Сервоприводы: устройство, принцип работы и основные виды [амперка / вики]

Особенности устройства сервопривода переменного тока

Это подвид синхронной модели, у которого ротор вращается с той же частотой, какая присуща магнитному полю, созданному обмотками статора. На последний направляется трехфазное напряжение, запускающее весь процесс функционирования.

На подвижной части закреплен энкодер, разрешающая способность которого сравнительно высокая. От него поступает один сигнал на первый вход, а от электронной платы – другой, на второй. Данная пара сравнивается, и разница между ними является показателем рассогласования, отталкиваясь от которого необходимо задать команду подачи соответствующего вольтажа для скорейшего наступления нулевого момента.

Читая о том, как работает модель, в технической литературе часто можно встретить термин «сервоусилитель»: что это такое? Это плата – блок управления, а мы уже выяснили, что она из себя представляет и для чего необходима, так что не пугайтесь нового определения.

Регулировка тёплых полов сервоприводами

Происходит это следующим образом:

на каждом комнатном термостате задают температуру в помещении. Прибор устанавливают на высоте 1,5 – 1,6 м от пола вдали от источников тепла и прямых солнечных лучей;
терморегулятор получает информацию от двух термодатчиков — измерителей температуры воздуха и напольного покрытия;
термостат передаёт информацию о заданных параметрах на коммутационный модуль проводной автоматики;
в свою очередь модуль передаёт команду по проводам на сервопривод, который либо открывается, либо закрывается;
в случае отсутствия автоматики температуру полов регулируют вручную поворотом головок сервоприводов.

Термостат

Подключение серводвигателя к ардуино

Сервопривод обладает тремя контактами, которые окрашены в разные цвета. Коричневый провод ведет к земле, красный – к питанию +5В, провод оранжевого или желтого цвета – сигнальный. К Ардуино устройство подключается через макетную указанным на рисунке образом. Оранжевый провод (сигнальный) подключается к цифровому пину, черный и красный – к земле и питанию соответственно. Для управления серводигателем не требуется подключение именно к шим-пинам – принцип управления серво мы уже описывали ранее.

Не рекомендуется подключать мощные серво напрямую к плате , т.к. они создают для схемы питания Arduino ток, не совместимый с жизнью – повезет, если сработает защита. Чаще всего симптомы перегрузки и неправильного питания сервопривода заключаются в “дергании” серво, неприятному звуку и перезагрузке платы. Для питания лучше использовать внешние источники, обязательно объединяя земли двух контуров.

Виды сервоприводов

Их классифицируют главным образом по типу используемого двигателя, выделяя:

синхронные – отличаются быстрым набором оборотов, а также прецизионным вращением;
асинхронные – их ключевая черта в высокой стабильности поведения вала;
универсальные – оснащены коллекторным силовым агрегатом, либо переменного, либо постоянного тока.

Первые особенно востребованы в автомобилестроении и активно устанавливаются в АКПП – для беспроблемного переключения передач. Также они актуальны для спецтехники, транспортирующей грузы весом свыше 100 кг. Вторые и третьи больше ориентированы на различное промышленное оборудование.

Если всесторонне рассматривать серводвигатель – что это такое, принцип работы, разновидности, – то нужно уделить внимание и его основным рабочим параметрам. В списке ключевых характеристик всех его моделей:

крутящий момент (создаваемое усилие) – обязательно прописывается в паспорте, причем сразу в двух величинах, для разного питающего напряжения;
вариант подаваемого импульса, ведь можно управлять с помощью как цифрового, так и аналогового сигнала;
быстродействие – определяет время, за которое вал перемещается (по часовой стрелке или против нее) на 60 градусов;
поддерживаемый угол поворота – обычно это либо 180 0 (полуцикл), либо 360 0 (полный); хотя сегодня есть модифицированные модели, у которых вращение осуществляется непрерывно;
материал исполнения редукторных шестеренок – это может быть пластик, карбон, латунь или композит;
напряжение – варьируется в диапазоне от 4,8 до 7,2 В (у основной группы силовых агрегатов);
цвета проводов и распиновка – обычно все стандартно: черный – общий, красный – питания, белый (желтый или коричневый) – контроля.

