Sommario
I servomotori sono componenti semplici che contribuiscono ad aumentare la precisione e l'automazione in diverse applicazioni, sia in ambito industriale che hobbistico. Ecco tutto ciò che devi sapere sui servomotori e dove puoi acquistare componenti di alta qualità.
Che cosa è un servomotore?
Un servomotore è un motore ad alta precisione che utilizza un sistema di feedback e un controller esterno per garantire un posizionamento rotazionale e lineare estremamente accurato. Combina un motore compatibile con un controller e sensori per creare un attuatore preciso, perfetto per applicazioni che richiedono un posizionamento perfetto e un movimento fluido.
Come funzionano i servomotori?
I servomotori utilizzano l'elettricità per generare movimento meccanico. Un servomotore è composto da pochi componenti singoli, tra cui un motore, un sensore e un controller. Ecco come funziona un servomotore.
Un controller invia innanzitutto un segnale di modulazione di larghezza di impulso a un sensore all'interno del servomotore. I controller possono essere controllati manualmente dall'uomo o digitalmente da computer.
Il segnale di modulazione di larghezza d'impulso è programmato per comunicare la quantità precisa di corrente elettrica necessaria per muovere il motore nella posizione desiderata. La larghezza dell'impulso determina la posizione e la direzione del motore.
Una volta ricevuto il segnale, il sensore invia una corrente elettrica dalla fonte di alimentazione al motore. Il motore ruota quindi nella posizione precisa determinata dalla quantità di corrente ricevuta, azionando gli ingranaggi collegati all'albero di uscita. Questo sposta il meccanismo, solitamente un braccio, nella posizione esatta necessaria per completare il compito.
L'ingranaggio finale che controlla il meccanismo è spesso collegato a un potenziometro che riconosce quando il meccanismo ha raggiunto la posizione desiderata e spegne il motore mantenendo il meccanismo esattamente nella posizione desiderata.
I servomotori possono svolgere funzioni semplici, come muovere avanti e indietro il braccio di un piccolo robot. Possono anche svolgere funzioni estremamente precise e complesse, come spostare il dispositivo di taglio di una macchina CNC, automatizzare il confezionamento e persino controllare componenti nello spazio.
Quali tipi di servomotori?
Esistono cinque tipi di servomotori, ognuno con i propri vantaggi e svantaggi. La scelta del tipo di servomotore dipende fortemente dall'applicazione del meccanismo, dall'ambiente in cui il meccanismo opererà e dal budget a disposizione.
Servomotore CC
I servomotori CC sono servomotori controllati dalla frequenza della corrente elettrica fornita dal controller. I servomotori CC sono il tipo più vecchio di servomotori e possono essere trovati in una varietà di hardware che richiede sia movimento lineare che rotatorio. I servomotori CC sono veloci e precisi e sono particolarmente reattivi ai comandi di avvio e arresto. I servomotori CC sono più spesso utilizzati in dispositivi di piccole dimensioni e sono generalmente più economici rispetto ad altri servomotori.
Servomotore CA
I servomotori CA sono una tipologia di servomotore più dinamica, controllabile sia in frequenza che in tensione. Questa variabilità consente ai servomotori CA di essere utilizzati con molteplici modalità di controllo. I servomotori CA sono vantaggiosi perché consentono una maggiore variabilità nelle loro applicazioni. I servomotori CA sono leggermente più costosi e sono più frequentemente utilizzati per applicazioni industriali.
Servomotore a rotazione posizionale
Un servomotore a rotazione posizionale è uno dei tipi più comuni di servomotori utilizzati in ambito manifatturiero. Si tratta di un sistema a circuito chiuso che consente all'albero motore di muoversi con precisione entro 180 gradi. Questi servomotori ruotano l'albero in una posizione specifica in base al segnale di larghezza d'impulso fornito. I servomotori a rotazione posizionale sono frequentemente utilizzati in giocattoli, veicoli autonomi e applicazioni aerospaziali.
