מאמר זה מציג תכנית של בקרת מנוע סרוו באמצעות מחשב מיקרו בעל שבב יחיד. התוכנית הוחלה בהצלחה על מדפסת המחשב הצבעונית, שיכולה לממש את השליטה היציבה בתהליך ההדפסה ולשלוט במדויק על מיקום ההדפסה.
מנוע סרוו שייך לשיעור של מנוע שליטה, המחולק למנוע סרוו dc ומנוע סרוו ac. מכיוון שמנוע סרוו ac יש יתרונות של גודל קטן, משקל קל, תפוקת מומנט גדולה, אינרציה נמוכה וביצועי בקרה טובים, הוא נמצא בשימוש נרחב ב מערכת הבקרה האוטומטית ומערכת איתור אוטומטית כאלמנט ביצועי להמרת האות החשמלי שליטה לסיבוב המכני של הפיר. בגלל דיוק המיקום הגבוה של מנוע סרוו, יותר ויותר מערכות בקרת עמדה מודרניות אימצו את מנוע סרוו ac כחלק העיקרי של מערכת בקרת המיקום, העיצוב של נייר זה משמש גם במערכת בקרת המיקום של המדפסת.
מערכת בקרה זו מאמצת מנוע סרוו ac panaxonic MSMA082A1C ומממשת את השליטה במנוע הסרוו באמצעות בקר מחשב יחיד בעל שבב יחיד. מצב הבקרה של מנוע סרוו כולל בעיקר בקרת מיקום ובקרת מהירות. על מנת לשפר את החלקות של הנעת הזרבובית לריצה, נבחר מצב הבקרה של בקרת המהירות למימוש השליטה במנוע סרוו, על מנת לעשות שימוש במודל בקרת העקומה בצורת s של מערכת מנוע סרוו בכדי להשיג את האידיאל אפקט שליטה. תרשים החסימה של הרכב המערכת מוצג באיור 1, בו פלט בקר המיקרו למחשב השבב היחיד לאות בקרת כונן סרוו, ואז על ידי התנועות של מנוע סרוו מפעיל סרוו כנדרש, באותו זמן, הבקר מקבל קידוד פוטו-אלקטרי קבוע בצלחת הרוטור של מנוע סרוו כפי שמקורו בסיבוב של אות דופק המשוב של המנוע, בכדי לממש את הזרבובית של מנוע סרוו בכדי לנהוג בזיהוי ובקרה של מצב ריצה, יוצרים מערכת בקרת לולאה סגורה. בכדי לממש את השליטה המדויקת במיקום ההדפסה, דיסק קידוד הפוטואלקטרי ברזולוציה של 2000p / r נבחר כיחידת חישת המיקום להמרת מיקום זווית הסיבוב של ה- S מנוע ervo לאות דופק חשמלי, בכדי לספק לבקר יחידת המיקרו עם שבב יחיד בקרת מעקב אחר מיקום ההדפסה
מערכת זו בוחרת panasonic MINAS, מנהל התקן סרוו ac דיגיטלי מלא MSDA083A1A (מדד הביצועים העיקרי שלו הוא: מתח אספקת החשמל הוא 200V תלת פאזי, הכוח המדורג של המנוע האדפטיבי הוא 750W, סוג המקודד הוא 3000p / r). מחבר מנהל התקן סרוו CN I / F (פין 50) משמש ככניסה / פלט של אות הבקרה החיצונית, והמחבר CN SIG (פין 20) משמש כחוט החיבור של מקודד מנוע הסרוו.
בסוף חיי המיסב, הרטט והרעש של המנוע יגדלו משמעותית. כאשר המרווח הרדיאלי של המסב מגיע לערך הבא, יש להחליף את המיסב.
הסר את המנוע, מקצה הארכת הפיר או ניתן להוציא את הקצה הלא-מאריך של הרוטור.אם אין צורך להסיר את המאוורר, נוח יותר להסיר את הרוטור מהמתח הלא צירי. כאשר מוציאים את הרוטור מהסטטור, יש למנוע נזק לסיבובי סטטור או לבידוד.
