فیلم آموزشی طراحی مدار راه اندازی الکتروموتور سه فاز به صورت ستاره-مثلث اتوماتیک در محیط نرم افزار Simatic Manager

مدار فرمان قدرت راه اندازی یک الکتروموتور سه فازه آسنکرون به صورت ستاره - مثلث به طور اتوماتیک : 

برنامه طراحی راه اندازی یک الکتروموتور سه فازه به صورت ستاره-مثلث به طور اتوماتیک به زبان برنامه نویسی LAD در محیط نرم افزار Simatic Manager  ,    PLC  STEP7 - 300:

فیلم آموزشی طراحی مدار راه اندازی یک الکتروموتور سه فازه به صورت ستاره - مثلث به طور اتوماتیک به زبان برنامه نویسی LAD  در محیط نرم افزار Simatic Manager   ,   PLC  STEP7 - 300: 

فیلم آموزشی طراحی مدار چراغ راهنمایی رانندگی در محیط نرم افزار Simatic Manager - PLC , S7-300

برنامه کنترل ترافیک ( چراغ راهنمایی رانندگی ) به زبان FBD در محیط نرم افزار Simatic Manager :

فیلم آموزشی طراحی مدار چراغ راهنمایی رانندگی به زبان FBD  در محیط نرم افزار Simatic Manager : 

فیلم آموزشی نحوه برنامه نویسی یک پروژه صنعتی ( تخلیه مخزن )

فیلم آموزشی برنامه نویسی نرم افزار Simatic Manager  به زبان LAD ( پروژه  کنترل و تخلیه مخازن ) :

سنسور اثر هال ( Hall Effect Sensor )- کاربرد سنسور اثر هال به همراه فیلم آموزشی

سنسور اثر هال  ( Hall Effect Sensor )  :

سنسورهای مغناطیسی برای تشخیص میدانهای مغناطیسی در کاربردهای متفاوتی استفاده می‌شوند. یک نوع از این سنسورها، که در آن سیگنال خروجی، تابعی از چگالی میدان مغناطیسی اطراف آن است، «سنسور اثر هال» (Hall Effect Sensor) نامیده می‌شود.

سنسور اثر هال دستگاهی است که با اعمال میدان مغناطیسی، فعال می‌شود. می‌دانیم میدان مغناطیسی دو مشخصه مهم دارد. یکی چگالی شار مغناطیسی (B) و دیگری قطبیت (قطب شمال و جنوب). 

سیگنال خروجیِ سنسور اثر هال، تابعی از چگالی میدان مغناطیسی اعمال شده به سنسور است. هنگامی که چگالی شار مغناطیسی اطراف سنسور، از یک آستانه مشخص عبور کند ، سنسور این موضوع را تشخیص می‌دهد و یک ولتاژ خروجی به نام «ولتاژ هال» (Hall Voltage) ، تولید می‌کند.

سنسورهای مغناطیسی ، اطلاعات مغناطیسی یا کد شده به صورت مغناطیسی را به سیگنال‌های الکتریکی برای پردازش در مدارهای الکترونیک تبدیل می‌کنند. 

این سنسورها، نوعی از قطعات حالت جامد هستند که روز به روز به محبوبیت آنها افزوده می‌شود ، زیرا می‌توان آنها را در اشکال مختلف و برای کاربردهای متفاوت ساخت؛ مانند سنسور  تشخیص مکان ، تشخیص سرعت یا تشخیص حرکت جهت‌دار. 

همچنین این سنسورها ، برای طراحان الکترونیک ،‌ انتخاب مناسبی هستند ، زیرا هزینه نگهداری پایین و طراحی مطمئن دارند ، این سنسورها نسبت به فضای اطراف خود ، عایق هستند ، بنابراین نسبت به لرزش و گرد و غبار و آب حساسیت ندارند.

