سروو موتور چیست؟ و چه کاربردهایی دارد؟

سروو موتور چیست؟

سروو موتور نوعی موتور الکتریکی تخصصی است که برای کنترل دقیق حرکت دورانی (چرخشی) و یا خطی طراحی می‌شود. این موتور چرخشی یا انتقالی از یک مکانیسم بازخورد برای اطمینان از موقعیت ‌یابی دقیق استفاده می‌کند. این مکانیسم شرایط کنترل دقیق اجزای مختلف را ایجاد می‌کند و سروو را برای کاربردهایی که نیاز به موقعیت‌‌ یابی با دقت بالا و حرکت روان دارد، آماده می‌کند.

الکتروموتور دارای شفت است و عمل چرخش را انجام می‌‌دهد. همچنین دستگاه‌های الکترونیکی دقت بالایی را برای الکتروموتور ایجاد می‌کنند. این دقت شامل مواردی مانند کنترل زاویه، شتاب، سرعت و… می‌باشد. سروو موتور در انواع  گیربکس دار و فاقد گیربکس در ابعاد کوچک تا بزرگ طراحی و ساخته می‌شود که با توجه به مدل آن در پروژه‌های گوناگون به کار می‌رود.

یکی دیگر از مدل‌های سروو موتور به‌صورت خطی کار می‌کنند، این موتور با دقت بالا توانایی حرکت دورانی و خطی را دارد، به این شکل که سروو به گیربکس متصل می‌شود و حرکت چرخشی آن به خطی مبدل می‌کند.

تصویر زیر سروو قابل استفاده برای درب برقی منازل را نشان می‌دهد.

سروو موتور چگونه کار می‌کند؟

سروو موتور براساس اصل PWM (مدولاسیون عرض پالس) کار می‌کند، به این معنی که زاویه چرخش آن با مدت زمان پالس مشخص توسط پین ​​کنترلی آن هدایت می‌شود. اساساً سروو موتور از موتور DC تشکیل شده است که توسط یک مقاومت متغیر (پتانسیومتر) و برخی چرخ دنده‌ها کنترل می‌شود.

این تجهیز قابلیت کنترل دقیق موقعیت محور خروجی را دارد. این مورد به وسیله تعامل نسبتا پیچیده میان چند جزء اساسی که سروو موتور را تشکیل می‌دهند، تحقق می‌یابد. در ادامه این موارد را بیان می‌کنیم.

1. سیگنال کنترل: نقطه آغاز کارکرد موتور، سیگنال الکتریکی است که از طریق کنترلر ارسال می‌شود و حرکت مورد نظر را معین می‌کند. این سیگنال عمدتا یک پالس با عرض متغیر (مدولاسیون پهنای پالس PWM) است که موقعیت هدف را کد گذاری می‌کند.
2. موتور و مکانیسم دنده: زمانی که سیگنال دریافت می‌شود، مدار داخلی موتور را برای حرکت به سمت موقعیت معین روانه می‌کند. عمدتا موتور به جعبه دنده متصل است تا گشتاور افزایش یابد و بتواند حرکت و سرعت دقیق محور خروجی را کنترل نماید.
3. سیستم فیدبک: دقت موتور وابسته به سیستم feedback است که به‌صورت مداوم شرایط و وضعیت فعلی محور خروجی موتور را کنترل می‌کند. این عمل عمدتا از طریق سنسوری چون انکودر و پتانسیومتر انجام می‌گیرد.
4. اصلاح خطا: عملکرد اصلی در مدار کنترلر سروو انجام می‌شود. این مورد سیگنال فیدبک وضعیت کنونی موتور را با نقطه تنظیم (وضعیت مناسب سیگنال کنترل) مقایسه می‌کند. در صورت وجود اختلاف سیگنال خطا، کنترلر توان خروجی به موتور را تنظیم و موقعیت را اصلاح می‌کند تا وقتی که فیدبک با نقطه تنظیم دارای هماهنگی باشد.

این فرایندها که پیش‌تر بیان شد، موجب می‌گردد تا سروو موتور بتواند حرکتی با دقت بالا و سرعت مناسب ارائه دهد. در ادامه به‌صورت جامع‌تری روند کار سروو موتور را بیان می‌کنیم.

