Popravak servomotora uradi sam

Detaljno: uradi sam popravak servo motora od pravog majstora za web-mjesto my.housecope.com.

Nedavno sam napravio robotsku ruku, a sada sam joj odlučio dodati uređaj za hvatanje koji pokreće mini servo. Odlučio sam napraviti dvije varijacije da vidim kako će bolje funkcionirati s ravnim ili okruglim zupčanikom. Više mi se svidjela opcija okruglog zupčanika jer je za izradu bilo potrebno samo 2 sata, a razmak između zupčanika bio je vrlo mali.

Prvo sam izrezao dijelove na glodalici:

Dijelove sam sastavio pomoću vijaka 2x10mm.

A evo kako se mini servo pričvršćuje na hvataljku:

Kako radi servo hvatač:

I sada, kada je sve sastavljeno i mehanički dio također skoro spreman, ostaje mi samo dovršiti elektronički dio posla! Odabrao sam Arduino za upravljanje mojim robotom i napravio krug (desno je) za povezivanje Arduina sa servo.

Krug je zapravo vrlo jednostavan, samo šalje signale na i iz Arduina. Tu je i konektor za infracrveni prijamnik i neki konektori za napajanje te 4 priključka na ostale (neiskorištene) Arduino pinove. Tako se može spojiti još jedan prekidač ili senzor.

A evo kako se kreće ruka manipulatora:

Kupnja CNC glodala za izradu fasada od MDF-a od strane poduzeća postavlja pitanje potrebe za preplatom za određene mehanizme i pogonske jedinice instalirane na skupoj i visokotehnološkoj opremi. Za pozicioniranje pogonskih jedinica CNC strojeva obično se koriste koračni motori i servo motori (servo pogoni).

Video (kliknite za reprodukciju).

Koračni motori su jeftiniji. Međutim, servo pogoni nude širok raspon prednosti, uključujući visoke performanse i točnost pozicioniranja. Dakle, što biste trebali odabrati?

Slika - DIY popravak servo motora

Koračni motor je DC sinkroni motor bez četkica koji ima više namota statora. Kada se struja dovede na jedan od namota, rotor se okreće i zatim zaključava u određenom položaju. Sekvencijalna pobuda namota preko kontrolera koračnog motora omogućuje rotoru da se rotor zada pod određenim kutom.

Koračni motori se široko koriste u industriji, jer imaju visoku pouzdanost i dug radni vijek. Glavna prednost koračnih motora je točnost pozicioniranja. Kada se struja primjenjuje na namote, rotor će se okrenuti strogo pod određenim kutom.

· Veliki zakretni moment pri niskim i nultim brzinama;

· Brzo pokretanje, zaustavljanje i rikverc;

· Rad pod velikim opterećenjem bez opasnosti od kvara;

· Jedini mehanizam trošenja koji utječe na vijek trajanja su ležajevi;

· Mogućnost rezonancije;

· Konstantna potrošnja energije bez obzira na opterećenje;

· Pad momenta pri velikim brzinama;

· Nedostatak povratnih informacija tijekom pozicioniranja;

· Loša popravljivost.

Slika - DIY popravak servo motora

Servo motor (servo motor) je elektromotor s negativnom povratnom spregom, koji vam omogućuje preciznu kontrolu parametara kretanja kako biste postigli potrebnu brzinu ili željeni kut rotacije. Servomotor uključuje sam elektromotor, senzor povratne informacije, napajanje i upravljačku jedinicu.

Dizajnerske značajke elektromotora za servo pogon ne razlikuju se puno od konvencionalnih elektromotora sa statorom i rotorom, koji rade na istosmjernu i izmjeničnu struju, sa i bez četkica.Posebnu ulogu ovdje ima senzor povratne sprege, koji se može ugraditi i izravno u sam motor i prenositi podatke o položaju rotora, te odrediti njegovo pozicioniranje vanjskim znakovima. S druge strane, rad servo motora nezamisliv je bez napajanja i upravljačke jedinice (aka inverter ili servo pojačalo), koja pretvara napon i frekvenciju struje koja se dovodi do elektromotora, čime kontrolira njegovo djelovanje.