یکی از کاربردهای اساسی این نوع سنسورها ، اندازه‌گیری مکان ، فاصله و سرعت در سیستم‌های مربوط به وسایل نقلیه است ، برای مثال ، شمع خودرو برای جرقه‌زنی نیاز به اطلاعات مکان زاویه‌ای میل‌لنگ موتور دارد، یک سنسور اثر هال به محاسبه این اطلاعات می‌پردازد ، محل صندلی و کیسه هوای خودرو با سنسور اثر هال ، کنترل می‌شود ، به عنوان مثالی دیگر ، تشخیص سرعت حرکت ماشین برای فعال شدن «سیستم ضد قفل» (ABS) بر عهده این سنسور است.

اصول عملکرد سنسور اثر هال

سنسور یا حسگر اثر هال از یک ماده نیمه‌هادی مستطیلی نوع p مانند گالیم آرسناید (GaAs)، ایندیم آنتیمونید (InSb) یا ایندیم آرسناید (InAs) تشکیل شده است.

 یک جریان به صورت پیوسته از این ماده می‌گذرد ، هنگامی که سنسور ، در یک میدان مغناطیسی قرار می‌گیرد ، خطوط شار مغناطیسی ، نیرویی به نیمه‌هادی اعمال می‌کند ، این نیرو ، باعث جهت‌گیری حامل‌های بار موجود در نیمه‌هادی (یعنی الکترون‌ها و حفره‌ها) به دو طرف تیغه می‌شود ، حرکت حامل‌های بار ، نتیجه نیروی مغناطیسیِ وارد شده به آنها است.

توجــه : به دلیل تجمع حامل‌های بار در دو طرف تیغه ، یک اختلاف پتانسیل بین دو طرف نیمه هادی ایجاد می‌شود ، پدیده تولید ولتاژ در دو طرف نیمه‌هادی (ناشی از میدان مغناطیسی) ، «اثر هال» (The Hall Effect) نام دارد. 

اصل فیزیکی که باعث این پدیده می‌شود نیروی لورنتس است ، برای تولید این اختلاف پتانسیل در ماده، خطوط شار مغناطیسی باید بر جهت جریان متعامد و قطبش (پلاریته) آن مناسب باشد ، در حالت کلی ، قطب جنوب آهنربا باید بر جهت جریان عمود باشد.

اثر هال به قطب مغناطیسی آهنربا و شدت میدان مغناطیسیِ اعمالی ، بستگی دارد ، برای مثال ، استفاده از قطب جنوب برای فعال کردن سنسور ، باعث ایجاد اختلاف ولتاژ می‌شود ، این اختلاف ولتاژ‌ قابل اندازه‌گیری است ، اما استفاده از قطب شمال هیچ اختلاف ولتاژی ایجاد نمی‌کند (یعنی باعث حرکت حامل‌های بار نمی‌شود).

 در کل ، سنسورها و کلیدهای اثر هال برای حالت «خاموش» (شرایط مدار باز) ساخته می‌شوند ،در این حالت ، میدان مغناطیسی وجود ندارد ، تنها در حالتی که میدان مغناطیسی به اندازه کافی قوی باشد و پلاریزاسیون آن نیز صحیح باشد، سنسور فعال شده و به اصطلاح کلید به حالت روشن (شرایط مدار بسته) تغییر وضعیت می‌دهد.

سنسور مغناطیسی اثر هال

ولتاژ خروجی که به نام ولتاژ هال V_H شناخته می‌شود ، با شدت میدان مغناطیسی متعامد بر نیمه‌هادی ، رابطه مستقیمی دارد. 

وقتی این سنسور در معرض میدان مغناطیسی مناسب قرار گیرد ، ولتاژ خروجی آن، معمولا از چند میکروولت بیشتر نمی‌شود ، به همین دلیل ، اغلب سنسورهای اثر هال برای ارتقای حساسیت سنسور ، کم کردن خطای ناشی از تلفات هیسترزیس و گرفتن ولتاژ مطلوب در خروجی ، در داخل خود، تقویت‌کننده داخلی DC، مدارات منطقی برای کلیدزنی و تنظیم‌کننده ولتاژ دارند ، به این صورت می‌توان حساسیت سنسور را برای اندازه‌های مختلف میدان مغناطیسی و شرایط مختلف تغذیه تنظیم کرد.