سروو موتور توانایی حرکت چرخشی و خطی را ایجاد می‌کند و اینرسی پایین دارد. در نتیجه امکان تغییر سرعت در آن‌ها بالا است. این سیستم الکترومکانیکی از طریق کنترل feedback و مطابق جریان و ولتاژ ورودی، قادر است شرایط دستگاه، سرعت، قدرت و گشتاور را تغییر دهد. این موتور سیستم حلقه بسته است که اجزای آن شامل مدار کنترل، شفت، پتانسیومتر، چرخ‌ دنده ، تقویت ‌کننده و انکودر می‌باشد. نحوه کار آن به‌صورتی است که به شفت موتور یک انکودر متصل می‌شود و به وسیله یک سیستم کنترل که نام دیگر آن سروو سیستم است، کنترل ‌می‌شود.

زمانی که یک سیگنال کنترلی ارسال می‌شود این قابلیت را به شفت می‌دهد تا بتواند به یک زاویه خاص یا موقعیت معین برود و در آن حالت قرار بگیرد تا سیگنال کنترلی تغییر کند. در نهایت موقعیت و زاویه شفت نیز عوض می‌شود. در واقع مکانیسم حلقه بسته سروو موتور ها با استفاده از بازخورد موقعیت برای کنترل حرکت ماشین‌ها، دستگاه‌ها و رسیدن به موقعیت نهایی استفاده می‌شود.
برای این عمل سیگنال ورودی سیستم کنترلی به‌صورت دیجیتال یا آنالوگ است که فرمان را به شفت می‌دهد، همان‌طور که بیان کردیم، انکودر به شافت وصل می‌شود تا فیدبک موقعیت و سرعت را برای سیستم کنترلی ارسال نماید. فیدبک ارسالی با فرمان موقعیت مشخص از سیستم کنترلی که از قبل تنظیم شده، مقایسه می‌شود. در صورت متفاوت بودن این دو مقدار، موتور می‌چرخد.  تا خروجی شفت را به موقعیت مورد نظر ما برساند و بعد از رسیدن به موقعیت مورد نظر موتور متوقف می‌شود.

سیستم بازخورد یکی از اجزای کلیدی در عملکرد سروو موتور است. خرابی در سیستم feedback مانند انکودرها، پتانسیومترها یا سایر سنسورها می‌تواند منجر به اختلال در کنترل موقعیت موتور شود. این مشکل می‌تواند عملکرد موتور را به شدت تحت تأثیر قرار دهد و موجب خرابی و تعمیر سروو موتور شود.

انواع سروو موتور

به طور کلی پنج نوع سروو موتور وجود دارد. از عوامل مهم برای سروو موتور می‌توان به مواردی مانند کاربرد، محیط عملیاتی، هزینه و… اشاره کرد. در ادامه انواع سروو موتور را شرح می‌دهیم.

1. سروو موتور DC
2. سروو موتور AC
3. سروو موتور چرخشی (دورانی) موقعیتی
4. سروو موتور چرخشی (دورانی) دائمی
5. سروو موتور خطی

سروو موتور DC

سروو موتور DC از قدیمی‌ترین نوع سروو به حساب می‌آید. فرکانس ورودی الکتریکی را کنترل می‌کند. این سروو کارکرد دقیق و سریعی دارد و در مقابل فرمان (توقف و شروع) پاسخ مناسبی می‌دهد و عمدتا در ماشین CNC و دیگر تجهیزات کاربرد دارد. از مزیت‌های آن می‌توان به؛ توان و راندمان بالا، دقت و سرعت بالا، کنترل ساده اشاره کرد.

سروو موتور DC از اجزایی مانند استاتور، هسته روتور، شافت موتور، کموتاتور سیم‌پیچ موتور سروو، سیم‌پیچ موتور سروو، سیم‌پیچ موتور اندازه‌گیری سرعت، کموتاتور موتور اندازه‌گیری سرعت و… تشکیل می‌شود. که برخی از قطعات در تصویر زیر قابل مشاهده است.

سروو موتور AC

این سروو موتور قادر است به وسیله ولتاژ و فرکانس نیز کنترل شود که این مورد شرایط کنترل گوناگونی را ایجاد می‌کند. در واقع این موتور دقت و صحت بسیار زیادی در سرعت و وضعیت حرکت موتور دارد. موتور AC به‌صورت چند منظوره و دارای انکودر است. کنترلر از این انکودر برای ارائه فیدبک و کنترل حلقه بسته استفاده می‌کند و در کاربری‌هایی مانند رباتیک و ماشین CNC و … مورد استفاده قرار می‌گیرد.

