תיקון סרוומנועי עשה זאת בעצמך

בפירוט: תיקון מנוע סרוו עשה זאת בעצמך מאסטר אמיתי לאתר my.housecope.com.

לאחרונה יצרתי זרוע רובוט, ועכשיו החלטתי להוסיף לה מכשיר אחיזה המופעל על ידי מיני סרוו. החלטתי לעשות שתי וריאציות כדי לראות איך זה יעבוד טוב יותר עם הילוך ישר או עגול. אהבתי יותר את אופציית ההילוכים העגולים מכיוון שהיא לקחה רק שעתיים ליצור והפער בין ההילוכים היה קטן מאוד.

ראשית, חתכתי את החלקים במכונת כרסום:

הרכבתי את החלקים באמצעות ברגים בגודל 2x10 מ"מ.

והנה איך המיני סרוו מתחבר לאוחז:

כיצד פועל תפס הסרוו:

ועכשיו, כשהכל מורכב וגם החלק המכני כמעט מוכן, אני רק צריך לסיים את החלק האלקטרוני של העבודה! בחרתי בארדואינו לשלוט ברובוט שלי, ויצרתי מעגל (זה בצד ימין) לחיבור הארדואינו לסרוו.

המעגל למעשה פשוט מאוד, הוא פשוט שולח אותות אל הארדואינו וממנו. יש גם כותרת למקלט אינפרא אדום וכמה מחברים לאספקת החשמל ו-4 חיבורים לשאר פיני הארדואינו (שלא נעשה בהם שימוש). לפיכך, ניתן לחבר מתג או חיישן נוסף.

והנה איך זזה זרוע המניפולטור:

רכישת המיזם של מכונת כרסום CNC לייצור חזיתות מ-MDF מעלה את השאלה של הצורך לשלם יותר מדי עבור מנגנונים ויחידות כוח מסוימות המותקנות על ציוד יקר והיי-טק. למיקום יחידות הכוח של מכונות CNC, נעשה שימוש בדרך כלל במנועי צעד ומנועי סרוו (כונני סרוו).

סרטון (לחץ להפעלה).

מנועי צעד זולים יותר. עם זאת, כונני סרוו מציעים מגוון רחב של יתרונות, כולל ביצועים גבוהים ודיוק מיקום. אז במה כדאי לבחור?

תמונה - תיקון מנוע סרוו עשה זאת בעצמך

מנוע צעד הוא מנוע DC סינכרוני ללא מברשות בעל מספר פיתולי סטטור. כאשר זרם מופעל על אחד הפיתולים, הרוטור מסתובב ואז ננעל במצב מסוים. עירור רציף של הפיתולים באמצעות בקר מנוע צעד מאפשר לרוטור להסתובב בזווית נתונה.

מנועי צעד נמצאים בשימוש נרחב בתעשייה, שכן יש להם אמינות גבוהה וחיי שירות ארוכים. היתרון העיקרי של מנועי צעד הוא דיוק המיקום. כאשר מופעל זרם על הפיתולים, הרוטור יסתובב אך ורק בזווית מסוימת.

· מומנט גבוה במהירויות נמוכות ואפסות;

· התחלה מהירה, עצירה והיפוך;

· עבודה תחת עומס גבוה ללא סיכון לכשל;

· מנגנון הבלאי היחיד המשפיע על חיי השירות הוא מיסבים;

· אפשרות לתהודה;

· צריכת חשמל קבועה ללא קשר לעומס;

· ירידה במומנט במהירויות גבוהות;

· חוסר משוב במהלך המיקום;

· יכולת תיקון לקויה.

תמונה - תיקון מנוע סרוו עשה זאת בעצמך

מנוע סרוו (מנוע סרוו) הוא מנוע חשמלי בעל בקרת משוב שלילי, המאפשר לשלוט במדויק על פרמטרי התנועה על מנת להשיג את המהירות הנדרשת או לקבל את זווית הסיבוב הרצויה. מנוע הסרוו כולל את המנוע החשמלי עצמו, חיישן המשוב, ספק הכוח ויחידת הבקרה.

תכונות העיצוב של מנועים חשמליים לכונן סרוו אינם שונים בהרבה ממנועים חשמליים רגילים עם סטטור ורוטור, הפועלים על זרם ישיר וחילופין, עם ובלי מברשות.תפקיד מיוחד כאן ממלא חיישן משוב, שניתן להתקין הן ישירות במנוע עצמו והן להעביר נתונים על מיקום הרוטור, ולקבוע את מיקומו על ידי סימנים חיצוניים. מצד שני, פעולתו של מנוע סרוו אינה מתקבלת על הדעת ללא ספק כוח ויחידת בקרה (המכונה אינוורטר או מגבר סרוו), אשר ממירה את המתח והתדר של הזרם המסופק למנוע החשמלי, ובכך שולטת בפעולתו.

