Servo Sürücü Nasıl Seçilir

Bir servo sürücü ararken binlerce seçenekle karşılaşacaksınız. Yalnızca ADVANCED Motion Controls, özel seçenekleri hesaba katmadan bile 200’ün üzerinde servo sürücü modeli sunmaktadır. Bir servo sürücü seçimi, projenizin ihtiyaçlarının ve mevcut seçeneklerin dikkatlice değerlendirilmesini gerektirir. Bu kılavuz, seçimi belirleyen faktörleri ve her biri için geçerli olan genel kuralları ele almaktadır.

Acelen mi var? Servo sürücü seçim kılavuzunu indirin, ya da şuraya atlayın: seçim kontrol listesi.

Servo sürücünün uygunluğunu belirleyen faktörler nelerdir?

Servo sürücüler, farklı güç aralıklarına, boyutlara, ağ seçeneklerine, akıllı özelliklere, form faktörlerine, dijital özelliklere ve daha pek çok şeye sahiptir. Aşağıdaki faktörler, bir sürücünün uygulamanıza uygun olup olmadığını belirleyen unsurlardır.

ADVANCED Motion Controls’un bir servo sürücü arama aracı Bu araç, teknik özelliklerinizi belirlemenize ve bu özelliklere uyan servo sürücülerin filtrelenmiş bir listesini size sunmanıza olanak tanır.

Uygulama ve Kullanım İhtiyaçları Doğru Servo Sürücüyü Nasıl Belirliyor?

Hareket kontrol çözümünüz, uygulamanızın ihtiyaçlarına göre şekillenmelidir; tersi olmamalıdır.

Öncelikle genel tabloya bir göz atarak başlayın:

Ne yapıyorsun?

Bu, büyük bir üretim makinesi mi, mobil bir robot mu yoksa masaüstü bir cihaz mı? Tek eksenli mi yoksa çok eksenli bir sistem mi?

Sisteminiz ne tür bir görev gerçekleştiriyor? Verilen cevaplar, güç gereksinimlerinizi, analog mu yoksa dijital mi olduğunu ve gerekli çalışma modlarını belirler.

Ardından, tasarımınızın hangi unsurlarının esnek, hangilerinin ise kesin olduğunu belirlemeniz gerekiyor. Belirli bir motor kullanmak zorunda mısınız?

Dar bir alan gereksinimi var mı?

Belirli bir ağ iletişim sistemine bağlı mısınız?

Parametreleriniz çok kesin bir şekilde tanımlanmışsa, aralarından seçim yapabileceğiniz seçeneklerin sayısı daha az olabilir; hatta hiç seçenek olmayabilir. Böyle bir durumda, tasarımı yeniden yapmanız veya özel bir çözüm düşünmeniz gerekebilir.

Makinenin tasarım şekli kadar kullanım şekli de önemlidir. Üretim başladıktan sonra veya müşteriye ulaştıktan sonra geç fark edilen sorunlar en kötüsüdür. Aşağıdaki bölümlerde yer alan genel kurallar, bu tür sorunları önlemenize yardımcı olmak amacıyla hazırlanmıştır.

Motor ve Geri Besleme: Sürücüyü Motora Uygun Hale Getirin

Bir servo sürücü, belirli bir motoru çalıştırır ve bu motorun geri besleme cihazından gelen verileri okur; dolayısıyla sürücünün alacağı karar buna göre belirlenir Doğru servo motorun seçilmesi yükünüzün torku, hızı, atalet değeri ve çalışma döngüsü için.

Genel kural: Önce motoru ve geri besleme cihazını seçin, ardından her ikisini de destekleyen bir sürücü seçin.

