni.	Napędy obrabiarek CNC oparte na serwonapędach umożliwiają osiąganie dużych prędkości. Prędkość biegu jałowego 0,5-1m/s jest normalna dla serwonapędów.
Dynamiczna precyzja (Dokładność dynamiczna to maksymalne odchylenie rzeczywistej ścieżki ruchu narzędzia od zaprogramowanej)	Dokładność dynamiczna jest cechą charakterystyczną podczas obróbki skomplikowanych produktów konturowych (formy, gwinty itp.). Silniki krokowe charakteryzują się dużą dokładnością dynamiczną, co jest konsekwencją zasad działania silnika krokowego. Zwykle przy dobrej mechanice niewspółosiowość nie przekracza 20 mikronów (1 mikron = 0,001 mm)	Wysokiej jakości serwonapędy mają wysoką dynamiczną dokładność do 1-2 mikronów i więcej! (1 μm = 0,001 mm). Aby uzyskać wysoką dokładność dynamiczną, konieczne jest zastosowanie serwonapędów przeznaczonych do sterowania konturowego, które precyzyjnie wypracowują zadaną trajektorię.
Cena £	Silniki krokowe wykorzystują drogie magnesy ziem rzadkich, a wirnik i stojan są produkowane z precyzją, dlatego silniki krokowe mają wyższy koszt w porównaniu do ogólnych przemysłowych silników elektrycznych.	Zastosowanie drogiego czujnika położenia wirnika, a także zastosowanie dość złożonej jednostki sterującej prowadzi do znacznie wyższych kosztów niż w przypadku silnika krokowego.
Koszt systemów do wytworzenia momentu 2 Nm	Hybrydowy silnik krokowy z krokiem 1,8 ° - 12 000 rubli.	Napęd z enkoderem zapewniający krok 0,036°, maksymalna prędkość 3000 obr/min - 12 704 r.
	Jednostka sterująca - RUB 9 600	Jednostka sterująca - 13 000 RUB
Utrzymywalność	W silniku krokowym tylko uzwojenie stojana może ulec awarii i tylko producent silnika może je wymienić, ponieważ nawet jeśli silnik zostanie tylko rozmontowany i ponownie zmontowany, przestanie działać! Ponieważ kiedy silnik jest zdemontowany, obwody magnetyczne wewnątrz silnika pękają, a magnesy są rozmagnesowywane. Dlatego po zmontowaniu silnika wymagane jest namagnesowanie magnesów wewnętrznych na specjalnej instalacji.	Uszkodzony serwomotor jest w większości przypadków łatwiejszy do wymiany niż naprawy. Zasadniczo naprawiane są tylko mocne silniki, które mają bardzo wysoki koszt.
Kolizja z przeszkodą	Kolizja ruchomych części maszyny z przeszkodą, w wyniku której silnik krokowy zatrzymuje się, nie powoduje jej uszkodzenia.	W obrabiarce opartej na serwonapędach, gdy ruchome części zderzają się z przeszkodą, elektronika sterująca stwierdza, że ​​nastąpił wzrost obciążenia i w celu skompensowania zwiększonego obciążenia zwiększa poziom prądu dostarczanego do silnika. Przy pełnym wymuszonym zatrzymaniu do serwomotoru doprowadzany jest prąd maksymalny. Dlatego jeśli elektronika sterująca nie monitoruje takiej sytuacji, silnik może się przepalić.
Zalety	Wysoka niezawodność Stosunkowo niska cena	Wysoka wydajność dynamiczna Brak efektu utraty kroków Wysoka przeciążalność
Wady	Spadek momentu obrotowego przy dużej prędkości Niska konserwacja Możliwość efektu gubienia kroków	Wysoka cena dzięki zastosowaniu złożonego systemu sterowania Niska konserwacja Wymagana większa dbałość o silnik

Wniosek: serwo i silnik krokowy nie są konkurentami, a każdy zajmuje swoją własną niszę. Porównajmy je na podstawie rynku obrabiarek CNC. Zastosowanie silników krokowych jest w pełni uzasadnione do stosowania w niedrogich maszynach CNC (w kategorii cenowej do 10-12 tys. USD) przeznaczonych do obróbki drewna, tworzyw sztucznych, płyt wiórowych, MDF, metali lekkich i innych materiałów średnioobrotowych.

Zastosowanie wysokiej jakości serwonapędów jest niezbędne w sprzęcie o wysokiej wydajności, gdzie wydajność jest głównym kryterium. Jedyną „wadą” dobrego serwa jest jego wysoki koszt. Na przykład maszyna ATS-760 na napędach krokowych kosztuje 11 000 USD, a ten sam model, ale na serwonapędach, kosztuje 17 500 USD. Jednak możliwość uzyskania wysoce stabilnego lub dokładnego sterowania, szeroki zakres regulacji prędkości, wysoka odporność na zakłócenia, niewielkie rozmiary i waga są często decydującymi czynnikami w ich zastosowaniu. Osiągając te same cechy serwa i steppera, ich koszt stanie się porównywalny z jednoznacznym przywództwem serwa.

Co to jest silnik krokowy i jak działa:

Silnik krokowy to synchroniczny silnik bezszczotkowy z wieloma uzwojeniami, w którym prąd przyłożony do jednego z uzwojeń stojana powoduje zablokowanie wirnika. Sekwencyjne uruchamianie uzwojeń silnika powoduje dyskretne ruchy kątowe (kroki) wirnika.