خروجی سنسور اثر هال ‌می‌تواند دیجیتال یا خطی باشد ، در سنسورهای خطی (آنالوگ) ، خروجی سنسور مستقیما به یک تقویت‌کننده متصل است ، سیگنال نیز از خروجی تقویت‌کننده گرفته می‌شود ، این مسئله در شکل زیر نشان داده شده است :

توجــه : ولتاژ خروجی در این حالت به صورت مستقیم ، با میدان مغناطیسی عبوری از سنسور متناسب است ، ولتاژ خروجی هال به صورت زیر داده می‌شود:

ولتاژ خروجیِ سنسورهای خطی یا آنالوگ ، پیوسته است ، این ولتاژ ، با افزایش شدت میدان مغناطیسی زیاد می‌شود ، اگر میدان مغناطیسیِ اعمالی کم شود ، ولتاژ خروجی کاهش می‌یابد ، در سنسورهای اثر هال خطی یا آنالوگ ، هرچه شدت میدان مغناطیسی زیاد شود، خروجی تقویت‌کننده تا یک نقطه مشخص زیاد می‌شود و به نقطه اشباع خود می‌رسد، از این نقطه به بعد ، هر افزایشی در میدان مغناطیسی هیچ اثری روی ولتاژ خروجی ندارد ، اگر میدان مغناطیسی را افزایش دهیم ، سنسور بیشتر به حالت اشباع می‌رود.

از سوی دیگر، در سنسورهای دیجیتال، از «اشمیت تریگر» (Schmitt trigger) استفاده می‌شود. 

اشمیت تریگر یک مدار مقایسه‌کننده است که از فیدبک مثبت استفاده می‌کند ، اشمیت تریگر ، یک مدار فعال است که سیگنال ورودی آنالوگ را به سیگنال خروجی دیجیتال تبدیل می‌کند ، در این مدار ، وقتی ولتاژ ورودی از آستانه مشخصی فراتر رود ، ولتاژ خروجی ، یک ولت خواهد بود ، یعنی کلید در وضعیت «روشن» (ON) قرار می‌گیرد ، وقتی ولتاژ ورودی از مقدار آستانه کمتر باشد ، ولتاژ خروجی این مدار صفر ولت خواهد بود، یعنی کلید در وضعیت «خاموش» (OFF) قرار می‌گیرد، هنگامی که این سنسور در معرض میدان مغناطیسی قرار می‌گیرد یا میدان مغناطیسی حذف می‌شود، به دلیل وجود مدار اشمیت تریگر ، هیچ نوسانی در مدار خروجی سنسور مشاهده نمی‌شود.

توجـــه : دو نوع اصلی از سنسور اثر هال دیجیتال وجود دارد : 

1- «دوقطبی» (Bipolar) 

2- «تک قطبی» (Unipolar)

سنسورهای دیجیتالِ دوقطبی برای فعال شدن ، به میدان مغناطیسی مثبت (قطب جنوب آهنربا) و برای غیر فعال شدن ، به میدان مغناطیسی منفی (قطب شمال آهنربا) نیاز دارند. 

در حالی که سنسورهای تک قطبی ،‌ با قرار گرفتن در معرض قطب جنوب آهنربا فعال می‌شوند ، اگر آهنربا را از طرف قطب جنوب از سنسور دور کنیم ، سنسور غیرفعال خواهد شد و احتیاجی به قطب شمال آهنربا نیست.

نکتــه : کلیدهایی که با سنسور اثر هال کار می‌کنند ، توانایی کلیدزنی برای داشتن خروجی با جریان الکتریکی بزرگ را ندارند ، زیرا توانایی آنها بسیار محدود است ، جریان خروجی این مدارها بسیار کوچک و در حدود ۱۰ تا ۲۰ میلی آمپر است، برای داشتن جریان‌های الکتریکی بزرگ در خروجی از یک تقویت‌کننده (یک ترانزیستور NPN با کلکتور باز) استفاده می‌شود.