• Motor tipi. Fırçalı motorlar mekanik olarak komütasyon yapar. Fırçasız ve lineer motorlar ise Hall sensörleri (trapez biçimli) veya bir enkoder (sinüzoidal; düşük hızda daha düzgün tork sağlamak için) kullanarak sürücüye bağlı çalışır.
• Geri bildirim. Sürücü, cihazı kendi doğal formatında okumalıdır: TTL artımlı, 1 Vp-p sin/cos, BiSS-C veya EnDat 2.2 mutlak formatında ya da resolverler. Mutlak enkoderlerde protokolün uyumlu olması gerekir.
• Gerilim. Motorun ters elektromotor kuvveti sabitinin, motorun azami hızıyla çarpımı, besleme geriliminin oldukça altında kalmalıdır.
• İndüktans. Düşük endüktanslı yuvasız ve doğrusal motorlarda, sürücünün minimum gereksinimlerini karşılamak için bir seri endüktör gerekebilir.

Hangi üçüncü tarafın... servo motorlar ve geri bildirim cihazları sürücülerimizle çalışmışlardır.

Akım: Yeterli akım olduğundan emin olun, ancak aşırıya kaçmayın

Güç aralığı, servo sürücü seçiminde belki de en önemli faktördür. Sürücünüz yeterli gücü sağlayamazsa, motorunuz dönemez; en azından istediğiniz tork veya hızda dönemez.

İşte bu nedenle, uygulamanızın hız ve/veya tork gereksinimlerinin net bir şekilde belirlenmiş olması büyük önem taşımaktadır.

Yeterli akım olduğundan emin olun

Birçok yerde kurulmuş olan bir teslimat robotu tasarladınız. Geliştirme aşamasında ve ilk müşteri testlerinde her şey yolunda gitti; ancak daha sonra bir müşteri, robotlarının sürekli bir eğimde takılıp kaldığı için sizi aradı.

Bazı ölçümler yaptıktan sonra, servo sürücülerinin akım sınırlarına ulaştığını görüyorsunuz.

Genel kural: Uygulama için gerekli olduğunu düşündüğünüz akım sınırının üzerine 25%'lik ek bir boşluk payı ekleyin.

Neden önemli: Ek akım kapasitesi, koşulların beklediğinizden farklı olduğu durumlarda kesintisiz çalışmayı garanti edebilir; ayrıca uygulama ortamı, test ortamından çok farklı olabilir.

Ne zaman faydalıdır:

• Koşullar değiştiğinde. Yukarıdaki senaryoda, yeni bir konumda robotun test edildiği eğimden daha dik bir eğim vardı. Düz bir yüzeyde akım sınırına ulaşmak sadece daha yavaş bir ivmelenme anlamına gelebilir. Eğimli yüzeylerde ise akım sınırına ulaşmak, robotun durması anlamına gelebilir.
• Makineler eskidikçe. Sürtünme zamanla artabilir ve aynı işi yapmak için daha fazla güç gerektirebilir.
• Yük değiştiğinde. Müşteriler taşıma kapasitesini artırabilir.

Akım sınırını artırırsanız, motorun bu ek akımı kaldırabileceğinden emin olun.

Fazla güç almayın

Akım sınırı sürücünün nominal değerinde bırakılırsa, aşırı güçlü bir sürücü, motorun tasarlandığı değerden çok daha fazla akım gönderebilir. Bu durumda, motorun uygulamaya uygun şekilde boyutlandırılmış olduğu varsayımıyla, motoru korumak için akım sınırını düşürmelisiniz.

Çoğu durumda, aşırı güç performansı etkilemez, ancak maliyetleri artırabilir. Sisteminiz sürekli olarak yalnızca 2 A ve en fazla 6 A tepe akım kullanıyorsa, sürekli 30 A ve tepe 60 A çıkış sağlayan bir servo sürücüye sahip olmanın gerçekten bir anlamı yoktur.

Daha güçlü bir sürücü genellikle daha büyüktür ve çok daha yüksek akıma göre tasarlanmış bir sürücü, uygulama için gerekli olan hassas akım kontrolüne sahip olmayabilir.

Mevcut ölçeklendirmeye daha yakından bir bakış

Akım döngüsü en içteki döngüdür ve yüksek performanslı bir sistemin temelini oluşturur. Servo sürücülerimizi tasarlarken, akım geri beslemesini servo sürücünün nominal değerine göre ayarlarız.