החלף את המתפתל חייב לרשום את צורת המתפתל המקורית, גודל ופניות, מד תיל, כאשר אבדן נתונים אלה, יש לבקש מהיצרן, לשנות את העיצוב המקורי של המתפתל, לעתים קרובות להפוך את המנוע להידרדרות ביצועים אחד או כמה. , או אפילו לא מסוגלים להשתמש.
1. משוב Parallax 360 ° סרוו ארדואינו במהירות גבוהה
משוב Parallax 360 ° סרוו ארדואינו במהירות גבוהה נמצאים בשימוש נרחב במערכות בקרה שונות. הם יכולים להמיר את אות מתח הכניסה לפלט המכני של מוט המנוע ולגרור את הרכיבים המבוקרים בכדי להשיג את מטרת הבקרה.
מנוע סרוו יש dc ו- ac, מנוע סרוו המוקדם ביותר הוא מנוע dc כללי, ברמת דיוק הבקרה אינו גבוה, השימוש במנוע סרוו כללי מנוע סרוו.מבחינת מבנה, מנוע סרוו dc הוא מנוע dc בעל הספק נמוך. עירורו נשלט בדרך כלל על ידי צבא ושדה מגנטי, אך לרוב הוא נשלט על ידי ארמטורה.
מנוע צעד
מנוע צעד מיושם בעיקר בתחום ייצור מכונות nc. מכיוון שמנוע צעד אינו זקוק להמרת A / D ויכול להמיר ישירות את אות הדופק הדיגיטלי לתזוזה זוויתית, הוא נחשב לאלמנט הביצוע האידיאלי ביותר של כלי המכונה nc.
בנוסף ליישום שלה בכלי מכונות CNC, ניתן להשתמש במנועי דריכה גם במכונות אחרות, כגון מנועים במכונות מזין אוטומטיות, מנועים בכונני תקליטונים כלליים, מדפסות וקושרים.
3. סרוו ארדואינו
סרוו ארדואינו מאפיינים מהירות נמוכה ומומנט גדול.באופן כללי בתעשיית הטקסטיל נעשה שימוש לרוב במנוע מומנט AC, עקרון העבודה שלו ומבנהו והמנוע האסינכרוני חד-פאזי זהה.
4. מנוע רתיעה מנותק
מנוע רתיעה מנותק (SRM) הוא סוג חדש של מנוע ויסות מהירות עם מבנה פשוט וחזק, עלות נמוכה וביצועי ויסות מהירות מעולים.
5, מנוע dc ללא מברשות
מנוע dc ללא מברשות בעל המאפיינים המכניים והתאמת המאפיינים של הלינאריות, טווח המהירות, אורך חיים, תחזוקת רעש נוח, אין מברשת הנגרמת על ידי שורה של בעיות, כך שלמנוע זה במערכת הבקרה יש יישום נהדר.
6. מנוע DC
למנוע DC יש את היתרונות של ביצועי ויסות מהירות טובים, התחלה קלה, יכול לטעון התחלה, ולכן היישום של מנוע הדיסק הוא עדיין רחב מאוד, במיוחד לאחר הופעתה של אספקת החשמל של תיריסטור dc.
7. מנוע אסינכרוני
למנוע אסינכרוני היתרונות של מבנה פשוט, ייצור, שימוש ותחזוקה נוחים, פעולה אמינה, איכות נמוכה ועלות נמוכה יותר.מנוע אינדוקציה נמצא בשימוש נרחב בכלי מכונה לנהיגה, משאבות מים, מפוח אוויר, מדחסים, ציוד הרמת כננת, מכונות כרייה, מכונות תעשייתיות קלות, מכונות לעיבוד מוצרים חקלאיים ומוצרי צד ומרבית מכונות הייצור התעשייתי והחקלאי, כמו גם מכשירי בית ו ציוד רפואי.