Еще немного нюансов: устройство сервомотора может предполагать наличие двигателя с сердечником. Это не лучший вариант, так как при его функционировании появляются вибрации, которые снижают точность вращения вала. Поэтому практичнее выбирать модели, у которых кинетическая энергия ротора на практике будет минимальной, даже несмотря на то, что они стоят несколько дороже. Это особенно актуально в случаях с эксплуатацией ЧПУ-станков, выполняющих сложные детали.

Еще один важный фактор различия видов – габаритные размеры, а именно соотношение ДхШхВ и вес. В соответствии с ними выделяют три группы силовых агрегатов:

малые – 22 на 15 на 25 мм и до 25 г;
стандартные (средние) – 40 на 20 на 37 мм и до 80 г;
большие – 49 на 25 на 40 мм и до 90 г.

Следующее различие – по интерфейсу:

аналоговые – импульсы обрабатывает микросхема;
цифровые – сигналы считывает процессор.

Решая, для чего нужен сервопривод, помните, что нюансы – в начинке, а внешнее исполнение может быть абсолютно одинаковым.

Также разнообразие моделей можно разделить по материалу шестеренок – на такие группы:

с пластиковыми (нейлоновыми) – легкими, стойкими к износу, но не к большим нагрузкам;
с карбоновыми – более прочными, при этом не обладающими значительным весом, но и стоящими в несколько раз дороже предыдущих;
с металлическими (латунными, титановыми) – тяжелыми, выдерживающими даже самый серьезный крутящий момент, но стирающимися друг о друга.

И, наконец, существуют варианты с сердечником (коллекторные) и без него. У первых есть полый ротор в несколько секций, между которыми появляется вибрация в процессе вращения. Поэтому они менее точны, чем те, чья подвижная часть полая, а также тяжелее и обеспечивают более долгий отклик, правда, и стоят дешевле.

Элементы сервопривода

Рассмотрим составные части сервопривода.

Электромотор с редуктором

За преобразование электричества в механический поворот в сервоприводе отвечает электромотор. В асинхронных сервоприводах установлен коллекторный мотор, а в синхронных — бесколлекторный.

Однако зачастую скорость вращения мотора слишком большая для практического использования, а крутящий момент — наоборот слишком слабый. Для решения двух проблем используется редуктор: механизм из шестерней, передающий и преобразующий крутящий момент.

Включая и выключая электромотор, вращается выходной вал — конечная шестерня редуктора, к которой можно прикрепить нечто, чем мы хотим управлять.

Позиционер

Для контроля положения вала, на сервоприводе установлен датчик обратной связи, например потенциометр или энкодер. Позиционер преобразует угол поворота вала обратно в электрический сигнал.

Плата управления

За всю обработку данных в сервоприводе отвечает плата управления, которая сравнивает внешнее значения с микроконтроллера со показателем датчика обратной связи, и по результату соответственно включает или выключает мотор.

Выходной вал

Вал — это часть редуктора, которая выведена за пределы корпуса мотора и непосредственно приводиться в движение при подаче управляющих сигналов на сервопривод. В комплектации сервомоторов идут качельки разных формфакторов, которые одеваются на вал сервопривода для дальнейшей коммуникации с вашими задумками.

Не рекомендуем прилагать к валу нагрузки, которые больше крутящего момента сервопривода. Это может привести к разрушению редуктора.

Выходной шлейф

Для работы сервопривода его необходимо подключить к источнику питания и к управляющей плате. Для коммуникации от сервопривода выходит шлейф из трёх проводов:

Если сервопривод питается напряжением от 5 вольт и потребляет ток менее 500 мА, то есть возможность обойтись без внешнего источника питания и подключить провод питания сервомотора непосредственно к питанию микроконтроллера.

