هل يمكنك التحكم في محرك السيرفو باستخدام وحدة تحكم الخطوة؟

إن القدرة على التحكم الفعال في المحركات أمر ضروري لمجموعة متنوعة من التطبيقات في كل من الإعدادات الصناعية والهواة. محركات المؤازرة و محركات متدرجة هما اثنان من أكثر الأنواع شيوعًا المستخدمة اليوم. ونظرًا للاختلافات في متطلبات التصميم والتحكم، غالبًا ما يُطرح السؤال التالي: هل يمكنك التحكم في محرك السيرفو باستخدام وحدة تحكم السائر؟ الإجابة هي نعم ولا. في حين أن بعض الجوانب ممكنة، إلا أن جوانب أخرى قد تكون صعبة للغاية بسبب الاختلافات في آليات التحكم الخاصة بها. في هذه المقالة، سنستكشف كيف تختلف هذه المحركات، وإمكانية التحكم في أحدها باستخدام الآخر، والاعتبارات العملية للقيام بذلك.

تُعرف محركات السيرفو بدقتها وآليات التغذية الراجعة الخاصة بها، وهي عنصر أساسي في الروبوتات والأتمتة والآلات الصناعية. من ناحية أخرى، تشتهر محركات السائر بحركاتها التدريجية المتوقعة، مما يجعلها مثالية للتحكم الدقيق دون تغذية مرتدة.

فهم محركات السيرفو ووحدات التحكم بالخطوات

ما هي محركات المؤازرة؟

محركات السيرفو هي أجهزة كهروميكانيكية مصممة لتوفير التحكم الدقيق في الدوران والموضع والسرعة. وعادةً ما تتضمن المحرك، أ مستشعر ردود الفعل (مثل جهاز الترميز)، و وحدة تحكمتعمل هذه العناصر معًا في نظام الحلقة المغلقةحيث يقوم مستشعر ردود الفعل بإرسال بيانات الموقع في الوقت الفعلي إلى وحدة التحكم لضمان الحركة الدقيقة.

• نظام الحلقة المغلقة:الميزة الرئيسية لمحرك المؤازرة هي تكوينه في حلقة مغلقة. تسمح التغذية الراجعة للمحرك بإجراء تعديلات دقيقة في الوقت الفعلي، مما يضمن اتباعه للمسار الدقيق المطلوب.
• الدوران المستمر:تم تصميم محركات المؤازرة للعمل المستمر، على عكس العديد من المحركات الأخرى التي لا يمكنها التحرك إلا بخطوات أو دورات حتى نقطة محددة.

محركات المؤازرة مثل محرك سيرفو باناسونيك MINAS A5 1KW MDME102GCH هي أمثلة للمحركات القوية التي يتم التحكم فيها بدقة وتوفر ميزات متقدمة.

ما هي وحدات التحكم بالخطوة؟

يتم استخدام وحدات التحكم المتدرجة للتحكم محركات متدرجة، والتي تعمل على عكس محركات السيرفو بخطوات ثابتة. يدور محرك السائر بزيادات دقيقة تسمى الخطوات، يتم التحكم فيها من خلال تسلسل وتردد النبضات الكهربائية التي يرسلها متحكم محرك السائر.

• نظام الحلقة المفتوحة:تعمل وحدات التحكم في المحرك الخطوي في نظام حلقة مفتوحة، مما يعني عدم وجود أي ردود فعل. ترسل وحدة التحكم الإشارات، ومن المفترض أن يتبعها المحرك بدقة. ولهذا السبب تُستخدم محركات المحرك الخطوي عادةً للمهام التي لا تتطلب مستويات عالية من الدقة بمرور الوقت.
• آلية التحكم البسيطة:مقارنة بوحدات التحكم المؤازرة، تعد وحدات التحكم في المحرك المتدرج أبسط، حيث لا تحتاج إلى تلقي ردود فعل في الوقت الفعلي. وبدلاً من ذلك، تركز على إرسال نبضات كهربائية بمعدل ثابت لتحقيق الحركة المطلوبة.

لاستكشاف المزيد حول وحدات التحكم، راجع محركات سيرفو من شركة ياسكاوا.

