میکرو سرو موتور چیست و چه کاربردی دارد

 

سرو موتورهای بسیار کوچک را میکرو سرو می گویند، این مدل از سرو موتور ها به علت سایز کوچک و وزن سبک آنها بسیار محبوب و پرطرفدار می باشد. به میکرو سرو موتور سرو دیجیتال مدل SG90 نیز می گویند

 

میکرو سرو موتور ها حدودا تا ۹۰ گرم می باشند و گشتاوری ۱.۲ تا ۱.۸ کیلوگرم دارند، این قطعات ولتاژی که برای کار نیاز دارند مابین ۴.۸ تا ۶ ولت می باشد.

بیشتر بخوانید : سرو موتور چیست ؟

یکی از علت های سبک بودن میکرو سروو ها جنس چرخ دنده های موتور می باشد که از پلاستیک ساخته شده است. برخلاف وزن سبک و اندازه کوچک میکرو سروو ها قدرت خروجی آنها بسیار بالا می باشد. چرخش ۱۸۰ درجه ای این سروو موتور باعث گردیده تا با زاویه ۹۰ درجه به هر طرف که نیاز است بچرخد.

بیشتر بخوانیم ....

راه اندازی سرو موتور به روش های مختلف

جهت راه اندازی سرو موتور ها به برد کنترلی دیگری نیاز هست که متناسب با قدرت سرو موتور متفاوت می شود چرا که مقدار قدرت سرو موتور ها با یکدیگر متفاوت است، در این مطلب سعی شده است از چندین برد کنترلی برای راه اندازی سروو به روش های مختلف توضیح مختصری داده شود.

سرو موتور ها از پر کاربرد ترین قطعات در صنعت رباتیک و در صنایع تولیدی می باشد. سرو موتورها به دو دسته DC  و AC تقسیم می شوند.

اجزای تشکیل دهنده سرو موتور از یک موتور DC یا  AC و یک برد الکترونیکی تخصصی کنترل کننده می باشد. منظور از کنترل کننده سرو موتور کنترل و تغییر زاویه شافت خارجی موتور می باشد.

راه اندازی سرو موتور به واسطه برد آردوینو

آردوینو بردی از جنس نانو است که جهت راه اندازی سرو موتور و کنترل آن به کار برده می شود. این برد تغذیه سرو موتور را برعهده دارد برای تامین نیرو می توان از پایه ۵V روی برد استفاده کرد.

برای فرستادن سیگنال هم می توان از پایه D9 استفاده کرد. اصولا کتابخانه سرو موتور به آردوینو امکان کنترل سرو موتور را می دهد.

باید این نکته را در نظر داشت که اگر قصد راه اندازی بیش از یک سرو موتور را داشته باشید نباید هرگز از آردوینو استفاده شود و میتوان از یک تغذیه خارجی بهره مند شد.

 راه اندازی سروو با میکرو کنترلر ATMEGA32

برای کنترل سرو موتور ها با استفاده از خاصیت PWM می توان پالس ها یی را به برد سرو موتور داد.  Atmega32 برای تولید یک پالس مناسب از تایمر استفاده می کند به این صورت که با استفاده از تایمر ۱۶ بیتی و مقدار دهی رجیستر محاسبه گردد تا مثلا سرو موتور در یک دمای معینی متوقف شود.

سرو موتور ها دارای ۳ سیم می باشند یک سیم مربوط به پالس هایی است که از PWM دریافت می کند و کنترلر موتور را روشن می کند.

راه اندازی توسط میکروکنترلر AVR ATMEGA32

از این میکرو کنترلر برای راه اندازی سروو های کوچک و کم وزن استفاده می شود و کاربرد این نوع از سرو موتور ها در ساخت مدل می باشد. این روش برای صنعت و کارهایی که نیاز به دقت بیشتری است مناسب نمی باشد.