Области использования устройства

В современном мире, когда автоматизация заняла прочные позиции во всех областях машиностроения, конструкция всех механизмов заметно унифицировалась. При этом применяются современные индивидуальные приводы.

Для того, чтобы понять, сервопривод, что это такое, следует знать сферу применения устройства.

Устройства содержат прецизионные конструкции поддержания скорости в промышленных роботах и станках с высокой точностью. Они монтируются на сверлильных оборудованиях, в различных системах транспорта и механизмах вспомогательного характера.

Самое широкое применение приборы нашли в следующих сферах:

изготовление бумаги и упаковок;
изготовление листов из металла;
обрабатывание материалов;
производство транспортного оборудования;
деревообрабатывающая промышленность;
изготовление стройматериалов.

Область применения

Сервопривод нашел широкое применение в робототехнике и манипуляторах. При создании небольших механизмов используют сервопривод mg995 и ему подобные.

Для управления современными приводами в радиолюбительских изделиях часто используется представители семейства ардуино. Оно представляет набор электронных устройств, предназначенных для управления роботами и приборами автоматики, где применяется сервопривод. Управляющий сигнал может быть аналоговым или цифровым.

Схема подключения привода к устройству управления представлена на рисунке. Устройство может управлять несколькими приводами.

Для теплых полов используют автоматику, которая поддерживает заданную температуру. А подачу теплоносителя, который представляет собой горячую воду от отопительного котла, регулирует сервопривод.

Его подключают к устройству управления, которое контролирует температуру с помощью датчика температуры, и выдает команду на электротермический сервопривод типа RBM 24V. Также может применяться сервопривод АС230V с регулятором.

Регулирование температуры в отоплении осуществляется автоматикой, для чего используется сервопривод типа ICMA NC230V или NC24V. Приборы выпускаются на различное напряжение питания.

Унифицированный сервопривод, используемый в автомобиле, имеет малые габариты. Предназначен для работы с бортовым напряжением на 12 Вольт. Он интегрирован с центральным замком, устанавливается на все двери машины, в том числе и на пятую дверь (дверь багажника).

Также механизм управляет подачей горячей жидкости на печку. Работает в паре с термоэлектрическим датчиком, сигнал от которого поступает на устройство управления. После анализа датчик подает команду на сервопривод, который увеличивает или уменьшает подачу жидкости.

Например, для автомобилей ВАЗ применяют электропривод с редуктором SL-5.

Это далеко не полный перечень применения таких устройств.

Плюсы и минусы

Рассматриваемые силовые агрегаты обладают целым набором особенностей, и, если сравнивать их с шаговыми, можно выделить ряд достоинств.

В числе объективных преимуществ:

точное, зачастую даже прецизионные позиционирования;
быстрое повышение крутящего момента и понижение числа оборотов за счет использования редуктора;
беспроблемная коррекция – внести в программу изменения можно за считаные минуты, отрегулировав перемещение рабочего инструмента по первым полученным практическим результатам;
отличная переносимость физических, температурных и других нагрузок в течение длительного времени безостановочной эксплуатации;
развитие значительных ускорений, обеспечивающее замечательную совместимость с быстродействующим оборудованием, например, с универсальными станками ижевского ;
поддержание равномерного крутящего момента во всем рабочем диапазоне.

Использование сервопривода не тотальное только потому, что он также обладает некоторыми недостатками.

В списке относительных минусов:

при наличии пластиковых шестеренок или деталей из мягкого металла редуктор становится «слабым звеном», выходящим из строя под интенсивными воздействиями;
резистивные дорожки изнашиваются в сравнительно краткие сроки (актуально для моделей с потенциометром);
такой силовой агрегат стоит дороже шагового;
программа, подходящая для обеспечения высокой точности, на практике часто оказывается сложной в настройке.

Ясно, что преимущества оказывают гораздо более важное влияние, и именно они обуславливают значительную степень востребованности в самых различных сферах

Области использования устройства

Для того, чтобы понять, сервопривод, что это такое, следует знать сферу применения устройства.

