سروو موتور چیست؟ کاربرد، مزایا و معایب سرو موتورها

سرو موتور معمولاً به عنوان جایگزینی برای استپ موتور استفاده می‌شود. هرچند که در برخی موارد نمی‌توان از سروو موتور بجای استپ موتور و بالعکس استفاده نمود. در ادامه به شما خواهیم گفت که سرو موتور چیست و چه کاربردهایی دارد؟ همچنین درباره انواع آن ها صحبت خواهیم کرد.

[elementor-template id=”11651″]

سروو موتور چیست؟

موتور سرو یک محرک چرخشی یا یک موتور است که امکان کنترل دقیق از نظر موقعیت زاویه‌ای و خطی، همچنین شتاب و سرعت را فراهم می‌کند. در اصل از ویژگی‌های خاصی برخوردار است که یک موتور معمولی از آن برخوردار نیست. سرو موتور در اصل یک مکانیسم حلقه بسته است که بصورت زاویه‌ای و خطی امکان تغییر موقعیت را فراهم می‌کند.

نحوه کارکرد سرو موتور

معنی اسم این موتور الکتریکی به معنای خدمتکار می‌باشد که همانطور که گفته شد امکان حرکت خطی و  دورانی را فراهم می‌کند و دارای لختی (اینرسی) پایینی است. در نتیجه امکان تغییر سرعت در آنها سریع می‌باشد. این سیستم الکترومکانیکی به وسیله کنترل فیدبک و بر اساس جریان و ولتاژ ورودی؛ می تواند موقعیت دستگاه، قدرت،سرعت و گشتاور آن را تغییر دهد.

اساس عملکرد یک سرو موتور، به سیگنال‌های دریافتی، که از طریق سیم کنترلی تعبیه شده در آن، به سرو موتور اعمال می‌گردد، بستگی دارد. هر سروو موتور، دارای یک شفت (محور) خروجی می‌باشد و این محور قادر است به واسطه دریافت مجموعه‌ایی از سیگنال‌های رمزی، طی یک حرکت زاویه‌ایی، در موقعیت زاویه‌ایی متناسب با سیگنال ورودی قرار بگیرد.

به عبارتی، سروو موتور تنها زمانیکه پالس ورودی فرستاده شده به آن فعال باشد می‌تواند در مکان زاویه‌ایی منحصر به آن، قرار گیرد و در صورت تغییر پالس ورودی، موقعیت زاویه‌ایی آن نیز دچار تغییر می‌شود.

مزایا و معایب سروو موتور

سرو موتور ها مزایا و معایب مختص به خود را دارند که دانستن این ویژگی‌ها قبل از خرید، کمک شایانی به شما می‌کند تا بدانید آیا سروو موتور مخصوص نیاز شما هست یا خیر. در ادامه به مهمترین مزیت‌ها و معایب سرو موتورها می‌پردازیم.

مزایا سروو موتور

مزایای آن به شرح زیر می‌باشد:

• ایجاد گشتاور بسیار بالا نسبت به سرعت
• دقت بسیار بالا در کنترلرهای حلقه بسته
• راندمان بالا تا بیش از 90%
• توان خروجی بسیار بالا نسبت به وزن موتور

معایب سروو موتور

معایب آن به شرح زیر می‌باشد:

• سرو موتور‌ها سیستم هشداری جهت پیش بینی ندارند و نیازمند استفاده از مدار کنترل (مدار ایمنی) هستند.
• در صورت استفاده بیش از حد توان دچار آسیب‌های جبران ناپذیر می‌شوند.
• در سرعت‌های بالا برای انتقال قدرت نیازمند استفاده از گیربکس خورشیدی هستند.
• هزینه نصب و متعلقات بطور کلی در سروو موتورها بیشتر از سایر موتورهای پله‌ای است.

انواع سرو موتورها

موتورهای سروو بر اساس کاربردهای آنها می‌توانند از انواع مختلفی برخوردار باشند که از مهم ترین آنها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

•  سروو موتور AC
• موتور سروو دی سی
•   موتور بی موتور DC بدون برس
• سرو موتور چرخش موقعیتی
• موتور سرووسیت چرخش مداوم
•  موتور خطی سرو

یک سروو موتور صنعتی معمولی شامل سه سیم یعنی  سیم قدرت، سیم کنترل و سیم زمین است. شکل و اندازه این موتورها به کاربردهای آنها بستگی دارد.