الفروق الرئيسية بين محركات السيرفو ومحركات السائر

فهم الاختلافات الأساسية بين محركات المؤازرة و محركات متدرجة من الضروري تحديد ما إذا كان من الممكن استخدام وحدة التحكم بالخطوة بشكل فعال مع محرك المؤازرة.

التحكم في الحلقة المغلقة مقابل التحكم في الحلقة المفتوحة

تعمل محركات المؤازرة في نظام حلقة مغلقة، مما يعني أنها تستخدم التغذية الراجعة من المشفرات أو أجهزة الاستشعار الأخرى لضبط الناتج بشكل مستمر. وهذا يسمح دقة عاليةحتى عند تعرضها لأحمال أو ظروف مختلفة. وعلى النقيض من ذلك، تعمل محركات السائر في نظام الحلقة المفتوحةوهذا يعني أنه لا يوجد ردود فعل في الوقت الفعلي. يرسل المتحكم ببساطة عددًا محددًا من النبضات، ويفترض أن المحرك يتبعها بدقة.

• دقة:يمكن لمحركات السيرفو الحفاظ على دقتها بغض النظر عن التغيرات في الحمل بسبب التغذية الراجعة المستمرة. قد تفقد محركات السائر خطواتها أو تتوقف إذا تغير الحمل بشكل كبير.
• كفاءة:تعتبر محركات السيرفو أكثر كفاءة بشكل عام، وخاصة في التطبيقات التي تتطلب تسارعًا وتباطؤًا سريعين. في هذه الحالات، تضمن حلقة التغذية الراجعة أن يعمل المحرك على النحو الأمثل.

خصائص عزم الدوران

تتمتع المحركات المتدرجة بعزم دوران مرتفع عند السرعات المنخفضة ولكنها تشهد انخفاضًا حادًا في عزم الدوران عند السرعات العالية. وعلى النقيض من ذلك، توفر محركات المؤازرة عزم دوران ثابتًا عبر نطاق سرعتها بالكامل.

• خصائص عزم الدوران للمحرك المتدرج:مثالي للتطبيقات البطيئة والدقيقة، مثل الطابعات ثلاثية الأبعاد أو آلات CNC مع المهام خفيفة الوزن.
• خصائص عزم الدوران للمحرك المؤازر:تعتبر محركات المؤازرة مثالية للتطبيقات التي تتطلب عزم دوران ثابت بسرعات مختلفة، مثل الأذرع الروبوتية أو أحزمة ناقلة.

اختلافات التطبيق

توجد محركات المؤازرة عادةً في التطبيقات التي تحتاج إلى دقة عالية وقابلية للتكيف، مثل الأتمتة الصناعية و الروبوتات. المحركات المتدرجة أكثر شيوعًا في الأجهزة التي تتطلب تحديد المواقع بدقة ولكن بدون درجة عالية من القدرة على التكيف، مثل المخططون و الماسحات الضوئية.

محرك سيرفو أحادي المحور من ياسكاوا SGD7S-120A00A تشتهر بالحفاظ على التحكم الدقيق حتى في التطبيقات المعقدة.

تحديات التحكم في محرك السيرفو باستخدام وحدة تحكم متدرجة

تكامل التعليقات

التحدي الأكبر عند محاولة استخدام وحدة تحكم المحرك المتدرج للسيطرة على محرك سيرفو تكمن المشكلة في عدم وجود آلية تغذية مرتدة. تعتمد محركات المؤازرة بشكل كبير على التغذية الراجعة للحفاظ على دقتها، لكن وحدات التحكم في المحرك المتدرج لا تدعم هذه الميزة.

• عدم وجود تعديلات في الوقت الحقيقي:تحتاج محركات السيرفو إلى تعديلات في الوقت الفعلي لتصحيح أي أخطاء في الموضع أو تغييرات في السرعة. ونظرًا لأن وحدة التحكم في المحرك المتدرج تعمل في تكوين حلقة مفتوحة، فلا يمكن لمحرك السيرفو تلقي التصحيحات اللازمة.
• خطر التشغيل غير المستقر:بدون ردود الفعل، قد يتصرف محرك المؤازرة بشكل غير منتظم. هناك خطر تجاوز الحد، أو التذبذب، أو فقدان المزامنة مع مسار الحركة المطلوب.

