سرو درایو servo drive
سیستم‌های سروو هم برای موتور‌ها DC کاربرد دارند و هم برای AC، اما در صنعت سروو موتور‌های اولیه عموما به صورت DC بودند. زیرا سال‌های بسیاری کنترل جریان بالا از طریق SCRها انجام می‌شد. هنگامی که ترانزیستور‌ها توانائی کنترل جریان بالا و تبدیل آن به فرکانس بیشتر را یافتند سرووموتور‌های AC رواج بیشتری یافتند. سرووموتور‌های اولیه خصوصا برای طراحی تقویت کننده‌های خودکنترل در اتوماسیون صنعتی مورد استفاده قرار گرفتند. امروزه میتوان دسته‌ای از این موتور‌ها را برای تقویت کننده‌های خودکنترل یا کنترل گر با فرکانس متغیر طراحی کرد بدین معنی که موتور می‌تواند در سیستم خودکنترل و نیز در سیستم فرکانس متغیر کاربرد‌های متفاوتی داشته باشد.
در صنعت هر سیستم مدار بسته را که دارای موتور پله‌ای (STEPPER) نیست سیستم خودکنترل می‌نامند بنابراین احتمال برای موتور القایی AC ساده و متصل به کنترل گر سرعت وجود دارد که به چنین موتوری سروو موتوربگویند، اما تغییراتی باید در موتور انجام شود تا بتوان آنرا سروو موتور نامید.
این تغییرات شامل موارد زیر است:
توانایی کاربرد در محدوده‌ای از سرعت بدون فوق گرمایش، توانایی کاربرد در سرعت صفر و به همراه گشتاور مناسب برای نگهداری بار در محل، توانائی کاربرد در سرعت بسیار کم در مدت طولانی بدون فوق گرمایش. موتور‌های قدیمی‌تر پنکه خنک کننده داشتند که مستقیما به محور متصل بود هنگامی که موتور با سرعت پائین کار می‌کرد. پنکه نمی‌توانست کار خنک کردن را انجام دهد. موتور‌های جدیدتر پنکه جداگانه دارند که نصب می‌شوند و امکان بهترین نتیجه خنک کردن رابو جود می‌اورد. منبع ولتاژ ثابتی این پنکه را تغذیه می‌کند بطوریکه حداکثر RPM در هر لحظه به سرعت سروموتور بستگی ندارد. یکی از انواع مفید موتور‌ها در سیستم خود کنترل موتور نوع مغناطیسی دایم (PM) است ولتاژ موتور آن می‌تواند AC یا DC باشد. این نوع موتور با سایر انواع قبلی مشابه است. شکل یک نمای عرضی از موتور PM و شکل دو نمودار عرضی از آن را نشان می‌دهد در هر دوی آن‌ها می‌توانید محفظه، روتور، استاتور را ببینید که بسیار شبیه موتور‌های قبلی هستند تفاوت اصلی موتور فوق با آن‌ها این است که کاهش‌ی در تعداد چرخ دنده‌ها برای جابه جایی سریعتر بار‌های بیشتر از موقعیت ساکن ایجاد گردیده است. این نوع از موتور PM دارای کدگذار (انکودر) درون محفظه موتور نیز می‌باشد. این عمل تضمین می‌کند که وسیله با دقت موقعیت یا سرعت محور موتور را نشان می‌دهد.
سرعـت پاسخ گویی سروو موتور‌ها به سیگنال خطا بالا بوده و سریعا به بار شتاب می‌دهنـد و تفاوت اصلی سروو موتور‌ها با موتور‌های معمولی را میتوان در خواندن فیدبک خروجی دانست. بدین معنی که سروو‌ها را سیستم کنترل حلقه بسته (loop Close) و الکترو موتور‌ها سیستم کنترل حلقه باز (loop Open) میتوان نامید.
یک سیستم کنترلی فیدبک دار، سیـستم کنـترلی است که به نگهـداشتن یک رابطه مفروض بین یک کمیت کنـترل شده و یک کمیـت مرجع، با مقایسه توابع آن‌ها و اسـتفاده از اختلاف به عنوان وسیله کنترل منجر می‌شود.
سیستم کنـترلی فیدبک الکتریکی، عموما برای کار به انرژی الکتـریکی تکیه می‌کند. مشخصـات مهمی که معمولا برای چنین کنترلی مورد نیاز است، عبارتند از:
- پاسخ سریع
- دقت بالا
- کنترل بدون مراقبت
- کارکرد از راه دور.
