Reparație de servomotoare făcută de tine

În detaliu: reparație servomotoare de la un adevărat maestru pentru site-ul my.housecope.com.

Am făcut recent un braț robot, iar acum m-am hotărât să îi adaug un mini griper servo-acționat. Am decis să fac două variante pentru a vedea dacă ar funcționa mai bine cu o treaptă dreaptă sau rotundă. Mi-a plăcut mai mult versiunea cu roți rotunde, deoarece a durat doar 2 ore, iar decalajul dintre trepte a fost foarte mic.

Mai întâi, am tăiat piesele pe o mașină de frezat:

Am asamblat piesele cu șuruburi de 2x10mm.

Și iată cum se atașează mini-servo la prindere:

Cum funcționează servogripperul:

Și acum, când totul este asamblat și și partea mecanică este aproape gata, trebuie doar să termin partea electronică a lucrării! Am ales un Arduino pentru a-mi controla robotul și am făcut un circuit (este în dreapta) pentru a conecta Arduino la servo.

Circuitul este de fapt foarte simplu, doar trimite semnale către și de la Arduino. Există, de asemenea, un conector pentru un receptor infraroșu și câțiva conectori pentru o sursă de alimentare și 4 conexiuni la restul pinii Arduino (neutilizați). Astfel, se poate conecta un alt comutator sau senzor.

Și iată cum se mișcă brațul manipulator:

Achiziționarea de către întreprindere a unei mașini de frezat CNC pentru fabricarea fațadelor din MDF ridică problema necesității de a plăti în exces pentru anumite mecanisme și unități de putere instalate pe echipamente scumpe și de înaltă tehnologie. Pentru poziționarea unităților de putere ale mașinilor CNC, de regulă, se folosesc motoare pas cu pas și servomotoare (servo drive).

Video (click pentru a reda).

Motoarele pas cu pas sunt mai ieftine. Cu toate acestea, servomotoarele au o gamă largă de avantaje, inclusiv performanță ridicată și precizie de poziționare. Deci ce sa aleg?

Imagine - Reparație de servomotoare făcut-o singur

Un motor pas cu pas este un motor sincron DC fără perii cu mai multe înfășurări statorice. Când se aplică curent uneia dintre înfășurări, rotorul se rotește și apoi este fixat într-o anumită poziție. Excitarea secvențială a înfășurărilor prin controlerul de control al motorului pas cu pas vă permite să rotiți rotorul la un unghi dat.

Motoarele pas cu pas sunt utilizate pe scară largă în industrie, deoarece au fiabilitate ridicată și durată lungă de viață. Principalul avantaj al motoarelor pas cu pas este precizia de poziționare. Când se aplică curent înfășurărilor, rotorul se va roti strict la un anumit unghi.

· Cuplu mare la viteze mici și zero;

·Pornire rapidă, oprire și marșarier;

· Lucrați sub încărcare mare fără risc de defecțiune;

· Singurul mecanism de uzură care afectează durata de funcționare este rulmenții;

· Posibilitatea apariţiei unei rezonanţe;

· Consum constant de energie indiferent de sarcina;

Pierderea cuplului la viteze mari;

· Lipsa feedback-ului la poziționare;

· Reparabilitate slabă.

Imagine - Reparație de servomotoare făcut-o singur

Un servomotor (servo drive) este un motor electric controlat prin feedback negativ, care vă permite să controlați cu precizie parametrii de mișcare pentru a obține viteza necesară sau a obține unghiul de rotație dorit. Compoziția servomotorului include motorul electric în sine, senzorul de feedback, sursa de alimentare și unitatea de control.

Caracteristicile de proiectare ale motoarelor electrice pentru un servomotor nu sunt foarte diferite de motoarele electrice convenționale cu un stator și un rotor, care funcționează pe curent continuu și alternativ, cu și fără perii.Un rol special îl joacă aici un senzor de feedback, care poate fi instalat atât direct în motorul însuși, cât și transmite date despre poziția rotorului, precum și poate determina poziționarea acestuia prin semne externe. Pe de altă parte, funcționarea unui servomotor este de neconceput fără o sursă de alimentare și o unitate de control (aka invertor sau servoamplificator), care convertește tensiunea și frecvența curentului furnizat motorului electric, controlând astfel acțiunea acestuia.