Silniki krokowe można sklasyfikować jako bezszczotkowe silniki prądu stałego. Silniki krokowe charakteryzują się wysoką niezawodnością i długą żywotnością, dzięki czemu nadają się do zastosowań przemysłowych. Wraz ze wzrostem prędkości silnika zmniejsza się moment obrotowy.
Silniki krokowe wytwarzają więcej wibracji niż inne typy silników, ponieważ dyskretny krok ma tendencję do przeskakiwania wirnika z jednej pozycji do drugiej. W rezultacie silnik krokowy jest bardzo głośny podczas pracy. Wibracje mogą być bardzo silne, co może spowodować utratę momentu obrotowego silnika. Dzieje się tak, ponieważ wał znajduje się w polu magnetycznym i zachowuje się jak sprężyna. Silniki krokowe działają bez sprzężenia zwrotnego, to znaczy nie używają enkoderów ani przeliczników do określenia położenia.
Rodzaje:
Istnieją cztery główne typy silników krokowych:

• Silnik krokowy z magnesem trwałym
• Hybrydowy silnik krokowy
• Silniki o zmiennej reluktancji
• Silniki krokowe bipolarne i unipolarne

Zalety silnika krokowego:

• Stabilny w pracy
• Działa w szerokim zakresie obciążeń i prędkości ciernych i bezwładnościowych, prędkość jest proporcjonalna do częstotliwości impulsów wejściowych.
• Nie potrzeba opinii
• Dużo tańsze niż inne typy silników
• Łożyska są jedynym mechanizmem zużycia, dzięki temu mają długą żywotność.
• Doskonały moment obrotowy przy niskich lub zerowych prędkościach
• Potrafi obsługiwać duże obciążenia bez skrzyni biegów
• Silnik nie może zostać uszkodzony przez przeciążenie mechaniczne
• Możliwość szybkiego startu, zatrzymania, cofania

Główną zaletą napędów krokowych jest dokładność. Po przyłożeniu potencjałów do uzwojeń silnik krokowy będzie się obracał dokładnie pod pewnym kątem. Napęd krokowy można utożsamiać z niedrogą alternatywą dla serwonapędu, najlepiej nadaje się do automatyzacji poszczególnych węzłów i systemów, w których nie jest wymagana wysoka dynamika.

Wady silnika krokowego:

• Stałe zużycie energii, nawet przy zmniejszonym obciążeniu i bez obciążenia
• Silnik krokowy ma rezonans
• Ze względu na brak sprzężenia zwrotnego można stracić pozycję ruchu.
• Spadek momentu obrotowego przy dużej prędkości
• Niska konserwacja

Podanie.
Silnik krokowy ma szerokie zastosowanie w budowie maszyn, obrabiarkach CNC, technice komputerowej, maszynach bankowych, urządzeniach przemysłowych, liniach produkcyjnych, sprzęcie medycznym itp.

Co to jest serwomotor i jak działa:

Siłownik są podzielone na kategorie szczotkowe (zbieracz) i bez szczotki (bez zbieraka). Serwosilniki szczotkowe (komutatorowe) mogą być serwosilnikami prądu stałego, a serwosilniki niekomutowane mogą być prądu stałego i przemiennego. Serwomotory ze szczotkami (kolektor) mają jedną wadę co 5000 godzin, wymagana jest wymiana szczotek. Zawsze jest sprzężenie zwrotne na serwosilnikach, może to być enkoder lub przelicznik. Informacja zwrotna jest potrzebna do osiągnięcia wymaganej prędkości lub uzyskania pożądanego kąta skrętu. W przypadku dużych obciążeń i jeśli prędkość jest niższa niż wymagana wartość, prąd będzie wzrastał, aż prędkość osiągnie żądaną wartość, jeśli sygnał prędkości pokazuje, że prędkość jest większa niż wymagana, prąd zmniejszy się. W przypadku korzystania ze sprzężenia zwrotnego położenia sygnał położenia może służyć do zatrzymania silnika po zbliżeniu się wirnika silnika do żądanego położenia kątowego.
Silnik serwo AC- Silnik prądu przemiennego. W cenach silnik prądu przemiennego jest tańszy niż silnik prądu stałego. Zgodnie z zasadą działania silniki te dzielą się na silniki synchroniczne i asynchroniczne oraz silniki kolektorowe.
W silnikach synchronicznych prądu przemiennego wirnik i pole magnetyczne obracają się synchronicznie z tą samą prędkością i w tym samym kierunku co stojan, a w silnikach indukcyjnych prądu przemiennego wirnik obraca się asynchronicznie względem pola magnetycznego. W silniku asynchronicznym, ze względu na brak kolektora (szczotki), prędkość jest regulowana poprzez zmianę częstotliwości i napięcia.

Serwosilnik prądu stałego b - Silnik prądu stałego.
Serwosilniki prądu stałego, ze względu na swoje właściwości dynamiczne, mogą być stosowane jako napędy ciągłe. Serwomotory prądu stałego mogą pracować w sposób ciągły w trybie start, stop iw obu kierunkach obrotów. Obroty i rozwinięty moment obrotowy można zmieniać poprzez zmianę wielkości napięcia zasilania lub impulsami.

