سرو موتور ها در دستگاهایی که نیاز به الکتروموتور با دقت فوق‌العاده بالا دارند استفاده می‌شوند و این دقت در جهت‌های مختلف، زوایای مختلف و سرعت‌های مختلف مورد نظر ما وجود دارد. به عبارت دیگر سرو موتور یا موتور کنترل نوعی از موتورهای الکتریکی می‌باشد که با هدف بکارگیری در سیستم‌های کنترل فیدبک طراحی می‌گردد. در این مقاله کارشناسان شرکت ایران یاسکاوا اطلاعات جامعی در اختیار شما عزیزان قرار داده اند.
این تجهیز شامل یک موتور به همراه یک سنسور برای فیدبک گیری موقعیت و همچنین یک راه انداز سرو (Servo Drive) می‌باشد. راه‌انداز سرو از سنسور فیدبک (انکدر یا ریزالور) برای کنترل دقیق موقعیت چرخش موتور استفاده می‌کند که به این عملکرد، کنترل حلقه بسته می‌گویند.
لختی (اینرسی) در این دسته از موتورهای معمولا سنکرون پایین می‌باشد و در نتیجه تغییر سرعت در این موتورها بسیار سریع است.
سرو موتور چیست؟
سرو موتور (servo motor) به صورت کلی یک الکترو موتور می‌باشد که یک‌سری مدارات الکترونیکی مانند درایو‌ها در کنار آن قرار دارند و الکترو موتور عمل گردش و یا حرکت خطی را به عهده دارد و تجهیزات الکترونیکی هم وظیفه دقت دادن به الکترو موتور را بر عهده دارند و این دقت شامل کنترل زاویه، کنترل شتاب، کنترل سرعت و … می باشد.
سرو موتور یک محور (shaft) خروجی دارد. این محور قادر است تا در یک موقعیت و زاویه‌ای خاص با ارسال سیگنال رمزی قرار گیرد.
در واقع چگونگی حرکت و موقعیت‌های زاویه‌ای این محور خروجی توسط دسته‌ای از سیگنال‌های رمزی که برای سیستم کنترل آن ارسال می‌شود، کنترل می‌شود.
برای طول مدت زمانیکه یک سیگنال فعال بوده و یک پالس بر روی خط ورودی آن قرار دارد این محور خروجی در موقعیت خاص زاویه‌ای که مختص آن سیگنال است قرار می‌گیرد و با تغییر سیگنال رمزی موقعیت زاویه‌ای تغییر پیدا می‌کند.
این موتورها علاوه بر کنترل موقعیت شفت سروو، قدرت و سرعت چرخش شفت سروو موتور را نیز می‌توانند کنترل کنند.
موتورهای سرو با استفاده از سیستم حلقه بسته (Close Loop)، یک جایگزین بسیار مناسب برای موتورهای القایی AC و موتورهای پله‌ای می‌باشند.
تفاوت سرو موتور ها با سایر موتورها
یکی از تفاوت این دسته از موتورها با سایر موتورها این است که این موتورها برای حرکت‌های چرخشی متناوب ساخته نشده‌اند و در واقع یک موتور جابه‌جا کننده موقعیت است که این موقعیت انواع مختلف با توجه به سرو موتور انتخابی متغیر بوده ولی نهایتا می‌تواند کمتر از 360 درجه باشد.
سرو موتورها در دو نوع برق AC و DC وجود دارند که بسته به نیاز، از مدل‌های مختلفی که برخی از ویژگی‌های آنها را ذکر کردیم، استفاده می‌کنیم.
سرو موتورهای جریان مستقیم (DC)
سرو موتور های DC، یک موتور DC با تحریک جداگانه یا موتور DC با قطب‌های آهنربای دائم می‌باشد. اصول اصلی عملکرد این سرو موتور شبیه موتور های DC معمولی است.
سرو موتور های DC عمدتا توسط ولتاژ آرمیچر کنترل می‌شوند آرمیچر در این موتور ها دارای مقاومت زیاد است لذا مشخصه‌های گشتاور-سرعت این موتورها خطی بوده و شیب منفی نسبتا زیادی دارند.
باید دانست در ماشین‌های DC نیرو محرکه مغناطیسی (MMF) آرمیچر و mmf مدار تحریک متعامدند، لذا تغییرات پله‌ای در ولتاژ آرمیچر (جریان) باعث می‌گردد در موقعیت یا سرعت رتور تغییر سریع حاصل شود.
سرو موتورهای جریان متناوب (AC)
امروزه در توان‌های مختلف از سرو موتور های AC استفاده می‌شود. سرو موتور های AC مقاوم‌تر بوده و اینرسی (لختی) آنها نیز کم است اما باید متذکر شد که سرو موتور های AC غیر خطی هستند و مشخصه‌های گشتاور – سرعت آنها به خوبی و ایده‌آلی سرو موتور های DC نمی‌باشد.