· הספק גבוה עם ממדים קטנים;

· האצה והאטה מהירה;

· מעקב מיקום רציף וללא הפרעות;

· רמת רעש נמוכה, היעדר רעידות ותהודה;

· טווח רחב של מהירות סיבוב;

· עבודה יציבה במגוון רחב של מהירויות;

· משקל נמוך ועיצוב קומפקטי;

· צריכת חשמל נמוכה בעומסים נמוכים.

· תובעני לתחזוקה תקופתית (למשל, עם החלפת מברשות);

· מורכבות המכשיר (נוכחות חיישן, ספק כוח ויחידת בקרה) וההיגיון של פעולתו.

כאשר משווים את המאפיינים של כונן סרוו ומנוע צעד, כדאי לשים לב, קודם כל, לביצועים ולעלות שלהם.

עבור ייצור חזיתות MDF במפעל קטן שעובד עם נפחים קטנים, אני חושב שאין צורך לשלם יותר מדי עבור התקנת מנועי סרוו יקרים במכונת כרסום CNC. מצד שני, אם ארגון שואף להגיע לנפחי הייצור המקסימליים האפשריים, אז זה לא הגיוני להוזיל על מנועי צעד עם ביצועים נמוכים עבור CNC.

מנועי סרוו משמשים לא רק בעיצוב אווירי ורובוטיקה, הם יכולים לשמש גם במכשירי חשמל ביתיים. גודל קטן, ביצועים גבוהים, כמו גם שליטה קלה במנוע הסרוו הופכים אותם למתאימים ביותר לשליטה מרחוק במכשירים שונים.

השימוש המשולב במנועי סרוו עם מודולי רדיו קליטה-משדרים אינו יוצר קשיים, זה מספיק בצד המקלט כדי פשוט לחבר את המחבר המתאים למנוע הסרוו, המכיל את מתח האספקה ​​ואות הבקרה, והעבודה הסתיימה.

אבל אם אנחנו רוצים לשלוט על מנוע הסרוו "ידנית", למשל, באמצעות פוטנציומטר, אנחנו צריכים מחולל בקרת דחפים.

להלן מעגל גנרטור פשוט למדי המבוסס על המעגל המשולב 74HC00.

מעגל זה מאפשר שליטה ידנית של מנועי סרוו על ידי אספקת פולסי בקרה ברוחב של 0.6 עד 2 אלפיות השנייה. התוכנית יכולה לשמש, למשל, לסיבוב אנטנות קטנות, זרקורים חיצוניים, מצלמות במעגל סגור וכו'.

הבסיס של המעגל הוא המיקרו-מעגל 74HC00 (IC1), המורכב מ-4 שערי NAND. על האלמנטים IC1A ו-IC1B נוצר גנרטור, שבמוצאו נוצרים פולסים בתדר של 50 הרץ. פולסים אלו מפעילים את הכפכף RS, המורכב משערים IC1C ו-IC1D.

קרא גם:  תיקון דוד דלוקס עשה זאת בעצמך

תמונה - תיקון מנוע סרוו עשה זאת בעצמך

עם כל פולס שמגיע מהגנרטור, יציאת ה-IC1D מוגדרת ל-"0" והקבל C2 נפרק דרך הנגד R2 והפוטנציומטר P1. אם המתח על פני הקבל C2 יורד לרמה מסוימת, אז מעגל ה-RC מעביר את האלמנט למצב ההפוך. לפיכך, במוצא אנו מקבלים פולסים מלבניים בפרק זמן של 20 אלפיות השנייה. רוחב הדופק נקבע על ידי פוטנציומטר P1.

לדוגמה, כונן הסרוו Futaba S3003 משנה את זווית הסיבוב של הציר ב-90 מעלות עקב פעימות בקרה באורך של 1 עד 2 אלפיות השנייה. אם נשנה את רוחב הדופק מ-0.6 ל-2 אלפיות השנייה, זווית הסיבוב היא עד 120 מעלות. הרכיבים במעגל נבחרים כך שדופק הפלט הוא בטווח של 0.6 עד 2 אלפיות השנייה, ולכן זווית ההתקנה היא 120 מעלות. למנוע הסרוו S3003 מבית Futaby יש מומנט גדול מספיק, וצריכת הזרם יכולה להיות בין עשרות למאות מיליאמפר, תלוי בעומס המכני.

תמונה - תיקון מנוע סרוו עשה זאת בעצמך

תמונה - תיקון מנוע סרוו עשה זאת בעצמך

מעגל הבקרה של מנוע הסרוו מורכב על לוח מעגלים מודפס דו צדדי בגודל 29 על 36 מ"מ.ההתקנה פשוטה מאוד, כך שגם חובב רדיו מתחיל יכול להתמודד בקלות עם הרכבת המכשיר.