سروو موتور چرخشی (دورانی) موقعیتی

محور خروجی سروو موتور دورانی با توجه به موقعیت می‌تواند 180 درجه چرخش داشته باشد و این مورد آن را به اصلی‌ترین نوع مکانیسم سروو در فضاهای تولیدی امروز مبدل می‌کند. توقف فیزیکی در درون مکانیسم از چرخش زیاد خودداری می‌کند و سنسور را مورد حفاظت قرار می‌دهد. از این سروو موتور در ماشین‌های و دستگاه‌های کنترل از دور، هواپیمای تجاری، اسباب بازی و… استفاده می‌کنند.

سروو موتور چرخشی (دورانی) دائمی

این نوع سروو موتور برعکس قوس چرخشی 180 درجه، قادر است به‌صورت نامحدود در هر جهتی حرکت کند. سیگنال کنترل، سنجش و اندازه گیری سرعت و جهت را انجام می‌دهد. هم جهت سرعت و هم چرخش توسط سیگنال فرمان کنترل می‌شود.

سروو موتور خطی

حرکت خطی این سروو موتور در حد 360 درجه است و دارای مجموعه‌ای اضافی از چرخ دنده می‌باشد که حرکت محور خروجی را از دورانی به رفت و برگشتی تغییر می‌دهد. این نوع سروو موتور معمولا برای راهنمایی دستگاه CNC کاربرد دارد تا به شکل خطی روی سطح مشخص حرکت کند. برای انتخاب و خرید سروو موتور مناسب براساس پروژه می‌توانید با مجموعه نیک صنعت تماس بگیرید.

اجزا و قطعات سروو موتور

• مدار کنترل
• موتور
• شفت
• آمپلی فایر
• انکودر
• بدنه خارجی
• چرخ‌دنده
• شافت خروجی یا اصلی
• پتانسیومتر
• سیم تغذیه و سیگنال
• مدار الکتریکی

کاربردهای سروو موتور

سروو موتور در بسیاری از حوزه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. بعضی از کاربردهای سروو موتور شامل موارد زیر است.

• رباتیک: سروو موتور نقش موثری در رباتیک دارد. در واقع کاربرد سروو در رباتیک برای انجام فعالیت‌های همانند قراردادن و برداشتن اشیاء، رنگ آمیزی، جوشکاری و… است. زیرا کنترل دقیق حرکت در این فرایند اهمیت زیادی دارد.
• اتوماسیون صنعتی: سروو موتور برای کنترل حرکت و موقعیت قطعات و دستگاه‌های گوناگون در پروسه تولید کارایی دارد. این موتور در دستگاه‌های تولید غذا، تخلیه و… کارایی دارد تا سیستم را اتوماتیک کند و کیفیت را بهینه نماید.
• ماشین CNC: سروو موتور برای کنترل ماشین و دستگاه CNC مانند دستگاه فرز، تراش و… کاربرد دارد. این موتور برای انجام کارهای پیچیده و حساس مانند برش، حکاکی، سوراخ کاری و… کاربرد بسیار زیادی دارد.
• چاپ و اسکن (استفاده در ماشین چاپ): سروو موتور در ماشین چاپ برای به حرکت صفحه چاپ به بالا و پایین مورد استفاده است تا جوهر دستگاه را توسط حرارت روی ماده فشار دهد. در دستگاه چاپ و اسکنر برای کنترل حرکت چاپگر از سروو موتور استفاده می‌شود تا متن و تصاویر با دقت بالا چاپ شود.
• هوافضا: در فضا، سروو برای آماده کردن کنترل زاویه حرکت و کارکردهای ضروری کاربرد دارد. در صنعت هوافضا، سروو موتور کارکردهای کنترل هواپیما چون دم‌های عمودی، فلاپ‌ها و… را کنترل می‌کند. این نوع کنترل به شکل دقیق برای حفظ پایداری و کارایی در پرواز اهمیت دارد. سروو در هواپیما کمک می‌کند تا پنل خورشیدی و آنتن برای ارتباط درست کار کند.
• دستگاه‌ها و تجهیزات پزشکی: سروو موتور در دستگاه‌های مراقبتی و بهداشتی کارایی دارد. این موتور در تجهیزات پزشکی گوناگون چون ربات جراحی، دستگاه تهویه، اسکنر MRI یا سی تی اسکن برای تولید تصویر واضح و دقیق مورد استفاده است.
• نوار نقاله: سروو موتور در سیستم و دستگاه نقاله به منظور کنترل کردن سرعت و موقعیت مورد استفاده است که برای کارکرد همگام سازی خط تولید ضرورت و اهمیت دارد.
• سیستم نظارت و دوربین: در سیستم‌های مربوط به نظارت، سروو موتور کنترل پان و تیلت دوربین دیجیتال را برعهده دارد و شرایط تنظیم دقیق را ایجاد می‌کند تا بتوان دوربین را بر روی نقطه مشخصی متمرکز کرد و مناطق گسترده‌ای را پوشش دارد.
• تنظیم ردیاب ماهواره: در ارتباطات خصوصا سیستم رادار و ماهواره، سروو موتور موقعیت آنتن را تنظیم می‌کند تا مطمئن شود، که آنتن برای ارسال و دریافت سیگنال پایدار است. این نوع کنترل با دقت بالا برای نظارت شبکه ارتباطی اهمیت دارد، خصوصا در زمانی که باید حرکت اشیاء را دنبال کرد.