گفتنی است که گشتاور سرو موتور های AC از گشتاور سرو موتور های DC با توان مشابه کمتر است. اکثرا سرو موتور های AC که در سیستم‌های کنترل مورد استفاده قرار می‌گیرند از نوع موتور های سنکرون یا PM می‌باشند.
سیستم فیدبک سروها
در سرو موتور های صنعتی برای گرفتن فیدبک و یا بازخورد از حرکت موتور عموما از انکودر استفاده می‌شود که انکودر از داخل به شفت موتور متصل شده‌اند. انکودرهای استفاده شده در سرو موتور ها به صورت مدل‌های زیر می‌باشند:
در سروموتورهای جدید از انکدرهای چرخشی (Rotary) که دارای دو نوع مطلق (Absolute)یا افزایشی (Incremental) می‌باشند به کار گرفته می‌شود. انکودرهای مطلق توانایی مشخص کردن موقعیت خود را در هنگام راه اندازی دارند، اما کار با آن دارای پیچیدگی است و هزینه بالاتری دارند. کار با انکودرهای افزایشی به مراتب ساده تر و از لحاظ هزینه به صرفه تر است و با سرعت بیشتری کار می کنند. سیستم مثل استپ موتور که دارای انکودر افزایشی هستند اغلب توانایی خود را برای اندازه‌گیری فاصله چرخش با یک سنسور ساده حالت صفر ترکیب می‌کنند که با این کار حالت خود را در هنگام شروع راه‌اندازی تنظیم کنند. به جای سروموتورها میتوان از موتوری با انکودر خطی که به صورت جداگانه و خارجی است استفاده کرد. این سیستم‌های موتور به همراه انکودر خطی از کاهش دقت در پیشرانه بین موتور و نورد خطی جلوگیری می‌کنند اما طراحی آنها پیچیده‌تر می‌شود زیرا دیگر یک سیستم از پیش ساخته شده شده توسط کارخانه نیستند.
1- دیجیتال (optical)
- انکودرهای پارالل ( Incremental)
- انکودرهای سریال افزایشی (Incremental) که شامل:
مطلق ۱ دور (Absolute Single Turn) و مطلق چند دور (Absolute Multi Turn) می‌باشد.
2- انکودر های آنالوگ
انکودرهای سینوسی و کسیونوسی
کاربردهای سرو موتور
از سرو موتور ها در هر کاربردی که الکترو موتور ها کاربرد دارد میتوان استفاده کرد اما به دلیل قیمت بالای آن نسب به الکترو موتورها، ما تنها در جاهایی از سرو موتور استفاده می‌کنیم که عملاً با الکترو موتور های معمولی کار به خوبی انجام نمی‌شود و نیاز به دقت و سرعت عمل بالایی داریم.
سرو موتور ها در انواع گیربکس دار و بدون گیر بکس موجود هستند و در اندازه‌های خیلی کوچک تا اندازه‌های بزرگ تولید می‌شوند که سرو ها با توان پایین در پروژه‌های رباتیک و تجهیزات مکاترونیکی استفاده می‌شوند و سروهای توان بالاتر هم در ساخت تجهیزات صنعتی مانند دستگاه‌های CNC استفاده می‌گردند.
در ادامه برخی از دستگاه‌ها که سرو موتور در آنها استفاده می‌شود را ذکر کرده‌ایم:
- ماشین آلات نساجی
- ماشین آلات چاپ
- سینما ۵ بعدی و ۳ بعدی
- دستگاه‌های تزریق پلاستیک
- دستگاه‌های پزشکی
- دستگاه‌های CNC فلزات،چوب،طلا
- ماشین آلات و دستگاه‌های تولید قطعات الکترونیکی
- و …
سرو موتورها از انواع الکتروموتور‌ها محسوب می‌شوند و برای به گردش درآوردن قطعات مکانیکی با دقت و سرعت فوق‌العاده بالا در تمام زوایا مورد استفاده اتوماسیون صنعتی قرار می‌گیرند. به منظور کنترل حرکت سرو موتورها از سرو درایو استفاده می‌شود. سرو درایو دستورات را به صورت جریان و ولتاژ به سرو موتور اعمال کرده و دقت بالای آن به دلیل وجود انکدر در سرو موتور است. مجموع سرو موتور و سرو درایو سرو سیستم نامیده می‌شود. تعدادی از سرو سیستم‌ها امکان حذف خطا و افزایش حداکثری میزان دقت سیستم را با عنوان قابلیت Fully-Closed Loop ارائه می‌دهند.