הוא נמצא בשימוש נרחב במכשירים ביתיים, כמו מאווררים, מקררים, מזגנים ושואבי אבק.[3]
8. מנוע סינכרוני
מנועים סינכרוניים משמשים בעיקר במכונות גדולות, כמו מפוחים, משאבות מים, טחנות כדורים, מדחסים, טחנות גלגול, כמו גם מכשירים קטנים ומיקרו או כאלמנטים שליטה.ביניהם המנוע הסינכרוני תלת פאזי הוא הגוף העיקרי.זה יכול לשמש גם כטיונר להעברת כוח אינדוקטיבי או קיבולי לרשת.
טכנולוגיית המרת תדרים היא למעשה השימוש בתורת הבקרה המוטורית, באמצעות מה שמכונה ממיר התדרים, השליטה המנועית.המנוע המשמש לבקרה כזו נקרא מנוע בתדר משתנה.
מנוע המרת תדרים נפוץ כולל: מנוע אסינכרוני תלת פאזי, מנוע ללא מברשות dc, מנוע ללא מברשות ac ומנוע רתיעה מנותק.
עקרון בקרה של מנוע בתדר משתנה
באופן כללי, אסטרטגיית הבקרה של מנוע המרת תדרים היא כדלקמן: בקרת מומנט קבוע במהירות בסיס, בקרת כוח קבועה מעל מהירות הבסיס, בקרה מגנטית חלשה בטווח מהירות גבוהה במיוחד.
מהירות בסיס: מכיוון שהמנוע ייצר כוח נגד אלקטרומטי נגד כשהוא פועל, וגודל כוח האלקטרומוטיקה הדלפק בדרך כלל פרופורציונלי למהירות.לפיכך, כאשר המנוע פועל למהירות מסוימת, מכיוון שגודל הכוח האלקטרוניסטי ההפוך זהה לגודל המתח המופעל, המהירות בזמן זה נקראת מהירות הבסיס.
בקרת מומנט קבועה: מנוע במהירות הבסיס, בקרת מומנט קבוע.בשלב זה, כוח האלקטרומוטורי הנגדי של המנוע E פרופורציונאלי למהירות המנוע.וכוח תפוקת המנוע ומוצר המומנט והמהירות הוא פרופורציונאלי, כך שהכוח ומהירות המנוע הם פרופורציונליים.
בקרת כוח קבועה: כאשר המנוע עולה על מהירות הבסיס, כוח האלקטרומוטי הפוך של המנוע נשמר באופן בסיסי על ידי התאמת זרם העירור, כדי לשפר את מהירות המנוע.בשלב זה, כוח היציאה של המנוע הוא באופן קבוע, אך מומנט המנוע ומהירותו יורדים ביחס הפוך.
בקרה מגנטית חלשה: כאשר מהירות המנוע עולה על ערך מסוים, זרם העירור הוא די קטן ובעצם לא ניתן לכוונן. בשלב זה הוא נכנס לשלב הבקרה המגנטית החלש.
ויסות ובקרת מהירות מנוע היא אחת הטכנולוגיות הבסיסיות של מכונות תעשייתיות וחקלאיות שונות, ציוד חשמלי למשרדים ומינסנג.עם התפתחות מדהימה של טכנולוגיה אלקטרונית כוח וטכנולוגיה מיקרואלקטרונית, אימוץ "מנוע אינדוקציה להמרת תדרים מיוחדת + ממיר תדרים" מצב ויסות מהירות ac מוביל שינוי להחלפת מצב ויסות המהירות המסורתי בתחום ויסות המהירות בביצועים המצוינים שלו כלכלה.הבשורה שהיא מביאה לכל תחומי החיים נעוצה בה: לגרום למכונות אוטומציה של מכונות ויעילות ייצור לעלות מאוד, לחסוך באנרגיה, להעלות את קצב מעבר המוצר ואיכות המוצר, יכולת מערכת הכוח עולה בהתאם, מיניאטור ציוד, הגדל מצב נוח, החלף מכונה מסורתית ויסות מהירות ותוכנית ויסות מהירות dc במהירות מהירה מאוד.