Servomotore a rotazione continua
I servomotori a rotazione continua consentono all'albero di muoversi di 360 gradi in entrambe le direzioni per periodi di tempo prolungati. Si tratta di un sistema a circuito aperto in cui la direzione e la velocità di rotazione sono controllate dal segnale ricevuto dal controller. Questi meccanismi sono molto meno precisi dei sistemi a circuito chiuso, ma trovano numerose applicazioni nel controllo di ruote, nastri trasportatori e qualsiasi altra attività che richieda una rotazione continua.
Servomotore lineare
Utilizzato principalmente nella lavorazione CNC, un servomotore lineare contiene ingranaggi aggiuntivi che consentono al motore di muoversi avanti e indietro su una superficie anziché ruotare.
Applicazioni dei servomotori
I servomotori trovano una varietà di applicazioni sia in ambito hobbistico che industriale. Ecco alcuni dei compiti per cui possono essere utilizzati.
Applicazioni per hobby
I piccoli servomotori vengono utilizzati in hobby che richiedono movimenti precisi. Nelle applicazioni hobbistiche, i servomotori sono spesso controllati manualmente tramite un controller wireless. Ecco alcuni esempi in cui è possibile trovare i servomotori in alcuni hobby popolari.
Veicoli telecomandati
I servomotori sono spesso utilizzati nei veicoli radiocomandati. Un servomotore è collegato all'asse anteriore delle auto RC e serve a controllare lo sterzo del veicolo. Il telecomando portatile è il controller che indica al servomotore la direzione di rotazione. Ruotando il volante sul controller o muovendo il joystick si controlla la frequenza ricevuta dal servomotore. Questa frequenza fa ruotare l'asse e le ruote nella posizione esatta.
Robotica
I servomotori vengono utilizzati in robotica per controllare il movimento delle articolazioni e per la presa di strumenti come mani o artigli. I servomotori possono posizionare con precisione qualsiasi braccio mobile, regolando l'angolazione delle articolazioni in base all'impulso del segnale in ingresso.
I servomotori possono anche essere utilizzati per chiudere mani o artigli robotici, modificando la rotazione delle dita da una posizione aperta a una chiusa. Queste applicazioni sono utilizzate sia dagli hobbisti che dall'industria per controllare il movimento di molti meccanismi robotici.
Applicazioni industriali
Esistono innumerevoli applicazioni industriali per i servomotori, sia grandi che piccoli. Che si tratti di controllare il posizionamento preciso di piccoli meccanismi o di spostare oggetti pesanti, questi componenti sono ampiamente utilizzati in ambito industriale.
Lavorazione CNC
I servomotori vengono utilizzati nelle lavorazioni CNC per muovere con precisione l'utensile da taglio sulla superficie di taglio. Il servomotore di una macchina CNC riceve un segnale da un computer che ne programma le posizioni e i movimenti per creare tagli precisi sul materiale lavorato.
Auto autonome
I veicoli autonomi e le auto senza conducente utilizzano servomotori per sterzare. Proprio come le auto radiocomandate, in applicazioni più piccole, i veicoli autonomi utilizzano servomotori per sterzare l'asse e compiere movimenti precisi sulla strada.
Invece di essere controllati da un dispositivo portatile, questi servomotori sono controllati da una complessa serie di computer e sensori. Questi sensori analizzano la strada e inviano segnali ai servomotori per eseguire manovre sicure e precise.
Macchinari per imballaggio
Uno degli utilizzi più comuni dei servomotori negli impianti di produzione è nei macchinari per il confezionamento. I macchinari per il confezionamento, come suggerisce il nome, vengono utilizzati per imballare in modo sicuro ed efficiente le merci destinate alla spedizione ai clienti.
I macchinari per l'imballaggio utilizzano servomotori più grandi per controllare il movimento dei nastri trasportatori e dei componenti che spostano e piegano i materiali di imballaggio.
Ingegneria aerospaziale
I servomotori sono utilizzati in una varietà di applicazioni aerospaziali che richiedono movimenti incredibilmente precisi e fluidi. I servomotori vengono utilizzati per aprire e chiudere flap e prese d'aria, fondamentali per una navigazione precisa nello spazio.