50A’lık bir sürücü ele alırsak, çıkış aralığının tamamı —bu durumda -50A ile +50A arası— -10V ile +10V arası bir sinyalle temsil edilmelidir; ya da dijital bir sürücü söz konusu olduğunda, belirli bir bit sayısı ile temsil edilmelidir, örneğin 2^14 bit. Bu örnek için ölçeklendirme şu şekilde olur:

(±10 V sinyal) / (±50 A çıkış) = (20 V aralık) / (100 A aralık) = analog için 200 mV/A veya dijital için yaklaşık 160 bit/A

Servo sürücüsündeki akım değeri ne kadar yüksekse, akım geri beslemesinin ölçeklendirilmesi o kadar geniş bir aralığa yayılmalıdır.

Geri besleme daha geniş bir aralığı kapsaması gerektiğinden, düşük akım kontrolünde çözünürlük kaybı yaşanmaya başlar. Düşük akım gerektiren bir uygulamanız varsa, uygulamaya daha uygun teknik özelliklere sahip bir servo sürücü seçerek daha iyi akım kontrolü elde edersiniz.

Besleme Gerilimi: Gerilim Dalgalanmalarını Dikkate Alın

Servo sürücülerinin belirli bir besleme gerilimi aralığı vardır; bu nedenle, servo sürücüye bu gerilimi doğru bir şekilde sağlayabileceğinizden emin olmanız gerekir. Kılavuzumuzda bir servo sürücü için güç kaynağı seçimi boyutlandırma sürecini ayrıntılı olarak ele alır.

Genel kural: Mümkün olduğunda, güç kaynağı gerilimi ile servo sürücünün hem düşük gerilim sınırı hem de yüksek gerilim sınırı arasında en az 25%'lik bir marj sağlayan bir güç kaynağı ve servo sürücü kombinasyonu seçmelisiniz.

Neden önemli: Gerilim dalgalanmaları çeşitli nedenlerle ortaya çıkar ve hem düşük hem de yüksek gerilim durumlarında istenmeyen devre kesintilerine yol açar.

Ne zaman faydalıdır:

• Kurulumdaki hat voltajı, makineyi geliştirdiğiniz yerdeki hat voltajından farklı olduğunda. Farklı ülkelerdeki gerilimler karşılaştırıldığında bu farklılıklar özellikle belirgin hale gelebilir. Birçok hareket kontrol sistemi regüle edilmemiş güç kaynakları kullandığından, şebeke gerilimindeki herhangi bir değişiklik, servo sürücüye sağlanan gerilimi de değiştirecektir. 20-80 VDC nominal gerilime sahip bir servo sürücü için, regüle edilmemiş 24 VDC besleme bazı yerlerde muhtemelen çok düşük, regüle edilmemiş 80 VDC besleme ise bazı yerlerde çok yüksek olabilir.
• Yenilenme söz konusu olduğunda. Rejenerasyon, motorun güç tüketen bir durumdan jeneratör haline geldiği andır. Rejenerasyon gerilimi, çoğu kişinin beklediğinden çok daha yüksek seviyelere çıkabilir; bu da aşırı gerilim nedeniyle sistemin kapanmasına ve bazı durumlarda bile bileşenlerin hasar görmesine yol açabilir. Rejenerasyon, dikey uygulamalarda ve şiddetli yavaşlamalar sırasında en şiddetli şekilde gerçekleşir.
• Pillerin şarjı azaldığında. Pille çalışan uygulamalarda, düşük gerilim sınırını göz önünde bulundurmalı ve pil seviyesi düştüğünde ve aniden tam güç çekmeye başladığınızda servo sürücünün hâlâ çalışacağından emin olmalısınız.

İzolasyon: İzolasyonun Sağlandığından Emin Olun

İzole edilmemiş bir servo sürücüyle birlikte izole edilmemiş bir güç kaynağı kullanıldığında, ilk açılışta güç kaynağındaki yüzer toprak, servo sürücünün sinyal toprağı ve kontrolörün toprağı üzerinden geçen çok büyük bir akım oluşturur; bu da servo sürücünün ve ona bağlı bilgisayarın yanmasına neden olur.