مزایای کار با سروو موتور

سرو موتور قادر است در طیف وسیعی از سرعت‌ها  زیاد و کم، بدون افزایش دمای بیش از حد کار کنند و گشتاور کافی را در سرعت صفر برای نگه داشتن بار در محل خود حفظ نماید. این تجهیزصنعتی همچنین می‌تواند با وجود تغییرات در مقدار گشتاور مشخص بر روی سیستم، سرعت ثابت خود حفط کند. در ادامه به بیان مزایایی کلی کار با سروو موتور می‌پردازیم.

• بهره‌مندی از سرعت و گشتاور ثابت
• راندمان و شتاب بالا
• جریان، ولتاژ
• پالس کنترل (این پالس تعیین کننده موقعیت شفت است)
• برخورداری از قدرت و توان خروجی نسبت به اندازه
• رزولوشن (دقت موقعیت شفت را در زمان دریافت سیگنال فرمان مشخص می‌کند)
• سرعت، ولتاژ
• شتاب‌دهی بالا

سولات رایج در خصوص سروو موتور

تفاوت‌های موتور و سروو موتور چیست؟

سروو موتور مانند موتور DC آزاد و پیوسته نمی‌چرخد. چرخش آن به 180 درجه محدود می‌شود در حالی که موتور DC به طور مداوم می‌چرخد. موتورهای سروو در بازوها، پاها یا سیستم کنترل سکان و ماشین‌های اسباب بازی استفاده می شوند. موتورهای DC در فن‌ها، چرخ‌های ماشین و … استفاده می‌شود.

تفاوت بین موتور القایی و سروو موتور چیست؟

1. موتور القایی با سرعت همزمان کار می‌کند.
2. موتور سروو از نوع حلقه بسته است و در آن موتور القایی یک سیستم حلقه باز است.
3. موتور القایی دارای اینرسی زیاد و سروو موتور اینرسی بسیار پایینی دارد. از این رو سرو موتور ها در برنامه‌هایی که نیاز به موقعیت لحظه ای و دقیق بار دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

استفاده از برس موتور سروو موتور چه مزیتی دارد؟

برس موتور سروو موتور Brush Servo Motors می تواند به دلیل کمبود وسایل الکترونیکی در محیط‌های سخت و پیچیده کارایی مناسب ارائه دهد. اغلب  موتور سروو دارای برس‌های قابل تعویض برای طول عمر بیشتر است و هنگام کار با سرعت ثابت، نیازی به کنترل کننده ندارد.

راه‌های ارتباطی نیک صنعت:

• تماس با نیک صنعت: 87700210
• واحد فروش نیک صنعت: 09197872783
• واحد تعمیرات نیک صنعت: 09197872789
• ایمیل نیک صنعت: info@nicsanat.com
• آدرس شرکت: تهران، خیابان بهشتی، خیابان میرعماد، کوچه پیمانی (یازدهم)، پلاک 17