Самое широкое применение приборы нашли в следующих сферах:

изготовление бумаги и упаковок;
изготовление листов из металла;
обрабатывание материалов;
производство транспортного оборудования;
деревообрабатывающая промышленность;
изготовление стройматериалов.

Режимы управления

Работа сервопривода может осуществляться в трех разных форматах. Рассмотрим каждый из них.

Контроль положения

Здесь нужно сохранять заданный угол поворота вала, подавая последовательность сигналов. Пусть они идут с контроллера – таким образом, можно обеспечить точное позиционирование, что особенно актуально для узлов производственных станков.

Обратите внимание, с помощью совокупности импульсов не проблема задать информацию не только о положении в пространстве, но и о векторе вращения или скорости движения. Сделать это можно одним из трех способов – направляя напряжение:

со сдвигом фазы на 90 градусов;
сразу на два входа (SIGN, PULSE – стандартные названия);
с перемещением по часовой стрелке или против.

Контроль скорости

Здесь сервоуправление – это увеличение или уменьшение аналогового сигнала на дискретную величину при его подаче на соответствующие обмотки. А если он еще и разнополярный, тогда не составляет труда быстро менять направление вращения.

Данный режим напоминает эксплуатацию асинхронного силового агрегата с преобразователем частоты. Потому что в ее рамках требуется постоянно выполнять разгон и замедление, задавать минимумы и максимумы и тому подобное. Главное – реализовывать не слишком сложный алгоритм, чтобы не превращать рядовую практическую задачу в непосильный труд программирования.

Контроль момента

В данном случае назначение сервопривода – обеспечивать стабильное число оборотов, вне зависимости от того, вращается двигатель или нет. Эта цель достигается путем подачи или дискретного сигнала, или аналогового двухполярного. Метод более чем актуален для оборудования, в процессе эксплуатации требующего смены давления, прижима или других параметров.

Внимание, силовой агрегат должен быть дополнительно оснащен встроенным датчиком тока, ведь именно последний и оценивает значение текущего момента, чтобы потом электроника могла сравнить его с необходимой величиной

Ручная регулировка коллекторов ТП

Наиболее простой, хотя и затратный по времени способ настройки – это регулировка температуры теплого пола с использованием ручных вентилей. Задача несколько упрощается с установкой на гребенку расходомеров (ротаметров).

Расходомеры упрощают дозировку количества циркулирующего теплоносителя (расхода) в одном отдельно взятом контуре системы теплого пола. В случае группового контроля температуры, по всему коллектору, ротаметр может также использоваться для балансировки поступления теплоносителя (сглаживания разницы в гидравлических сопротивлениях) по петлям различной длинны.

Основные элементы расходомерного клапана, это:

корпус с запорно-регулирующим клапаном. Он вкручивается в соответствующее техническое отверстие коллектора;
колба из прозрачного пластика или стекла с нанесенной шкалой;
поплавок указатель, позволяющий визуально контролировать расход жидкости через ротаметр.

Ручная регулировка коллектора теплого пола осуществляется путем прикручивания/откручивания ручных вентилей или настройкой пропускной способности расходомеров.

Последовательность ручной настройки температуры теплого водяного пола

В начале настроечных операций необходимо убедиться, что трубопроводы системы ТП (вторичного контура) полностью заполнены теплоносителем и не имеют воздушных пробок. Их наполнение осуществляется вслед за основной системой отопления (первичным контуром). В это время вся запорно-регулирующая арматура на коллекторах должна быть закрыта.

После открытия коренных кранов на подачу и обратку распределителей для теплого пола, последовательно открываются запорные устройства на каждой из петель. Стравливание воздуха осуществляется через краны Маевского или автоматические воздухоотводчики гребенок. Заполнение очередной ветки рекомендуется выполнять, только после полного заполнения предшествующей и её гарантированного обезвоздушивания.