Zalety serwosilników:

• Przy małym rozmiarze silnika można uzyskać dużą moc
• Duży zakres mocy
• Pozycja jest śledzona za pomocą informacji zwrotnej
• Wysoki moment obrotowy w stosunku do bezwładności
• Możliwość szybkiego przyspieszania i zwalniania
• Wysoka prędkość, wysoki moment obrotowy
• Dopuszczalny limit hałasu przy dużych prędkościach
• Całkowity brak rezonansu i wibracji
• Dokładność pozycjonowania
• Szeroki zakres regulacji prędkości.
• Dokładna kontrola prędkości i stabilność momentu obrotowego.
• Wysoki moment statyczny Mo przy zerowej prędkości.
• Wysoka przeciążalność: Mmax do 3,5Mo, Imax do 4Io
• Szybkie przyspieszanie i zwalnianie, wysokie przyspieszenie (zwykle > 5 m/s 2).
• Niski moment bezwładności silnika, niewielka waga, kompaktowe wymiary.

Przykład pracy silnika:
W tym przykładzie opowiem ci, jak działa serwomotor. Po wygenerowaniu programu sterującego jest on tworzony w systemie G-code, to znaczy linia, okrąg lub dowolny tworzony obiekt jest konwertowany na ruch wzdłuż współrzędnych X, Y, Z w określonej odległości. Za odległość odpowiadają impulsy, które przez jednostkę sterującą są podawane do silnika. Podczas przesuwania którejkolwiek z osi, na przykład o 100 mm, sterownik (jednostka sterująca) dostarcza określone napięcie do silnika, wału silnika (wirnika). Wał silnika jest połączony ze śrubą pociągową (śruba kulkowa), obroty silnika są monitorowane przez enkoder. Podczas obracania śruby pociągowej w którejkolwiek z osi, ponieważ przy użyciu serwomechanizmu, enkodery (sprzężenie zwrotne) są instalowane na tych osiach, w których chcemy określić pozycję, do enkodera wysyłane są impulsy, które są odczytywane przez system sterowania CNC . Systemy CNC są tak zaprogramowane, że nie rozumieją, że np. aby przemieścić się o 100 mm, musi zostać odebrana określona liczba impulsów. Dopóki system CNC nie otrzyma wymaganej liczby impulsów, napięcie odniesienia (niezgodność) będzie podawane na wejście sterownika (jednostki sterującej). Gdy portal maszyny przekroczy określone 100 mm, system CNC otrzyma wymaganą liczbę impulsów, a napięcie na wejściu sterownika spadnie do 0, a silnik zatrzyma się. Należy pamiętać, że zaletą sprzężenia zwrotnego jest to, że jeśli z jakiegoś powodu portal obrabiarki zostanie przesunięty, enkoder wyśle ​​wymaganą liczbę impulsów do układu sterującego, aby dostarczyć wymagane napięcie do dopasowania sterownika (jednostki sterującej) , a silnik zmieni kąt. Aby niezgodność wynosiła 0, pomaga utrzymać maszynę w danym punkcie z dużą dokładnością. Nie wszystkie typy silników są w stanie zapewnić dynamikę przyspieszenia, wymagany moment obrotowy itp.

Charakterystyka porównawcza głównych parametrów
	Silniki krokowe	Siłownik
Żywotność i konserwacja	Silniki krokowe - brak szczotek, wydłuża to ich żywotność nawet o wiele lat, jedynym słabym punktem są łożyska, mogą pracować w szerokim zakresie wysokich temperatur. Żywotność jest wielokrotnie dłuższa niż jakikolwiek typ silnika.	Ze wszystkich typów serwosilników najtańsze są silniki szczotkowe, są mniej niezawodne niż silniki krokowe i wymagają wymiany szczotek po około 5000 godzin ciągłej pracy. Inne typy serwomechanizmów bezszczotkowych są produkowane z taką samą niezawodnością jak silniki krokowe, brak szczotek zwiększa żywotność, ale nie zmniejsza kosztów napraw. W niektórych przypadkach łatwiej i taniej jest kupić nowy silnik niż próbować go naprawić.
	Bardzo trudno jest uszkodzić i zużyć łożysko. Jak w przypadku każdego silnika, możliwe jest uszkodzenie uzwojenia silnika. Ze względu na niską cenę łatwiej jest kupić nowy silnik krokowy.	W niektórych przypadkach łatwiej i taniej jest kupić nowy silnik niż próbować go naprawić.
Dokładność ruchu	Przy zastosowaniu precyzyjnych mechanizmów nie może być niższa niż +/- 0,01 mm	serwonapędy charakteryzują się wysoką dokładnością dynamiczną do 1-2 mikronów i więcej (1 mikron = 0,001 mm)
Szybkość podróży	W grawerkach laserowych prędkość wynosi 20-25 metrów na minutę. Jeśli mówimy o frezarkach CNC z ciężkimi suwnicami i belkami. Maksymalna prędkość jazdy do 9 m/min.	Dzięki zastosowaniu serwonapędów w maszynach CNC możliwe jest osiągnięcie prędkości do 60 m/min przy zastosowaniu wysokiej klasy mechaniki.
Prędkość przyspieszenia	do 120 obr/min na sekundę	do 1000 obr/min w 0,2 sekundy
Utrata kroków wraz ze wzrostem prędkości i obciążenia	Przy dużych prędkościach i dużych obciążeniach dochodzi do utraty kroków. Nie jest to problem w przypadku narażenia na czynniki zewnętrzne: wstrząsy, wibracje, rezonanse itp.	Silniki serwo posiadają sprzężenie zwrotne, które całkowicie eliminuje utratę kroków.
Wymuszone zatrzymanie (zderzenie z przeszkodą)	Wymuszanie zatrzymania silnika krokowego nie powoduje żadnych uszkodzeń	W przypadku wymuszonego zatrzymania serwomotoru, sterownik silnika musi odpowiednio zareagować na to zatrzymanie. W przeciwnym razie podawany jest sygnał zwrotny w celu przerobienia nie przebytej odległości, prąd na uzwojeniach wzrasta, silnik może się przegrzać i przepalić!
Różnica ceny	Za cenę silnika krokowego jest znacznie tańszy niż jego kolega serwomotor.	Co najmniej 1,5 razy droższy niż silnik krokowy.

