Servo Motor Nasıl Çalışır?

Servo motor

Servo motor nasıl çalışır?

Servo motorlar tek bir motordan meydana gelen basit sistemden, birden fazla motorun aynı merkezden kumandasının yapılabildiği karmaşık sistemlere kadar birçok alanda kullanılabilir. Servo motor çeşitleri olan, fırçalı AC motor ve fırçasız DC motor ile çalışan modelleri vardır. çalışırlar. Bu motorlar, elektronik yapılı sürücü/programlayıcı devrelerle beraber kullanılmaktadır. Günümüzde kullanılan servo motor ve sürücüleri, dijital ve mikroişlemci kontrollü yapılıdır.

Dijital kontrollü ve hassas makinelerde en çok tercih edilen servo motorlardır. Basit sistemlerde genel olarak bir elektronik servo motor sürücü devresi yeterli olur. Model uçak gibi bir sistemde elektronik sürücü motorun hızını istenen değerde ayarlar. Karmaşık sistemlerde ise bilgisayarlardan faydalanılır. İplik fabrikası gibi bir sistemde, birden fazla servo motordan meydana gelen sistemin kontrolü bilgisayarla yapılabilir. Servolar programlanabilir bir mile sahip, küçük aygıtlardır. Servoya belirli kodlar göndererek bu milin durumu istenilen açıda değiştirilebilir. Giriş hattındaki kodlu sinyal olduğu sürece, servo milin durumunu kodun istediği şekilde sabit tutar. Kodlar değiştikçe milin açısal pozisyonu da değişir.

Mini servo motor;

Örnek olarak, servolar uzaktan kumandalı uçaklarda yön tayin etmek için hareketli parçaların durumlarını değiştirmek için kullanılır. Uzaktan kumandalı araçlar, oyuncaklar ve robotlar için kullanılırlar. Mini servomotor robotlar için önemli parçadır. Gömülü kontrol devrelerine sahip ve küçük boyutlarına rağmen çok güçlüdür. Ayrıca mekanik gücü orantılı harcar. Hafif yüklü bir servo fazla güç harcamaz. Servo motor bakım istemeyen bir motordur. Servo motor tamiri kolay yapılır.

Servo motor çalışma prensibi;

servo motor çıkış miline bağlanan bir potansiyometre ve bazı servo motor kontrol devresi vardır. Bu potansiyemetre o anda motorun hangi açıda olduğunu gösterir. Eğer mil doğru açıdaysa motor çalışmayı durdurur. Eğer kontrol devresi motorun istenen açıda olmadığını belirlerse açı doğru oluncaya kadar motorun hareket etmesini sağlar. Çıkış milinin 180° lik bir açıda hareket edebilme kapasitesi vardır.

Genel olarak 210° ye kadar değiştirebilir ama bu üründen ürüne göre çeşitli farklılıklar arz eder. Normal bir servo motor kontrolü devresi ” Oº ile 180° “lik açıların kontrolünü yapar.Normal bir servo motorun, çıkış dişlisinin mili mekanik olarak kısıtlama nedeniyle daha büyük bir açı ile hareket ettirilemez. Motora uygulanan güç hareket etme miktarıyla orantılıdır. Eğer mil büyük bir uzaklık kat ederse yol, motor tüm gücüyle çalışır. Eğer küçük bir açı için hareket edecekse, motor daha yavaş döner. Buna orantısal kontrol adı verilir.

Servo motor özellikleri ile iletişimde;

data kablosu ( cat5 ) servo ile haberleşmek amacıyla kullanılır. Açı data kablosuna verilecek sinyalin süresi ile orantılıdır. Bu Sinyal kodlu modulasyon (Pulse Coded Modulation) olarak isimlendirilir. Servo, her sinyal verildiğinde 20 ms’ lik bir gecikmeyle çalışır. Sinyalin uzunluğu servonun ne kadar uzun haraket edebiliceğini tespit eder. Mesela 1.5 ms’ lik bir sinyal verilirse motor 90° dönecektir (Bu nötr pozisyon olarak adlandırılır).

Eğer 1.5 saniyeden daha uzun bir sinyal verilirse mil 180° daha yakın bir açıda dönecektir. Servo motorlar çalışırken mekanik aksam birbirine senkronize çalışmalıdır. Eğer mekanik aksam birbirine senkronize çalışmazsa dağılır. Servo sistem de kullanacak servo motor ve sürücüleri, servo sürücüler kaliteli olmalıdır.

Asenkron motor veya senkron motorların benzer bir çalışmaları vardır. Üç fazlı servo motorların hız kontrol sistemi pals frekans çevirici devresi üstünden pals genişlik modülasyonu (PWM) devreleri ile sağlanmaktadır. Servo motor firmaları tarafından AC servo motor (ac servo drive), küçük güçlü (1-10W), küçük boyutta iki fazla çalışacak tarzda servo motor (servo drive) imalatı yapılır. Servo motor fiyatları gücüne, kapasitesine belirlenir.

Servo motorların rotorları, kalkış momentlerinin ve savrulmanın az olması için uzun, küçük çaplı yapılır. Stator sargılarına uygulanan gerilimin frekansı 50-60-400-1000 Hz olabilir. İki fazlı servo motor statorunun, eksenleri arasında 90º lik elektriksel bir açı vardır. İki tane sargıları mevcuttur. İki fazlı servo motorların sargılardan biri kontrol sargısı diğeri ise referans sargısıdır.

Sincap kafesli sargı, rotoru taşır ama yüksek dirence sahiptir bu da bazı özelliklerindendir. Sabit değerli, sabit frekanslı referans sargısına alternatif akım uygulanır. Yükselteç devresinden gelen kontrol gerilimi kontrol sargısına verilir. Rotor iki sarımda meydana gelen manyetik alanlara bağlı olarak döner. İki geriliminde dolaştırdığı akımların meydana getirdikleri manyetik alanlar birbirlerini iter ve dönmeyi başlatır.

DC servo motorların

rotorları uzun, çan ve disk şeklinde olurlar. Servo motorların çan cinsi rotorlu olanlarında ise 3000 d/d gibi yüksek hızlara, hızlıca ulaşma özellikleri vardır. Doğru akım servo motorlar da yüksek bir dönme momenti ve aşırı yüklenme elde etmek için öncelikle manyetik bir alan meydana getirilmelidir. DC servo motor en büyük dönme momentini, kısa çalışması sırasında kazanır. En küçük devir sayısında yaklaşık anma, dönme momentinin dört katıdır.