به تازگی روشی تایید شده تا بدون نیاز به PWM سرو موتور را راه اندازی کرد به این صورت که سرو موتور با یک دوره تناوب ثابتی به حرکت در می آید که در حقیقت با تغییر مدت زمان میتوان زاویه سروو را تعیین کرد.

 

راه اندازی سرو موتور به روش ها مختلف

مقدار قدرت سرو موتور ها متفاوت است، جهت راه اندازی سرو موتورها به برد کنترلی دیگری نیاز هست که متناسب با قدرت سرو موتور متفاوت می شود در این مطلب سعی شده است از چندین برد کنترلی برای راه اندازی سرو موتور به روش های مختلف توضیح مختصری داده شود.

سرو موتور ها از پر کاربرد ترین قطعات در صنعت رباتیک و در صنایع تولیدی می باشد. سرو موتورها به دو دسته DC  و AC تقسیم می شوند. اجزای تشکیل دهنده سرو موتور از یک موتور DC یا  AC و یک برد الکترونیکی تخصصی کنترل کننده می باشد.منظور از کنترل کننده سرو موتور کنترل و تغییر زاویه شافت خارجی موتور می باشد.

راه اندازی سرو موتور به واسطه برد آردوینو

آردوینو بردی از جنس نانو است که جهت راه اندازی سرو موتور و کنترل آن به کار برده می شود. این برد تغذیه سرو موتور را برعهده دارد برای تامین نیرو می توان از پایه ۵V روی برد استفاده کرد. برای فرستادن سیگنال هم می توان از پایه D9 استفاده کرد. اصولا کتابخانه سرو موتور به آردوینو امکان کنترل سرو موتور را می دهد.

باید این نکته را در نظر داشت که اگر قصد راه اندازی بیش از یک سرو موتور را داشته باشید نباید هرگز از آردوینو استفاده شود و میتوان از یک تغذیه خارجی بهره مند شد.

 راه اندازی سرو موتور با میکرو کنترلر ATMEGA32

برای کنترل سرو موتور ها با استفاده از خاصیت PWM می توان پالس ها یی را به برد سرو موتور داد.  Atmega32 برای تولید یک پالس مناسب از تایمر استفاده می کند به این صورت که با استفاده از تایمر ۱۶ بیتی و مقدار دهی رجیستر محاسبه گردد تا مثلا سرو موتور در یک دمای معینی متوقف شود. سرو موتور ها دارای ۳ سیم می باشند یک سیم مربوط به پالس هایی است که از PWM دریافت می کند و کنترلر موتور را روشن می کند.

راه اندازی سرو موتور توسط میکروکنترلر AVR ATMEGA32

از این میکرو کنترلر برای سرو موتور های کوچک و کم وزن استفاده می شود و کاربرد این نوع از سرو موتور ها در ساخت مدل می باشد. این روش برای صنعت و کارهایی که نیاز به دقت بیشتری است مناسب نمی باشد.

به تازگی روشی تایید شده تا بدون نیاز به PWM سرو موتور را راه اندازی کرد به این صورت که سرو موتور با یک دوره تناوب ثابتی به حرکت در می آید که در حقیقت با تغییر مدت زمان میتوان زاویه سرو موتور را تعیین کرد.

 

کاربردهای سرو موتور

کاربرد سرو موتور ها در صنایع مختلف بسیار است برای نمونه : برای حرکت آسانسور یا کنترل حرکت و موقعیت آسانسور در هواپیماها از نوع رادیو محوری استفاده می شود یا در صنعت رباتیک جهت کنترل حرکات یا جهت گیری های دقیق ربات کاربرد دارد ، سرو موتورها در حفظ نمودن مایع هیدرولیک در مکانیسم های هیدرولیکی در صنعت هوافضا مورد استفاده قرار می گیرد.