Każdy typ silnika jest przeznaczony do innego zadania. W niektórych przypadkach konieczne jest użycie silnika krokowego, a do niektórych zadań konieczne jest użycie samego serwomotoru. We frezarkach CNC szeroko stosowane są oba typy silników, po prostu każdy z nich ma swoje zadania, a czasem nie jest wskazane przepłacanie za serwo, przy niewielkich nakładach produkcyjnych.

Podsumujmy porównanie serwosilników i silników krokowych:

Jak już zostało powiedziane, silnik krokowy nie może dać dużej prędkości i mocy, dlatego jednym z jego zastosowań są niskobudżetowe segmentowe obrabiarki CNC, np. frezarki CNC ArtMaster 2112, 2515, 3015 CNC z zestawem podstawowym. Tego typu maszyna ze średnią prędkością obejmie szeroki zakres prac: obróbkę drewna, tworzyw sztucznych, płyt wiórowych, MDF, metali lekkich i innych materiałów.

Jeśli nie jesteś zadowolony z charakterystyki prędkości, musisz wziąć pod uwagę frezarki do drewna ArtMaster 2112, 2515, 3015 CNC (auth.) oraz szybkobieżną frezarkę do drewna ArtMaster 3015 Racer.

Zawsze powinieneś zrozumieć, że serwomotory pozwalają zaoszczędzić czas na przejściach na biegu jałowym, a jednocześnie nie należy zapominać o odpowiedniej optymalizacji liczby przebiegów. Prędkość frezowania zawsze zależy od mocy narzędzia skrawającego (elektrowrzeciona) i rodzaju frezu. Nie możemy uzyskać dobrej prędkości frezowania przy złej jakości narzędzia. Albo otrzymasz wadę produktu, albo będziesz musiał stale wymieniać narzędzie tnące. Oznacza to, że przy dużych prędkościach podczas obróbki materiału nie należy zapominać o jakości i rodzaju.

Na stronie mamy 43 gości i nie ma zarejestrowanych użytkowników

W pracy frezów wykorzystywane są dwa rodzaje silników: stepper - urządzenie elektromechaniczne zamieniające sygnały na ruch kątowy wirnika z fiksacją w zadanym położeniu. Oraz serwosilniki - ze sprzężeniem zwrotnym, którymi można sterować poprzez obwód sterownika poprzez zwiększanie i zmniejszanie prądu. Silniki krokowe mają niższą moc i prędkość oraz są znacznie tańsze niż serwosilniki.

Z reguły silnik krokowy jest urządzeniem elektromechanicznym, które zamienia sygnały sterujące na ruch kątowy wirnika z wysokiej jakości mocowaniem w danej pozycji. Obecnie nowoczesne silniki krokowe (SM) są w rzeczywistości silnikami synchronicznymi, które nie mają uzwojenia rozruchowego na wirniku, co odpowiednio tłumaczy się częstotliwością startu samego silnika krokowego. Sekwencyjne uruchamianie uzwojeń silnika generuje dyskretne ruchy kątowe (tj. kroki) wirnika. Cechą charakterystyczną tych silników jest możliwość wykonywania pozycjonowania bez czujnika sprzężenia zwrotnego.

Silnik krokowy należy do klasy tak zwanych „bezszczotkowych” silników prądu stałego. Silniki takie jak bezpośrednio i wszelkie inne bezszczotkowe samochody elektryczne mają wystarczająco wysoką niezawodność i bardzo imponującą żywotność, co z kolei pozwala na zastosowanie ich w wielu różnych obszarach przemysłowych. Jeśli porównamy konwencjonalne silniki prądu stałego z silnikami krokowymi, to te ostatnie wymagają bardziej złożonych obwodów sterujących, które wykonują absolutnie wszystkie przełączanie uzwojeń.

Obecnie istnieją trzy główne typy / typy silników krokowych:

1. We frezarkach CNC najczęściej stosowane są silniki hybrydowe.
2. Silniki z magnesami trwałymi.
3. Silniki o zmiennej reluktancji.

Hybrydowe silniki krokowe

Uważa się, że silniki hybrydowe łączą w sobie najlepsze cechy silników krokowych o zmiennej reluktancji i silników z magnesami trwałymi. W silniku hybrydowym wirnik ma zęby ustawione w kierunku osiowym. Hybrydowe silniki krokowe zapewniają niższe stopnie, wyższą prędkość i wyższy moment obrotowy niż inne typy/typy silników. Zazwyczaj liczba kroków dla silników hybrydowych może wynosić od 100 do 400 (przy kącie kroku 3,6 - 0,9°).

Struktura silników krokowych

Krokowy silnik elektryczny składa się ze stojana, w którym znajdują się uzwojenia pola (tj. cewki elektromagnesów) i odpowiednio wirnika z magnesami trwałymi (stosowane są również wirniki o zmiennej reluktancji - ale rzadziej). Silniki krokowe z wirnikiem magnetycznym umożliwiają zabezpieczenie wirnika uzwojeniami pozbawionymi napięcia i uzyskanie większego momentu obrotowego. Z tego powodu silniki krokowe są często stosowane w maszynach CNC.