בשל הייחודיות של ספק כוח בתדר משתנה וביקוש המערכת לפעולה במהירות גבוהה או במהירות נמוכה ותגובה דינאמית של מהירות מסתובבת, המנוע כגוף הכוח העיקרי הוצג עם דרישות קפדניות, שהביאו לבעיות חדשות. למנוע האלקטרומגנטי, מבנה ובידוד.
יישום של מנוע בתדר משתנה
ויסות מהירות תדר משתנה הפך לזרם המרכזי של תכנית ויסות המהירות, ניתן לשימוש נרחב בכל תחומי החיים הילוכים ללא צעד.
במיוחד כאשר המהפך בתחום הבקרה התעשייתית נפוץ יותר ויותר, השימוש במנוע המרת תדרים נפוץ יותר ויותר, ניתן לומר שבגלל מנוע המרת התדרים בבקרת המרת תדרים מאשר היתרונות של מנוע רגיל, שם המרת התדרים משמש לא קשה לנו לראות את הדמות של המנוע להמרת תדרים.
מצב כונן ההזנה המסורתי של "מסתובב מנוע + בורג כדור" בכלי המכונה, בגלל המגבלה של המבנה שלו, קשה לבצע פריצת דרך במהירות ההזנה, האצה, דיוק מיקום מהיר והיבטים אחרים, לא הצליח כדי לעמוד בחיתוך במהירות גבוהה במיוחד, עיבוד דיוק אולטרה על ביצועי הסרוו של מערכת ההזנה של כלי המכונה הציב דרישות גבוהות יותר.מנוע לינארי ממיר אנרגיה חשמלית ישירות לאנרגיה מכנית בתנועה ליניארית, ללא שום מכשיר העברה של מנגנון המרה ביניים.יש לו את היתרונות של דחף התחלה גדול, קשיחות הילוכים גבוהה, תגובה דינאמית מהירה, דיוק מיקום גבוה ואורך שבץ בלתי מוגבל.במערכת ההזנה של כלי מכונה, ההבדל הגדול ביותר בין הכונן הישיר של המנוע הליניארי וההנעה המנועית המסתובבת המקורית הוא לבטל את קישור ההולכה המכאנית מהמנוע לשולחן (צלחת גרירה) ולקצר את אורך שרשרת העברת ההזנה של כלי מכונה לאפס, כך שמצב שידור זה נקרא גם "שידור אפס".בגלל מצב זה "אפס כונן" מובאים מדד הביצועים והיתרונות שמצב הכונן המקורי של מנוע מסתובב לא יכול להגיע אליו.
1. תגובה במהירות גבוהה
מכיוון שמספר חלקים של מכני הילוכים מכניים (כמו בורג עופרת וכדומה) עם זמן תגובה גדול קבוע, מבוטלים ישירות במערכת, ביצועי התגובה הדינאמיים של כל מערכת הבקרה על לולאה סגורה משופרים מאוד והתגובה היא רגישה ומהירה ביותר.
2, דיוק,
מערכת ההנעה הליניארית מבטלת את מרווח התמסורת ואת השגיאה הנגרמת על ידי המנגנון המכני כמו בורג ההובלה, ומפחיתה את שגיאת המעקב הנגרמת כתוצאה מפיגור מערכת ההולכה בזמן תנועת אינטרפולציה.באמצעות בקרת המשוב של איתור מיקום לינארי, ניתן לשפר מאוד את דיוק המיקום של כלי המכונה.
3, קשיחות דינאמית גבוהה כתוצאה מ"הנעה ישירה ", בכדי להימנע מההתחלה, שינוי מהירות וכיוון של קישור ההילוכים הבינוני עקב עיוות אלסטי, שחיקת חיכוך ופינוי לאחור הנגרמים כתוצאה מתופעת פיגור התנועה, אך גם משפרים את קשיחות ההולכה.