این ترانزیستور مثل یک کلید NPN عمل می‌کند، هرگاه ، چگالی شار مغناطیسی اعمالی به سنسور ، از مقدار آستانه بالاتر رود ، کلید، خروجی را زمین می‌کند ، این ترانزیستور را می‌توان به صورت کلکتور باز یا به صورت امیتر باز استفاده کرد ، به این ترتیب ، یک مدار تقویت‌کننده پوش – پول داریم ، حال می‌توان این سنسور را به بارهایی با جریان بالا مانند رله ، موتور ، LED و لامپ وصل کرد.

کاربردهای سنسور اثر هال

همانطور که بیان شد ، سنسور اثر هال با میدان مغناطیسی فعال می‌شود ، در بسیاری از کاربردها، سنسور به همراه یک آهنربای دائم روی یک استوانه متحرک قرار می‌گیرد ، حرکت سنسور و آهنربا نسبت به هم می‌تواند حالت‌های متفاوتی داشته باشد، حالت‌های رو به جلو ، جانبی (به طرفین) ، «پوش – پول» (Push-Pull) و «پوش – پوش» (Push-Push) انواع مختلف حرکت سنسور و آهنربا نسبت به هم هستند. در همه این حالت‌ها، برای آنکه حداکثر حساسیت سنسور تضمین شود، خطوط شار مغناطیسی باید بر سنسور عمود باشند و قطبش آن نیز صحیح باشد (یعنی از قطب جنوب آهنربا برای فعال کردن سنسور استفاده کنیم).

همچنین برای تضمین رفتار خطی سنسور ، از آهنربای قوی استفاده می‌شود ، به این صورت با حرکت آهنربا ، تغییر شدیدی در شدت میدان مغناطیسی عبوری از سنسور خواهیم داشت ، برای تشخیص میدان مغناطیسی ، سنسور و آهنربا می‌توانند وضعیت‌های مختلفی نسبت به هم داشته باشند، دو نوع معمول در سنسورهای اثر هال حرکت رو به جلو و حرکت جانبی است.

حرکت رو به جلو

در این حالت ، سنسور اثر هال و میدان مغناطیسی به صورت عمود بر هم قرار می‌گیرند ، برای آنکه سنسور فعال شود ، آهنربا به طور مستقیم به سمت سنسور حرکت می‌کند.

در این حالت، یک سیگنال در خروجی سنسور V_H ایجاد می‌شود ، این ولتاژ در سنسورهای خطی ، نشان‌دهنده آن است که شدت میدان مغناطیسی و چگالی شار مغناطیسی تابعی از فاصله آهنربا از سنسور است ، هرچه آهنربا به سنسور نزدیک‌تر باشد ، شدت میدان مغناطیسی بیشتر است ، پس ولتاژ خروجی سنسور نیز بزرگتر خواهد بود.

حرکت جانبی

در این حالت ، حرکت آهنربا نسبت به سنسور به صورت جانبی است ، این وضعیت برای حالتی مناسب است که بخواهیم فاصله بین آهنربا و سنسور را ثابت نگه داریم ، مثلاً در حالتی که آهنربای چرخشی داریم از این روش برای تشخیص استفاده می‌شود ؛ مانند: تشخیص سرعت چرخش موتور.

توجـــه : خط وسط سنسور اثر هال ، نقطه صفر آن به حساب می‌‌آید ، با حرکت آهنربا به صورت جانبی ، ولتاژ خروجی سنسور ، می‌تواند مثبت یا منفی می‌شود.

سنسورهای اثر هال به طور خاص به عنوان «سنسور مجاورتی» (Proximity sensor) نیز کاربرد دارند.

در شرایطی که محیط خاص داریم ، مثل مجاورت با آب ، گرد و خاک ، لرزش یا روغن ، از این سنسورها به جای سنسور نوری استفاده می‌شود ، مثال مناسب این محیط خاص ، داخل سیستم خودرو است ،همچنین سنسور اثر هال را برای اندازه‌گیری جریان نیز می‌توان به کار برد.

از آموزش‌های قبلی می‌دانیم وقتی یک جریان از هادی عبوری می‌کند ، یک میدان الکترومغناطیسی دایره‌ای اطراف هادی به وجود می‌آید. در این حالت بدون آنکه نیازی به ترانسفورماتور و سیم‌پیچ باشد ، با قرار دادن سنسور اثر هال در نزدیکی هادی ، جریان‌های الکتریکی ، از چند میلی‌آمپر تا چندین هزار آمپر قابل اندازه‌گیری است.

