Servo motor ve sürücülerin bağlantısını ve kontrolünü yapmak

Servo motor: Herhangi bir mekanizmanın çalışmasında kuvvet ve tork uygulamada kullanılan dönme veya öteleme motorudur. Servo motorlar açısal konum, ivmelenme ve hız açısından sisteme hassas bir kontrol sağlar. Pozisyon kontrolü geri besleme (feed back) ile bir karar verme ünitesine gönderilerek sistemin davranışını ayarlar.

Bu tip motorlar, kapalı çevrim kontrol sistemi içerisinde yer alır. Sistemdeki mevcut çıkışı baz alarak istenen şekilde değiştirir. Şaftın hareketini ve konumunu kontrol etmek için geri besleme sistemi kullanır.

Servo Motor Özellikleri

Servo motorların alternatif akımla (AC) çalışanları fırçasız AC motor, doğru akımla (DC) çalışanları ise fırçalı DC motor olarak yapılır. Bu motorlar, elektronik yapılı sürücü /programlayıcı devrelerle beraber  kullanılırlar. Günümüzde yapılan servo motor sürücü (servo motor driver); mikroişlemci kontrollü ve dijital yapılıdır. Fırçalı (brushed) motorlar genellikle daha ucuzdur. Çalıştırılması daha kolaydır, fırçasız (brushlees) tasarımlar daha güvenilir, daha yüksek verimliliğe sahip ve daha az gürültülüdür.

Dijital kontrollü, hassas makinelerde kullanılan servo motor özellikleri:

• Servo motorların döndürme momentleri yüksek olur.
• Döndürme momentinin iki katına kadar olan değerlere kısa süreli olarak yüklenirler.
• Motorun devir sayıları 1-10000 d/d arasında istenilen değerlerin birine ayarlanır.
• Hareketleri sık aralıklarla olabilir. Dur-kalk sayıları fazla olabilir. Sayıların fazla olması motor için önemli değildir, olumsuz yönde etkilenmez.
• Kalkış (atalet) momentleri küçüktür. Verilen komutları hemen algılayıp uygularlar.

Servo Motor Yapısı

Bir motor ve geri bildirim ünitesinden oluşur. Motorlar AC veya DC olabilir. Geri bildirim ünitesinde tako genaratörü veya encoder (kodlayıcı) olabilmektedir. Servo motorlar 1 devir/ dakikada hız bölgelerinin altında çalışan, moment-hız kontrolü yapabilen yardımcı motorlardır.

Diğer motorlar arasındaki birinci fark, hızlı frenleme ve ivmelendirme yapmalarıdır. Bunun için döndürme momentinin büyük, eylemsizlik momentinin olabildiği kadar küçük olması gerekir. Bu da iki yöntem ile sağlanır;

Birinci yöntem; eylemsizlik momenti bir silindir de çapa bağlıdır. Rotor çapı küçük tutulmalıdır, gerektiğinde uzunluk arttırılabilir. Zira eylemsizlik momentine uzunluk orantılı bir şekilde etki ederken, çap da etkiler.

İkinci yöntem; rotorun ağırlığıdır. Servo motor, rotorlarının yapıları hafiftir. Rotor demir yerine, hafif yalıtkan bir malzemeden yapıldığında, eylemsizlik momenti 8-10 kez azalır. Hızlanma-yavaşlama normal motorda saniyelerle ölçülür. Servo motorlarda ise milisaniye ile ölçülmektedir. Servo sistem de ihtiyaca göre en çok tercih edilen AC servo motorlar; fırçasız DC motor, DC motor ve sincap kafesli motordur.

Servo motor imalatı DC motorlar gibi yapılır. Bu sistemler mekanik olabileceği gibi elektronik, hidrolik-pnömatik olabilir. Yada başka alanlarda da kullanılır. Servo motor içerisinde herhangi bir motor AC, DC veya Step motor bulunmaktadır. Ayrıca motor sürücü ve kontrol devresini de içerisinde barındırır.

İçerisinde step motor kullanılmayan kapalı devre sistemine de servo sistem denir. Bu yüzden hız kontrolü yapılan basit bir alternatif akım indüksiyon motoruna da servo motor denir.

