Servo je nejpokročilejší a nejmodernější typ motoru. Je určen pro použití v aplikacích řízení pohybu vyžadujících vysokou přesnost polohování. Znalost toho, jak servopohon funguje, nám umožňuje porozumět jeho rostoucí poptávce v automatizaci průmyslových procesů a spotřební technice.
Obsah
- Předdigitální éra
- Evoluce přesnosti
- Zařízení a typy
Předdigitální éra
Název Le-Servomoteur poprvé použil Joseph Farco v roce 1868 k popisu hydraulických a parních motorů používaných při stavbě lodí. Skutečný význam tohoto slova se postupem času ztratil, ale lze předpokládat, že šlo o slovní hříčku z francouzského cerveau (mozek) a latinského servus (obsluhovat). V širokém slova smyslu byl tento termín zaveden nikoli proto, aby zdůrazňoval užitečnost nebo složitost motorů, ale soustředil se na jejich schopnost sloužit příkazům komplexu řízení pohonu. To znamená, že měnič má zpětnou vazbu se zbytkem systému a reaguje na jeho signály.
V roce 1898 Tesla experimentoval s bezdrátovým ovládáním modelů lodí vybavených stykačovými servomotory a v roce 1911 už Hobart zařadil termín „servomotor“ do svého slovníku. V roce 1915 bylo toto slovo pevně zakořeněno mezi anglicky mluvícími elektrotechniky, navzdory svému francouzskému původu.
. Další vývoj technologií před druhou světovou válkou byl více než rychlý:- 1
916 - patentované pneumatické torpédo, ve kterém se volant podřizoval servo mechanismu; - 1922 – General Electric začíná pracovat na servomotorech pro ovládání námořních děl;
- 1925 - vytvořil elektronické servo zbraně, využívající proporcionální řízení a pozitivní zpětnou vazbu;
- 1933 - Představen DC servomagnetofon.
- 1935 - první krokový motor byl testován jako dálkový opakovač polohy kompasu a zaměřovače zbraně.
Evoluce přesnosti
Krokové motory byly používány v omezeném počtu během a po druhé světové válce. V 60. letech minulého století zaznamenaly několik vylepšení a byly všudypřítomné po více než dvě desetiletí jako nenahraditelné bezobslužné ovládací prvky, indikátory pro třídění vagónů a vážicích stanic, digitální diferenciální výškoměry a počítač obvod.
První bezkomutátorové motory byly vyvinuty v polovině 50. let. Eliminace mechanických kartáčů jim umožnila pracovat překvapivě dlouho s vysokou spolehlivostí. Krokové motory mají silného konkurenta. Bezkomutátorové motory jsou při průzkumu vesmíru nepostradatelné, což předurčilo jejich rychlý vývoj.
Nástup cenově dostupných výrobních metod pro kobaltové magnety vzácných zemin v 60. letech se stal hlavním základem technologického průlomu stejnosměrných motorů. Právě ty, vybavené řízenými zpětnovazebními pohony, tvoří většinu servomotorů vyráběných na světě. Mikroprocesory pronikly na trh automatizace na počátku 70. let a byly schopny poskytnout téměř dokonalou kontrolu nad pohybem stroje.
Zařízení a typy
Servopohon je zařízení určené k provádění mechanické činnosti s vysokou přesností za nepřetržité samokontroly cílové polohy a parametrů pohybu. Přítomnost zpětnovazebního systému s citlivým zařízením pro korekci odchylek od nastavených parametrů jej odlišuje od ostatních typů pohonů. V širším slova smyslu se tímto pojmem rozumí moderní elektromotory vybavené servopohony. Zjednodušeně lze servozařízení popsat jako uzavřený systém čtyř prvků:
- senzor;
- motor;
- ovladač;
- zpětnovazební systém.
Princip činnosti servomotoru vypadá takto: na vstup zařízení je odeslán příkaz pro přiřazení nového stavu (souřadnice, rychlost atd.) ), zařízení určí aktuální hodnotu, porovná ji s přijatou a provede řídicí akci na motoru, aby se snížil jejich rozdíl.
Serva jsou díky své schopnosti udržovat a řídit nastavené parametry považovány za nejpokročilejší akční členy. Moderní přístroje se oproti prvním generacím hodně změnily. Nyní se jedná o chytrá zařízení, vyrobená s využitím nejnovějších pokroků ve výrobě magnetů a technologie procesorů. Pokrok umožnil v 21. století několikanásobně snížit cenu jednoduchých zařízení, aniž by ztratily své kvality, a vytvořit technicky propracované pohony s proměnnou rychlostí a vysokou přesností pro náročná odvětví jako např stavba obráběcích strojů.
V moderním průmyslu se používají dva typy servomotorů: lineární a rotační. Lineární vám umožní dosáhnout:
- vysoké rychlosti a zrychlení;
- vysoká přesnost polohování.
Mají nepopiratelné výhody, ale přesto jsou oblíbená právě rotační serva. Je to způsobeno především tím, že lineární mají tendenci se přehřívat. Teplo způsobuje nežádoucí roztahování, namáhání ložisek, maziva a senzorů. Postupem času to negativně ovlivňuje životnost součástí.
Rotační motory se dělí na polohová a plynulá serva. Polohová rotační zařízení jsou nejběžnějším typem. Výstupní hřídel pracuje pouze v sektoru kruhu, který je omezen fyzickými dorazy, aby se zabránilo otáčení mimo stanovené limity.
Kontinuální motory jsou velmi podobné pozičním motorům s tím rozdílem, že mají schopnost otáčet se libovolným směrem různými rychlostmi v závislosti na vstupním signálu.
Výhody rotačních servomotorů z hlediska řízení jsou následující:
- točivý moment je úměrný proudu;
- rychlost je úměrná použitému napětí.
První i druhý jsou žádané v aplikacích od dětských hraček po vesmírnou robotiku.
Serva se samozřejmě stále zlepšují. Vznikly a vyvíjely se jako výsledek trendu k decentralizaci automatizovaných systémů. Snížení nákladů na procesory tento proces urychlí. Počet funkcí vykonávaných moderními servy roste a pravděpodobně i nadále poroste. Nejnovější zařízení jsou již vybavena schopností samočinného nastavování a optimalizace regulačních parametrů a lze je vyrábět s procesními regulátory pro vzdálené instalace.
Je docela možné, že servopohony budoucnosti vyřeší mnoho souvisejících úkolů ve strojích a mechanismech, což pomůže vyhnout se instalaci dalšího zařízení.