En basit tipteki güç kaynakları, bir tam dalga redresör ve bir kondansatörden oluşur. Düşük maliyetle yüksek güç sağlarlar. Ayrıca yalıtımsızdırlar; bu da, güç kaynağı toprağı ile fiziksel toprak arasındaki gerilim potansiyelinin genellikle 150 V’tan fazla farklılık gösterdiği, yani “yüzer toprak”a sahip oldukları anlamına gelir.

Bu farkın arkasında oldukça yüksek bir güç var, bu nedenle bir çekme direnci kullanılması söz konusu olamaz. Bu tür güç kaynaklarının servo sürücülerle kullanılması, tek bir koşul altında tamamen uygundur: bunlara bağlanan servo sürücülerde güç topraklaması ile sinyal topraklaması arasında izolasyon bulunmalıdır.

İzolasyonsuz bir servo sürücüde, güç topraklaması ile sinyal topraklaması dahili olarak birbirine bağlanmıştır.

Sinyal topraklaması ayrıca denetleyiciye, ağ kartlarına, bilgisayarlara, mantık devreleri güç kaynaklarına ve kablo ekranlamasına da bağlanmıştır; tüm bu bağlantılar nedeniyle toprağa giden birden fazla yol olması kaçınılmazdır.

Genel kural: Sorunları önlemek için bu iki şeyden en az birine ihtiyaç vardır:

• AC hattı ile güç kaynağının topraklaması arasında bir izolasyon transformatörü, VE/VEYA
• Servo sürücüsünün güç topraklaması ile sinyal topraklaması arasındaki optik izolasyon.

Bu bilgi, teknik özellik belgesinde yer almalıdır. Bu kuralın, pille çalışan sistemler veya doğrudan alternatif akımla çalışan servo sürücüler için geçerli olmadığını unutmayın.

Transformatör içermeyen güç kaynakları daha ucuz ve daha güçlüdür. Servo sürücüsünde dahili izolasyon bulunuyorsa, bu güç kaynaklarının kullanımı güvenlidir.

İzolasyonsuz servo sürücüler daha küçük ve daha ucuz hale getirilebilir. Güç kaynağı bir izolasyon transformatörüne sahipse kullanımları güvenlidir.

Ne zaman faydalıdır: Güç kaynağı bir AC kaynağından sağlandığında. Çıkış gerilimi 100 – 200 VDC aralığında olan güç kaynaklarını kullanırken özellikle dikkatli olun. 100 VDC'nin altında nominal değere sahip güç kaynakları genellikle gerilimi düşürmek için düşürme transformatörleri kullanır ve bu transformatörler aynı zamanda izolasyon da sağlar. 200 VDC'nin üzerinde çalışacak şekilde tasarlanmış servo sürücüler, güvenlik ve gürültü kaygıları nedeniyle genellikle izole edilmiştir.

Çalışma Modları

Cihazınızın ne yaptığı, motorunuzun nasıl kontrol edilmesi gerektiğini ve dolayısıyla servo sürücünüzün hangi çalışma modlarına sahip olması gerektiğini belirler. En yaygın çalışma modları tork (akım), hız ve konum modlarıdır.

Belirli bir torkta çalışan ve herhangi bir dış bozulmayı telafi etmesi gerekmeyen bir motor istiyorsanız, tork modu muhtemelen yeterli olacaktır. Piyasada bulabileceğiniz hemen hemen her servo sürücüde tork modu mevcuttur.

Hız modu, birçok analog ve dijital servo sürücüde mevcuttur. Hız modunda çalışan bir sürücü, motor hızını takip etmek için bir geri besleme cihazı kullanır; bu sayede, hız hedefi karşılanamadığı takdirde motora ek güç gönderir.

Bu, yükteki herhangi bir değişiklikten bağımsız olarak aynı performansı elde etmek istediğiniz konveyör sistemleri, takım tezgahları ve mobil robotik gibi uygulamalar için yararlıdır.

