Hvordan fungerer en servomotor? En servomotor er en elektromekanisk enhed, der producerer drejningsmoment og hastighed baseret på den leverede strøm og spænding. En servomotor fungerer som en del af et lukket sløjfesystem, der giver drejningsmoment og hastighed som kommanderet fra en servocontroller, der bruger en feedback-enhed til at lukke sløjfen. Feedbackenheden leverer information såsom strøm, hastighed eller position til servocontrolleren, som justerer motorhandlingen afhængigt af de kommanderede parametre.
Servomotorer fås i en lang række typer, former og størrelser. Udtrykket Servo blev først brugt i 1859 af Joseph Facort, der implementerede en feedbackmekanisme til at hjælpe med at styre et skib med damp til at kontrollere rorerne. En servomotor er en del af en servomekanisme, der består af tre nøgleelementer - en motor, en feedback -enhed og kontrolelektronik. Motoren kan være AC eller DC, børstet eller børsteløs, roterende eller lineær og af enhver størrelse. Feedback-enheden kan være et potentiometer, hall-effekt-enhed, tachometer, resolver, koder, lineær transducer eller enhver anden sensor efter behov. Afslutning af servosystemet er kontrolelektronikken, der strømmer motoren og sammenligner feedback -data og kommandohenvisning for at verificere, at servomotoren fungerer som befalet. Der er mange typer servo-motoriske applikationer, fra enkle DC-motorer, der bruges i hobbyapplikationer (såsom modelfly) til sofistikerede børsteløse motorer, der er drevet af komplekse bevægelseskontrollere, der bruges til multi-aks-bearbejdningscentre. Et eksempel på en almindelig servomekanisme er en køretøjskrydstogtskontrol, der består af en motor (motoren), en hastighedssensor (feedback) og elektronik for at sammenligne køretøjets hastighed med den indstillede hastighed. Hvis køretøjet bremser ned, fører sensoren disse data til elektronikken, som igen øger gassen til motoren for at intensivere hastigheden til det ønskede sætpunkt-et simpelt lukket loop-system.
En simpel industriel servomotor består af en permanent magnet DC-motor med en integreret omdrejningstæller, der giver en udgangsspænding proportional med hastigheden. Drivelektronikken leverer den nødvendige spænding og strøm til motoren baseret på spændingen tilbageført fra omdrejningstælleren. I dette eksempel er en kommanderet hastighed (repræsenteret som en kommando-referencespænding) indstillet i driveren, derefter sammenligner kredsløbet i driveren omdrejningstællerens feedbackspænding og bestemmer, om den ønskede hastighed er blevet opnået - kendt som en lukket hastighedsløkke. Hastighedsløkken overvåger den kommanderede hastighed og omdrejningstællerfeedback, mens driveren justerer strømmen til motoren for at opretholde den ønskede kommanderede hastighed.
I et mere sofistikeret servosystem er flere indlejrede sløjfer tunet til optimal ydeevne for at give præcis bevægelseskontrol. Systemet består af strøm-, hastigheds- og positionsløkker, der anvender præcisionsfeedback-elementer. Hver sløjfe signalerer den efterfølgende sløjfe og overvåger de relevante feedback-elementer for at foretage realtidskorrektioner for at matche de beordrede parametre.
Basissløjfen er strøm- eller drejningsmomentløkken. Strøm er proportional med drejningsmomentet i en roterende motor (eller kraft i en lineær motor), som giver acceleration eller tryk. En strømsensor er en enhed, der giver feedback relateret til strømmen, der løber gennem motoren. Sensoren sender et signal tilbage til styreelektronikken - typisk et analogt eller digitalt signal proportionalt med motorstrømmen. Dette signal trækkes fra det beordrede signal. Når servomotoren er på den kommanderede strøm, vil sløjfen være tilfredsstillet, indtil strømmen falder under den kommanderede strøm. Sløjfen vil derefter øge strømmen, indtil den beordrede strøm er nået, hvor cyklussen fortsætter med opdateringshastigheder under et sekund.
Hastighedssløjfen fungerer på samme måde med en spænding, der er proportional med hastigheden. Hastighedssløjfen sender strømsløjfen en kommando om at øge strømmen (og dermed øge spændingen), når hastigheden falder under den beordrede hastighed.
Positionssløjfen accepterer en kommando for en PLC eller bevægelsescontroller, som igen giver en hastighedskommando, der føres til hastighedsløkken, som igen kommanderer den nødvendige strøm til at accelerere, vedligeholde og decelerere motoren til at bevæge sig til den beordrede position . Alle tre sløjfer arbejder i optimeret synkronisering for at give jævn og præcis kontrol af servomekanismen.