· Velika snaga s malim dimenzijama;

· Brzo ubrzanje i usporavanje;

· Kontinuirano i neprekidno praćenje položaja;

· Niska razina buke, odsutnost vibracija i rezonancije;

· Širok raspon brzine rotacije;

· Stabilan rad u širokom rasponu brzina;

· Mala težina i kompaktan dizajn;

· Mala potrošnja energije pri niskim opterećenjima.

· Zahtjevni za periodično održavanje (na primjer, uz zamjenu četkica);

· Složenost uređaja (prisutnost senzora, napajanja i upravljačke jedinice) i logika njegovog rada.

Uspoređujući karakteristike servo pogona i koračnog motora, treba obratiti pažnju, prije svega, na njihovu izvedbu i cijenu.

Za proizvodnju MDF fasada u malom poduzeću koje radi s malim količinama, mislim da nema potrebe preplaćivati ​​za ugradnju skupih servo motora na CNC glodalicu. S druge strane, ako poduzeće nastoji postići maksimalne moguće količine proizvodnje, onda nema smisla pojeftiniti koračne motore niskih performansi za CNC.

Servo motori se ne koriste samo u aeromodelarstvu i robotici, već se mogu koristiti i u kućanskim aparatima. Mala veličina, visoke performanse, kao i jednostavno upravljanje servo motorom čine ih najprikladnijima za daljinsko upravljanje raznim uređajima.

Kombinirana uporaba servo motora s prijemno-prijenosnim radio modulima ne stvara nikakve poteškoće, dovoljno je na strani prijemnika jednostavno spojiti odgovarajući konektor na servomotor, koji sadrži napon napajanja i upravljački signal, i posao je gotov.

No, želimo li servo motorom upravljati "ručno", na primjer, potenciometrom, potreban nam je generator za upravljanje impulsima.

Ispod je prilično jednostavan generatorski krug baziran na integriranom krugu 74HC00.

Ovaj sklop omogućuje ručno upravljanje servomotorima opskrbom upravljačkih impulsa širine od 0,6 do 2 ms. Shema se može koristiti, na primjer, za rotiranje malih antena, vanjskih reflektora, CCTV kamera itd.

Osnova sklopa je mikro krug 74HC00 (IC1) koji se sastoji od 4 NAND vrata. Na elementima IC1A i IC1B stvara se generator na čijem se izlazu formiraju impulsi frekvencije 50 Hz. Ovi impulsi aktiviraju RS flip-flop, koji se sastoji od vrata IC1C i IC1D.

Pročitajte također:  Delux popravak bojlera uradi sam

Slika - DIY popravak servo motora

Sa svakim impulsom koji dolazi iz generatora, izlaz IC1D se postavlja na "0" i kondenzator C2 se prazni kroz otpornik R2 i potenciometar P1. Ako napon na kondenzatoru C2 padne na određenu razinu, tada RC krug prenosi element u suprotno stanje. Tako na izlazu dobivamo pravokutne impulse s periodom od 20 ms. Širina impulsa se podešava potenciometrom P1.

Na primjer, servo pogon Futaba S3003 mijenja kut rotacije osovine za 90 stupnjeva zbog kontrolnih impulsa u trajanju od 1 do 2 ms. Ako promijenimo širinu impulsa od 0,6 do 2 ms, tada je kut rotacije do 120 °. Komponente u krugu su odabrane tako da je izlazni impuls u rasponu od 0,6 do 2 ms, te je stoga kut ugradnje 120 °. Futabyjev servo motor S3003 ima dovoljno veliki zakretni moment, a potrošnja struje može se kretati od desetaka do stotina mA, ovisno o mehaničkom opterećenju.