بیشتر بخوانید : آشنایی با انواع سرو موتور

به طور کلی هرجایی که موتور التریکی یا الکتروموتور باشد میتوان از سرو موتور بهره گرفت، سرو موتورها اصولا قیمت بالایی دارند و برای مصرف کننده به صرفه نمی باشد ، اما از طرفی ظرافت کاری ، دقت کاری ، عکس العمل سریع، متغیر بودن گشتاور و سرعت عملکرد سرو موتور بسیار بالاست و در نتیجه در کارهایی که دارای حساسیت بالایی می باشند استفاده از سرو موتور از ملزومات کار می باشد. سر موتور ها تا حدودی جایی طرفدار دارند که الکتروموتور معمولی قادر به پاسخگویی نیاز مصرف کننده نباشد. اکثر سرو موتور ها در سیستم های کنترلی و کیفی که نیاز به الکتروموتور هم دارند مثل سیستم های اتوماسیون صنعتی کاربرد دارند.

سرو موتور های چرخشی موقعیتی چون می توانند شفت را در حالت چرخش نصفه یک دایره بچرخانند و به وسیله سنسور گردشی می کنند از چرخش زیاد جلوگیری میکنند مناسب بازو های اتوماتیک می باشند.

در سرو موتور چرخش دائم از لحاظ عملکرد مانند سرو موتور های چرخشی موقعیتی می باشند با این تفاوت که در جهت عقربه های ساعت و برعکس آن می تواند بچرخد در سیستم های راداری بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد.

در مدل سرو موتور خطی با تفاوت دارا بودن چرخ دنده های مازاد جهت تنظیم درجه در صنعت هایی مانند هواپیما ها و … کاربرد دارند.

سرو موتورها در دستگاههای الکترونیکی مانند دی وی دی و انواع پخش کننده های دیسک نیز به کار برده می شود. همچنین از سرو موتور ها در صنعت خودرو سازی جهت کنترل سرعت اتومبیل استفاده می شود.

در برخی دستگاهها که الکتروموتور معمولی به درستی عمل نمی کنند کاربرد سرو موتورها پر رنگ تر می باشد مانند : ماشین آلات نساجی ، دستگاه های چاپ ، سینما های ویژه مانند سه بعدی یا پنج بعدی ، دستگاه هایی که مخصوص تزریق پلاستیک هستند، دستگاه های برش مثل CNC که مخصوص برش چوب یا فلز یا حتی طلا هستند، و تمام دستگاه هایی که مخصوص تولید قطعات الکترونیکی هستند.

سرو موتورها در بهینه کردن مصرف انرژی و زمان و هزینه بسیار کارایی دارند. کاربرد سرو موتورها در فرآیند های کنترلی به ۴ صورت زیر می باشد :

۱- کنترل موقعیت

۲- کنترل سرعت

۳- کنترل به شکل دستی

۴- کنترل قطعات داخلی مانند گشتاور

 

سرو موتور DC انواع آن و اجزای تشکیل دهنده سروو DC

زمانی که موتور dc توسط موتوری جداگانه با قطب های آهن ربایی دائم تحریک میشود به این قطغه سرو موتور DC گفته میشود. همچنین اگر یک موتور dc را توسط یک سرومکانیسم کنترل کنیم در حقیقت سرو موتور را بوجود آورده ایم.

آرمیچر کنترل کننده اصلی سرو موتور DC میباشد آرمیچر های به کار رفته در سرو موتورها طوری طراحی میشوند که دارای مقاومت زیادی باشند به همین علت از نشانه های گشتاور سرعت خطی بودن آن است همچنین شیب آن منفی نسبتا زیاد میباشد.

انواع سرو موتور DC

سرو موتور DC شنت ، جداگانه محرک ، مغناطیسی داکت ، فاقد تراش و ….
این موتورها که از آنها به نام سرو موتور یاد میشود در کارکردشان دارای ویژگی های متفاوتی است به طور مثال سرعت شفت یا سرعتی شفت با آن می چرخد براساس تعداد دور در دقیقه محاسبه میشود.