Завершив заполнения первой петли необходимо включить теплонасос вторичного контура отопления и прогнать теплоноситель по его системе. Эффективность циркуляции жидкости проверяется встроенными или накладными термометрами. В крайнем случае, можно просто одновременно приложить руки к трубам подачи и обратки – они должны быть теплым, но с небольшой разницей в нагреве.

Заполненную первую петлю, следует отсечь с обоих концов от коллекторов, используя локальную запорно-регулирующую арматуру. Затем, вышеперечисленные действия осуществляются со следующей петлей.

После последовательного заполнения всех контуров ТП, их запорные устройства открываются, а теплонасос включается в рабочий режим. Температура теплого водяного пола настраивается через подачу теплоносителя в каждую его ветку. Она устанавливается изменением расхода жидкости (вентилем либо ротаметром), а контроль осуществляется по изменению градиента температур между подающим и обратным потоком. В конечном итоге, эта разница для различных контуров должна оказаться одинаковой, в пределах 5-15С. Чем длиннее петля, тем интенсивнее будет остывать теплоноситель и тем больший расход его требуется.

Для контроля правильности регулировки теплого водяного пола рационально, использовать бесконтактные лазерные или контактные электрические термометры. Их монтаж для замера температуры труб подачи и обратки поможет сократить время получения результата изменения настроек с нескольких часов до 10-15 мин.

Скетч для управления сервоприводом в Arduino

Управление сервоприводом напрямую через изменение в скетче длительности импульсов – достаточно нетривиальная задача, но у нас, к счастью, есть отличная библиотека Servo, встроенная в среду разработки Arduino. Все нюансы программирования и работы с сервоприводами мы рассмотрим в отдельной статье. Здесь же приведем простейший пример использования Servo.

Алгоритм работы прост:

Для начала мы подключаем Servo.h
Создаем объект класса Servo
В блоке setup указываем, к какому пину подключен серво
Используем методы объекта обычным для C++ способом. Самым популярным является метод write, которому мы подаем целочисленное значение в градусах (для сервопривода 360 эти значения будут интерпретироваться по-другому).

Пример простого скетча для работы с сервоприводом

Пример проекта, в котором мы сразу сначала устанавливаем серводвигатель на нулевой угол, а затем поворачиваем на 90 градусов.

#include <Servo.h>

Servo servo;  // Создаем объект
void setup() {
  servo.attach(9);   // Указываем объекту класса Servo, что серво присоединен к пину 9
  servo1.write(0);   // Выставляем начальное положение 
  }

void loop() {
  servo.write(90); // Поворачиваем серво на 90 градусов
  delay(1000);        
  servo.write(1800);
  delay(100);        
  servo.write(90);
  delay(1000);
  servo.write(0);
  delay(1000);        
}

Скетч для двух сервпоприводов

А в этом примере мы работаем сразу с двумя сервоприводами:

#include <Servo.h>

Servo servo1;  // Первый сервопривод
Servo servo2;  // Второй сервопривод

void setup() {
  servo1.attach(9);   // Указваем объекту класса Servo, что серво присоединен к пину 9
  servo2.attach(10);  // А этот servo присоединен к 10 пину
  
}

void loop() {
  // Выставялем положения
  servo1.write(0); 
  servo2.write(180);
  delay(20);        
  // Меняем положения
  servo2.write(0); 
  servo1.write(180);
}

Управление сервоприводом с помощью потенциометра

В этом примере поворачиваем серво в зависимости от значения, полученное от потенциометра. Считываем значение и преобразовываем его в угол с помощи функции map:

//Фрагмент стандартного примера использования библиотеки Servo
void loop() {
  val = analogRead(A0); // Считываем значение с пина, к которому подключен потенциометр
  val = map(val, 0, 1023, 0, 180); // Преобразуем число в диапазоне от 0 до 1023 в новый диапазон - от 0 до 180.
  servo.write(val);             
  delay(15);
}