Slika - DIY popravak servo motora

Slika - DIY popravak servo motora

Upravljački krug servo motora sastavljen je na dvostranoj tiskanoj pločici dimenzija 29 x 36 mm.Instalacija je vrlo jednostavna, tako da se čak i početnik radio-amater može lako nositi s montažom uređaja.

Motori ventila su sinkroni strojevi bez četkica (bez četkica). Na rotoru se nalaze trajni magneti od rijetkih zemnih metala, na statoru je armaturni namot. Namoti statora se prebacuju poluvodičkim prekidačima snage (tranzistorima) tako da je vektor magnetskog polja statora uvijek okomit na vektor magnetskog polja rotora - za to se koristi senzor položaja rotora (Hallov senzor ili enkoder). Fazna struja se kontrolira PWM modulacijom i može biti trapezoidna ili sinusna.

Ravni rotor linearnog motora izrađen je od trajnih magneta rijetkih zemalja. U principu je sličan motoru ventila.

Za razliku od sinkronih strojeva kontinuirane rotacije, koračni motori imaju izražene polove na statoru, na kojima se nalaze zavojnice upravljačkih namota - njihovu komutaciju vrši vanjski pogon.

Razmotrimo princip rada reaktivnog koračnog motora, u kojem se zubi nalaze na polovima statora, a rotor je izrađen od mekog magnetskog čelika i također ima zube. Zubi na statoru su smješteni tako da je u jednom koraku magnetski otpor manji uzduž uzdužne osi motora, au drugom - uzduž poprečne. Ako diskretno uzbudite namote statora istosmjernom strujom u određenom slijedu, tada će se rotor sa svakom komutacijom okretati za jedan korak, jednak nagibu zubaca na rotoru.

Neki modeli frekventnih pretvarača mogu raditi i sa standardnim asinhronim motorima i sa servo motorima. Odnosno, glavna razlika između servosa nije u dijelu snage, već u algoritmu upravljanja i brzini izračuna. Budući da program koristi informacije o položaju rotora, servo ima sučelje za spajanje enkodera postavljenog na osovinu motora.

Servo sustavi koriste princip podređeni menadžment: strujna petlja je podređena petlji brzine, koja je zauzvrat podređena petlji položaja (vidi teoriju automatskog upravljanja). Najnutarnja petlja, trenutna petlja, najprije se podešava, zatim petlja brzine i na kraju petlja položaja.

Strujna petlja uvijek implementiran u servo.

Petlja brzine (kao i senzor brzine) također je uvijek prisutan u servo sustavu, može se implementirati kako na bazi servo kontrolera ugrađenog u pogon, tako i na vanjskom.

Kontura položaja koristi se za precizno pozicioniranje (na primjer, osi za pomak u CNC strojevima).

Ako nema zazora u kinematskim vezama između aktuatora (koordinatne tablice) i osovine motora, tada se koordinata neizravno preračunava prema vrijednosti kružnog enkodera. Ako postoje zazori, tada se na aktuator postavlja dodatni senzor položaja (koji je spojen na servo kontroler) za izravno koordinatno mjerenje.

To jest, ovisno o konfiguraciji petlji brzine i položaja, odabire se odgovarajući servo kontroler i servo pogon (ne može svaki servo kontroler implementirati petlju položaja!).

  • Pozicioniranje
  • Interpolacija
  • Sinkronizacija, elektronska oprema (Gear)
  • Precizna kontrola brzine vrtnje (vreteno stroja)
  • Elektronska kamera
  • Programirajući logički upravljač.

Općenito, servo sustav (Motion Control System) može se sastojati od sljedećih uređaja:

  • Servo motor s kružnim senzorom povratne informacije o brzini (može djelovati i kao senzor položaja rotora)
  • Servo zupčanik
  • Senzor položaja aktuatora (npr. linearni enkoder za koordinate osi pomaka)
  • Servo pogon
  • Servo kontroler (kontrolor pokreta)
  • Operatersko sučelje (HMI).