סרוו הוא סוג המנוע המתקדם והמודרני ביותר. הוא מיועד לשימוש ביישומי בקרת תנועה הדורשים דיוק מיקום גבוה. הידיעה כיצד פועל כונן סרוו מאפשר לנו להבין את הדרישה הגוברת שלו באוטומציה של תהליכים תעשייתיים וטכנולוגיית צרכנים.
תוֹכֶן
- טרום עידן דיגיטלי
- האבולוציה של הדיוק
- מכשיר וסוגים
טרום עידן דיגיטלי
השם Le-Servomoteur שימש לראשונה על ידי ג'וזף פארקו בשנת 1868 כדי לתאר מנועי הידראוליים ומנועי קיטור המשמשים בבניית ספינות. המשמעות האמיתית של מילה זו אבדה עם הזמן, אך ניתן להניח שזה היה משחק מילים מהצרפתית cerveau (מוח) ולטינית servus (לשרת). במובן הרחב, המונח הזה הוצג לא כדי להדגיש את התועלת או המורכבות של מנועים, אלא התמקד ביכולתם לשרת את הפקודות של מתחם בקרת ההנעה. כלומר, לכונן יש משוב עם שאר המערכת ומגיב לאותותיו.
בשנת 1898 טסלה התנסתה בשליטה אלחוטית בדגמי ספינות המצוידים במנועי סרוו מגע, ובשנת 1911 הובארט כבר הכניס את המונח "מנוע סרוו" באוצר המילים שלו. עד 1915, מילה זו הייתה מושרשת היטב בקרב מהנדסי חשמל דוברי אנגלית, למרות מקורה הצרפתי.. התפתחות נוספת של הטכנולוגיה לפני מלחמת העולם השנייה הייתה מהירה יותר:
- 1
916 - טורפדו פנאומטי פטנט, שבו ההגה ציית למנגנון סרוו; - 1922 - ג'נרל אלקטריק מתחילה לעבוד על סרוו לשליטה בתותחים ימיים;
- 1925 - יצר סרוו אקדח אלקטרוני, תוך שימוש בשליטה פרופורציונלית ומשוב חיובי;
- 1933 - הושק רשמקול סרוו DC.
- 1935 - מנוע הצעד הראשון נבדק כמחזר מרחוק של מיקום המצפן ומראה האקדח.
האבולוציה של הדיוק
מנועי צעד שימשו במספר מוגבל במהלך מלחמת העולם השנייה ואחריה. בשנות ה-60 של המאה הקודמת, הם חוו כמה שיפורים והיו בכל מקום במשך יותר משני עשורים כבלתי ניתנים להחלפה רכיבי בקרה בלתי מאוישים, מחוונים למיון עגלות ותחנות שקילה, מדי גובה דיפרנציאליים דיגיטליים ומחשב פֵּרִיפֶריָה.
המנועים הראשונים ללא מברשות פותחו באמצע שנות ה-50. ביטול המברשות המכניות אפשר להן לפעול במשך זמן רב באופן מפתיע באמינות גבוהה. למנועי צעד יש מתחרה חזק. מנועים ללא מברשות הם הכרחיים בחקר החלל, מה שקבע את התפתחותם המהירה.
הופעתן של שיטות ייצור סבירות עבור מגנטים מקובלט אדמת אדמה נדירה בשנות ה-60 הפכה לבסיס העיקרי לפריצת הדרך הטכנולוגית של מנועי DC. אלה, המצוידים בכונני משוב מבוקרים, מהווים את רוב מנועי הסרוו המיוצרים בעולם. מיקרו-מעבדים פרצו לשוק האוטומציה בתחילת שנות ה-70 והצליחו לספק שליטה כמעט מושלמת על תנועת המכונה.
