نظرة عامة على محركات السيرفو

الحالة والدور: 

في الأتمتة الصناعية الحديثة، محركات سيرفو تُعتبر بمثابة "العقل الدقيق" للحركة الميكانيكية. وبصفتها العنصر التنفيذي الأساسي لنظام المؤازرة، فهي تُحقق تحكمًا عالي الدقة في الحركة الميكانيكية من خلال التحكم الفوري. ردود الفعل والتعديلات الديناميكية.

مبدأ العمل: 

يعمل نظام المؤازرة (السيرفو) وفقًا لتعليمات الأوامر، حيث تُثبّت مستشعرات على المحرك وآلة التحكم. تُعاد نتائج الكشف إلى مُضخّم المؤازرة لمقارنتها بقيمة التعليمات. يُتحكّم في محرك المؤازرة بواسطة إشارات التغذية الراجعة، والتي تختلف عن التحكم في إشارة نبضة الدخل في محركات السائر.

خصائص الأداء: 

يمكنه التحكم بدقة في السرعة والموضع، وتحويل إشارات الجهد إلى عزم الدوران وسرعة الدوران لتحريك الكائن المتحكم فيه.

يتم التحكم في سرعة الدوار عن طريق إشارات الإدخال ويمكن أن تستجيب بسرعة، مع ثوابت زمنية كهروميكانيكية صغيرة، وخطية عالية، وجهد بدء منخفض.

يمكن التحكم في السرعة بدقة، من خلال نطاق واسع من خيارات التحكم، مما يتيح تشغيلًا مستقرًا وسلسًا بسرعة ثابتة. يمكن تغيير السرعة في أي وقت، مع الحفاظ على الاستقرار حتى عند السرعات المنخفضة جدًا. يمكن للمحرك الرجوع للخلف والتسارع/التباطؤ بسرعة، مع فترات انتقال قصيرة بين الثبات والديناميكية، مع الحفاظ على الوضع حتى مع تطبيق قوى خارجية. يولد عزم دوران عاليًا فورًا ضمن نطاق السعة المقدرة، ويتميز بقوة خرج وكفاءة عالية.

تصنيف: 

تُقسّم إلى فئتين رئيسيتين: محركات سيرفو تيار مستمر ومحركات سيرفو تيار متردد. ميزتها الرئيسية هي عدم وجود دوران عند صفر جهد الإشارة، وتناقص السرعة تدريجيًا مع زيادة عزم الدوران.

مُشفِّر وظيفة محرك المؤازرة: 

يُعدّ المُشفِّر مُكوّنًا أساسيًا في محرك السيرفو، ويُستخدم لاستشعار دوران المحرك وإرسال إشارات التغذية الراجعة إلى المُشغِّل. يُقارن المُشغِّل قيمة التغذية الراجعة بالقيمة المُستهدفة لضبط زاوية دوران الدوار. تعتمد دقة محرك السيرفو على دقة المُشفِّر.

التصنيف والميزات: 

◻ مُشفِّر تزايدي: 

يقوم بتحويل الإزاحة إلى إشارات كهربائية دورية، والتي يتم تحويلها بعد ذلك إلى نبضات عددية، مما يشير إلى حجم الإزاحة من خلال عدد النبضات.

العيب يكمن في عدم تحرك المُشفِّر أو انقطاع الطاقة؛ إذ يعتمد على الذاكرة الداخلية لأجهزة العد لحفظ موقعه. لا يمكنه التحرك بعد انقطاع الطاقة، وعند عودتها، لا يمكنه فقدان النبضات؛ وإلا، ستتحرك نقطة الصفر في ذاكرة جهاز العد، مما يؤدي إلى تحديد موقع غير دقيق. يكمن الحل في إضافة نقاط مرجعية والعثور عليها قبل كل عملية، بما في ذلك ضبطها إلى الصفر عند بدء التشغيل.

◻ المشفر المطلق: 

يتوافق كل موضع مع رمز رقمي محدد، ويرتبط المؤشر فقط بمواضع القياس الأولية والنهائية، بغض النظر عن العملية الوسيطة.

يحتوي قرص التشفير على العديد من خطوط التدرج، وبقراءة حالتي الضوء والظلام لكل خط تدرج، يتم الحصول على رمز ثنائي فريد (رمز رمادي)، يُسمى مُشفّرًا مطلقًا بـ n-بت. يُحدَّد هذا الرمز بناءً على الوضع الميكانيكي لقرص التشفير، ولا يتأثر بانقطاع التيار الكهربائي أو التداخل. لا حاجة للحفظ أو البحث عن نقاط مرجعية أو العد المستمر. يتميز بخصائص قوية مضادة للتداخل، وموثوقية عالية للبيانات، ودقة تحديد مواقع تتفوق على المُشفّرات التزايدية، ويُستخدم بشكل متزايد في محركات السيرفو.

بسبب دقتها العالية وأرقام الإخراج المتعددة، يتم اختيارها عمومًا للإخراج التسلسلي أو إخراج نوع الحافلة، وهو مكلف نسبيًا.

طلب:

تُحدد الميزات المذكورة أعلاه خصائص السلامة والموثوقية لمحركات السيرفو، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات ذات متطلبات السلامة. وتشمل هذه التطبيقات أنظمة التحكم في ميل توربينات الرياح، وتحديد المواقع المتزامنة لآلات الموانئ، وآلات الرفع، وآلات البناء (الرافعات البرجية)، والمصاعد، والآلات الهندسية، وصناعة الصلب، والبتروكيماويات، والطاقة الكهرومائية، وأجهزة دوران مدافع الرادار للمعدات الطبية، وأجهزة دوران تتبع الطاقة الشمسية، بالإضافة إلى الروبوتات الصناعية الكبيرة في مجالات مثل الصناعات الثقيلة، والصناعة النووية، وصناعة السيارات.

مع تطور صناعة المسارح، ازدادت متطلبات الدقة والموثوقية وسرعة الاستجابة في آلات المسارح. وتلبي خصائص محركات السيرفو ذات القيمة المطلقة، مثل دقة التغذية الراجعة للموضع، والاستجابة السريعة، والقدرة على مقاومة التداخل، احتياجات آلات المسارح بفعالية في سيناريوهات الأداء المعقدة. ويشمل ذلك التحكم الدقيق في رفع وانزلاق ودوران المسرح، مما يضمن سلاسة الأداء وسلامته. ومنذ عام ٢٠١٨، تُطبّق شركة YZ DITECH محركات السيرفو ذات القيمة المطلقة في آلات المسارح، مما يُسهم في تطوير هذه المحركات في صناعة آلات المسارح.

ملخص： 

تلعب محركات السيرفو دورًا هامًا في مجال الأتمتة الصناعية بفضل دقة التحكم العالية، وسرعة الاستجابة، والأداء المستقر. وتوفر أجهزة التشفير، وخاصةً أجهزة التشفير المطلقة، كمكونات رئيسية، ضمانًا قويًا للتحكم الدقيق في محركات السيرفو بفضل مزاياها الفريدة، مما يدفع الأتمتة الصناعية إلى مستوى أعلى من التطور.