Kako radi servo motor? Servo motor je elektromehanički uređaj koji proizvodi zakretni moment i brzinu na temelju dovedene struje i napona. Servo motor radi kao dio sustava zatvorene petlje koji daje okretni moment i brzinu prema naredbi servo kontrolera koji koristi uređaj za povratnu spregu za zatvaranje petlje. Uređaj s povratnom spregom dostavlja informacije kao što su struja, brzina ili položaj servo kontroleru, koji prilagođava djelovanje motora ovisno o zadanim parametrima.
Servo motori dostupni su u velikom izboru tipova, oblika i veličina. Izraz servo prvi je upotrijebio 1859. godine Joseph Facort, koji je implementirao mehanizam povratne sprege za pomoć u upravljanju brodom pomoću pare za kontrolu kormila. Servo motor je dio servo mehanizma koji se sastoji od tri ključna elementa - motora, povratnog uređaja i upravljačke elektronike. Motor može biti izmjenični ili istosmjerni, brušeni ili bez četkica, rotacijski ili linearni i bilo koje veličine. Uređaj za povratnu vezu može biti potenciometar, uređaj s Hallovim efektom, tahometar, rezolver, koder, linearni pretvarač ili bilo koji drugi senzor prema potrebi. Servo sustav dovršava kontrolna elektronika koja napaja motor i uspoređuje povratne podatke i referencu naredbe kako bi potvrdila da servo motor radi prema naredbi. Postoje mnoge vrste primjena servo motora, od jednostavnih istosmjernih motora koji se koriste u hobi aplikacijama (kao što su modeli zrakoplova) do sofisticiranih motora bez četkica koje pokreću složeni kontroleri gibanja koji se koriste za višeosne obradne centre. Jedan primjer uobičajenog servo mehanizma je tempomat vozila koji se sastoji od motora (motor), senzora brzine (povratna veza) i elektronike za usporedbu brzine vozila sa zadanom brzinom. Ako vozilo uspori, senzor šalje te podatke elektronici koja, zauzvrat, povećava dotok plina u motor kako bi povećala brzinu do željene zadane vrijednosti – jednostavan sustav zatvorene petlje.
Jednostavan industrijski servo motor sastoji se od istosmjernog motora s trajnim magnetom s integriranim tahometrom koji daje izlazni napon proporcionalan brzini. Pogonska elektronika isporučuje potreban napon i struju motoru na temelju napona koji se vraća iz tahometra. U ovom primjeru, zadana brzina (predstavljena kao referentni napon za naredbu) postavljena je u upravljačkom programu, zatim strujni krug u upravljačkom programu uspoređuje povratni napon tahometra i utvrđuje je li željena brzina postignuta - poznato kao zatvorena petlja brzine. Petlja brzine prati zadanu brzinu i povratnu informaciju tahometra, dok vozač prilagođava snagu motora kako bi održao željenu zadanu brzinu.
U sofisticiranijem servo sustavu, višestruke ugrađene petlje podešene su za optimalnu izvedbu kako bi se osigurala precizna kontrola kretanja. Sustav se sastoji od petlji struje, brzine i položaja koje koriste elemente precizne povratne sprege. Svaka petlja signalizira sljedeću petlju i nadzire odgovarajuće povratne elemente kako bi izvršila korekcije u stvarnom vremenu kako bi odgovarala zadanim parametrima.
Osnovna petlja je petlja struje ili momenta. Struja je proporcionalna zakretnom momentu u rotacijskom motoru (ili sili u linearnom motoru), koji daje ubrzanje ili potisak. Senzor struje je uređaj koji daje povratnu informaciju povezanu sa strujom koja teče kroz motor. Senzor šalje signal natrag u upravljačku elektroniku - obično analogni ili digitalni signal proporcionalan struji motora. Ovaj signal se oduzima od naređenog signala. Kada je servo motor na zadanoj struji, petlja će biti zadovoljena dok struja ne padne ispod zadane struje. Petlja će tada povećavati struju dok se ne postigne naređena struja, a ciklus se nastavlja pri brzini ažuriranja ispod sekunde.
Brzinska petlja radi na isti način s naponom proporcionalnim brzini. Brzinska petlja šalje strujnoj petlji naredbu za povećanje struje (čime se povećava napon) kada brzina padne ispod naređene brzine.
Petlja položaja prihvaća naredbu za PLC ili kontroler kretanja, koji zauzvrat daje naredbu brzine koja se dovodi u petlju brzine, koja zauzvrat naređuje potrebnu struju za ubrzavanje, održavanje i usporavanje motora kako bi se pomaknuo u zadani položaj . Sve tri petlje rade u optimiziranoj sinkronizaciji kako bi omogućile glatku i preciznu kontrolu servo mehanizma.