تعريف محرك السيرفو(servo):
هو جهاز إلكتروميكانيكي ينتج عزم الدوران والسرعة بناءً على التيار والجهد المزودين. يعمل محرك سيرفو كجزء من نظام الحلقة المغلقة، الذي يوفر عزم الدوران والسرعة.
تستخدم محركات سيرفو (servo) للتحكم في الموضع والسرعة بدقة شديدة، ولكن في حالة بسيطة، يمكن التحكم في الموضع فقط.
يتم التحكم بالمحرك بإشارة كهربائية، سواء كانت تشابهية أو رقمية، والتي تحدد مقدار الحركة التي تمثل موضع القيادة النهائي للمحور.
إذا كان المحرك يعمل بواسطة مصدر طاقة تيار مستمر فإنه يسمى محرك سيرفو(servo) DC ، وإذا كان محركًا يعمل بالتيار المتردد فإنه يسمى محرك سيرفو(servo) التيار المترددAC.
مبدأ عمل محركات السيرفو (servo):
يمكن استشعار الوضع الميكانيكي للعمود باستخدام مقياس جهد مقترن بعمود المحرك من خلال التروس. يتم تحويل الوضع الحالي للعمود إلى إشارة كهربائية بواسطة مقياس الجهد، ومقارنتها بإشارة دخل مرجعية (تمثل الموضع المطلوب للمحور). في محركات (servo) الحديثة، تُستخدم أجهزة التشفير أو أجهزة الاستشعار الإلكترونية لتحديد موضع العمود.
إذا اختلفت إشارة التغذية الرجعية (والتي تمثل الموضع الحالي) عن المدخلات المطلوبة، يتم إنشاء إشارة خطأ. ثم يتم تضخيم إشارة الخطأ هذه وتطبيقها كمدخل للمحرك، مما يؤدي إلى دوران المحرك. وعندما يصل العمود إلى الموضع المطلوب، تصبح إشارة الخطأ صفرية، وبالتالي يظل المحرك ثابتًا في الوضع.
نظرًا لأن الإدخال الفعلي المطبق على المحرك هو الفرق بين إشارة التغذية الراجعة (الوضع الحالي) والإشارة المطبقة (الموضع المطلوب)، فإن سرعة المحرك تتناسب مع الفرق بين الوضع الحالي والموضع المطلوب. تتناسب كمية الطاقة التي يطلبها المحرك مع المسافة التي يحتاجها للوصول إلى الموضع المطلوب.
أنواع محركات السيرفو(servo):
تتوفر هذه المحركات بأحجام عديدة وفي ثلاثة أنواع أساسية: الدوران الموضعي، والدوران المستمر، والخطي.
1- مضاعفات الدوران الموضعية: هذا هو النوع الأكثر شيوعًا. يدور عمود الخرج نصف دورة، أو 180 درجة. توجد آلية ضمن مجموعة التروس تمنع الدوران فوق هذا الحد وذلك لحماية المحرك.
2- مضاعفات الدوران المستمر: وهو مشابه لمضاعفات الدوران الموضعية ولكن يمكنه الدوران 360درجة، أي دورة كاملة، بسرعات مختلفة، كما أنه يتم تحديد اتجاه الدوران (مع أو عكس عقارب الساعة بحسب متطلبات العمل).
3- المحركات الخطية: هذا أيضًا يشبه محرك سيرفو التدوير الموضعي الموصوف أعلاه، ولكن مع تروس إضافية (عادةً آلية رف وترس) لتغيير الإخراج من دائري إلى ذهاب وإياب.
تتوفر محركات سيرفو(servo) في تصنيفات القدرة من جزء من واط حتى 100 واط.
تطبيقات محركات السيرفو (servo):
يتم استخدامها على نطاق واسع في تطبيقات تتطلب القيام بمهمة محددة بشكل متكرر بطريقة دقيقة للغاية، سنقوم بطرح بعض الأمثلة:
**الكاميرات والتلسكوبات والهوائيات:
سواء كان ذلك للعثور على إشارة راديو أو التقاط صور لمجرة تبعد سنوات ضوئية أو موضوعًا في الاستوديو، غالبًا ما تلعب محركات سيرفو(servo) أدوارًا مهمة في تركيز المعدات المستخدمة لإنجاز هذه الأشياء.
**تكنولوجيا المصاعد:
السلامة هي الأهم عندما يخطط المصممون ويبنون أنظمة نقل المباني. عادةً ما تستخدم المصاعد محركات سيرفو لنقل الركاب بأمان وسلاسة في بعض أعلى المباني في العالم.
**علم الروبوتات:
أصبحت الروبوتات رائجة للغاية ، ويبدو أن تطبيقاتها العملية تزداد يومًا بعد يوم. تستخدم جميع تصميمات الروبوت تقريبًا محركات (servo)، نظرًا لحجمها الفعال والمتغير وكثافة القوة والدقة. يمكن أن تتراوح تطبيقات الروبوت هذه من التحكم في إيقاف وبدء وسرعة تفجير القنابل، أو مركبات مكافحة الحرائق غير المأهولة، إلى مفاصل الأذرع الآلية.
محركات السيرفو(servo) الصناعية(AC):
وهي محركات تعمل بالتيار المتناوب. يتمثل الاختلاف الرئيسي بين محرك السيرفو للتيار المتناوب وجميع محركات التيار المتناوب الأخرى في دمج المشّفر ووحدة التحكم. ويمكن أن يكون المحرك نفسه أي نوع من محركات التيار المتناوب.
من ناحية البناء: هناك نوعان متميزان من محركات التيار المتناوب يعتمدان على البناء:
متزامن وتحريضي.
المحرك التحريضي:
يتم تصنيع المحركات التحريضية من حلقات قصر مختصرة على العضو الدوار. يتم “تحريض” الجهد في الدوار من خلال الحث الكهرومغناطيسي.
إنها متينة ومتعددة الاستخدامات ويمكن أن توفر قوة كبيرة بالإضافة إلى التحكم في السرعة المتغيرة.
المحرك المتزامن:
يتم إنشاء المحركات المتزامنة من دائر ملفوف حيث يتم وضع ملفات من الأسلاك في مجاري الدوار. تم تصميم هذه المحركات لتعمل بسرعة معينة ، بالتزامن مع المجال المغناطيسي الدوار.
علبة السرعه: يمكن أن تتضمن محركات التيار المتناوب أيضًا تروسًا لزيادة عزم الدوران وتقليل السرعة وتبسيط تصميم المحرك.
يوجد عدد من مجموعات السرعه المختلفة التي يمكن استخدامها.
1- تشغيل المحرك على مدى سرعته الأمثل.
2- تقليل حجم المحرك بضرب عزم الدوران.
3- تقليل القصور الذاتي المنعكس لتحقيق أقصى تسارع.
4- توفير أقصى صلابة التوائية.
محركات السيرفو التيار المتناوب هي المفضلة في التحكم نظرًا لقدراتها على التحكم، إلى جانب انه يمكن العثور على تطبيقات محركات السيرفو التيار المتناوب في تكنولوجيا النقل والطباعة ومعالجة الأخشاب والمنسوجات الصناعية ، صناعة البلاستيك ، صناعة الأغذية والتغليف ، مصانع التعبئة والتغليف والأدوات الآلية.
المراجع:
