Как работи един серво мотор? Серво моторът е електромеханично устройство, което произвежда въртящ момент и скорост въз основа на подавания ток и напрежение. Серво моторът работи като част от система със затворен контур, осигуряваща въртящ момент и скорост, както се командва от серво контролер, използващ устройство за обратна връзка за затваряне на цикъла. Устройството за обратна връзка предоставя информация като ток, скорост или позиция на серво контролера, който регулира действието на двигателя в зависимост от зададените параметри.
Серво моторите се предлагат в голямо разнообразие от видове, форми и размери. Терминът серво е използван за първи път през 1859 г. от Джоузеф Факорт, който внедри механизъм за обратна връзка, за да помогне при управлението на кораб с пара за управление на кормилата. Серво моторът е част от серво механизъм, състоящ се от три ключови елемента – двигател, устройство за обратна връзка и управляваща електроника. Двигателят може да бъде AC или DC, четков или безчетков, ротационен или линеен и с всякакъв размер. Устройството за обратна връзка може да бъде потенциометър, устройство с ефект на Хол, тахометър, резолвер, енкодер, линеен преобразувател или всеки друг сензор, според случая. Завършването на серво системата е управляващата електроника, която захранва двигателя и сравнява данните за обратна връзка и справката за команди, за да провери дали серво моторът работи според командата. Има много видове приложения на серво мотори, от прости двигатели с постоянен ток, използвани в хоби приложения (като модели на самолети) до сложни безчеткови двигатели, задвижвани от сложни контролери за движение, използвани за многоосни обработващи центри. Един пример за общ серво механизъм е круиз контрол на превозно средство, който се състои от двигател (двигателя), сензор за скорост (обратна връзка) и електроника за сравняване на скоростта на превозното средство със зададената скорост. Ако автомобилът се забави, сензорът подава тези данни към електрониката, която от своя страна увеличава подаването на газ към двигателя, за да увеличи скоростта до желаната зададена точка – проста система със затворен контур.
Един прост промишлен серво мотор се състои от DC двигател с постоянен магнит с вграден тахометър, който осигурява изходно напрежение, пропорционално на скоростта. Задвижващата електроника доставя необходимото напрежение и ток към двигателя въз основа на напрежението, подадено обратно от тахометъра. В този пример зададена скорост (представена като командно референтно напрежение) се задава в драйвера, след което веригата в драйвера сравнява напрежението на обратната връзка на тахометъра и определя дали желаната скорост е постигната - известно като затворен кръг на скоростта. Веригата на скоростта следи зададената скорост и обратната връзка на оборотомера, докато водачът регулира мощността на двигателя, за да поддържа желаната зададена скорост.
В една по-усъвършенствана серво система множество вградени вериги са настроени за оптимална производителност, за да осигурят прецизен контрол на движението. Системата се състои от вериги за ток, скорост и позиция, които използват прецизни елементи за обратна връзка. Всеки цикъл сигнализира следващия цикъл и следи подходящите елементи за обратна връзка, за да направи корекции в реално време, за да съответства на зададените параметри.
Основният контур е токовият или моментният контур. Токът е пропорционален на въртящия момент в ротационен двигател (или силата в линеен двигател), който осигурява ускорение или тяга. Сензорът за ток е устройство, което осигурява обратна връзка, свързана с тока, протичащ през двигателя. Сензорът изпраща сигнал обратно към управляващата електроника - обикновено аналогов или цифров сигнал, пропорционален на тока на двигателя. Този сигнал се изважда от командния сигнал. Когато серво моторът е на зададения ток, веригата ще бъде удовлетворена, докато токът падне под зададения ток. След това веригата ще увеличи тока, докато се достигне зададеният ток, като цикълът ще продължи със скорост на актуализиране под секунди.
Веригата на скоростта работи по същия начин с напрежение, пропорционално на скоростта. Веригата на скоростта изпраща на токовата верига команда за увеличаване на тока (като по този начин увеличава напрежението), когато скоростта падне под зададената скорост.
Контурът на позицията приема команда за PLC или контролер за движение, който от своя страна предоставя команда за скорост, която се подава към контура на скоростта, който от своя страна командва необходимия ток за ускоряване, поддържане и забавяне на двигателя, за да се придвижи до командната позиция . И трите контура работят в оптимизиран синхрон, за да осигурят плавен и прецизен контрол на серво механизма.