Servo Motor Farkı

Güç sağlayan servo motorlar geniş bir hız komutunu yerine getirecek biçimde tasarlanmıştır. Servo motorlar kullanıcının komutlarını yerine getirir. Bu komutlar pozisyon, hız ve pozisyonun bileşimi komutlar olabilir. Bir servo motor özellikleri şunlardır;

• Geniş bir hız sınırı içerisinde kararlı olarak çalışmalıdır.
• Devir sayısı, hızlı ve düzgün bir şekilde değiştirilmelidir.
• Küçük boyuttan büyük moment elde edilmelidir.

Servo Motor Kullanım Alanları

Servo motor çeşitleri, özellikle konum ve hız kontrollerinin doğru yapılabilmesi adına kullanılmaktadır. Çok farklı yapıları ve içerdiği farklı özelliklerle geniş bir kullanım alanına sahiptir. Çeşitli endüstrilerde, yüzlerce farklı uygulama için kullanılır. Bunun yanı sıra, ev elektroniği ve oyuncuklar gibi daha yaygın kullanım alanları vardır.

Üstün özelliklere sahip servo motorlar bazı endüstrilerde AC motorların yerine kullanılır. Ayrıca step motor, hidrolik ve pnömatik sistemlerin yerini almaktadır.

Servo motorların kullanım alanları geniştir. Robot teknolojisinde en çok kullanılan motor çeşididir.

• Servo motorlar hassas tezgahların ilerleme hareketlerinde, pozisyon belirleme sistemleri,
• Dijital (sayısal) kontrollü ve bellekli makineler, bilgisayar donanımları, tıbbi cihazlar,
• Alternatör devir ayar mekanizmaları, sargı yarı iletken üretim ünitelerinde, anten sürücüleri ,
• Yüksek hızlı çip yerleştiricilerinde, otomatik ve sabit klimalar,
• Büro, paketleme ve dikiş makinaları, fanlar, laboratuvar ekipmanları, vana sürücüleri, radarlar,
• Otomatik kaynak makinaları, pompalar, nümerik kontrollü makinalarda (CNC), otomatik kapı.

Servo motor bakımı kolay olmasından dolayı tercih edilmektedir. Kullanıldıkları alanlara göre redüktör takılarak redüktörlü servo motor olarak kullanılırlar.

Servo Motor Bağlantısı

Şekilde görüldüğü gibi servo motor ve sürücüleri arasında iki bağlantı vardır. Bunlardan güç bağlantısı üçü faz biri nötr iletkeni 4 damarlı iletkenle yapılır. Geri besleme elemanı ile RS-232 veya RS- 485 bağlantı kabloları ile bağlanır.

Veri alışverişinde bulunabilmesi için kontrol bağlantısı yapılır. Böylece motorun mili istenen sisteme bağlanır. Örnek olarak, dişli kutusu, sonsuz vida, taşıyıcı, kayış-kasnak vs gibi.

Servo Motor ve Sürücü Seçimi

Motor firmalarının boyutlandırma programı vardır. Bunlardan biri de Control Technıques ‘CTSS’ bir servo sistem programıdır. Mekanik detayları belirlenen servo sistemler için servo motor boyutları seçimi yapılır. Belirlenen servo motora uygun servo sürücü seçimi gerçekleştirilir.

 Uygulama adımları

• Sistem elemanları çalışma sayfasına kaydedilir.
• Elemanlar arası bağlantı kurulur.
• Seçilen elemanların özellikleri sisteme uygun olarak hesaplanır.
• Servo sistem detayları dinamik olarak hesaplanır.
• Kurulan sistem yapısı ile ya dosya da saklanır yada yazılı olarak raporlanır.

Sistem elemanları

• Dişli kutusu “Gear box”
• Sonsuz vida “lead Screw”
• Kayış-kasnak “Belt-dulley”
• Taşıyıcı dişli “Roct Pinion”
• Taşıyıcı “Conveyor”
• Silindir sürücü “Cylinden DRive”
• Besleme merdanesi “Feed Roll”
• Mekanik bağlantı “Coupling”
• Çeşitli eylemsizlik “Misc Inertia

Servo Motor Fiyatı

Bir servo alırken seçim kriterlerine dikkat edilmelidir. Bu kriterler: hız, tork, devir, dişli tipi, flanş ve güç değerleri gibi. Bu etkenlere bağlı olarak servo motor fiyatı değişmektedir.

BENZER KONULAR

Servo Motor Çeşitleri

Servo Motor Çalışma Prensibi

AC servo Sürücü