اجزا تشکیل دهنده

این اجزا بر اساس نوع نیاز و طراحی میتوانند متفاوت باشند یرای نمونه بعضی از موتور dc گیربکس ندارند. اجزای تشکیل دهنده سرو موتور : قاب بیرونی ، موتورdc ، چرخدنده ها، شفت خروجی ، پتانسیومتر، سیم های سیگنال و تغذیه ، مدار های الکترونیکی و بازوهای سرو

کاربرد سرو موتور

امروزه این سرو موتور dc عملکردی بالا در لیگ های مختلف ربوکاپ مانند ربات های خانگی ، ربات های امداد و نجات، ربات های مین یاب و خصوصا لیگ ربات های فوتبالیست انسان نما میباشد. همچنین این سرو موتور dcدیجیتال در پروژه های مختلف علمی پژوهشی کاربرد های بسیاری دارد.

از دیگر کاربردهای سرو موتور dc میتوان به ماشین های کنترلی اسباب بازی، cd player ، dvd player ، دستگاه پرینت و چاپ و تنظیم آنتن اشاره نمود.

 

سروو موتور

سروموتور ها را می توان به نوعی از الکتروموتورها خطاب کرد که دارای دقت فوق العاده بالایی می باشند که از این دقت در جهت ها ، سرعت ها و زوایای مختلفی که نیاز ما می باشد استفاده می شود .

اگر بخواهیم بصورت ساده و راحت بیان کنیم از سرو درایو یا همان سروموتور ها می توان در هر کجایی که الکتروموتور استفاده می شود استفاده کرد ولی چون قیمت بسیار بالاتری نسبت به الکتروموتور دارا می باشد درمکان ها و مواردی که نیاز به یک دقت خاص وجود دارد استفاده می گردد. مثلاً برای چرخاندن یک چرخ و فلک ساده میتوان از یک الکتروموتور ساده استفاده کرد که قیمت آن شاید یک دهم قیمت سروموتور باشد ولی حال اگر نیاز باشد که به چرخ و فلک یک سری دستورات با دقت های خاص داده شود مثلاً اینکه سرعت شروع چقدر باشد ، چند دور بچرخد و یا در چه زوایایی و با چه سرعتی و دوری بچرخد باید از سروموتور برای دادن فرمان استفاده کرد .

از دیگر کاربردهای مهم سروموتور ها می توان استفاده در دستگاه های CNC فلزات و طلا و جواهر سازی و همچنین تولید قطعات الکترونیکی نام برد که به دقت بسیار بالایی نیاز دارند .

اندازه و توان سروموتور ها بستگی به کاربرد آنها دارد و در دو نوع برق AC و DC ساخته می شوند .

تنظیمات مد موقعیت در سرو موتور

تنظیمات مد موقعیت در سرو موتور 

هنگامی که یک سرو موتور در مد کنترلی موقعیت(Position Control) قرار می گیرد، با دو روش قابل کنترل است،

کنترل دیجیتال با ارسال قطار پالس مربعی

کنترل انالوگ با ارسال ولتاژ خطی(۰-۱۰Volt)

به حالتی که سروو را از طریق ولتاژ کنترل می کنیم حالت کنترل ولتاژی یا V-Commandمی گویند و به حالتی که سرو موتور را با پالس کنترل می کنیم حالت کنترل پالسی یاP-Command می گویند.

 در حالت کنترل ولتاژی سیستم سروو موتور، سیستم کنترلر موقعیت(برای مثال۸۰۲Cزیمنس  یا ماجول های Position Control انالوگ شرکت امرن) یک خروجی انالوگ (بصورت معمول -۱۰V ~ +10V )را به سرو ارسال کرده و برای فیدبک از از انکودر فیدبکسروو موتور استفاده می کند، شماتیک کنترلی سیستم V-Command بصورت تصویر زیر می باشد:

 

همانطور که در تصویر بالا مشاهده می شود این نکته مهم را باید در نظر داشت که سرو درایو باید در مد سرعت(Speed mode) یا گشتاور (Torque Mode)تنظیم شده باشد تا بتوان با ان عملیات کنترل موقعیت را انجام داد. بصورت معمول تمامی سرووهایی که مد کنترلی سرعت یا گشتاور را داشته باشند، قابلیت کنترل P-Command را دارند.