· Putere mare la dimensiuni mici;

· Accelerație și decelerare rapidă;

· Urmărirea continuă și neîntreruptă a poziției;

· Nivel scăzut de zgomot, lipsă de vibrații și o rezonanță;

· Gamă largă de viteze de rotație;

· Funcționare stabilă într-o gamă largă de viteze;

· Greutate mică și design compact;

· Consum redus de energie electrică la sarcini mici.

· Solicitant de intretinere periodica (de exemplu, cu inlocuirea periilor);

Complexitatea dispozitivului (prezența unui senzor, a sursei de alimentare și a unității de control) și logica funcționării acestuia.

Când comparăm caracteristicile unui servomotor și ale unui motor pas cu pas, trebuie să acordăm atenție, în primul rând, performanței și costului acestora.

Pentru producția de fațade din MDF într-o întreprindere mică care lucrează cu volume mici, cred că nu este nevoie să plătiți prea mult pentru instalarea de servomotoare scumpe pe o mașină de frezat CNC. Pe de altă parte, dacă o întreprindere caută să atingă volumele maxime posibile de producție, atunci nu are sens să se ieftinească pe motoarele pas cu performanțe scăzute pentru CNC.

Servomotoarele sunt folosite nu numai în modelarea aeronavelor și robotică, ci pot fi folosite și în dispozitivele de uz casnic. Dimensiunile mici, performanța ridicată și controlul simplu al servomotorului le fac cele mai potrivite pentru controlul de la distanță a diferitelor dispozitive.

Utilizarea combinată a servomotoarelor cu module radio pentru recepție și transmisie nu creează dificultăți, este suficient pe partea receptorului să conectați pur și simplu conectorul corespunzător la servomotor, care conține tensiunea de alimentare și semnalul de control, iar munca este Terminat.

Dar dacă vrem să controlăm servomotorul „manual”, de exemplu, cu un potențiometru, avem nevoie de un generator de control al impulsurilor.

Mai jos este un circuit oscilator destul de simplu bazat pe circuitul integrat 74HC00.

Acest circuit permite controlul manual al servomotoarelor prin aplicarea impulsurilor de control cu ​​o lățime de 0,6 până la 2 ms. Schema poate fi folosită, de exemplu, pentru a roti antene mici, spoturi exterioare, camere CCTV etc.

Baza circuitului este microcircuitul 74HC00 (IC1), care este format din 4 elemente logice NAND. Pe elementele IC1A și IC1B a fost creat un oscilator, la ieșirea căruia se formează impulsuri cu o frecvență de 50 Hz. Aceste impulsuri activează flip-flop-ul RS, care constă din elemente logice IC1C și IC1D.

Citeste si:  Reparație de motor de la tine însuți a doua

Imagine - Reparație de servomotoare făcut-o singur

Cu fiecare impuls care vine de la generator, ieșirea lui IC1D este setată la „0” și condensatorul C2 este descărcat prin rezistența R2 și potențiometrul P1. Dacă tensiunea condensatorului C2 scade la un anumit nivel, atunci circuitul RC comută elementul în starea opusă. Astfel, la ieșire obținem impulsuri dreptunghiulare cu o perioadă de 20 ms. Lățimea impulsului este setată cu potențiometrul P1.

De exemplu, servomotor Futaba S3003 modifică unghiul de rotație al arborelui cu 90 de grade datorită impulsurilor de control cu ​​o durată de 1 până la 2 ms. Dacă modificăm lățimea impulsului de la 0,6 la 2 ms, atunci unghiul de rotație va fi de până la 120°. Componentele din circuit sunt alese astfel încât impulsul de ieșire să fie în intervalul de la 0,6 la 2 ms și, prin urmare, unghiul de instalare să fie de 120°. Servomotorul S3003 de la Futaby are un cuplu suficient de mare, iar consumul de curent poate fi de la zeci la sute de mA, în funcție de sarcina mecanică.

