Servomotor

Servomotor, zkráceně servo, je motor pro pohony (většinou elektrické, ale existují také hydraulická, pneumatická či dokonce parní serva), u kterých lze na rozdíl od běžného motoru nastavit přesnou polohu natočení osy. Ovládají se jím například posuvy u CNC strojů, nastavení čtecí hlavičky u pevného disku. Všechny RC (Radio control) modely používají malá modelářská serva.

Servo také často pracuje na podstatně menších otáčkách, než je pro daný typ stroje obvyklé.

V širším slova smyslu je servomotorem jakýkoli motor sloužící k motorickému řízení polohy nahrazující práci člověka. Může to být:

elektromagnet,
elektromotor,
pneumatický či hydraulický píst
nebo i topný odporový drát na bimetalu.

Servomotor může zařízení polohovat:

do dvou nebo více diskrétních poloh,
nebo i plynule mezi krajními polohami.

Řízení a regulace

O poloze zařízení lze usuzovat bez zpětné vazby, např.:

podle počtu impulzů vyslaných do krokového motorku,
podle času po který byl pohon zapnutý.

Vlastnosti servomotoru vylepšuje použití snímačů pro odečet polohy. Signál těchto čidel lze využít k dalšímu řízení pohonu, například vypnout motor po dojezdu do krajní polohy. Zavedením lineární záporné zpětné vazby lze servomotorem řídit polohu zařízení v celém rozsahu jeho pracovní dráhy. Je k tomu zapotřebí řídicí systém zvaný regulátor.

Poloha hřídele servomotoru bývá zjišťována elektricky pomocí fotoelektrického snímače (encoder) nebo pomocí rozkladače (selsynu). Pro levné aplikace lze použít optické snímání pomocí kódového kotoučku či proužku, gray code. Nedoporučuje se potenciometr.

Signál snímače polohy je přiveden pomocí zpětné vazby na regulátor, který porovnává skutečnou polohu motoru s žádanou polohou. Na základě rozdílu žádané a skutečné polohy regulátor (často velmi složitý) řídí měnič a tak nastavuje motor na žádanou polohu.

Napájení

Pro uspokojení zvýšených energetických nároků regulovaného pohonu na napájení (zrychlené dojezdy a dobrždování pro zrychlení práce) se používají servozesilovače. Ty mohou být mechanické, hydraulické nebo elektronické zařízení, podle druhu servomotoru.

Elektrické servomotory jsou z důvodu tepelných ztrát řízeny prakticky výhradně tranzistorovými měniči s pulzně šířkovou modulací (PWM), aby se předcházelo přehřívání.

Střídavé servomotory

Střídavé servomotory jsou dnes nejpoužívanější typy servomotorů. Střídavé servomotory jsou bezkartáčové motory s třífázovým vinutím statoru: buď synchronní s permanentními magnety na rotoru, nebo asynchronní s kotvou nakrátko.

Asynchronní servomotory

Dnešní řídicí systémy už jsou schopny regulovat přesnou polohu i u asynchronních motorů, což činí celé řešení velice levné a robustní.

Synchronní servomotory

Dnešní konstrukce používají permanentní magnety na bázi vzácných zemin (nejčastěji typ neodym - železo - bór). Motory lze několikanásobně momentově přetížit, a proto jsou vhodné pro dynamicky náročné úlohy.