Kaip veikia servo variklis? Servo variklis yra elektromechaninis įtaisas, kuris sukuria sukimo momentą ir greitį pagal tiekiamą srovę ir įtampą. Servo variklis veikia kaip uždaro ciklo sistemos dalis, užtikrinanti sukimo momentą ir greitį, kaip liepia servo valdiklis, naudojant grįžtamojo ryšio įtaisą, kad uždarytų kilpą. Grįžtamojo ryšio įtaisas teikia tokią informaciją kaip srovė, greitis arba padėtis servo valdikliui, kuris reguliuoja variklio veikimą priklausomai nuo įsakytų parametrų.
Servo varikliai yra įvairių tipų, formų ir dydžių. Terminą servo pirmą kartą pavartojo 1859 m. Josephas Facortas, įdiegęs grįžtamojo ryšio mechanizmą, padedantį valdyti laivą garais, kad būtų galima valdyti vairus. Servo variklis yra servo mechanizmo dalis, susidedanti iš trijų pagrindinių elementų – variklio, grįžtamojo ryšio įtaiso ir valdymo elektronikos. Variklis gali būti kintamos arba nuolatinės srovės, šepečiu arba be šepetėlių, besisukantis arba linijinis ir bet kokio dydžio. Grįžtamojo ryšio įtaisas gali būti potenciometras, Holo efekto įtaisas, tachometras, skyriklis, koduotuvas, tiesinis keitiklis arba bet koks kitas jutiklis. Servo sistemą užbaigia valdymo elektronika, kuri maitina variklį ir lygina grįžtamojo ryšio duomenis bei komandų nuorodą, kad patikrintų, ar servo variklis veikia taip, kaip nurodyta. Servo variklių pritaikymo būdų yra daug, nuo paprastų nuolatinės srovės variklių, naudojamų pomėgiuose (pvz., lėktuvų modeliuose), iki sudėtingų variklių be šepetėlių, varomų sudėtingų judesio valdiklių, naudojamų kelių ašių apdirbimo centruose. Vienas įprasto servo mechanizmo pavyzdžių yra transporto priemonės pastovaus greičio palaikymo sistema, kurią sudaro variklis (variklis), greičio jutiklis (grįžtamasis ryšys) ir elektronika, skirta transporto priemonės greičiui palyginti su nustatytu greičiu. Jei transporto priemonė sulėtėja, jutiklis perduoda šiuos duomenis elektronikai, kuri savo ruožtu padidina dujų kiekį varikliui, kad padidintų greitį iki norimo nustatyto taško – tai paprasta uždarojo ciklo sistema.
Paprastas pramoninis servovariklis susideda iš nuolatinio magneto nuolatinės srovės variklio su integruotu tachometru, kuris suteikia išėjimo įtampą, proporcingą greičiui. Pavaros elektronika tiekia reikiamą įtampą ir srovę varikliui pagal įtampą, grąžintą iš tachometro. Šiame pavyzdyje tvarkyklėje nustatomas nurodytas greitis (pavaizduotas kaip komandos atskaitos įtampa), tada vairuotojo grandinė lygina tachometro grįžtamojo ryšio įtampą ir nustato, ar pasiektas norimas greitis – žinoma kaip uždara greičio kilpa. Greičio kilpa stebi nurodytą greitį ir tachometro grįžtamąjį ryšį, o vairuotojas reguliuoja variklio galią, kad išlaikytų norimą komanduojamą greitį.
Sudėtingesnėje servo sistemoje kelios įterptosios kilpos sureguliuotos, kad būtų optimalus veikimas, kad būtų užtikrintas tikslus judesio valdymas. Sistemą sudaro srovės, greičio ir padėties kilpos, kuriose naudojami tikslūs grįžtamojo ryšio elementai. Kiekviena kilpa signalizuoja apie tolesnę kilpą ir stebi atitinkamus grįžtamojo ryšio elementus, kad realiuoju laiku atliktų pataisymus, kad atitiktų įsakytus parametrus.
Bazinė kilpa yra srovės arba sukimo momento kilpa. Srovė yra proporcinga sukimo momentui rotaciniame variklyje (arba jėgai tiesiniame variklyje), kuris užtikrina pagreitį arba trauką. Srovės jutiklis yra įtaisas, teikiantis grįžtamąjį ryšį, susijusį su varikliu tekančia srove. Jutiklis siunčia signalą atgal į valdymo elektroniką – paprastai analoginį arba skaitmeninį signalą, proporcingą variklio srovei. Šis signalas atimamas iš komanduojamo signalo. Kai servo variklis veikia pagal nurodytą srovę, kilpa bus patenkinta tol, kol srovė nukris žemiau nurodytos srovės. Tada kilpa padidins srovę, kol bus pasiekta nurodyta srovė, o ciklas tęsis po sekundės atnaujinimo greičiu.
Greičio kilpa veikia taip pat, kai įtampa yra proporcinga greičiui. Greičio kilpa siunčia srovės kilpai komandą padidinti srovę (taip didinti įtampą), kai greitis nukrenta žemiau nurodyto greičio.
Padėties kilpa priima PLC arba judesio valdiklio komandą, kuri savo ruožtu pateikia greičio komandą, kuri yra tiekiama į greičio kilpą, kuri savo ruožtu įsako reikiamą srovę, kad variklis galėtų pagreitinti, palaikyti ir sulėtinti, kad jis judėtų į nurodytą padėtį. . Visos trys kilpos veikia optimizuotai sinchroniškai, kad būtų užtikrintas sklandus ir tikslus servo mechanizmo valdymas.