Come controllare un servomotore?
I servomotori sono controllati tramite segnali a modulazione di larghezza d'impulso inviati tramite un controller. La larghezza dell'impulso elettrico determina la posizione finale dell'albero, che porta il meccanismo nella posizione desiderata.
È possibile controllare i servomotori tramite dispositivi di input a controllo manuale come telecomandi, joystick o servointerruttori. Questi dispositivi di input consentono all'utente di controllare manualmente la posizione dell'albero, regolando manualmente l'ampiezza del segnale a impulsi. Questo tipo di controller è più spesso utilizzato in applicazioni che non richiedono una rapida successione di movimenti da parte del meccanismo.
I servomotori possono anche essere controllati da microcontrollori come schede Arduino o Raspberry Pi. Questi microcontrollori possono essere programmati per inviare i segnali PWM necessari per posizionare l'albero nella posizione desiderata. I microcontrollori possono essere configurati per controllare più movimenti in successione variando la durata dell'impulso elettrico fornito dal driver del motore.
La maggior parte delle applicazioni industriali e manifatturiere utilizza un servocontrollore dedicato. Questi controllori sono molto più complessi e hanno la capacità di sincronizzare più servomotori per completare una serie di funzioni. I servocontrollori sono programmati con migliaia di segnali che muovono uno o più alberi del servomotore nelle posizioni necessarie per completare il compito desiderato.
Come programmare un servomotore?
I servomotori possono essere programmati in diversi modi, a seconda della complessità dell'applicazione e del numero di servomotori utilizzati in un meccanismo. Ecco alcuni modi per automatizzare i movimenti di un servomotore.
Microcontrollori
I microcontrollori sono piccole schede programmabili in grado di controllare da 1 a 48 servocomandi, a seconda delle dimensioni della scheda. Microcontrollori come la scheda Arduino utilizzano comandi predefiniti tratti dalla loro libreria per programmare il movimento dell'albero. Una volta collegato il microcontrollore al servomotore, è possibile collegarlo al PC per immettere un elenco di comandi.
Il microcontrollore elabora questi comandi e invia i segnali necessari per muovere i servocomandi nelle posizioni desiderate quando necessario. Potrebbe essere necessario regolare i valori di input per rendere i comandi compatibili con il servomotore specifico.
Controllore logico programmabile e servoazionamenti
Mentre i microcontrollori sono ideali per piccole applicazioni, le applicazioni industriali richiedono un set di comandi molto più complesso per far funzionare in modo efficiente un elevato numero di servomotori.
Molte applicazioni industriali dei servomotori utilizzano un controllore logico programmabile (PLC) e un servoazionamento per immettere comandi complessi. Iniziate collegando il PLC al servoazionamento e configurando quest'ultimo con il PLC. I servoazionamenti Simtach sono ampiamente compatibili, semplificando l'avvio. Una volta configurati l'azionamento e il punto di collegamento, potete iniziare a programmare i servomotori tramite il PLC.
Il PLC può essere programmato tramite un'interfaccia grafica per impostare il posizionamento, la velocità e la coppia specifici richiesti dall'applicazione. Questi parametri possono essere programmati nel servoazionamento, che eseguirà quindi i comandi in modo autonomo.
Molte configurazioni industriali complesse utilizzano software di controllo del movimento specializzato che consente la massima efficienza in funzioni avanzate come la sincronizzazione di numerosi servomotori e regolazioni in tempo reale. Questo software è solitamente preprogrammato e applicato all'interno del PLC.
Un servomotore ha bisogno di un driver?
No, i servomotori non richiedono un driver per funzionare. Tuttavia, un driver rende i servomotori automatizzati, consentendo un utilizzo più efficiente di più servomotori. Se desiderate automatizzare i vostri servomotori per eseguire un'attività o se i vostri servomotori vengono utilizzati come parte di un componente di produzione automatizzato, avrete bisogno di un driver.
I driver del motore fungono da cervelloni per i servomotori. Il driver fornisce potenza al servomotore e ne controlla la direzione di rotazione e la posizione, traducendo i comandi in ingresso nei segnali PWM necessari.