Imagine - Reparație de servomotoare făcut-o singur

Imagine - Reparație de servomotoare făcut-o singur

Circuitul de control al servomotorului este asamblat pe o placă de circuit imprimat cu două fețe de 29 x 36 mm.Instalarea este foarte simplă, astfel încât chiar și un radioamator începător se poate ocupa cu ușurință de asamblarea dispozitivului.

Motoarele cu supape sunt mașini sincrone fără perii (fără perii). Pe rotor sunt magneți permanenți din metale cu pământuri rare, pe stator există o înfășurare a armăturii. Comutarea înfășurărilor statorului este efectuată de comutatoare de putere semiconductoare (tranzistoare), astfel încât vectorul câmpului magnetic al statorului să fie întotdeauna perpendicular pe vectorul câmpului magnetic al rotorului - pentru aceasta, se utilizează un senzor de poziție a rotorului (senzor Hall sau encoder). Curentul de fază este controlat de modulația PWM și poate fi fie trapezoidal, fie sinusoidal.

Rotorul plat al motorului liniar este realizat din magneți permanenți din pământuri rare. Conform principiului de funcționare, este similar cu un motor cu supapă.

Spre deosebire de mașinile sincrone cu rotație continuă, motoarele pas cu pas au poli pronunțați pe stator, pe care sunt amplasate bobinele de înfășurare de control - comutarea lor este efectuată de o unitate externă.

Luați în considerare principiul de funcționare al unui motor pas cu pas reactiv, în care dinții sunt amplasați pe polii statorului, iar rotorul este fabricat din oțel magnetic moale și are și dinți. Dinții de pe stator sunt aranjați astfel încât la un pas rezistența magnetică să fie mai mică de-a lungul axei longitudinale a motorului, iar la cealaltă - de-a lungul axei transversale. Dacă înfășurările statorului sunt excitate discret într-o anumită secvență cu curent continuu, atunci rotorul se va întoarce cu un pas la fiecare comutare, egal cu pasul dinților de pe rotor.

Unele modele de convertoare de frecvență pot funcționa atât cu motoare asincrone standard, cât și cu servomotoare. Adică, principala diferență între servomotor nu este în partea de putere, ci în algoritmul de control și viteza de calcul. Deoarece programul folosește informații despre poziția rotorului, servomotorul are o interfață pentru conectarea unui encoder montat pe arborele motorului.

Sistemele servo folosesc principiul control subordonat: bucla de curent este subordonată buclei de viteză, care la rândul ei este subordonată buclei de poziție (vezi teoria controlului automat). În primul rând, bucla cea mai interioară, bucla curentă, este configurată, apoi bucla de viteză, iar ultima este bucla de poziție.

bucla de curent întotdeauna implementat în servo.

buclă de viteză (precum și un senzor de viteză) este întotdeauna prezent în servosistemul, acesta putând fi implementat atât pe baza unui servocontroler încorporat în unitate, cât și extern.

Bucla de poziție utilizat pentru poziționare precisă (de exemplu, axele de avans la mașinile CNC).

Dacă nu există joc în conexiunile cinematice între corpul executiv (tabelul de coordonate) și arborele motorului, atunci coordonatele sunt recalculate indirect cu valoarea codificatorului rotativ. Dacă există lovituri, atunci un senzor de poziție suplimentar (care este conectat la servocontroler) este instalat pe corpul executiv pentru măsurarea directă a coordonatei.

Adică, în funcție de configurația buclelor de viteză și de poziție, sunt selectate servocontrolerul și servomotorul corespunzătoare (nu orice servocontroler poate implementa o buclă de poziție!).

  • Poziționare
  • Interpolare
  • Sincronizare, angrenaj electronic (Gear)
  • Menținerea precisă a vitezei de rotație (axul mașinii)
  • Cameră electronică (Cameră)
  • Controler logic programabil.

În general, un servosistem (Motion Control System) poate consta din următoarele dispozitive:

  • Servomotor (Servo Motor) cu un senzor de feedback al vitezei circulare (poate acționa și ca senzor de poziție a rotorului)
  • Servoangrenaj
  • Senzor de poziție a actuatorului (de exemplu, senzor de coordonate a axei de avans liniar)
  • Servo Drive
  • Servocontroller (controller de mișcare)
  • Interfață operator (HMI).

ARTICOLE SIMILAREMAI MULTE DE LA AUTOR