سروو موتور‌ها قابلیت چرخش از زاویه صفر تا ۳۶۰ درجه را دارند. برای چرخش سروو باید یک پالس بر روی پایه وسط اعمال کرد که این پالس باید دارای فرکانس خاصی (معمولا ۵۰ تا ۱۰۰ هرتز) و عرض پالس مثبت آن باید بین یک تا ۲ میلی ثانیه باشد. زمانی که عرض این پالس یک میلی ثانیه است موتور کاملا به سمت چپ می‌رود و هنگامیکه ۲ میلی ثانیه است موتور کاملا به سمت راست می‌چرخد و در حالتیکه ۱ ٫ ۵ میلی ثانیه است موتور در حالت وسط قفل می‌شود.
مزایای سروو موتور‌ها در صنعت و دلیل استفاده روزافزون آن‌ها در اتوماسیون صنعتی شامل موارد زیر است:
- روتور‌های قفس سنجابی ساده هستند و در مقایسه با سیم پیچی آرمیچر ماشین‌های از نظر ساختاری، محکمتر هستند.
- سروموتور‌های دارای جاروبک برای کموتاسیـون نیستنـد و نیاز به تعمیر ونگهداری دائم ندارند.
- هیچ عایقی در اطراف هادی آرمیچر آنچنان که در موتور وجود دارد نیست پـس آرمیـچر می‌تواند بسیار بهتر گرما را پخش کند.
- بدلیل اینکه آرمیـچر، سیـم پیچی‌های عایـق دار پیچـیده‌ای ندارد، قطر آن می‌توانـد برای کاهش اینرسی روتور بسیار کاهش یابد. این امر به جلوگیری از اور شوت در مکـانیسم سـرو کمک می‌کند.
یک سروموتور اصولا یک موتور دوفاز القایی است به جز در مورد جنبه‌های خـاص طراحی آن.
توان مکانیکی خروجی یک سروموتور از ۲ وات تا چند صد وات تغییر می‌کند. مــوتور‌های بزرگتر از این توان بسیار کم بازده اند واگربامشـخصات گشتـاورسرعت مطلوب ساخته شده باشند برای استفاده در کاربرد‌های سروو بسیار مشکل ساز خواهند شد. سرو موتور‌های دقیق در کامپیوتر‌ها ابزار‌های سروو و شماری ازکاربرد‌ها که به دقت بالایی نیاز است بکار می‌روند.
سروو موتور‌ها می‌توانند در سه مد کاری موقعیت، سرعت، گشتاور مورد استفاده قرار گرفته شوند. در مد گشتاور سروو مقدار نیوتن بر متر، در مد موقعیت مقدار پوزیشن و در مد سرعت مقدار ار پی ام خروجی موتور را اندازه و کنترل می‌کند.
ناگفته نماند سروو‌ها می‌توانند همزمان هر سه مد کاری را نیز کنترل کنند.
امروزه به سروو‌ها در صنعت و اتوماسیون صنعتی بالاخص در ماشین آلات چند محوره من جمله سی ان سی‌ها به دلیل دقت بالا و قابل کنترل بودن نگاه ویژه‌ای می‌شود.
درمثال زیر میتوان عملکرد یک سروو درایو را در راه اندازی یک خط بسته بندی آنالیز کرد:
در این سیستم یک سروو درایو از برند شرکتی بعنوان کنترل کننده اصلی، دو سروو درایو دیگر از همین برند را با فرمان‌های پالس کنترل می‌کند. در این سیستم سروو درایو اصلی با باز کردن رول بسته بندی و همزمان فرستادن پالس به سروو درایو شماره دو برای حرکت دادن کانوایر حامل محصول و به سروو درایو شماره یک برای برش رول که محل دقیق آن با استفاده از یک سنسور حس می‌شود سیستم را کنترل می‌کند.
این پروسه در مد موقعیت با کنترل واحد پالس بر میلی متر توسط سروو کنترل می‌شود. سروو درایو با تولید پالس و خواندن فیدبک آن مقدار میلی متر طی شده را محاسبه، اندازه گیری و کنترل می‌کند. برای جلوگیری از بروز خطای پوزیشن برای سروو درایو‌های استفاده شده در این پروسه صنعتی از یک سنسور مرجع یا سنسور تعیین نقطه صفر برای هر سروو درایو استفاده شده است.
منبع: برق نیوز