سرو موتور DC

کار اصلی موتور DC همانند سایر موتورهای الکترومغناطیسی است یعنی مانند آنها با جریان برق مستقیم (DC) کار می‌کنند. اما در طراحی، ساخت و نحوه کار با یکدیگر متفاوت هستند. اصول اصلی عملکرد این سرو موتور شبیه موتورهای DC معمولی است. سرو موتورهای DC عمدتا توسط ولتاژ آرمیچر کنترل می‌شوند.

آرمیچر در این موتورها 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.

روتورهای این نوع موتور، با طول زیاد و قطرهای کوچک طراحی شده‌اند. اندازه آنها نسبت به موتورهای معمولی دارای قدرت مشابه بزرگتر است. انواع مختلفی از موتورهای دی سی سروو وجود دارد که عبارتند از:

• موتورهای سری: موتورهای سری، گشتاور ابتدایی بالایی دارند و جریان بزرگی را ترسیم می‌کنند. تنظیم سرعت این نوع موتور ضعیف است. در این نوع موتورها، می‌توان از طریق جا به جا کردن قطب‌های سیم پیچ و ولتاژ میدان، عملکرد سرو را معکوس نمود که البته این کار، باعث کاهش بازدهی موتور می‌شود.
• موتور سری اسپلیت:  آنها موتورهایی با میزان تقسیم میدان با مقداری کیلووات کسری هستند. موتور سری اسپلیت دارای منحنی سرعت گشتاور معمولی است. این منحنی نشان دهنده گشتاور غرفه بلند و کاهش سریع گشتاور با سرعت بالا است.
• موتور کنترل شنت: این نوع از سروو موتور DC دو سیم پیچ جداگانه دارد. سیم پیچ field بر روی استاتور و سیم پیچ armature بر روی روتور دستگاه. هر دو سیم پیچ به یک منبع تغذیه dc وصل می‌شوند.
• موتور شنت آهنربای دائمی: این یک موتور تحریک ثابت است که در آن زمینه توسط یک آهنربای دائمی تأمین می‌شود. علاوه بر این، عملکردی مشابه موتور ثابت کنترل شده آرماتور دارد.
• موتور سری چاکدار: در این سرو موتورها، در شرایطی که بتوان آرمیچر را از طریق یک منبع جریان ثابت تغذیه نمود، می‌توان یک میدان قابل کنترل ایجاد نمود و از موتور، به عنوان یک موتور با تحریک مستقل و بدون نیاز به منبع خارجی بهره گرفت.

سروو موتور AC

سرو موتور AC همانگونه که از نام شان پیداست با جریان برق متناوب یا همان AC کار می‌کنند. امروزه در توان‌های کم از سرو موتورهای AC استفاده می‌شود. این مدل مقاوم‌تر بوده و اینرسی (لختی) آنها نیز کم است. در صنعت سرو موتور AC معمولا به دلیل مزایایی همچون راندمان بالا، تعمیر و نگهداری آسان‌تر، اندازه کوچک‌تر، قیمت مناسب و … موارد استفاده بیشتری نسبت به نوع DC آن دارد. اما باید متذکر شد که سرو موتورهای AC غیر خطی هستند و مشخصه‌های گشتاور-سرعت آنها به خوبی و ایده الی مدل DC نمی‌باشد.

گفتنی است که گشتاور سرو موتور AC از گشتاور DC با توان مشابه کمتر است. اکثرا موتور الکتریکی‌های AC، در سیستم‌های کنترل مورد استفاده قرار می‌گیرند. در این موتورها استاتور حاوی دو سیم پیچی است که در طول محیط استاتور درون شیارها توزیع و گسترده شده‌اند. سیم پیچ اول، که به سیم پیچ مرجع یا سیم پیچ فاز ثابت معروف است و منبع ولتاژ ثابت متصل می‌باشد. سیم پیچی دوم، که به سیم پیچ کنترل فاز موسوم می‌باشد به منبع ولتاژ متغییر Va متصل می‌شود.