Сравнение с шаговым двигателем

Другим вариантом точного позиционирования приводимых элементов без датчика обратной связи является применение шагового двигателя. В этом случае схема управления отсчитывает необходимое количество импульсов (шагов) от положения репера (этой особенности обязан характерный шум шагового двигателя в дисководах 3,5″ и CD/DVD при попытках повторного чтения). При этом точное позиционирование обеспечивается параметрическими системами с отрицательной обратной связью, которые образуются взаимодействующими между собой соответствующими полюсами статора и ротора шагового двигателя. Сигнал задания для соответствующей параметрической системы формирует система управления шаговым двигателем, активизирующая соответствующий полюс статора.

Так как датчик обычно контролирует приводимый элемент, электрический сервопривод имеет следующие преимущества перед шаговым двигателем

не предъявляет особых требований к электродвигателю и редуктору — они могут быть практически любого нужного типа и мощности (а шаговые двигатели, как правило, маломощны и тихоходны);
гарантирует максимальную точность, автоматически компенсируя: механические (люфты в приводе) или электронные сбои привода;
постепенный износ привода, шаговому же двигателю для этого требуется периодическая юстировка;
тепловое расширение привода (при работе или сезонное), это было одной из причин перехода на сервопривод для позиционирования головок в жестких дисках;
обеспечивая немедленное выявление отказа (выхода из строя) привода (по механической части или электронике);

большая возможная скорость перемещения элемента (у шагового двигателя наименьшая максимальная скорость по сравнению с другими типами электродвигателей);
затраты энергии пропорциональны сопротивлению элемента (на шаговый двигатель постоянно подаётся номинальное напряжение с запасом по возможной перегрузке);

Недостатки в сравнении с шаговым двигателем

необходимость в дополнительном элементе — датчике;
сложнее блок управления и логика его работы (требуется обработка результатов датчика и выбор управляющего воздействия, а в основе контроллера шагового двигателя — просто счётчик);
проблема фиксирования: обычно решается постоянным притормаживанием перемещаемого элемента либо вала электродвигателя (что ведёт к потерям энергии) либо применение червячных/винтовых передач (усложнение конструкции) (в шаговом двигателе каждый шаг фиксируется самим двигателем).
сервоприводы, как правило, дороже шаговых.

Сервопривод, однако, возможно использовать и на базе шагового двигателя или в дополнение к нему до некоторой степени совместив их достоинства и устранив конкуренцию между ними (сервопривод осуществляет грубое позиционирование в зону действия соответствующей параметрической системы шагового двигателя, а последняя осуществляет окончательное позиционирование при относительно большом моменте и фиксации положения). // Проблемы фиксирования никакой нет в сервоприводе в отличие от шагового. Высокоточное позиционирование и удержание в заданной позиции обеспечивается работой электрической машины в вентильном режиме, суть которого сводится к её работе в качестве источника силы. В зависимости от рассогласования положения (и других координат электропривода) формируется задание на силу. При этом несомненным преимуществом сервопривода является энергоэффективность: ток подается только в том необходимом для того объеме, чтобы удержать рабочий орган в заданном положении. В противоположность шаговому режиму, когда подается максимальное значение тока, определяющее угловую характеристику машины. Угловая характеристика машины аналогична при малых отклонениях механической пружине, которая пытается «притянуть» рабочий орган в нужную точку. В шаговом приводе чем больше рассогласование положения, тем больше сила при неизменном токе. Очевидно, что автор ошибается в данном тезисе. Более того, известны примеры сложных систем управления электроприводом в шаговом режиме, которые не рассмотрены в данной статье, в частности микрошаговый режим.

Виды и характеристики

Серводвигатели выпускаются в самых разных вариантах, позволяющих использовать их во многих областях. Основные конструкции разделяются на коллекторные и бесколлекторные, предназначенные для работы от постоянного и переменного тока.