4. מהירות מהירה ותהליך האצה והאטה קצר
מכיוון שהמנוע הקווי משמש בעיקר לרכבת מגלב (עד 500 קמ"ש) לכל המוקדם, אין כמובן שום בעיה לעמוד במהירות ההזנה המרבית (עד 60 ~ 100M / min ומעלה) במהירות גבוהה במיוחד חיתוך בכונן ההזנה של כלי מכונה.גם בגלל התגובה המהירה "כונן אפס" לעיל, תהליך ההאצה וההאטה מתקצר מאוד.על מנת להשיג את תחילת המהירות הגבוהה המיידית, פעולה במהירות גבוהה יכולה להיות עצירה מיידית.ניתן להשיג תאוצה גבוהה, בדרך כלל עד 2 ~ 10g (g = 9.8m / s2), בעוד שהתאוצה המרבית של הנעת בורג הכדור היא בדרך כלל רק 0.1 ~ 0.5g.
5. אורך הנסיעה אינו מוגבל במעקה ההדרכה וניתן להאריך אותו ללא הגבלת זמן באמצעות מנוע ליניארי סדרתי.
6. התנועה שקטה והרעש נמוך.בגלל ביטול בורג ההולכה וחלקים אחרים בחיכוך המכני, וניתן להשתמש במעקה ההובלה מעקה מוביל לגלגול או במניית תליית כרית מגנטית (ללא מגע מכני), הרעש יופחת מאוד כאשר התנועה.
7. יעילות גבוהה.מכיוון שאין קישור העברת הילוכים ביניים, אובדן האנרגיה במהלך חיכוך מכני, ויעילות ההולכה משתפרת מאוד.
המבנה של מנוע אסינכרוני תלת פאזי מורכב מסטטור, רוטור ואביזרים אחרים.
סטטוס (1) (חלק נייח)
1. ליבת סטטור
פונקציה: חלק מהמעגל המגנטי של המנוע עליו מונח סליל הסטטור.
מבנה: ליבת הסטטור עשויה בדרך כלל מפלדת סיליקון בעובי 0.35 ~ 0.5 מ"מ עובי עם שכבת בידוד על פני השטח ומונחת על גבי השטח. האגרוף הפנימי של הליבה הפיץ חריצים באופן שווה להטמעת פיתולי סטטור.
סוגי החריצים של ליבת הסטטור הם כדלקמן:
חריץ סגור למחצה: יעילותו וכוח ההספק של המנוע גבוה יותר, אך ההטבעה המתפתלת והבידוד קשים יותר.משמש בדרך כלל במנוע מתח נמוך נמוך.חריץ חצי פתיחה: ניתן להטמיע אותו בתוך התפתל שנוצר. הוא משמש בדרך כלל למנועים בעלי מתח נמוך ובינוני.מה שנקרא מפותל מפותל כלומר, ניתן לשים את התפתל בחריץ לאחר טיפול בידוד מראש.
חריץ פתיחה: משמש להטבעה להרכבת סלילה, שיטת בידוד נוחה, המשמשת בעיקר במנוע מתח גבוה.
2. סטטור מתפתל
פונקציה: זהו החלק המעגלי של המנוע, הניזון בזרם תלת-פאזי ומייצר שדה מגנטי מסתובב.
מבנה: הוא מחובר על ידי שלוש פיתולים זהים המרווחים בזווית חשמלית של 120 °, שכל אחד מהם מוטמע בכל חריץ של הסטטור על פי כלל מסוים.
פריטי הבידוד העיקריים של פיתולי הסטטור הם כדלקמן: (מבטיחים בידוד אמין בין החלקים המוליכים של הפיתולים והליבה והבידוד האמין בין הפיתולים עצמם).
1) בידוד קרקע: הבידוד בין פיתולי הסטטור בכללותו לבין ליבת הסטטור.
2) בידוד פאזות: בידוד בין פיתולי סטטור של כל שלב.
3) בידוד בין סיבוב: בידוד בין פניות של כל סטטור שלב מתפתל.
חיווט בתיבה לצומת המנוע:
לתיבת המסוף המנועית יש לוח חיווט, שישה מהחוט התלת-פאזי המפותל בשתי שורות, למעלה ולמטה ומשמאל לימין הם שלושת ערימות החיווט ביותר של מספרים עבור 1 (U1), 2 (V1), 3 ( W1), ערימת החיווט התחתונה של שלוש משמאל לימין כדי לסדר את המספרים עבור 6 (W2), 4 (U2), 5 (V2), התפתלות תלת פאזי לחיבור Y או חיבור דלתא.יש לתאם את כל הייצור והתחזוקה על פי המספר הסידורי הזה.
