Servo Motor Nedir? Nasıl Kontrol Edilir?

Servo Motor Nedir? Nasıl Kontrol Edilir?

Servo motorlar bir sistemin son kontrol elemanı olarak görev yaparlar. Servo motorlar çok geniş bir hız komutlarının yerine getirilmesini sağlarlar. Bu komutlar, pozisyon ve hız komutları veya hız ve pozisyonun birleşimi olabilir. Servo motorlar;

• Geniş bir hız aralığında kararlı olarak çalışmalıdırlar.
• Devir sayısı hızlı ve düzgün bir şekilde değiştirilebilmelidir. Yani küçük boyuttan büyük moment elde edilebilmelidir.

Servo Motor Çeşitleri

Servo motorlar DC ve AC servo motorlar olmak üzere ikiye ayrılırlar.

DC Motorlar; Bu motorlar konvansiyonel DC motorlar gibi üretilirler ancak boyutları onlara göre çok daha küçüktür.

DC motorun milini kontrol eden potansiyometre, dönme momentine göre lineer bir direnç artışına sebep olur. Bu özelliğinden faydalanılarak potansiyometrenin o anki direnç değerine göre servo motorun anlık konumu belirlenir. Tüm bu işlemleri yapan kısım ise dc servo motorda kontrol devresi olarak anılır.

Kontrol devresi, potansiyometrenin direnç değerine göre servo motorun o an hangi açıda bulunduğunu tespit eder. Bu görevinin dışında servo motorun sinyal ucundan gelen bilgiye göre gitmesi gerektiği konumu belirler. Eğer servo mili sinyal ucundan gönderilen açıda ise motor çalışmaz. Çalışıyorsa da içerisindeki dc motorun çalışmasını durdurur. Fakat kontrol devresi motorun  istenilen açıda olmadığını tespit ederse doğru açıyı yakalayana kadar motor hareket etmeye başlar. Fakat bu çalışma o kadar hassas işler ki istenilen açı yakalandığı anda çok küçük hata payı ile motoru durdurur. Bu işlemi ise açıya yaklaşıldıkça dc motorun hızını düşürerek yapar. Yani eğer mil büyük bir uzaklık kat edecekse, motor bütün gücüyle çalışacaktır  Eğer küçük bir açı için hareket edecekse motor daha yavaş dönecektir. Buna orantısal kontrol denir ve bu kontrol potansiyometre ile sağlanmaktadır.

DC Servo Motor Çalışma Prensibi

DC servo motorlar açısal olarak, -90 ile +90 derece arasında olmak üzere 180 derecelik bir açıda hareket edebilmektedir. Yani DC servo motor 0 ile 180 derecelik açıları kontrol etmek için kullanılır. DC servo motorun, çıkış dişlisinin mili mekanik olarak kısıtlaması sebebiyle daha büyük bir açı ile hareket ettirilemez.

Motora yazılımsal olarak dönme miktarı ise PWM modülü ile belirlenir. PWM modülü, kare dalgalardan oluşur. Kare dalga 1 konumunda iken motora güç gider. 0 konumuna geldiğinde ise motora güç gitmez. Servo motorlarda açısal hareketin gerçekleşmesi için bir kare dalga 20 mili saniyeden oluşan palse şeklinde gönderilmesi gerekir aksi taktirde çalışmaz. Servo motorların açısal adım sayıları ise iki şekilde belirlenir.1-2 ms arasında gönderilen palse yada 1,25-1,75 arasında gönderilen palse miktarı ile belirlenir. Yani açı palse değerleri standarttır. Bu değerlere uygun 20 ms’lik palseler üreterek dc servo motorların kontrolü sağlanır.

AC Servo Motorlar

Hareket mekanizması olarak, Alternatif akım elektrik motorları ile aynı özelliklere sahip olmasına rağmen AC Servo motorlar, AC motorlardan farklı olarak encoder kısmına sahiptir. Encoder yardımı ile açısal hassasiyette dönme kabiliyeti kazandırılmış olur.

AC Servo Motor Özellikleri

• AC motorlara göre kıyasla daha hassas ve uzun ömürlüdür.
• Yüksek güç gerektiren durumlarda DC Servo motor yerine kullanılır.
• Yüksek frekans değerlerinde çalışabilecek kapasitede olanları mevcuttur.
• Açısal hareket edebildiklerinden CNC kontrollü makineler için uygundur.
• DC Servo motorlara göre daha düşük moment ile çalışırlar.

AC Servo motorlar genellikle iki veya üç fazlı olarak üretilmektedir. Bu motorların endüvileri (rotorları) kısa devre çubuklu veya doğal mıknatıslıdır. Bu motorlar asenkron veya senkron tip motorlara benzemektedir.

AC Servo Motorlarda Adım Sayısı

Motorlar dairesel alanda hareket ettiklerinden dolayı 360° bir  açı oluştururlar. Servo motorların hassasiyeti adım sayısı ile belirtilir. Bir adım da kat edilen açı miktarı ne kadar kısa olursa servo motor hassasiyeti de o kadar yüksek olur. Bir örnek ile açıklayacak olursak bir tam turunu 400 adımda tamalayan bir servo motorun tek açı derecesi 360/400=0,9° derecedir. Bu adım derecesi hassasiyetin göstergesidir. Hassas bir servo motor elde etmek için servo motorun adım sayısı artırılmalıdır. Fakat adım sayısı ile maliyette artacaktır.

Servo Motorun Genel Özellikleri

• Diğer motor türlerine göre daha hassastır.
• Açısal dönme yöntemi (yani encoder) ile çalışmaktadır.
• Bir sürücü ile kontrol edilirler.
• Endüstride çok yaygın bir şekilde kullanılmaktadır.
• Mikrobilgisayarlar tarafından kolayca kontrol edilebilirler.
• Dönme esnasında oluşan hata sadece adım hatasıdır.
• Hızı programlama yoluyla ayarlanabilir.

Uygulama alanlarına örnek verecek olursak CNC makineler, robot kolları, endüstriyel taşıma sistemlerini örnek verebiliriz. Servo motorlar da çıkış; mekaniksel konum, hız veya ivme gibi parametrelerin kontrol edildiği bir düzenektir.