Кроме того, каждый сервомотор может быть синхронным и асинхронным. Синхронные устройства обладают способностью задавать высокоточную скорость вращения, а также углы поворотов и ускорение. Эти приводы очень быстро набирают номинальную скорость вращения. Сервоприводы в асинхронном исполнении управляются за счет изменения параметров питающего тока, когда его частота меняется с помощью инвертора. Они с высокой точностью выдерживают заданную скорость даже при самых низких оборотах.

В зависимости от принципиальной схемы и конструкции, сервоприводы могут быть электромеханическими и электрогидромеханическими. Первый вариант, включающий редуктор и двигатель, отличается низким быстродействием. Во втором случае действие происходит очень быстро за счет движения поршня в цилиндре.

Каждый сервопривод характеризуется определенными параметрами:

Крутящий момент или усилие, создаваемое на валу. Считается наиболее важным показателем работы сервопривода. Для каждой величины напряжения существует собственный крутящий момент, отражаемый в паспорте изделия.
Скорость поворота. Данный параметр представляет собой определенный период времени, который требуется, чтобы изменить позицию выходного вала на 600. Эта характеристика также зависит от конкретного значения напряжения.
Максимальный угол поворота, на который может развернуться выходной вал. Чаще всего эта величина составляет 180 или 3600.
Все сервоприводы разделяются на цифровые и аналоговые. В зависимости от этого и осуществляется управление сервоприводом.
Питание серводвигателей. В большинстве моделей используется напряжение от 4,8 до 7,2В. Питание и управление осуществляется с помощью трех проводников.
Возможность модернизации в сервопривод постоянного вращения.
Материалы для редуктора могут использоваться самые разные. Шестерни изготавливаются из металла, карбона, пластика или комбинированных составов. Каждый из них обладает своими преимуществами и недостатками. Например, пластиковые детали плохо выдерживают ударные нагрузки, но устойчивы к износу в процессе длительной эксплуатации. Металлические шестерни, наоборот, быстро изнашиваются, зато они обладают высокой устойчивостью к динамическим нагрузкам.

Виды, технические характеристики, отличия

На сегодняшний день, существует несколько видов сервомоторов. Наиболее используемые механизмы можно представить по способу их действия следующим списком:

механические;
электронные;
электротермические;
дистанционные.

Механические

Самый простой прибор для управления. Он не представляет сложный механизм. Для регулировки степени нагрева нужного контура достаточно будет повернуть рукой головку прибора на возвратной гребёнке влево или вправо соответственно для увеличения или уменьшения нагрева петли тёплого пола. Устанавливать ручной вентиль целесообразно там, где система отопления состоит из 2 – 3 контуров и особая автоматика не требуется.

Последующая настройка не требуется так, как регулировка происходит автоматически. Одним из достоинств механического приспособления является невысокая стоимость и долгий срок службы. К недостаткам можно отнести то, что отсутствует возможность программирования работы сервопривода коллектора для тёплого пола. Поэтому, покидая жилище, хозяин должен устанавливать необходимый температурный режим вручную.

Электронные

Электронные модели оснащены жидкокристаллическими дисплеями, на которых отображаются этапы работы сервоприводов.

Это можно делать, как автоматически, так и вручную.

Электротермические

Приборы данного вида являются двухпозиционными исполнительными механизмами в автоматизированных системах тёплых полов. На корпусе сервопривода расположены два светодиода. Зелёный свет горит при подаче напряжения на привод, синий индикатор загорается, когда клапан открыт. Если питание отключено, оба индикатора гаснут.

Дистанционный

Главным отличием от других моделей дистанционный сервопривод можно программировать онлайн. Сервопривод имеет два датчика, которые отслеживают изменения температуры снаружи и внутри помещения. Дистанционные приборы имеют 9 режимов эксплуатации. Помимо этого, регуляторы способны выдавать информацию на дисплей термостата о количестве потреблённой электроэнергии.

Кроме этого, существуют приводы закрытого и открытого типа. Первые находятся в закрытом положении по умолчанию, а вторые практически всегда открыты.

