مبدأ عمل محرك السيرفو

A محرك سيرفوهو محرك يتحكم بدقة في الموضع والسرعة والتسارع، ويُستخدم عادةً في التطبيقات التي تتطلب تحكمًا عالي الدقة في الحركة. يُفهم على أنه محرك يستجيب لأوامر إشارة التحكم: قبل إرسال إشارة التحكم، يكون الدوار ثابتًا؛ وعند إرسال إشارة التحكم، يدور الدوار فورًا؛ وعند انقطاع إشارة التحكم، يتوقف الدوار فورًا. يتضمن مبدأ عمله نظام تحكم، ومُشفِّرًا، وحلقة تغذية راجعة. فيما يلي شرح مفصل لكيفية عمل محركات السيرفو:

نظام التحكم: يتكون نظام التحكم في محرك السيرفو عادةً من وحدة تحكم، ووحدة تشغيل، ومحرك. تستقبل وحدة التحكم إشارات التحكم من الخارج، مثل تعليمات الوضع أو السرعة، ثم تُحوّل هذه الإشارات إلى إشارات تيار أو جهد، وتُرسلها إلى وحدة التشغيل. تتحكم وحدة التشغيل في دوران المحرك وفقًا لإشارة التحكم لتحقيق الوضع أو السرعة المطلوبة.

المُرمِّز: عادةً ما تُجهَّز محركات السيرفو بمُرمِّز لقياس الموضع الفعلي لدوار المحرك. يُرسِل المُرمِّز معلومات موضع الدوار إلى نظام التحكم، ليتمكن النظام من مراقبة موضع المحرك وضبطه آنيًا.

حلقة التغذية الراجعة: يعتمد نظام التحكم في محركات السيرفو عادةً على نظام تحكم مغلق الحلقة، والذي يضبط خرج المحرك من خلال القياس المستمر للموضع الفعلي ومقارنته بالموضع المطلوب. تضمن حلقة التغذية الراجعة هذه تطابق موضع المحرك وسرعته وتسارعه مع إشارة التحكم، مما يتيح تحكمًا دقيقًا في الحركة.

خوارزمية التحكم: يعتمد نظام التحكم في محرك السيرفو عادةً على خوارزمية التحكم التناسبي التكاملي التفاضلي (PID)، التي تضبط خرج المحرك باستمرار لجعل الموضع الفعلي أقرب ما يمكن إلى الموضع المطلوب. يمكن لخوارزمية التحكم التناسبي التكاملي التفاضلي تعديل خرج المحرك بناءً على الفرق بين الموضع الفعلي والموضع المطلوب، مما يضمن تحكمًا دقيقًا في الموضع.

في الواقع، عندما يتلقى نظام التحكم تعليمات الموضع أو السرعة، يتحكم السائق في دوران المحرك بناءً على هذه التعليمات. في الوقت نفسه، يقيس المُرمِّز باستمرار الموضع الفعلي لدوار المحرك، ويُرسل هذه المعلومات إلى نظام التحكم. يضبط نظام التحكم خرج المحرك من خلال خوارزمية التحكم PID بناءً على معلومات الموضع الفعلية المُرسلة من المُرمِّز، بحيث يكون الموضع الفعلي أقرب ما يمكن إلى الموضع المطلوب.

يمكن فهم مبدأ عمل محرك السيرفو على أنه نظام تحكم مغلق الحلقة، يقيس الموضع الفعلي باستمرار ويقارنه بالموضع المطلوب، ويضبط خرج المحرك وفقًا لذلك لتحقيق دقة عالية في الموضع والسرعة والتسارع. هذا ما يجعل محركات السيرفو تُستخدم على نطاق واسع في التطبيقات التي تتطلب تحكمًا عالي الدقة في الحركة، مثل أدوات الآلات ذات التحكم الرقمي (CNC)، والروبوتات، ومعدات الأتمتة، وغيرها من المجالات.