מכשיר וסוגים
כונן סרוו הוא מכשיר המיועד לבצע פעולה מכנית בדיוק רב תוך שליטה עצמית רציפה של מיקום המטרה ופרמטרי התנועה. הנוכחות של מערכת משוב עם מכשיר רגיש לתיקון סטיות מהפרמטרים שנקבעו מבדילה אותה מסוגים אחרים של כוננים. במובן רחב יותר, מונח זה מתייחס למנועים חשמליים מודרניים המצוידים בהנעי סרוו. בפשטות, ניתן לתאר את התקן הסרוו כמערכת סגורה של ארבעה אלמנטים:
- חיישן;
- מנוע;
- בקר;
- מערכת משוב.
עקרון הפעולה של הסרוומוטור נראה כך: נשלחת פקודה לכניסת המכשיר כדי להקצות מצב חדש (קואורדינטות, מהירות וכו') ), המכשיר קובע את הערך הנוכחי, משווה אותו לזה שהתקבל ומבצע פעולת בקרה על המנוע כדי לצמצם את ההבדל ביניהם.
בשל יכולתם לשמור ולשלוט על הפרמטרים שנקבעו, סרוו נחשבים למפעילים המתקדמים ביותר. מכשירים מודרניים השתנו הרבה בהשוואה לדורות הראשונים. כעת מדובר במכשירים חכמים, שנעשו באמצעות ההתקדמות העדכנית ביותר בייצור מגנטים וטכנולוגיית מעבדים. במאה ה-21, הקידמה אפשרה להוזיל את העלות של מכשירים פשוטים מספר פעמים מבלי לאבד את האיכויות שלהם וליצור מהירות משתנה מתוחכמת מבחינה טכנית ודיוק גבוה כוננים עבור תעשיות תובעניות כגון בניית כלי מכונות.
בתעשייה המודרנית משתמשים בשני סוגים של מנועי סרוו: ליניארי וסיבובי. ליניארי מאפשר לך להשיג:
- מהירויות ותאוצות גבוהות;
- דיוק מיקום גבוה.
יש להם יתרונות שאין להכחישה, אבל עם זאת, סרוו סיבוביים הם פופולריים. זה נובע בעיקר מהעובדה שליניארי נוטה להתחמם יתר על המידה. חום גורם להתרחבות לא רצויה, גורם ללחץ על מיסבים, שומן וחיישנים. עם הזמן, זה משפיע לרעה על תוחלת החיים של הרכיבים.
מנועים סיבוביים מחולקים, בתורם, לסרוו מיקום וסיבוב רציף. התקני סיבוב מיקום הם הסוג הנפוץ ביותר. פיר הפלט פועל רק בגזרה של המעגל, מוגבל על ידי עצירות פיזיות כדי למנוע סיבוב מחוץ לגבולות התכנון שצוינו.
מנועים רציפים דומים מאוד למנועי מיקום עם ההבדל שיש להם את היכולת להסתובב לכל כיוון במהירויות שונות בהתאם לאות הכניסה.
היתרונות של מנועי סרוו סיבוביים, מנקודת מבט של בקרה, הם כדלקמן:
- מומנט פרופורציונלי לזרם;
- המהירות פרופורציונלית למתח המופעל.
גם הראשון וגם השני מבוקשים ביישומים החל מצעצועים לילדים ועד רובוטיקה בחלל.
סרוו, כמובן, ממשיכים להשתפר. הם צצו והתפתחו כתוצאה מהמגמה לביזור של מערכות אוטומטיות. הפחתת עלות המעבדים מאיצה תהליך זה. מספר הפונקציות המבוצעות על ידי סרוו מודרני הולך וגדל וכנראה ימשיך לגדול. המכשירים החדשים ביותר כבר ניחנים ביכולת לכוונן את עצמם ולמטב את פרמטרי הבקרה וניתן לייצר אותם עם בקרי תהליך עבור התקנות מרוחקות.
זה בהחלט אפשרי כי כונני סרוו של העתיד יפתרו משימות קשורות רבות במכונות ומנגנונים, ויסייעו להימנע מהתקנת ציוד נוסף.