در حالت کنترل دیجیتال یا کنترل پالسی یک قطار پالس مربعی به سروو درایو ارسال می گردد و  نیازی به گرفتن فیدبک نیست و دریافت فیدبک از سرو درایو می تواند بصورت اختیاری باشد. این قطار پالس مربعی که از طریق کنترلر موقعیت به سرو درایوارسال می گردد را از دو دید مختلف بررسی می کنیم:

طبقه بندی سخت افزاری: میزان سطح ولتاژ
طبقه بندی نرم افزاری: فرمت ارسال پالس به سرو درایو

طبقه بندی سخت افزاری:

سطح ولتاژ خروجی کنترلر ۵ ولت(Line Driver)
سطح ولتاژ خروجی کنترلر ۲۴ ولت(Open-collector)

سطح ولتاژ خروجی کنترلر ۵ ولت

سطح ولتاژ ورودی پالس در سروو درایو ۵ولت می باشد ولی سطح ولتاژ خروجی کنترلرموقعیت ۵ولت یا ۲۴ولت می باشد، هنگامی که سطح ولتاژ خروجی کنترلر ۵ولت باشد، این خروجی بصورت مستقیم به ورودی پالس سروو درایو متصل می گردد و به این حالت Line Driver می گویند،نحوه اتصال خروجی کنترلر به ورودی سرو درایو مشابه تصویر زیر می باشد. نمونه هایی از این نحوه سیم کشی سخت افزاری مانند اتصال خروجی کارت Motion Card سری ADT-8840 یا کارت ADT-8948 شرکت ADTECH.

سطح ولتاژ خروجی کنترلر ۲۴ ولت

در حالتی که خروجی کنترلر بصورت ترانزیستوری با سطح ولتاژ ۲۴ولت باشد(برای مثالPLC سری DVP-28SV11T دلتا یا PLC سری ۶۰MCT فاتک یا PLC سری S7200-CPU226XP زیمنس) در این حالت  برای تبدیل سطح ولتاژ ۲۴ولت(در کنترلر) به سطح ولتاژ ۵ولت(در سرو درایو) یک مقاومت(بین ۱K-ohm تا ۲.۲K-ohm بسته به شرکت سازنده و مشخصات سرو درایو) را در مسیر خروجی از کنترلر به سرو درایو سری می کنند، در برخی از سرو های موجود در بازار برای تسهیل در اتصالات سیم بندی فرمان سرو درایو، شرکت سازنده این مقاومت(مقاومت کاهش ولتاژ) را بصورت داخلی در سرو درایو تعبیه می کنند(مانند سروو درایو های سری ASDA-A2 یا ASDA-B2 دلتا(  نحوه اتصال کنترلر به سرو درایو در تصویر زیر مشاهده می شود:

بصورت نرمال در حالت Line driver فرکانس بالاتری نسبت به حالت Open Collectorداریم و ایزوله بودن سیستم line driver یکی از بزرگترین مزایای آن می باشد.