Odpowiednio wysoka temperatura, jaka powstaje w cewkach, jest w stanie łatwo rozproszyć się przez masę samego silnika, dzięki czemu silniki krokowe są mniej podatne na uszkodzenia spowodowane nagrzewaniem.

Jak działa silnik krokowy

Z reguły, zgodnie z którymi cewki stojana są wyłączane lub włączane, wirnik będzie się obracał, aby „dostroić się” do pola magnetycznego, że tak powiem. Na przykład, jeśli wyobrazimy sobie silnik krokowy z dwiema cewkami w stojanie i magnesem trwałym jako wirnik, to przy wystarczającym wzbudzeniu odpowiednich cewek stojana, stale namagnesowany wirnik z konieczności obróci się, aby „zrównać się” z pole magnetyczne stojana. Wirnik pozostanie w tej pozycji, jeśli pole nie będzie się odpowiednio obracać.

Gdy żadna energia nie jest dostarczana do tej cewki, ale jest kierowana bezpośrednio do następnej cewki, wirnik obróci się ponownie, aby dostosować się do pola nowo utworzonego położenia. Co więcej, absolutnie każdy obrót koniecznie odpowiada kątowi kroku, który z kolei może zmieniać się od 180 ° do ułamka stopnia (tj. do 60 °). Następnie, gdy druga cewka jest wyłączona, kolejna jest włączona. Spowoduje to, że rotor obróci się o kolejny krok i to w tym samym kierunku. Proces ten trwa, dopóki jedna cewka nie zostanie włączona, a zatem druga zostanie wyłączona.

Sekwencja sześciu kroków przywróci rotor do tego samego stanu, co na samym początku sekwencji. Teraz, jeśli wyobrazimy sobie, że pod koniec pierwszego kroku, zamiast włączać jedną cewkę i wyłączać drugą, włączyłyby się obie cewki. W takim przypadku wirnik obróci się tylko o 30 stopni (tj. tylko o połowę 60 stopni), aby ustawić się w kierunku najmniejszego oporu. Tak więc, jeśli pierwsza cewka jest włączona, a druga wyłączona, wirnik powinien obrócić się o kolejne 30 °. Nazywa się to akcją pół kroku, która bezpośrednio obejmuje sekwencję ośmiu ruchów.

Podczas odwrotnej sekwencji wyłączania / włączania wirnik będzie się obracał w przeciwnym kierunku. W przemyśle najbardziej odpowiedni jest silnik krokowy, który porusza się pod kątem od 1,8 do 7,5, mniej więcej na pełnym kroku. Aby zmniejszyć wielkość kroku, należy zwiększyć liczbę biegunów. Istnieje jednak fizyczna granica liczby kijków, które można wykorzystać bezpośrednio.

Aby zmniejszyć dyskretność ruchu wirnika silnika krokowego, z reguły stosuje się tryb mikrokroków. Bezpośrednio sam mikrokrok realizowany jest z autonomiczną kontrolą prądu uzwojeń silnika krokowego. Kontrolując stosunek prądów w uzwojeniach, wirnik można zamocować między stopniami w położeniu pośrednim. Dzięki temu możliwe jest zwiększenie płynności obrotu wirnika, a także uzyskanie wysokiej dokładności pozycjonowania. Dodatkowo w trybie microstepping rozdzielczość można uzyskać na poziomie 51200 kroków/obr, co pozytywnie wpłynie na pracę całego sprzętu.

Charakterystyka mechaniczna silnika krokowego

Bardzo ważną cechą silników krokowych są oczywiście ich właściwości mechaniczne.

Sterowanie napędem krokowym

Sterowanie silnikiem krokowym w jego najogólniejszej postaci sprowadza się do zadania wykonania określonej liczby kroków w żądanym kierunku iz wymaganą prędkością.

Jednostka sterująca silnika krokowego (czyli sterownik) otrzymuje określone sygnały „zrób krok” – „ustaw kierunek”. Sygnały te to nic innego jak impulsy 5V.

Impulsy te można odbierać bezpośrednio z komputera np. z portu LPT, ze specjalizowanego sterownika do sterowania napędami krokowymi lub można ustawić sygnały niezależnie od generatora 5V lub zasilacza.

Z reguły pracą silnika krokowego steruje obwód elektroniczny, a jego zasilanie odbywa się ze źródła prądu stałego. SM służy do sterowania prędkością, aby nie używać kosztownej pętli sprzężenia zwrotnego. Ten napęd jest używany tylko w napędzie z obwodem otwartym.

Serwomotory

Silnik serwo sam w sobie jest silnikiem z zamkniętą pętlą, którym można sterować, aby osiągnąć wymaganą prędkość (stąd moment obrotowy) lub uzyskać wymagany kąt skrętu. W tym celu urządzenie sprzężenia zwrotnego wysyła określone sygnały do ​​obwodu sterownika serwomotoru, zgłaszając prędkość i odpowiednio położenie kątowe. Jeżeli w wyniku największych obciążeń prędkość okaże się znacznie niższa od wymaganej wartości, to prąd będzie rósł, aż prędkość osiągnie wymaganą wartość. Gdy sygnał prędkości pokazuje, że jest to więcej niż to konieczne, prąd odpowiednio się zmniejsza. W przypadku zastosowania sprzężenia zwrotnego położenia, sygnał o tym jest wykorzystywany do zatrzymania silnika w momencie, gdy sam wirnik zbliży się do wymaganej pozycji kątowej.

W tym celu można zastosować różne typy / typy czujników, w tym enkodery, takie jak np. potencjometry, tachometry i rezolwery. Jeśli używany jest czujnik położenia, taki jak enkoder lub potencjometr, jego sygnał może być zróżnicowany w celu wygenerowania określonego sygnału prędkości.

Dziś serwonapędy znajdują zastosowanie w wysokowydajnych urządzeniach m.in. w takich sektorach przemysłu jak: produkcja różnego rodzaju materiałów budowlanych, napojów, opakowań, w przemyśle poligraficznym i urządzeniach do transportu materiałów. Ostatnio obserwuje się również tendencję do zwiększania udziału serwonapędów w przemyśle spożywczym i drzewnym.

Decydującym czynnikiem w zastosowaniu serwonapędów jest nie tylko ich wysoka dynamika, ale także możliwość uzyskania bardzo stabilnego lub precyzyjnego sterowania, szeroki zakres regulacji prędkości, małe wymiary i waga oraz odporność na zakłócenia.

Zasady działania silnika serwo

Serwosilniki działają w połączeniu z urządzeniami zwanymi przekształtnikami (napędy lub sterowniki serwosilników). Przetworniki te zmieniają napięcie na uzwojeniu wzbudzenia (lub na tworniku) serwomotoru, w zależności od wartości napięcia stałego na wejściu samego silnika. Cały ten system jest zwykle sterowany przez maszynę CNC (CNC). Poniżej znajduje się schematyczne przedstawienie systemu z serwomotorem. Bezpośrednio „wzmacniacz” odnosi się do sterownika silnika serwo.

Np. w programie osadzonym w stelażu CNC jest specjalne polecenie „w odległości 10 mm – przesuń się wzdłuż osi Y”. Na wejście sterownika silnika serwo ze stojaka CNC podawane jest określone napięcie. Serwomotor zaczyna obracać śrubę pociągową połączoną z enkoderem i suwnicą maszyny (czyli częścią ruchomą z wrzecionem). Gdy śruba pociągowa się obraca, enkoder generuje określone impulsy, które są liczone przez zębatkę.

Z reguły oprogramowanie stojaka CNC jest ułożone w taki sposób, aby stojak „posiadał informację”, że: odległość 10 mm odpowiada np. 10 000 impulsów z enkodera. W konsekwencji, dopóki stojak maszyny nie otrzyma tych 10 000 impulsów, napięcie zadania będzie przesyłane na wejście sterownika, co oznacza wygenerowanie niezgodności. Gdy portal maszyny minie podane 10 mm, stanowisko maszyny w całości otrzyma 10 000 impulsów, w związku z czym napięcie na wejściu sterownika serwomotoru stanie się równe (0) „zero”, silnik zatrzyma się, a maszyna będzie pracować idealnie dokładnie na 10 mm (i przy absolutnym braku luzów)...

Jeśli pod jakimkolwiek wpływem nastąpi przemieszczenie suwnicy maszyny - enkoder natychmiast wyda impulsy. Impulsy te zostaną zliczone przez zębatkę, a następnie wyprowadzi napięcie błędu bezpośrednio do sterownika, który obróci twornik silnika pod bardzo małym kątem, tak aby błąd wynosił zero. Dzięki temu suwnica maszyny jest doskonale utrzymywana blisko danego punktu z wystarczająco dużą dokładnością.

Należy również zauważyć, że nie każdy silnik może obracać się pod bardzo małymi kątami, zapewnić wymagany moment obrotowy, dynamikę przyspieszenia itp. To główny powód, dla którego serwa są uważane za drogie urządzenia.

Serwomotory synchroniczne

Serwomotory synchroniczne to trójfazowe silniki synchroniczne z czujnikiem położenia wirnika (tj. silniki prądu przemiennego) i wzbudzeniem z magnesami trwałymi. Ich główną zaletą jest dość niski moment bezwładności wirnika w stosunku do momentu obrotowego, co z kolei pozwala na osiągnięcie wysokich osiągów. W ciągu zaledwie kilkudziesięciu milisekund uzyskuje się przyspieszenie do prędkości znamionowej i wsteczny bieg z pełną prędkością w ciągu 1 obrotu wału silnika.

Z reguły głównym obszarem zastosowania tych silników są napędy posuwu obrabiarek, a także układy technologiczne o czasie cyklu poniżej 1 sekundy (np. szybkie układy pozycjonowania magazynów samoczynnych, pakowanie produkcja).

Serwonapędy charakteryzują się takimi wskaźnikami jak:

• kontrola momentu obrotowego, prędkości lub położenia;
• dokładność statyczna utrzymywania prędkości bezpośrednio wzdłuż wału silnika nie przekracza 0,01%;
• zakres kontroli prędkości jest większy niż 1: 1000;
• dokładność utrzymania pozycji wzdłuż wału silnika jest mniejsza niż ± 10;
• kompaktowy rozmiar i niska waga:

1 - złącze do połączeń;
2 - stojan z uzwojeniem;
3 - czujnik prędkości i położenia;
4 - wirnik z magnesami;
5 - hamulec elektromagnetyczny.