می‌دانیم سنسورهای اثر هال برای تشخیص وجود یا عدم وجود میدان مغناطیسی یا آهنربا به کار می‌رود ، همچنین می‌توان از آنها برای تشخیص مواد فرومغناطیس مثل آهن یا فولاد استفاده کرد ، برای این کار ، یک آهنربای دائم در نزدیکی ناحیه فعال سنسور قرار می‌گیرد تا سنسور به اصطلاح «بایاس» شود. در این حالت ، سنسور در یک میدان مغناطیسی دائم و ساکن قرار می‌گیرد ، حال اگر یک قطعه آهنی در کنار سنسور قرار دهیم ، میدان مغناطیسی برخورد کننده به سنسور ، دچار تغییر و اختلال می‌شود و سنسور وجود این قطعه آهنی را تشخیص می‌دهد ،  حساسیت سنسور را می‌توان حتی تا حدود چند میلی‌ولت نیز بالا برد.

دیود نوری (LED)

یک کاربرد مرسوم از سنسور اثر هال ، «دیود نوری ساطع‌کننده نور یا نور افشان» (Light-Emitting Diode) (به اختصار: LED) است ، این کاربرد در شکل زیر نشان داده شده است ، وقتی میدان مغناطیسی وجود ندارد (صفر گاوس) کلید در وضعیت «خاموش» است. هنگامی که قطب جنوب آهنربا به صورت عمودی به ناحیه فعال سنسور ، نزدیک می‌شود ، کلید در وضعیت «روشن» قرار می‌گیرد و دیود روشن می‌شود ، در نتیجه ، سنسور اثر هال در وضعیت «روشن» باقی می‌ماند.

برای خاموش کردن دیود سنسورهای تک قطبی ، باید آهنربا را  از آن دور کنیم ،برای سنسورهای دو قطبی نیز باید قطب شمال آهنربا را در کنار سنسور قرار دهیم. 

در دستگاه‌هایی که بار الکتریکی بزرگتری دارند و جریان بزرگتری می‌خواهند ، باید از ترانزیستور توان بالا در خروجی سنسور استفاده کنیم.

به عنوان مثالی دیگر از این سنسور ، می‌توان به سرعت‌سنج خودرو اشاره کرد. این سنسور در کنار یک آهنربای دائم روی یک میله تعبیه شده است ، در کنار این میله ، یک چرخ‌دنده قرار دارد. 

شکاف هوایی بین چرخ‌دنده و سنسور هال بسیار کم است ، در نتیجه با عبور هریک از دندانه‌ها از نزدیکی سنسور ، میدان مغناطیسی اطراف سنسور تغییر می‌کند، این موضوع باعث می‌شود سیگنال خروجی سنسور صفر یا یک شود ، بنابراین سیگنال خروجی سنسور، یک موج مربعی است ،از دوره تناوب این موج مربعی می‌توان برای محاسبه سرعت استفاده کرد.

از دیگر کاربردهای این سنسور ، استفاده در جوی‌استیک و «مغناطیس‌سنج» (Magnetometer) است ، در مقایس بزرگتر ، از اثر هال برای «پیشرانه اثر هال» (Hall Effect Thruster) استفاده می‌شود که کاربرد آن در فرستادن فضاپیما به فضا است.

فیلم آموزشی سنسور اثر هال ( Hall Effect Sensor ) :

سروو موتور Servo Motor - معرفی انواع سروو موتورها ، کاربرد سروو موتورها به همراه فیلم‌های آموزشی

سروو موتور ( Servo Motor ) :

سروو موتور (Servo Motor) یا موتور فرمان‌یار موتوری است که معمولاً در سیستم‌های حلقه‌بسته کنترل موقعیت، سرعت و گشتاور در کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد ، در این آموزش با سروو موتور و ویژگی‌‌ها و عملکرد آن آشنا می‌شویم.

