المحركات

محرك السيرفو

اهلًا بكم في هذا الدرس التعليمي الجديد , في هذا الدرس سوف ندرس محرك السيرفو Servo Motor بحيث سوف نقوم في دراسة تفصيلية لهذا المحرك لنتعرف على محركات السيرفو المختلفة وسوف ندرس استخدامات محرك السيرفو وانواعه المختلفة ومكوناته الداخلية ووظائفها وكيف يمكننا بناء محرك سيرفو اذا لزم الأمر في حال عدم توفره لديك واخيرًا كيف يتم تصنيف هذه المحركات. ان محركات السيرفو من المحركات القديمة التي كانت تستخدم في الاجهزة الكبيرة والكبيرة واليوم اصبحت منتشرة كثيرًا في العديد من التطبيقات مثل الأتمتة والألعاب الصغيرة والطائرات وغيرها وهذا ما سوف ندرسه اليوم.

ان محرك السيرفو هو احد المحركات الكهربائية وفي بعض الاحيان يمكن ان يكون محرك ميكانيكي وذلك تتبعا للغرض من الاستخدام , بشكل عام محرك السيرفو هو محرك يستطيع الحركة عند موضع وزوايا محددة مثلا يستطيع التحرك بزاوية مقدارها 90 درجة او 180 وهكذا بسرعة وعزم دوران معين. فهو لا يستطيع التحرك بشكل دوراني دائم مثل محركات التيار المستمر او المتردد وغيرها. في هذا الدرس سوف نقوم بالتركيز على محركات السيرفو الكهربائية لان المحركات الميكانيكية ليست من اهتماماتنا في الهذا الوقت. حسنًا لنكمل , محرك السيرفو هو عبارة عن محرك تيار مستمر او محرك تيار متناوب موصول مع لوحة تحكم ومكونات اخرى لكي تعمل تقييد للحركة ويصبح قادرًا للتحرك بزاوية وسرعة معينة يتم التحكم بها هذا باختصار التعريف المبسط لمحرك السيرفو. قبل البدء في التفاصيل والخصائص التقنية والفنية دعونا نتعرف على بعض استخدامات محرك السيرفو:

  • يمكن استخدامه في بعض انواع الطائرات الحقيقة او طائرات الالعاب للتحكم في العناصر المتحركة بزاوية معينة مثل التحكم في الجنيحات (المثبتة على الجناح) والذيل وغيرها من الأماكن التي تطلب حركة محدودة بزاوية معينة.
  • تستخدم محركات السيرفو في الصناعات بالتأكيد ان محرك السيرفو هو الأمثل في العمليات الصناعية في عمليات التصنيع والانتاج مثلا للتحكم في خطوط الانتاج التي تسير على المكان لمخصص لعبور المنتجات وهذا من شأنه التخيف من استهلاك الطاقة بدلا من استخدام محركات تيار مستمر او متناوب!
  • تستخدم محركات السيرفو في السيارات مثلا في عملية غلق وفتح الأبواب بطريقة اتوماتيكية , وغيرها من الاستخدامات التي يصعب حصرها.

تصنيف محركات السيرفو

يوجد أكثر من طريقة لتصنيف محركات السيرفو نظرا لاستخداماتها الكثيرة للعديد من الاغراض وذلك ايضا يرجع الى الطريقة التي تتعامل بها الشركات المصنعة مع متطلبات الزبائن. وهذه هي التنصيفات التي يتم اعتمادها لتصنيف واختيار محركات السيرفو:

1 – عزم الدوران , يتم تصنيف عزم دوران محركات السيرفو بالكيلوغرام / سم مما يعني مقدار الحمولة أو الوزن الذي يمكن ان يرفعه محرك السيرفو لمسافة مسافة معينة. على سبيل المثال إذا كان محرك سيرفو الخاص بك مقداره 20 كجم / سم ، فإن محرك السيرفو يجب أن يرفع وزن 20 كجم عن عمود المحرك الى مسافة مقدارها 1 سم , وهذا التصنيف الاكثر شيوعا واهمية.

2 – السرعة , ان سرعة محركات السيرفو تختلف حسب التصميم الداخلي للملفات الكهربائية والمغناطيس وغيرها من التفاصيل الداخلية للمحرك وعادة تتغير سرعة محرك السرفو حسب الجهد الكهربائي كما سوف نرى في المثال لاحقًا.

3 – دقة محرك السيرفو , في الطبع عندما يكون استخدام محرك السيرفو في الآلات والمنشآت الهندسية الدقيقة يجب ان تكون الدقة عالية تجنبًا للاخطاء التي قد تحدث ولكن عادة وبفضل العلم دقة اخطاء محرك السيرفو هي قليلة ويتم تزويدها من قبل المصنع بالدرجات.  

4 – الوزن والابعاد الهندسية لجميع مكونات محرك السيرفو مثل عامود الحركة وطول الاسلاك وقطر عامود الحركة وابعاد الغلاف. 

5 – نوع التشغيل , هنا نقصد ان محرك السيرفو ميكانيكي او كهربائي ولكن كما قلنا سابقًا سوف يكون تركيزها على محركات السيرفو الكهربائية.

6 – نوع الحركة , يوجد نوعين لمحركات السيرفو من حيث نوع الحركة الاول حركة دائرية الاكثر وهو شيوعًا والآخر حركة خطية كما هو موضح في الصور التالية:

ولكن بالطبع يمكننا تحويل من نوع الى آخر مثل هذا المحرك التحويل من الحركة الدورانية الى حركة خطية:

مصدر الصورة : arduino.cc

7 – تيارات التشغيل المختلفة – حسنًا بشكل عام يوجد لمحرك السيرفو نوعين من التيارات , الاول يسمى  تيار الاستعداد (No-Load Current) ويقصد به عندما يكون المحرك بدون تحميل للأحمال , والتيار الثاني هو تيار العمل (Working Current) وهو ادنى تيار يحتاجه محرك السيرفو ليحرك الأحمال.

8 – نوع التيار الذي يعمل به المحرك تيار مستمر DC او متناوب/متردد AC.

9 – عرض ومدة النبضة الكهربائية PWM التي تستخدم للتحكم في المحرك.

10 – واخيرًا درجة الحرارة المثالية للتشغيل وهذه من الظروف المهمة والمشتركة بين جميع انواع المحركات الكهربائية سواء سيرفو او غيره.

مكونات محرك السيرفو

يتكون محرك سيرفو الكهربائي من نظام كهروميكانيكي أي كهربائي وميكانيكي ، والمكونات هي كالتالي:

  • دائرة تحكم Controller Circuit وذلك للتحكم في الزوايا Angels.
  • علبة تروس Gear Box لتحويل عزم الدوران والسرعة بحيث تقلل عدد الدورات في الدقيقة وزيادة عزم الدوران تبعًا لنوع المحرك.
  • يأتي محرك السيرفو عادة ب ثلاثة أسلاك وهي (VCC + ، الأرضي – ، إشارة التحكم Signal) وبنفس الألوان.
  • غطاء صلب Hard Cover لحماية العناصر والمكونات الداخلية.

ان محرك السيرفو هو عبارة عن نظام يمثل دائرة تحكم مغلقة بحيث يستخدم حساس/مجس (لتكوين نظام تحكم مغلق) للتحكم في مكان المحور الدوار Shaft النهائي الخاص بمحرك السيرفو ، وذلك عن مقارنة إشارة الخرج وإشارة الدخل يمكننا معرفة مقدار خطأ الإشارة للتحكم وضبط محرك السيرفو.

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

إغلاق