• brak i bezkontaktowość jednostek wymagających konserwacji;
• wystarczająco wysoka wydajność;
• znaczny moment przeciążeniowy (tj. krotność granicznego momentu obrotowego może chwilowo przekroczyć 3);
• praktycznie nieograniczony zakres (1:10 000 i więcej) do kontroli prędkości;
• wskaźniki sprawności silników zaworowych z reguły przekraczają 90%, przy zmianie mocy obciążenia silnika, przy wahaniach napięcia sieci zasilającej zmieniają się bardzo nieznacznie, w przeciwieństwie do asynchronicznych silników elektrycznych, gdzie maksymalna sprawność nie nie przekracza 86%, a także bezpośrednio zależy od zmian obciążenia;
• dostatecznie niskie przegrzewanie się silnika zaworu, ponieważ na wirniku silnika nie ma uzwojenia, co znacznie wydłuża jego żywotność, pracując w trybie częstych przeciążeń;
• raczej wysoka gęstość momentu obrotowego na jednostkę masy silnika elektrycznego.

Silniki krokowe lub serwomotory: wybór silników do grawerek

Przede wszystkim trzeba porównać dwa typy tych silników w niektórych parametrach:

Żywotność i serwis	Silniki krokowe są bezszczotkowe, więc jedynymi częściami zużywającymi się w konstrukcji są łożyska (początkowo bardzo solidna konstrukcja). To pozwala nam przez długi czas uważać je za silniki o wysokiej niezawodności i bezobsługowości.		Tanie serwonapędy szczotkowane są mniej niezawodne niż silniki krokowe i wymagają wymiany szczotek po około 5000 godzin ciągłej pracy. Większość nowoczesnych bezszczotkowych serwonapędów znanych japońskich producentów jest wysoce niezawodna (zbliżona do niezawodności silników krokowych).
	Pogorszenie stanu łożysk jest bardzo rzadkie. Uzwojenie stojana może się przepalić. Taniej jest kupić nowy silnik.		Tylko najdroższe modele można naprawić. Łatwiej zmienić silnik od razu.
Dokładność ruchu	Przy dobrej mechanice dokładność nie jest mniejsza niż +/- 0,01 mm		Wysokiej jakości serwonapędy mają dokładność co najmniej +/- 0,002 mikrona. Ta dokładność jest osiągalna przy zastosowaniu serwonapędów do konturowania (precyzyjne przetwarzanie określonej ścieżki). Nie używaj serwonapędów do sterowania pozycyjnego, ponieważ czasami dają błąd znacznie większy niż błąd w silnikach krokowych!
Prędkość jazdy, moc	W grawerkach i frezarkach za pomocą silników krokowych można osiągnąć prędkości 20 - 25 metrów na minutę. Wraz ze wzrostem prędkości silniki krokowe tracą dużo momentu obrotowego.		Dzięki zastosowaniu serwonapędów w maszynach CNC możliwe jest osiągnięcie prędkości do 60 m/min i więcej.
Prędkość przyspieszenia	do 120 obr/min na sekundę		do 1000 obr/min w 0,2 sekundy
Efekt gubienia kroków wraz ze wzrostem prędkości i obciążenia	Przy prędkościach powyżej nominalnych i zwiększonych obciążeniach zaczyna pojawiać się efekt utraty stopni (patrz powyżej wykres możliwego obciążenia od prędkości obrotowej silnika – charakterystyka mechaniczna). Utrata stopni jest również możliwa w przypadku jakichkolwiek wpływów zewnętrznych: wstrząsów, wibracji, rezonansów itp. Nowoczesne systemy sterowania silnikami krokowymi eliminują tę powszechną wadę silników krokowych.		Ponieważ serwo układ jest układem sprzężenia zwrotnego: w serwosilniku znajduje się czujnik położenia, wzdłuż którego (w przypadku rozbieżności) dokonywana jest korekta, nie ma w nim efektu utraty kroków.
Wymuszone zatrzymanie (zderzenie z przeszkodą)	Wymuszanie zatrzymania silnika krokowego nie powoduje żadnych uszkodzeń		W przypadku wymuszonego zatrzymania serwomotoru, sterownik silnika musi odpowiednio zareagować na to zatrzymanie. W przeciwnym razie podawany jest sygnał zwrotny w celu przerobienia nie przebytej odległości, prąd na uzwojeniach wzrasta, silnik może się przegrzać i przepalić!
Kryterium ceny		Silniki krokowe są znacznie tańsze niż serwosilniki, zwłaszcza silniki krokowe produkowane w Chinach.	Czysto konstrukcyjnie (czujnik położenia, bardziej złożony niż silnik krokowy, sterownik) serwomotory są droższe niż silniki krokowe. Poza tym w swojej praktyce nie spotkałem się z tanimi chińskimi serwomotorami.

Silnik krokowy i serwo absolutnie nie są konkurentami, ponieważ każdy zajmuje wyłącznie swoją z góry określoną niszę.

Porównanie działania prostych silników Servo i Stepper:

Aby zrozumieć różnicę między konwencjonalnym silnikiem krokowym a serwomotorem, przyjrzyjmy się, jak system współpracuje z silnikiem krokowym, na którym bezpośrednio stoi enkoder (serwosilnik krokowy).

Sterownik wydał polecenie dla określonej liczby kroków - obrócić wał. W konwencjonalnym silniku krokowym sterownik nie wie dokładnie, ile kroków wykonał wałek (ponieważ nie ma sprzężenia zwrotnego). On po prostu „myśli”, że wałek obrócił się prawidłowo. Ale zdarza się, że silnik nie mógł obrócić wału lub siła była niewystarczająca lub z jakiegoś innego powodu. Chociaż kontroler wyraźnie liczył impulsy. Jest to tak zwane przeskakiwanie kroków w silniku krokowym.