I driver controllano la velocità, la rotazione e la coppia dei servomotori e sono un componente chiave dei servomotori sia per la sicurezza che per la funzionalità. Senza un azionamento motore compatibile, è impossibile automatizzare i servomotori. Un azionamento motore facilmente configurabile può migliorare notevolmente l'efficienza e le potenziali applicazioni dei servomotori.
Come programmare un servomotore?
I servomotori possono essere programmati in diversi modi, a seconda della complessità dell'applicazione e del numero di servomotori utilizzati in un meccanismo. Ecco alcuni modi per automatizzare i movimenti di un servomotore.
Microcontrollori
I microcontrollori sono piccole schede programmabili in grado di controllare da 1 a 48 servocomandi, a seconda delle dimensioni della scheda. Microcontrollori come la scheda Arduino utilizzano comandi predefiniti tratti dalla loro libreria per programmare il movimento dell'albero. Una volta collegato il microcontrollore al servomotore, è possibile collegarlo al PC per immettere un elenco di comandi.
Il microcontrollore elabora questi comandi e invia i segnali necessari per muovere i servocomandi nelle posizioni desiderate quando necessario. Potrebbe essere necessario regolare i valori di input per rendere i comandi compatibili con il servomotore specifico.
Controllore logico programmabile e servoazionamenti
Mentre i microcontrollori sono ideali per piccole applicazioni, le applicazioni industriali richiedono un set di comandi molto più complesso per far funzionare in modo efficiente un elevato numero di servomotori.
Molte applicazioni industriali dei servomotori utilizzano un controllore logico programmabile (PLC) e un servoazionamento per immettere comandi complessi. Iniziate collegando il PLC al servoazionamento e configurando quest'ultimo con il PLC. I servoazionamenti Simtach sono ampiamente compatibili, semplificando l'avvio. Una volta configurati l'azionamento e il punto di collegamento, potete iniziare a programmare i servomotori tramite il PLC.
Il PLC può essere programmato tramite un'interfaccia grafica per impostare il posizionamento, la velocità e la coppia specifici richiesti dall'applicazione. Questi parametri possono essere programmati nel servoazionamento, che eseguirà quindi i comandi in modo autonomo.
Molte configurazioni industriali complesse utilizzano software di controllo del movimento specializzato che consente la massima efficienza in funzioni avanzate come la sincronizzazione di numerosi servomotori e regolazioni in tempo reale. Questo software è solitamente preprogrammato e applicato all'interno del PLC.
Un servomotore ha bisogno di un driver?
No, i servomotori non richiedono un driver per funzionare. Tuttavia, un driver rende i servomotori automatizzati, consentendo un utilizzo più efficiente di più servomotori. Se desiderate automatizzare i vostri servomotori per eseguire un'attività o se i vostri servomotori vengono utilizzati come parte di un componente di produzione automatizzato, avrete bisogno di un driver.
I driver del motore fungono da cervelloni per i servomotori. Il driver fornisce potenza al servomotore e ne controlla la direzione di rotazione e la posizione, traducendo i comandi in ingresso nei segnali PWM necessari.
I driver controllano la velocità, la rotazione e la coppia dei servomotori e sono un componente chiave dei servomotori sia per la sicurezza che per la funzionalità. Senza un azionamento motore compatibile, è impossibile automatizzare i servomotori. Un azionamento motore facilmente configurabile può migliorare notevolmente l'efficienza e le potenziali applicazioni dei servomotori.
Dove acquistare i servomotori?
Sebbene esistano molti produttori di servomotori, Motori Simtach Simtach è leader del settore nella produzione di servomotori affidabili, perfetti per qualsiasi applicazione. Offrendo sia opzioni CA che CC, Simtach ha il servomotore giusto per te.
Simtach offre anche azionamenti per motori CA e CC per aiutarti ad automatizzare le applicazioni dei servomotori e a migliorarne la precisione.
Migliora l'efficienza e l'affidabilità della tua automazione con le soluzioni convenienti e di alta qualità di Simtach.
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