מנועי שסתומים הם מכונות סינכרוניות ללא מברשות (ללא מברשות). על הרוטור יש מגנטים קבועים העשויים ממתכות אדמה נדירות, על הסטטור יש פיתול אבזור. פיתולי הסטטור מוחלפים על ידי מתגי כוח מוליכים למחצה (טרנזיסטורים) כך שווקטור השדה המגנטי של הסטטור תמיד מאונך לווקטור השדה המגנטי של הרוטור - לשם כך, נעשה שימוש בחיישן מיקום הרוטור (חיישן הול או מקודד). זרם הפאזה נשלט על ידי אפנון PWM ויכול להיות טרפז או סינוסאידי.

הרוטור השטוח של המנוע הליניארי עשוי ממגנטים קבועים נדירים של אדמה. באופן עקרוני, זה דומה למנוע שסתום.

בניגוד למכונות סינכרוניות של סיבוב מתמשך, למנועי צעד יש קטבים בולטים על הסטטור, שעליהם ממוקמים סלילי פיתולי הבקרה - המעבר שלהם מבוצע על ידי כונן חיצוני.

הבה נבחן את עקרון הפעולה של מנוע דריכה תגובתי, שבו שיניים ממוקמות על עמודי הסטטור, והרוטור עשוי מפלדה מגנטית רכה ויש לו גם שיניים. השיניים על הסטטור ממוקמות כך שבשלב אחד ההתנגדות המגנטית פחותה לאורך ציר האורך של המנוע, ובשני - לאורך הרוחבי. אם אתה מעורר באופן דיסקרטי את פיתולי הסטטור עם זרם ישר ברצף מסוים, אז הרוטור עם כל התמורה יסתובב בצעד אחד, שווה לגובה השיניים על הרוטור.

דגמים מסוימים של ממירי תדר יכולים לעבוד הן עם מנועי אינדוקציה סטנדרטיים והן עם מנועי סרוו. כלומר, ההבדל העיקרי בין סרוו אינו בקטע הכוח, אלא באלגוריתם הבקרה ובמהירות החישובים. מכיוון שהתוכנית משתמשת במידע על מיקום הרוטור, לסרוו יש ממשק לחיבור מקודד המותקן על ציר המנוע.

מערכות סרוו משתמשות בעקרון ניהול כפוף: הלולאה הנוכחית כפופה ללולאת המהירות, שבתורה כפופה ללולאת המיקום (ראה תורת הבקרה האוטומטית). הלולאה הפנימית ביותר, הלולאה הנוכחית, מכוונת תחילה, לאחר מכן לולאת המהירות, ואחרונה, לולאת המיקום.

לולאה נוכחית תמיד מיושם בסרוו.

לולאת מהירות (כמו חיישן המהירות) גם קיים תמיד במערכת הסרוו, ניתן ליישם אותו הן על בסיס בקר סרוו המובנה בכונן, והן על בסיס חיצוני.

מיקום קו מתאר משמש למיקום מדויק (לדוגמה, צירי הזנה במכונות CNC).

אם אין השפעות אחוריות בחיבורים הקינמטיים בין המפעיל (טבלת הקואורדינטות) לציר המנוע, אזי הקואורדינטה מחושבת מחדש בעקיפין בהתאם לערך המקודד העגול. אם יש השפעות גב, אז חיישן מיקום נוסף (המחובר לבקר הסרוו) מותקן על המפעיל למדידת קואורדינטות ישירה.

כלומר, בהתאם לתצורת לולאות המהירות והמיקום, נבחר בקר סרוו והנע סרוו מתאים (לא כל בקר סרוו יכול ליישם לולאת מיקום!).

  • מיקום
  • שִׁרבּוּב
  • סנכרון, ציוד אלקטרוני (Gear)
  • שליטה מדויקת על מהירות הסיבוב (ציר המכונה)
  • מצלמת אלקטרונית
  • בקר לוגי ניתן לתכנות.

באופן כללי, מערכת סרוו (Motion Control System) יכולה להיות מורכבת מההתקנים הבאים:

  • מנוע סרוו עם חיישן משוב מהירות עגול (הוא יכול לשמש גם כחיישן מיקום הרוטור)
  • ציוד סרוו
  • חיישן מיקום מפעיל (למשל מקודד ליניארי עבור קואורדינטות של ציר הזנה)
  • כונן סרוו
  • בקר סרוו (בקר תנועה)
  • ממשק מפעיל (HMI).

מאמרים דומיםעוד מהמחבר