مشاكل التوافق

هناك مشكلة أخرى عند استخدام وحدة تحكم متدرجة لمحرك سيرفو وهي الفرق في إشارات القيادةتستجيب محركات السائر لإشارات التحكم القائمة على النبضات، في حين تتطلب محركات المؤازرة غالبًا التناظرية أو إشارات PWM لمزيد من التحكم الدقيق.

• مدخلات التحكم:غالبًا ما يتضمن مدخل التحكم في محرك المؤازرة متطلبات أكثر تعقيدًا، مثل التحكم في السرعة التناظرية وإشارات PWM عالية التردد، في حين توفر وحدات التحكم في المحرك المتدرج أوامر خطوة واتجاه بسيطة.

حدود الأداء

إن استخدام وحدة تحكم متدرجة للتحكم في محرك المؤازرة يعني أيضًا فقدان الكثير من فوائد الأداء التي يوفرها محرك المؤازرة.

• دقة منخفضة:نظرًا لأن وحدة التحكم لا يمكنها تفسير ردود الفعل، فإن محرك المؤازرة يفقد ميزته الأساسية -حركة دقيقة تعتمد على ردود الفعل.
• تقلب عزم الدوران:تم تصميم محركات السيرفو لتكييف عزم الدوران بناءً على الحمل والتغذية الراجعة. لا يمكن لوحدة التحكم في المحرك المتدرج دعم هذه القدرة على التكيف، مما يؤدي إلى إدارة عزم الدوران دون المستوى الأمثل.

الحلول الممكنة

على الرغم من أن استخدام وحدة تحكم متدرجة مباشرة للتحكم في محرك المؤازرة له قيود كبيرة، إلا أن هناك حلولاً بديلة استكشفها بعض المستخدمين، بدرجات متفاوتة من النجاح.

استخدام نهج هجين

أحد الأساليب هو الجمع بين محرك متدرج مع اضافه دائرة التغذية الراجعة وهذا النهج الهجين يوفر بعض أشكال التحقق من الموضع. ومن الناحية النظرية، قد يتيح هذا النهج الهجين استخدام وحدة تحكم في المحرك المتدرج مع الاحتفاظ ببعض فوائد التغذية الراجعة، ولكنه بعيد كل البعد عن كونه الحل الأمثل. وغالبًا ما تكون هناك حاجة إلى مكونات إلكترونية متخصصة وبرمجة إضافية.

• محاكاة ردود الفعل:يتضمن هذا إضافة مشفر لمحاكاة التغذية الراجعة التي يتوقعها محرك المؤازرة. ومع ذلك، فإن هذا يضيف تعقيدًا وتكلفة، ولا يعد موثوقًا به مثل إعداد وحدة تحكم المؤازرة الحقيقية.

استخدام وحدات التحكم عالية المستوى

هناك إمكانية أخرى تتمثل في استخدام وحدة تحكم عالية المستوى يمكنها سد الفجوة بين إشارات النبضة البسيطة لوحدة التحكم في المحرك المتدرج ومتطلبات التغذية الراجعة لمحرك المؤازر. أجهزة مثل أردوينو أو راسبيري باي يمكن أن تخدم هذا الغرض ولكنها تحتاج إلى قدر كبير من البرمجة وقد لا تزال غير مناسبة للتطبيقات على المستوى الصناعي.

• وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC)في التطبيقات الصناعية، تُستخدم أجهزة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة أحيانًا لدمج محركات المؤازرة مع أنظمة المحرك المتدرج، على الرغم من أن هذا يضيف تكلفة ويتطلب معرفة برمجة ماهرة.

أفضل الممارسات للتحكم في محركات المؤازرة

إذا كنت تبحث عن التحكم الموثوق بالنسبة لمحركات المؤازرة، فمن الأفضل استخدام محرك مخصص وحدة تحكم المؤازرةتم تصميم هذه المتحكمات لإدارة حلقات التغذية الراجعة، والتكيف مع ظروف التحميل، والحفاظ على تحديد المواقع بدقة.