W serwomotorze ten problem jest całkowicie nieobecny. Sterownik wydał polecenie obrócenia wału o tyle impulsów i czeka na sygnał z enkodera, który potwierdzi, że wał obrócił się o wymaganą liczbę impulsów. W takim przypadku, jeżeli z enkodera otrzyma co najmniej 1 impuls mniej, sterownik nadal będzie wydawał polecenie aż do odebrania ostatniego impulsu z enkodera, co spowoduje wyrównanie stosunku rzeczywistej i określonej liczby impulsów. Lub po określonym czasie kontroler wyda specjalny sygnał „Błąd ruchu”.

W serwonapędzie podtrzymanie odbywa się wyłącznie prądem płynącym bezpośrednio przez uzwojenie silnika. W tym przypadku w momencie utrzymywania połowy okresu prąd płynie w jednym kierunku, a druga połowa pozostałego czasu w innym kierunku. Z tego powodu kotwica jest trzymana. W tym czasie, zgodnie z impulsami z enkodera, kontrola jest odpowiednia, zwora jest na miejscu (na wyjściu nie ma ani jednego impulsu) lub przesunęła się (z reguły na wyjściu enkodera pojawia się impuls , a raczej kod).

Zalety silnika krokowego:

Silniki krokowe są znacznie tańsze niż silniki serwo.
- Prostota konstrukcji, a co za tym idzie łatwość naprawy.
- Prostota systemu sterowania (odpowiednie są prawie wszystkie programy napisane na maszyny CNC).

Zalety silnika serwo:

Cicha i płynna praca w niektórych przypadkach sprawia, że ​​serwa są jedyną możliwą opcją do pracy.
- Niezawodność i niezawodność: możliwość zastosowania w krytycznych urządzeniach.
- Wysoka dokładność i prędkość ruchów są również dostępne przy niskich prędkościach - Użytkownik może wybrać zdolność silnika bezpośrednio do konkretnego zadania do wykonania.

Wnioski:

Ograniczeniem w stosowaniu silników krokowych jest moc i odpowiednio prędkość, jednak w praktyce ich zastosowanie jest całkowicie uzasadnione w niedrogich maszynach z systemem CNC, przeznaczonych do obróbki drewna, płyt wiórowych, MDF, tworzyw sztucznych, metali lekkich i innych materiałów średniej prędkości, potrzeba producentów maszyn CNC w dokładności i szybkości. Jeżeli z jakiegoś powodu takie parametry nie są zadowalające, to z reguły stosuje się serwa. Warto jednak zauważyć, że jednocześnie koszt konstrukcji jako całości gwałtownie i znacząco wzrasta.

Z drugiej strony możliwe jest osiągnięcie realnych oszczędności w czasie przetwarzania, a nawet przy szybkich serwonapędach jest to możliwe dzięki oszczędności w przejściach i odpowiednio optymalizacji ścieżek przetwarzania. Przez resztę czasu prędkość jest bardzo ograniczona - przez tryby cięcia. Między częścią a napędem znajduje się również frez, o którym często się zapomina.

Zalety serwomechanizmów są takie, że można by ich używać stale, gdy tylko jest to możliwe, oczywiście, gdyby nie dwie istotne wady: cena samego zestawu (tj. jednostka sterująca + silnik servo) i złożoność konfiguracji, która czasami sprawia, że ​​użycie serwa jest całkowicie nierozsądne.

Kiedy potrzebne są serwa:

• Do szybkiego cięcia materiału „arkuszowego” (prędkość ruchu narzędzia przekracza 25 metrów na minutę). Dlatego w tym przypadku warto zaopatrzyć się w maszynę „tnącą” z odpowiednio mocnym wrzecionem (do 5 kW) i tuleją do dużego narzędzia, ze stołem podciśnieniowym, z systemem odprowadzania wiórów i oczywiście , z serwonapędami.
• W produkcji wykrojników i form z pretensjonalną precyzją wykonania. W takim przypadku najbardziej odpowiednie jest frezarskie centrum obróbcze, które można zamówić w firmie INTERLASER.

W innych przypadkach najczęściej kupowane są maszyny z silnikami krokowymi - to po prostu najbardziej praktyczne.

Aktualności

Uwaga! Nowy! Precyzyjna maszyna laserowa CCD IL-6090 SGC (z kamerą), wyposażona w zaawansowany optyczny system rozpoznawania obiektów. Dzięki nowoczesnemu oprogramowaniu i wysokiej jakości komponentom maszyna jest w stanie samodzielnie rozpoznać i zeskanować potrzebne obiekty z różnych prezentowanych, a następnie wyciąć je w określonych granicach zgodnie z wymaganymi parametrami.

Dobry dzień! Firma INTERLASER informuje o ogromnych dostawach soczewek, luster do sprzętu laserowego Ceny są najniższe na soczewki i zwierciadła: Soczewki do laserów ZnSe (USA): średnica 20, ognisko 2 (50,8 mm) - 3 304 zł, średnica 20, ognisko 5 (12,7 mm ) - 3 304 rubli, średnica 25, ognisko 2,5 (63,5 mm) - 7 350 rubli Soczewki do laserów ZnSe (Chiny): średnica 20, ognisko 2 (50,8 mm) - 2450 rubli, średnica 20, ognisko 5 (127 mm) - 2450 rubli 25, skupienie 2,5 (63,5 mm) - 4 900 rubli Lustra: średnica 20 mm, grubość 2/3 mm - 840 rubli, średnica 25 mm, grubość 2/3 mm - 980 rubli, średnica 30 . ...