فیلم آموزشی Servo Motor :

اصول کار سروو موتور

همان‌طور که گفتیم، سروو موتورها بخشی از یک سیستم حلقه‌بسته شامل مدار کنترل ، سروو موتور، شفت ، پتانسیومتر ، چرخ‌دنده ، تقویت‌کننده و حتی انکدر یا تفکیک‌کننده (Resolver) هستند.

سروو موتور یک قطعه الکتریکی مجزا و مستقل و ماشینی چرخان با بازده و دقت بالا است. شفت خروجی این موتور قابلیت جابه‌جایی به زوایه، موقعیت و سرعت خاصی را دارد که یک موتور عادی قادر به انجام آ‌ن نیست. سروو موتور از یک موتور عادی تشکیل شده که با یک سنسور برای فیدبک موقعیت کوپل شده است.

توجه : کنترل‌کننده مهم‌ترین بخش سروموتور است که برای اهداف مشخصی طراحی می‌شود.

سروموتور یک ساز و کار حلقه‌بسته شامل یک فیدبک موقعیت برای کنترل سرعت و موقعیت چرخشی یا خطی است.

موتور با یک سیگنال الکتریکی (آنالوگ یا دیجیتال) کنترل می‌شود که مقدار جابه‌جایی را تعیین می‌کند و نشان دهنده موقعیت فرمان نهایی شفت است.

نوعی انکدر که به عنوان سنسور مورد استفاده قرار می‌گیرد، فیدبک سرعت و موقعیت را مهیا می‌کند ، این مدار درون محفظه موتور تعبیه شده که معمولاً با سیستم جعبه‌دنده ادغام شده است.

انواع سروو موتورها

سروموتورها را می‌توان بر اساس کاربردی که دارند، در دو دسته سروموتورهای AC و سروموتورهای DC دسته‌بندی کرد ، همچنین، سروموتورها را می‌توان از سه جنبه مورد ارزیابی قرار داد: 

1-  بر اسال جریان کاری (AC یا DC)،

2-  بر اساس نوع کموتاسیون (استفاده یا عدم استفاده از جاروبک) 

3-  چرخش روتور نسبت به میدان مغناطیسی گردان (سنکرون یا آسنکرون).

ابتدا درباره جنبه نخست بحث می‌کنیم. AC یا DC‌ بودن یکی از معیارهای اساسی دسته‌بندی یک موتور بر اساس نوع جریانی است که آن را تغذیه می‌کند. از دیدگاه عملکرد، تفاوت اولیه بین موتورهای AC و DC در توانایی ذاتی کنترل سرعت است. در یک موتور DC، سرعت مستقیماً با منبع ولتاژ با بار ثابت ارتباط دارد و در موتور AC، سرعت به فرکانس ولتاژ اعمالی و تعداد قطب‌های مغناطیسی وابسته است.

توجـــه : هر دو نوع موتورهای AC و DC در سیستم‌های سروو مورد استفاده قرار می‌گیرند. علی‌رغم آنکه موتورهای AC جریان بیشتری مصرف می‌کنند، استفاده از آن‌ها در کاربردهای سروو مانند ربات‌ها، کارخانه‌ها و سایر کاربردهای صنعتی رایج‌تر است که در آن‌ها تکرار و دقت بالا مورد نیاز است.

جنبه دیگر دسته‌بندی موتورها، وجود یا عدم وجود جاروبک در آن‌ها است. یک سروو موتور DC به صورت مکانیکی و با استفاده از کموتاتور یا به صورت الکترونیکی بدون جاروبک عمل کموتاسیون را انجام می‌دهد. موتورهای دارای جاروبک معمولاً ارزان‌تر هستند و عملکرد آن‌ها ساده‌تر است؛ در حالی که موتورهای بدون جاروبک قابل اعتمادتر هستند و بازده بیشتر و نویز کمتری دارند.

کموتاتور : 

کموتاتور یک سوئیچ یا کلید الکتریکی چرخان است که به صورت متناوب جهت جریان بین روتور و مدار درایو (راه‌انداز) را تغییر می‌دهد. 