طبقه بندی سروو AC به دو نوع انجام می‌شود:

• سرو موتور 2 فاز AC
• سروو موتور 3 فاز AC

باید دانست که مدل AC اساساً موتور‌های القایی دو فاز هستند اما در طرح و ویژگی‌هایی با آنها تفاوت دارند.

قطعات تشکیل دهنده سروو موتور

سرو موتور بخشی از یک سیستم کنترل حلقه بسته است که از پنج بخش تشکیل شده است:

• مدار کنترلی

در کنترل مدار بسته عمليات کنترل به صورت يک حاقه بسته انجام شده و علاوه بر ورودي، خروجي نيز از طريق قسمتي به نام فيدبک در تغيير مقدار خروجي مؤثر خواهد بود. 

• موتور

دستگاه‌های CNC به عنوان دستگاه‌هایی هوشمند شناخته می‌شوند که تحت کنترل یک نرم افزار قرار دارند، اما بخش حرکتی آنها با دو نوع موتور استپر و موتور سروو می‌چرخد.

• شفت

شافت قطعه‌ای به شکل میله است که در ابزار و ماشین‌آلات صنعتی مختلف با هدف انتقال نیرو یا گشتاور از یک وسیله به وسیله دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد. شفت‌ها از نظر ظاهری شبیه به میله‌ای فلزی هستند که با توجه به کاربرد‌های مختلفی که دارند در ابعاد و انواع مختلفی ساخته می‌شوند.

• آمپلی فایر

بطور کلی آمپلی فایر به دستگاهی گفته می‌شود که کیفیت صدای خروجی دستگاه شما را افزایش می‌دهد، شاید در برخی از مراکز عمومی دیده‌اید که صدای بلندگوها بسیار کم کیفیت یا قطع و وصل می‌شود که نشان از کیفیت کم صدا می‌باشد، ولی با استفاده از آمپلی فایرها این مشکل حل می‌شود.

• انکودر

انکودرها جزء جدایی ناپذیر سروو موتورها هستند. این نوع موتورها با فیدبکی که از سیستم در حال کار می‌گیرند و با کمک سنسور انکودر حرکت خود را تصحیح می‌نمایند. سیستم بسته‌ی کنترلی و تصحیح حرکت موتور، برتری بارز سروو موتورها بر استپ موتور ها محسوب می‌شود.

اجزای یک سرو موتور به صورت خلاصه:

• Servo case : قاب بیرونی
• motor : موتور
• Gear train : چرخدنده‌ها
• Output shaft : شفت خروجی (شفت اصلی)
• Potentiometer : پتانسیومتر
• Control wire : سیم‌های سیگنال و تغذیه
• Control circuitry : مدارهای الکترونیکی
• Servo Arm : بازوهای سرو

معرفی اجزای داخلی سرو موتور

برندهای سروو موتور

برندهای زیادی از سرو موتور در بازار موجود می‌باشند. از جمله بهترین برندهای سروو موتور، می‌توان به:

• DELTA
• ESTUN
• SIEMENSE
• LS
• MITSUBISHI
• YASKAWA
• MULLER
• INOVANCE

اشاره کرد که جهت خرید هر نوع موتور سروای می‌توانید با کارشناسان لاین حرکت در تماس باشید. تلفن‌های تماس جهت دریافت مشاوره پیش از خرید: 02133975008 – 02136058599

جنس چرخ دنده های سرو موتورها

سرووها از لحاظ جنس چرخ دنده های داخلی در دو نوع فلزی (Metal Gear) و پلاستیکی (Plastic Gear) ساخته می شوند. چرخ دنده فلزی دوام، قدرت و قیمت بالاتری نسبت به نوع پلاستیکی دارد. چرخ دنده های پلاستیکی معمولا در سرووهای استاندارد یا معمولی که از لحاظ قدرت، سرعت و قیمت در سطح پایینی قرار دارند استفاده می شوند. چرخ دنده های فلزی معمولاً از فولاد و برنج ساخته می شوند اما در برخی سرووها از فلز گرانقیمت و مستحکم تیتانیم، برای ساخت آن ها استفاده می کنند و به آنها (Titanium Gear) می گویند.