Konum modu, birçok dijital servo sürücüde mevcuttur. Bu mod, üretim robotları ve 3D yazıcılar gibi, motorun konumunun çalışma açısından kritik öneme sahip olduğu durumlarda kullanılır. Mutlak konum geri besleme cihazları, cihazın ne zaman çalıştırıldığına bakılmaksızın, herhangi bir anda rotorun gerçek konumunu belirleyebilir.

Hız ve konum döngüleri bir kontrolör tarafından da kapatılabilir; ancak hız ve/veya konum moduna sahip sürücüler, bu yükü kontrolörün omuzlarından alabilir veya harici bir kontrolörün bulunmadığı bağımsız uygulamalarda bu kontrol seviyelerini sağlayabilir. Farklı görevler için çalışma modları arasında geçiş yapabilen bir servo sürücüye ihtiyacınız varsa, AMC dijital sürücüler isteğe bağlı olarak anında mod değiştirme özelliğine sahiptir.

Merkezi ve Dağıtılmış Kontrol (Analog ve Dijital)

Tek eksenli bir hareket sisteminde, analog mu yoksa dijital bir servo sürücü mü seçeceğinizin pek bir önemi olmayabilir. Ancak çok eksenli bir sistemde durum farklıdır.

Eğer tüm kontrolünüz tek bir merkezi kaynaktan geliyorsa ve her bir sürücüye ayrı ayrı gönderiliyorsa, mantığı yönetebilecek güçlü bir kontrol üniteniz olduğu sürece sisteminizi dijital veya analog servo sürücülerle kurabilirsiniz.

Ayrıca her bir servo sürücüsünü kontrol ünitesine ayrı ayrı bağlamanız gerekir; bu da genellikle çok sayıda kablo bağlantısı gerektirir ve tüm cihazların birbirine nispeten yakın olmasını gerektirir. AMC’nin analog servo sürücüleri, AxCent ailesi, merkezi kontrol için tasarlanmıştır.

Sistem genelinde kontrolü bir ağ aracılığıyla dağıtmak istiyorsanız, AMC’nin ürünlerinde bulunanlar gibi dijital servo sürücüler kullanmanız gerekecektir. DigiFlex Performans ve FlexPro sürücü aileleri. Dijital servo sürücüler, kendi dahili işlemcileri ve bellek depolama alanlarını kullanarak kontrolörün işlem yükünün bir kısmını üstlenebilir.

Konum kontrolü, tek tek konum noktalarının gönderilmesi yoluyla sağlanabilir; bu durumda servo sürücü, noktalar arasındaki yolu tanımlamak için doğrusal enterpolasyon (döngüsel senkron mod) veya 3. dereceden enterpolasyon (PVT ve PV modları) kullanır.

Basit hareket yolları söz konusu olduğunda veya hareketin sürekli tekrarlandığı durumlarda, sürücülerde önceden yapılandırılmış hareketler, kontrol ünitesinden veya başka bir sürücüden gelen basit komutlarla tetiklenebilir.

Şebeke

Dijital servo sürücüler ağ üzerinden kontrol edilmeye elverişlidir; bu sayede kontrolör, komutlarını her bir sürücüye ayrı ayrı göndermek yerine, servo sürücülerden oluşan bir “zincir bağlantısı” üzerinden tek bir paket halinde iletebilir. Ağlar ayrıca çift yönlüdür; bu sayede sürücü, kontrolöre geri bilgi gönderebilir.

Uygulamanız zaten belirli bir ağı kullanacak şekilde ayarlanmışsa, işleri basit tutmak için o ağı kullanmaya devam etmeniz en iyisidir.

Her şeyi senkronize tutacak bir gerçek zamanlı ağ için, EtherCAT, Ethernet Powerlink, PROFINET veya Ethernet/IP gibi Ethernet tabanlı ağ iletişimi özelliğine sahip bir servo sürücü seçmelisiniz.

Daha geleneksel, uygun fiyatlı ve yine de güvenilir bir ağ arıyorsanız, CANopen veya Modbus servo sürücüsünü tercih edebilirsiniz.