کموتاتور از یک حلقه استوانه‌ای متشکل از چند بخش کنتاکت فلزی روی روتور تشکیل شده است. دو یا چند کنتاکت الکتریکی که «جاروبک» نام دارند ، از یک ماده هادی مانند کربن ساخته شده و در مقابل کموتاتور تعبیه می‌شوند. هنگام چرخش روتور، جاروبک‌ها با بخش‌های رسانای کموتاتور تماس لغزشی خواهند داشت.

در حالی که اغلب موتورهای مورد استفاده در سیستم‌های سروو موتورهای AC بدون جاروبک هستند ، موتورهای مغناطیس دائم با جاروبک نیز به دلیل سادگی و هزینه پایینی که دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرند. همچنین، رایج‌ترین نوع موتورهای DC با جاروبک که در کاربردهای سروو مورد استفاده قرار می‌گیرند، موتورهای DC ، مغناطیس دائم هستند.

توجــه : در موتورهای DC بدون جاروبک، جاروبک‌های فیزیکی و کموتاتور با یک معادل الکترونیکی که معمولاً از سنسور اثر هال یا یک انکدر تشکیل شده است ، جایگزین می‌شود.

توجــه : موتورهای AC معمولاً بدون جاروبک هستند، هرچند در برخی مدل‌ها، مانند موتور یونیورسال ، که می‌تواند با هر دو توان AC و DC کار کند، جاروبک وجود دارد و عمل کموتاسیون به صورت مکانیکی انجام می‌شود.

سومین و آخرین جنبه برای دسته‌بندی سروو موتورها، این است که روتور آن‌ها با سرعت سنکرون حرکت می‌کند یا آسنکرون. در حالی که موتورهای DC اغلب در دو دسته با جاروبک و بدون جاروبک دسته‌بندی می‌شوند، دسته‌بندی موتورهای AC اغلب بر اساس سرعتشان نسبت به میدان مغناطیسی گردان تعیین می‌شود. همان‌طور که گفتیم، در موتورهای AC ، سرعت با فرکانس منبع ولتاژ و تعداد قطب‌های مغناطیسی تعیین می‌شود، این سرعت به سرعت سنکرون معروف است. 

نکته : بنابراین، در یک موتور سنکرون ، روتور با سرعتی برابر با سرعت میدان مغناطیسی گردان می‌چرخد.

توجه : موتور آسنکرون ، موتور القایی نیز نامیده می‌شود و سرعت چرخش آن کمتر از سرعت چرخش میدان است ، البته سرعت یک موتور آسنکرون را می‌توان با چند روش مختلف مانند تغییر تعدد قطب‌ها و تغییر فرکانس منبع تغییر داد.

توجـــه : یک سروو موتور DC از چهار بخش اصلی تشکیل می‌شود: موتور DC، سنسور موقعیت، مجموعه چرخ‌دنده و مدار کنترل. همان‌طور که گفتیم، سرعت مطلوب یک موتور DC با ولتاژ‌ اعمالی به آن متناسب است. 

برای کنترل سرعت موتور، یک پتانسیومتر، ولتاژی را تولید می‌کند که به عنوان یکی از ورودی‌ها به تقویت‌کننده خطا وارد می‌شود.

در برخی مدارها، از یک پالس کنترل برای تولید ولتاژ مرجع متناظر با موقعیت یا سرعت مطلوب استفاده شده و به یک مبدل ولتاژ پهنای پالس اعمال می‌شود. 

در کنترل دیجیتال، برای کنترل دقیق، یک PLC یا کنترل‌کننده حرکت دیگر برای تولید پالس‌ها بر اساس سیکل وظیفه به کار می‌رود.