3, מעמד
פונקציה: ליבת הסטאטור וכיסויי הקצה הקדמי והאחורי קבועים לתמיכה ברוטור, וממלאים את תפקיד ההגנה ופיזור החום.
בנייה: המסגרת היא בדרך כלל ברזל יצוק, מסגרת מנוע אסינכרונית גדולה מרותכת בדרך כלל לצלחת פלדה, המסגרת של המנוע המיניאטורי היא אלומיניום יצוק.ישנם צלעות פיזור חום מחוץ למסגרת של המנוע הסגור כדי להגדיל את שטח פיזור החום, ויש חורי אוורור בשני קצוות המסגרת של מנוע המגן, כך שהאוויר בתוך המנוע ומחוצה לו יכול להיות הסעה ישירה כדי להקל פיזור חום.
(2) רוטור (חלק מסתובב)
1. ליבת הרוטור של מנוע אסינכרוני תלת פאזי:
פונקציה: כחלק מהמעגל המגנטי של המנוע והנח את הרוטור המתפתל בחריץ הליבה.
מבנה: החומר המשמש זהה לסטטור, העשוי משטח ניקוב פלדה סיליקון ועובי 0.5 מ"מ. יריעת הפלדה מסיליקון חילקה חורים באופן אחיד בחבטות העגולות החיצוניות המשמשות למקם את פיתולי הרוטור.ליבת הסטטור משמשת בדרך כלל לחבטת המעגל הפנימי מפלדת הסיליקון לאחור בכדי להפוך את ליבת הרוטור.באופן כללי, ליבת הרוטור של מנוע אסינכרוני קטן מותקנת ישירות על הפיר המסתובב, ואילו ליבת הרוטור של מנוע אסינכרוני גדול או בינוני (קוטר הרוטור הוא יותר מ- 300 ~ 400mm) נלחץ על הפיר המסתובב בעזרת תמיכת הרוטור.
2. סיבוב רוטור של מנוע אסינכרוני תלת פאזי
פונקציה: חיתוך סטאטור מסתובב שדה מגנטי מייצר כוח אלקטרומוטיבי אינדוקציה וזרם ויוצר מומנט אלקטרומגנטי בכדי לגרום למנוע להסתובב.
בנייה: מחולק לרוטור כלוב הסנאי ולרוטור המתפתל.
1) רוטור כלוב הסנאי: מתפתל הרוטור מורכב מכמה פסי מוטות המוכנסים לחריץ הרוטור ושתי טבעות קצה עגולות.אם מסירים את ליבת הרוטור, המראה המתפתל כולו כמו כלוב סנאי, המכונה כלוב מפותל.מנועי כלוב קטנים עשויים פיתולי רוטור אלומיניום יצוק, ורצועות נחושת וטבעות קצה נחושת מולחמות למנועים מעל 100KW.
2) הרוטור המתפתל: מתפתל הרוטור המתפתל דומה למתפתל הסטטור. זהו גם מתפתל סימטרי תלת פאזי, המחובר בדרך כלל לכוכב. שלושת החוטים היוצאים מחוברים לשלוש טבעות האספן של המוט המסתובב ואז מחוברים למעגל החיצוני דרך המברשת החשמלית.
מאפיינים: המבנה מורכב יותר, ולכן המנוע המתפתל אינו בשימוש נרחב כמו מנוע כלוב הסנאי.אך דרך טבעת האספן והמברשת במיתול המפותל הרוטור התנגדות נוספת ורכיבים אחרים כדי לשפר את ביצועי הבלימה, הבלימה ואת ביצועי ויסות המהירות של המנוע האסינכרוני, כך בטווח מסוים של דרישות לציוד ויסות מהירות חלקה, כגון מנוף מעלית, מדחס אוויר וכו '.