بررسی سرو موتورهای بدون هسته و موتورهای استاندارد

سرووها از نظر نوع موتور به سروو موتورهای استاندارد و سروو موتورهای بدون هسته تقسیم می شوند.

یک سروو موتور استاندارد دارای هسته آهنی متراکم بوده که روی آن سیم پیچی و سپس آهن ربا قرار داده شده است. با ورود جریان الکتریکی به موتور، آهنرباها بطور متناوب باردار شده و هسته به چرخش در می آید.

اما در یک سروو بدون (Coreless) هسته یک آهنربای استوانه ای (بسیار سبکتر از هسته آهنی) در مرکز موتور قرار داشته و سیم پیچ به شکل یک استوانه تو خالی پیچیده شده، که نهایتاً هسته آهنربایی را درون خود جای می دهد.

موتورهای بدون هسته سبک تر، دارای پاسخ دهی سریع تر، حرکت نرم تر، پیوسته و دقیق تر از موتورهای استاندارد بوده و در سرووهای پرقدرت و پرسرعت از آنها استفاده می شود. اما بعلت پیچیده تر بودن ساخت، از سرووهای استاندارد گرانتر می باشند.

بررسی انواع سرو موتور

سروو های دیجیتال در مقابل سروو های آنالوگ (Digital vs. Analog)

سرو موتورهای دیجیتال دارای یک مدار کنترل کننده فرکانس بالا بوده که باعث می شود، سروو در زوایای مختلف، دقیق تر حرکت کند و به مرکز باز گردد. ضمنا حرکت این نوع سرو موتورها نرم تر و سریع تر است. اما متاسفانه برخی ار این نوع سرووها برای افزایش و کاهش گاز موتور، در نقش سرووی تراتل (Throttle) عمر کمی دارند. چرا که آمپلی فایر دیجیتال سروو، هنگامی که سرو موتور در موقعیت بیشینه (FullThrottle) یا کمینه (Idle) قرار دارد، بطور پیوسته جریان الکتریکی را پمپ می کند که این عمل باعث سوختن زود هنگام سروو می گردد.

سرووهای آنالوگ با وجود اینکه نسبت به سرووهای دیجیتال دقت و نرمی کمتری دارند، جهت استفاده بعنوان سرووی تراتل بسیار مناسبتر و با دوام تر می باشد. قیمت سرو موتورهای آنالوگ نیز بطور قابل توجهی نسبت به سرووهای دیجیتال کمتر است.

سخن آخر

در این مقاله در مورد سرو موتور، انواع آن و مزایا و معایب آن صحبت کردیم و دانستیم که تفاوت عمده سرو موتورهای AC و DC در چیست. سرو موتورها جزو قطعات صنعتی جدایی ناپذیر در فرآیندهای مهم صنایع هستند، بدون آنها دستگاه‌های CNC قادر به درست کار کردن نیستند، دستگاه‌های چاپ و صنایع چاپ، ربات‌ها و… همگی فعالیت خود را مدیون موتورهای سرو هستند.

منابع: realpars , sparkfun

اتوماسیون صنعتی لاین حرکت

سوالات متداول

• از کجا می توانیم سروو موتور با کیفیت خریداری کنیم؟

اگر قصد خرید سروو موتور یا سایر قطعات صنعتی همچون اینورتر را دارید می توانید از طریق سایت لایت حرکت که سال ها است در زمینه فروش قطعات cnc مشغول است و توانسته رضایت مشتریان خود را جلب نماید؛ اقدام کنید.

• انواع سرو موتور به چند دسته تقسیم می‌شود؟

سروو موتور ها به دو دسته سرو موتور AC و سرو موتور های DC تقسیم بندی می‌شوند.

• به غیر از سرو موتور زیمنس کدام برند برای خرید سروو موتور مناسب است؟

برند های معتبر بسیاری وجود دارند که موتور های سرو تولید می‌کنند، از جمله: دلتا، یاسکاوا، میتسوبیشی و ….