Применение

Сервоприводы применяются для точного (по датчику) позиционирования (чаще всего) приводимого элемента в автоматических системах:

управляющие элементы механической системы (заслонки, задвижки, углы поворота)
рабочие органы и заготовки в станках и инструментах

Сервоприводы вращательного

движения используются для:

Промышленных роботов.
Станков с ЧПУ.
Полиграфических станков.
Промышленных швейных машин.
Упаковочных станков.
Приборов.
Авиамоделирования.

Сервоприводы линейного

движения используются, например, в автоматах установки электронных компонентов на печатную плату.

Серводвигатель

Сервомотор для авиамоделизма Серводвигатель — сервопривод с мотором, предназначенный для перемещения выходного вала в нужное положение (в соответствии с управляющим сигналом) и автоматического активного удержания этого положения.

Серводвигатели применяются для приведения в движение устройств управляемых поворотом вала — как открытие и закрытие клапанов, переключатели и так далее.

Важными характеристиками сервомотора являются динамика двигателя, равномерность движения, энергоэффективность.

Серводвигатели широко применяются в промышленности, например, в металлургии, в станках с ЧПУ, прессо-штамповочном оборудовании, автомобильной промышленности, тяговом подвижном составе железных дорог.

В основном в сервоприводах использовались 3-полюсные коллекторные двигатели, в которых тяжелый ротор с обмотками вращается внутри магнитов.

Первое усовершенствование, которое было применено — увеличение количества обмоток до 5. Таким образом, вырос вращающий момент и скорость разгона. Второе усовершенствование — это изменение конструкции мотора. Стальной сердечник с обмотками очень сложно раскрутить быстро. Поэтому конструкцию изменили — обмотки находятся снаружи магнитов и исключено вращение стального сердечника. Таким образом, уменьшился вес двигателя, уменьшилось время разгона и возросла стоимость.

Ну и наконец, третий шаг — применение бесколлекторных двигателей. У бесколлекторных двигателей выше КПД, так как нет щёток и скользящих контактов. Они более эффективны, обеспечивают большую мощность, скорость, ускорение, вращающий момент.

Процесс рекуперации

Зачастую запускается при переключении режимов работы сервомотора: что это такое? Это возвратная энергия, которая выделяется при смене знака (направления движения) относительно вращающего момента. Обычно она не слишком большая, но все равно собирается на конденсаторах, увеличивая, таким образом, напряжение на звене постоянного тока.

В тех же случаях, когда данное неравенство абсолютных значений достигнет серьезной отметки, пороговый уровень емкости шины будет пробит. И тогда все излишки будут сброшены в тормозной резистор.

Мы постарались рассмотреть все особенности данных механизмов и подчеркнуть удобство и перспективность их использования. Предлагаем также взглянуть на схемы сервоприводов, фото и видеоролики на эту тему – чтобы вы могли дополнить свое представление.

Сервопривод переменного тока

В сервоприводах переменного тока используется синхронный двигатель с мощными постоянными магнитами. В таких двигателях частота вращения ротора совпадает с частотой вращения магнитного поля, наводимого в обмотке статора.

Принцип работы сервопривода на основе трехфазного синхронного электродвигателя состоит в следующем. На обмотки статора поступает трехфазное напряжение, которое создает внутри него вращающееся магнитное поле. Это поле взаимодействует с постоянными магнитами, расположенными в роторе. В результате ротор вращается с частотой магнитного поля.

На валу ротора закреплен энкодер с высокой разрешающей способностью. Сигнал от него поступает по отдельному кабелю на специальный вход сервоусилителя. В то же время на управляющий вход сервоусилителя подается сигнал управления. В результате сравнения этих двух сигналов выделяется сигнал рассогласования, величина которого прямо пропорциональна разнице между целевыми и актуальными показателями вращения двигателя. На основании данного сигнала формируется трехфазное напряжение с такими параметрами, которые обеспечивают максимально быстрое уменьшение рассогласования до нуля.