طبقه بندی نرم افزاری:

در طبقه بندی نرم افزاری برای کنترل موقعیت دیجیتال یک سروو درایو، ۳حالت مختلف پالس خروجی بصورت زیر می باشد:

یک پالس/یک ورودی(PULSE/DIR) 
یک پالس/دو ورودی(CW/CCW)
دوپالس/دو ووردی(A/B Phase)

معمولا  بیشتر سرو  درایو های استاندارد موجود در بازار هر سه حالت را پشتیبانی می کنند، همچنین در کنترلر های موقعیت هم این قابلیت بصورت نرم افزاری قابل تنظیم است، نکته ی مهم این است که باید در کنترلر کننده و در سرو درایو  هر دو روی یک حالت تنظیم شده باشند،

در تصویر زیر سه حالت مختلف را مشاهده می کنید:

یک پالس یک ورودی(یا PULSE/DIR) :

در این حالت یک خروجی کنترلر از نوع پالس می باشد و یک خروجی دیگر که به نام Dir(کوته شده عبارت Direction) می باشد برای تنظیم جهت سرو موتور استفاده می شود، برای مثال هنگانی که سرو موتور راستگرد حرکت می کند ورودی Dir ان باید ۰ و هنگامی که چپگرد کار می کند ورودی Dir ان ۱ شده باشد

یک پالس دو ورودی(CW/CCW)

در این حالت دو ورودی پالس به سرو درایواعمال می شود، در صورتی که به ورودیPULSE پالس اعمال کنیم، سروو بصورت راستگرد حرکت می کند و چنانچه به ورودیDir پالس اعمال کنیم سرو موتو بصورت چپگرد کار می کند، نکته مهم این که در هر لحظه به یکی از ورودی های سرو درایو پالس اعمال می شود.

دوپالس/دو ووردی(A/B Phase)

در این حالت همواره  و بطور همزمان به ورودی های PULSE و  DIR پالس هایی با اختلاف فاز ۹۰ درجه اعمال می کنیم، (یک نمونه ی خوب مولد پالس A/B Phase انکودر های نوری می باشد) چنانچه تقدم با فاز A باشد سروو راستگرد و چنانچه تقدم با فاز Bباشد سرو موتور چپگرد حرکت خواهد کرد.

 هرکدام از این حالت های نرم افزاری فوق، مزایا و معایب خاص خود را دارند و بسته به نوع کنترلر استفاده شده، در کاربرد های مختلف متفاوت است.

عنوان دومین مطلب آزمایشی من

این متن دومین مطلب آزمایشی من است که به زودی آن را حذف خواهم کرد.

زکات علم، نشر آن است. هر وبلاگ می تواند پایگاهی برای نشر علم و دانش باشد. بهره برداری علمی از وبلاگ ها نقش بسزایی در تولید محتوای مفید فارسی در اینترنت خواهد داشت. انتشار جزوات و متون درسی، یافته های تحقیقی و مقالات علمی از جمله کاربردهای علمی قابل تصور برای ,بلاگ ها است.

همچنین وبلاگ نویسی یکی از موثرترین شیوه های نوین اطلاع رسانی است و در جهان کم نیستند وبلاگ هایی که با رسانه های رسمی خبری رقابت می کنند. در بعد کسب و کار نیز، روز به روز بر تعداد شرکت هایی که اطلاع رسانی محصولات، خدمات و رویدادهای خود را از طریق بلاگ انجام می دهند افزوده می شود.

عنوان اولین مطلب آزمایشی من

این متن اولین مطلب آزمایشی من است که به زودی آن را حذف خواهم کرد.

مرد خردمند هنر پیشه را، عمر دو بایست در این روزگار، تا به یکی تجربه اندوختن، با دگری تجربه بردن به کار!

اگر همه ما تجربیات مفید خود را در اختیار دیگران قرار دهیم همه خواهند توانست با انتخاب ها و تصمیم های درست تر، استفاده بهتری از وقت و عمر خود داشته باشند.

همچنین گاهی هدف از نوشتن ترویج نظرات و دیدگاه های شخصی نویسنده یا ابراز احساسات و عواطف اوست. برخی هم انتشار نظرات خود را فرصتی برای نقد و ارزیابی آن می دانند. البته بدیهی است کسانی که دیدگاه های خود را در قالب هنر بیان می کنند، تاثیر بیشتری بر محیط پیرامون خود می گذارند.