Boyut ve Form Faktörü

Bir sürücü sığmıyorsa, onu kullanamazsınız. Robotik veya taşınabilir cihazlar gibi uygulamalarda, iç kısmına sığan bir servo sürücü bulmak hayati önem taşır.

Her zaman en küçük seçeneği tercih edip sorunsuz bir şekilde işinizi halledemezsiniz. Boyut genellikle güçle el ele gider: sürücü ne kadar büyükse, o kadar fazla güç sağlayabilir. Daha kompakt servo çözümlerine yönelik talep, ADVANCED Motion Controls’un mikro boyutlu servo sürücüleri gibi bu eğilime bazı istisnalar yaratır, ancak genel kural hâlâ geçerlidir.

Panel montajı Servo sürücüler, geleneksel servo sürücü form faktörüne sahiptir. Cihazın içindeki veya dışındaki bir elektrik panosuna monte edilmek üzere kullanılan braket şeklindeki bir soğutucuya sahiptirler ve çok çeşitli güç değerlerinde mevcutturlar.

PCB montajı Takılabilir tip sürücüler olarak da bilinen servo sürücüler, daha kompakt ve gömülü bir çözüme ihtiyaç duyduğunuzda tercih edilebilir. Bu sürücüler genellikle motora, besleme gerilimine ve geri beslemeye yönelik tüm bağlantıların bulunduğu bir kontrol kartına veya montaj kartına doğrudan takılır. En çok taşınabilir cihazlarda, robotlarda ve daha küçük makinelerde kullanılırlar.

Araç montajı Servo sürücüler, otonom yönlendirmeli araçlar gibi mobil robotik uygulamaları için tasarlanmıştır. Bu sürücüler, sert bir kabukla tamamen kaplanmıştır. Panel montajlı sürücüler gibi, genellikle cihazın çerçevesine cıvatalarla sabitlenen büyük bir ısı emiciye sahiptirler.

Form faktörü, bir sürücünün performansını belirlemez; yalnızca teknolojinin nasıl bir yapıya sahip olduğunu belirler.

Standart Sürücüler Uygun Olmadığında: Modifiye ve Özel Sürücüler

Hiçbir sürücü tüm kriterleri karşılamıyorsa, tasarımınızda bazı değişiklikler yapmanız gerekebilir. Yeniden tasarım yapmak yeterli olmazsa veya bir seçenek değilse, bu noktada değiştirilmiş bir sürücüyü veya özel servo sürücü çözüm.

Modifiye edilmiş servo sürücülerde mantık ters çevirme, koruyucu kaplama veya hatta kasaya logonuzun serigrafi ile basılması gibi çeşitli uyarlamalar yapılabilir. Bir modifikasyon yeterli gelmiyorsa, özel bir servo sürücü çözümüne ihtiyacınız olabilir. Özel çözümler, uygulamaya özgü işlevselliklerinin yanı sıra çözebildikleri entegrasyon sorunları da göz önüne alındığında genellikle en ekonomik çözümlerdir. Günümüzde, özel ve modifiye edilmiş ürünler işimizin yaklaşık üçte birini oluştururken, geri kalan üçte biri standart ürünlerden oluşmaktadır.

Servo Sürücü Seçim Kontrol Listesi

Her uygulama farklıdır; dolayısıyla “genel kural” teriminin de ima ettiği gibi, bu kuralların hiçbiri mutlak değildir — tek bir istisna hariç. Her zaman teknik destek ekibiyle iletişime geçin. Çevrimiçi olarak genellikle bir iş günü içinde yanıt veriyoruz. Telefonla ise normal çalışma saatlerimiz boyunca personelimiz hizmetinizdedir.

ADVANCED Motion Controls olarak, size sadece servo sürücüler. Uygulamanıza en uygun servo sürücüyü seçmenize yardımcı olacağız. 1987 yılından beri servo sürücüler tasarlıyor ve üretiyoruz; lütfen bu deneyimimizden yararlanmanıza izin verin.