اختيار المكونات الصحيحة

تأكد من أن المكونات التي تختارها - بما في ذلك محركات السيرفو ووحدات التحكم - متوافقة. يضمن اختيار وحدة التحكم الصحيحة في السيرفو التحكم السلس والحد الأدنى من مشكلات الإعداد والأداء الأمثل للمحرك.

• وحدات تحكم سيرفو ياسكاوا:تشتهر منتجات Yaskawa بموثوقيتها في التطبيقات الصناعية والهواة. فهي توفر آليات تغذية مرتدة دقيقة وتدعم ميزات التحكم المتقدمة.
• وحدات تحكم سيرفو من باناسونيك:تتمتع هذه المتحكمات أيضًا بتقدير كبير لقدرتها على التكامل بسلاسة مع أنظمة مختلفة، مما يضمن تشغيل محركات المؤازرة بشكل فعال.

لمعرفة المزيد عن المكونات المتوافقة، قم بزيارة متجر محركات السيرفوحيث يمكنك العثور على تشكيلة واسعة من محركات المؤازرة وأجهزة التحكم عالية الجودة.

الأسئلة الشائعة

1. هل يمكن استخدام وحدة تحكم السائر للتحكم في محرك المؤازرة؟

على الرغم من أنه من الممكن من الناحية الفنية توصيل محرك سيرفو بوحدة تحكم في المحرك المتدرج، إلا أنه ليس من المستحسن القيام بذلك. يمكن أن يؤدي نقص التغذية الراجعة والاختلافات في إشارات التحكم إلى ضعف الأداء وحتى التلف المحتمل.

2. ما هي الاختلافات الرئيسية بين محركات المؤازرة والمحركات المتدرجة؟

تعمل محركات السيرفو في نظام حلقة مغلقة، باستخدام التغذية الراجعة لضمان الدقة. على النقيض من ذلك، تعمل محركات السائر في أنظمة حلقة مفتوحة، مما يجعلها أبسط ولكنها أقل قدرة على التكيف مع الأحمال أو الظروف المتغيرة.

3. هل من الممكن إنشاء نظام تحكم هجين لمحركات المؤازرة؟

نعم، من الممكن إنشاء نظام هجين عن طريق إضافة ردود فعل إلى وحدة تحكم المحرك المتدرج، ولكنها طريقة معقدة وغير فعالة مقارنة باستخدام وحدة تحكم سيرفو مخصصة.

4. ما هي التحديات التي تواجه استخدام وحدة تحكم السائر لمحرك المؤازرة؟

وتشمل التحديات الرئيسية الافتقار إلى ردود الفعل، وأنواع الإشارات المختلفة، وانخفاض السيطرة على الدقة وإدارة عزم الدوران.

5. ما هو الأفضل للمهام عالية الدقة: محركات السيرفو أم محركات السائر؟

تعتبر محركات المؤازرة أفضل للمهام عالية الدقة لأنها تستخدم التغذية الراجعة للحفاظ على الدقة والتكيف مع تغييرات الحمل، على عكس محركات السائر.

خاتمة

وفي الختام، في حين أن فكرة السيطرة على محرك سيرفو مع وحدة تحكم المحرك المتدرج قد يبدو هذا ممكنًا، لكن القيود والتحديات تفوق أي فوائد محتملة. تتطلب محركات المؤازرة ردود فعل من أجل الدقة، وهو ما لا تدعمه وحدات التحكم في المحرك المتدرج. لذلك، بالنسبة لأي شخص يهدف إلى التحكم الدقيق والموثوق في المحرك، فإن استخدام وحدة تحكم مخصصة وحدة تحكم المؤازرة إن هذا هو النهج الأفضل. فهو لا يضمن الدقة والاستقرار فحسب، بل إنه يستفيد أيضًا من نقاط القوة الكامنة في تقنية المؤازرة لتوفير أداء ثابت.

قم بزيارة موقعنا متجر محركات السيرفو لتصفح مجموعة واسعة من محركات المؤازرة و وحدات التحكم تم تصميمه لتحقيق التكامل السلس والأداء الأمثل.