سروو سیستم

واژه سروو در لاتین به معنای خدمتکار است. ویژگی اساسی سیستم های سروو یا سروومکانیزم این است که به طور کامل سیگنال های فرمان ارسال شده به آن ها را اجرا می کنند. به علت دقت بالای این سیستم ها در پیروی از سیگنال های فرمان ارسال شده و تولید موقعیت ها و گشتاورهای لازم به آن ها سروو سیستم گفته می شود.

سروو سیستم ها و به طور خاص سروو موتورها، نوعی از سیستم های کنترل حرکت یا motion control هستند که قابلیت کنترل دقیق موقعیت position ، سرعت speed و گشتاور torque را به صورت ترکیبی یا غیر ترکیبی دارا هستند که در ادامه تشریح می شوند.

کنترل موقعیت position 

سروو موتور قابلیت به حرکت درآوردن و متوقف کردن دقیق اشیاء را دارا بوده و می تواند با دقت میکرومتر و به طور مکرر حرکت کرده و متوقف شود.

کنترل سرعت speed 

سرعت سرووموتور تا حد بالایی به صورت دقیق قابل کنترل است. سروو موتور ها می توانند به صورت پیوسته و با سرعت های متنوع کار کرده و همچنین در صورت تغییرات ناگهانی بار نیز سرعت خود را به مقدار سیگنال فرمان (ست پوینت) برساند.

کنترل گشتاور torque 

سروو موتور قابلیت کنترل دقیق گشتاور حتی در شرایط تغییر بار را دارا می باشد.

سیستم های سروو (ترکیب سروو موتور و سروو درایو) برای کنترل دقیق حرکت، پارامترهای زاویه دوران، سرعت و جهت حرکت را اندازه گیری کرده و با مقادیر پیش فرض (ست پوینت) مقایسه می کنند و بدین ترتیب با گرفتن فیدبک های لازم، عملکرد سرووموتور به طور کامل تحت کنترل قرار می گیرد.

مطابق شکل زیر، سروو سیستم شامل 3 بخش است:

  • بخش فرمان
  • بخش کنترلر
  • بخش راه اندازی و آشکارسازی

ساختار سروو سیستم

انواع سروو موتور

سروو موتورها از لحاظ ساختار فیزیکی ومکانیزم تولید نیروی مکانیکی به 3 دسته زیر تقسیم می شوند.

  • سروو موتور DC
  • سروو موتور AC القایی
  • سروو موتور AC سنکرون

اطلاعات مربوط به انواع سروو موتورها در جدول زیر تشریح شده است:

نوع موتور ساختار فیزیکی مزایا معایب
سروو موتور AC سنکرون
  • استهلاک پایین
  • مقاومت بالا در برابر شرایط محیطی
  • گشتاور بالا
  • قابلیت کنترل تولید توان در صورت قطع برق
  • کمپکت و سبک
  • قابلیت تولید توان بالا
  • کنترل پیچیده تر نسبت به سروو موتور DC
  • نیازمند پاسخ 1:1 مابین سروو موتور و سروو درایو
  • کم شدن خاصیت مغناطیسی به مرور زمان
سروو موتور القایی
  • استهلاک پایین
  • مقاومت بالا در برابر شرایط محیطی
  • گشتاور بالا
  • سرعت بالا
  • کارایی بسیار بالا در توان های بالا
  • طراحی مقاوم
  • کارایی پایین در توان پایین
  • کنترل پیچیده تر نسبت به سروو موتور DC
  • عدم قابلیت کنترل تولید توان در صورت قطع برق
  • وابسته به تغییرات دما
سروو موتور DC
  • قابلیت کنترل ساده با سروو درایو
  • قابلیت کنترل تولید توان در صورت قطع برق
  • قیمت پایین برای مدل های توان پایین
  • قابلیت تولید توان بالا
  • نیازمند تعمیرات و بازرسی دوره ای برای رکتیفایر (یکسوساز)
  • عدم کارایی در محیط های تمیز و بهداشتی به خاطر تولید غبار ناشی از ساییدگی جاروبک ذغالی
  • عدم کارایی در گشتاور بالا به خاطر وجود جاروبک
  • کم شدن خاصیت مغناطیسی به مرور زمان

 

سروو سیستم ها از نوع سیستم های کنترلی حلقه بسته می باشند و برای کنترل دقیق جابجایی، از وضعیت شفت موتور فیدبک دریافت می کنند. بدین ترتیب در ساختار سروو سیستم ها، برای اندازه گیری پارامترهای زاویه دوران، سرعت و جهت حرکت و ارسال اطلاعات به سروو درایو، از انکودر ها استفاده می شود. انکودر های مورد استفاده در سروو موتور به دو دسته تقسیم می شوند:

  • انکودر مطلق
  • انکودر افزایشی

لازم به ذکر است که در سروو موتور ها به صورت گسترده از انکودرهای مطلق استفاده می شود. انکودرهای مطلق در صورت قطع برق نیازمند بازگشتن سرووموتور به موقعیت اولیه نمی باشند. این انکودرها دارای قابلیت اندازه گیری تعداد چرخش و همچنین جهت و زاویه دوران هستند. علاوه بر این انکودرهای مطلق، دارای باتری بک آپ بوده و در صورت قطع برق داده های اندازه گیری از بین نمی روند.

در حالت کلی زمانی که رزولوشن بالا و ابعاد کوچک مد نظر باشد از انکودرهای نوری استفاده می شود. با این وجود در کاربردهایی که نیازمند مقاومت بالا در برابر شرایط محیطی هستند از انکودرهای مغناطیسی هم استفاده می شود. بعضی از انکودرهای دارای رزولوشن های بسیار بالا در حد 1 میلیون پالس در ثانیه هستند.

جدول زیر شامل اطلاعات مربوط به مقایسه انکودر مطلق و افزایشی می باشد.

مورد مقایسه انکودر افزایشی انکودر مطلق
ساختار
خروجی خروجی به صورت قطار پالس (شمارشی) بوده که متناسب با تغییرات زاویه دوران شفت می باشد. خروجی پالس متناسب با مقدار مطلق زاویه دوران شفت
پاسخ دهی در زمان قطع برق نیازمند بازگشت به وضعیت اولیه پس از قطع برق عدم نیاز به بازگشت به وضعیت اولیه در صورت قطع برق
قیمت قیمت پایین قیمت نسبتا بالا به خاطر پیچیدگی ساختار