توجـــه : سنسور سیگنال فیدبک ، معمولاً یک پتانسیومتر است که ولتاژی را متناسب با زاویه مطلق شفت موتور در ساز و کار چرخ‌دنده تولید می‌کند ، در نتیجه، مقدار ولتاژ فیدبک به ورودی تقویت‌کننده مقایسه‌کننده خطا وارد می‌شود ، تقویت‌کننده ولتاژ‌ تولیدی موقعیت فعلی موتور ، یعنی فیدبک پتانسیومتر و موقعیت مطلوب موتور را مقایسه کرده و یک ولتاژ‌ خطای مثبت یا منفی تولید می‌کند ، این ولتاژ خطا به آرمیچر موتور اعمال می‌شود ، وقتی خطا زیاد شود ، ولتاژ خروجی به آرمیچر موتور اعمال می‌شود. موتور تا زمانی که خطا به صفر برسد می‌چرخد ، اگر خطا منفی باشد ، ولتاژ آرمیچر معکوس شده و در نتیجه آرمیچر در جهت عکس می‌چرخد.

اصول عملکرد سروو موتورهای AC بر اساس ساختار دو نوع سروو موتور آسنکرون و سنکرون است ، سروموتور AC سنکرون از استاتور و روتور تشکیل شده است ، استاتور شامل یک قاب و بدنه استوانه‌ای و هسته استاتور است ، سیم‌پیچی آرمیچر به دور هسته استاتور پیچانده شده و به یک سیم متصل است که جریان موتور را تأمین می‌کند.

توجـــه : روتور از یک مغناطیس دائم تشکیل شده و نسبت به روتور نوع آسنکرون القایی که جریان روتور آن با الکترومغناطیس القا می‌شود متفاوت است ، به همین دلیل ، این نوع موتورها ، سروو موتورهای بدون جاروبک نامیده می‌شوند. 

هنگامی که میدان استاتور با ولتاژ تحریک شود ، روتور میدان مغناطیسی گردان استاتور را با سرعت مشابه یا سنکرون با میدان تحریکی استاتور دنبال می‌کند و این همان لحظه‌ای است که با موتور نوع سنکرون مواجه خواهیم بود.

در روتور مغناطیس دائم ، وقتی میدان استاتور بدون انرژی شده و متوقف می‌شود ، به جریان نیازی نیست. 

این موتورها به دلیل نداشتن جریان روتور بازده بالاتری دارند ، وقتی موقعیت روتور نسبت به استاتور مورد نظر باشد ، یک انکدر روی روتور قرار داده می‌شود که فیدبک به کنترل‌کننده سروو موتور را مهیا می‌کند.

استاتور سروو موتور AC آسنکرون یا القایی از هسته استاتور ، سیم‌پچی آرمیچر و سیم خروجی تشکیل شده است ، اجزای روتور نیز شفت و سیم‌پیچی هسته آن هستند.

منبع AC فقط سیم‌پیچی استاتور را تغذیه می‌کند و سبب تولید میدان شار متناوب در اطراف سیم‌پیچی استاتور می‌شود.

 این میدان متناوب با سرعت سنکرون می‌چرخد و میدان مغناطیسی گردان (RMF) نام دارد. طبق قانون القای الکترومغناطیس فارادی ، سرعت نسبی بین روتور و میدان چرخان استاتور سبب ایجاد نیروی الکترومغناطیسی در هادی‌های روتور می‌شود.

اکنون، جریان القایی روتور یک میدان شار متناوب در اطرافش تولید خواهد کرد.شار روتور از شار استاتور عقب‌تر است. روتور در جهت میدان دوار استاتور می‌چرخد و نمی‌تواند به سرعت میدان استاتور برسد و و به عبارتی، سنکرون شود. در نتیجه، آسنکرون خواهد بود.

کاربردهای سروو موتور

سروو موتورها در سیستم‌های صنعتی و تجاری کاربردهای فراوانی دارند ، برای مثال، در مفاصل ربات‌های صنعتی به کار می‌روند و زاویه حرکت دقیق را مهیا می‌کنند.

برای فوکوس خودکار دوربین‌ها ، یک سروو درون دوربین تعبیه شده و موقعیت لنز را برای واضح کردن تصاویر به صورت دقیق تصحیح می‌کند.

در سیستم‌های مکان‌یابی، از سروو موتورها برای موقعیت‌یابی محور سمت و بلندی آنتن‌‌ها و تلسکوپ‌ها استفاده می‌شود.

فیلم آموزشی کوتاه Servo Motor :

فیلم آموزشی کوتاه عملکرد Servo Motor :