تبلیغات اینترنتیclose
محركهاي دوراني رباتها
 
 
ربات
   

                                            

                      

          با  ما  به  روز  باشید 

           جهت دیدن تمام مطالب عضو شوید

           جهت دیدن تمام مطالب عضو شوید

             جهت دیدن تمام مطالب عضو شوید

 

+اخرین اطلاعیه ها ومسابقات رباتیک

+ الکترونیک پایه

-مقاومت

-خازن

-دیود

-ترانزیستور

-ای سی

+مقاله های الکترونیک

+انواع ربات ها

-ربات های امداد گر

-ربات هاي صنعتي

-ربات تعقیب خط ساده

-ربات تعقیب خط ویژه

+اجزا تشکیل دهنده ربات الکترونیکی

-انواع سنسورها در ربات

-سنسورهای حرکت دورانی در روباتها

-سنسورهای حرکت خطی در روباتها

-سنسور های دما در ربات ها

-سیستم های پردازشگر در ربات

-سیستم موقعیت یاب جهانی

+اجزای تشکیل دهنده ربات مکانیکی

-چرخ های ربات ها

-سیستم انتقال قدرت در رباتها

+پروژه های عملی مبتدی

+پروژه های عملی پیشرفته

+معرفی ربات های پیشرفته دنیا

+فنا وری و تکنولوژی های روز دنیا

+عکس های از ربات ها

+سوالات متداول

+ماشین های روز وجدید+مشخصات وعک 


تاریخ :  سه شنبه 3 مرداد 1391
نویسنده :  حسین

محركهاي دوراني رباتها

مقدمه

ربات یک ماشین هوشمند است که قادر است در شرایط خاصی که در آن قرار می گیرد، کار تعریف شده ای را انجام دهد و همچنین قابلیت تصمیم گیری در شرایط مختلف را نیز ممکن است داشته باشد. با این تعریف می توان گفت ربات ها برای کارهای مختلفی می توانند تعریف و ساخته شوند.مانند کارهایی که انجام آن برای انسان غیرممکن یا دشوار باشد.

 

تاریخچه روبات

واژه روبات بر گرفته از کلمه چکی"ROBOTA"به معنای کارگر است.این واژه اولین بار توسط نمایش نامه نویس چکسلواکی درنمایشی در سال 1920 استفاده شده.بعد ها آیزاک آسیموف واژه روباتیک را برای توصیف تکنولوژی ربات ها به کار برد.او طلوع صنعت روباتیک را پیش بینی کرده بود.آغاز اتوماسیون و ماشینی سازی به انقلاب صنعتی باز میگردد .اولین نمونه ماشین سازی کامل توسط کارگاههای بافندگی جگوار که در اوایل قرن 19 ام در فرانسه و ایتالیا در صنعت ابریشم مورد استفاده قرار می گرفتند مربوط می شوند.این کارگاهها می توانستند به طور مکانیکی برنامه ریزی شوند تا طرحها و نقشهای متفاوتی ایجاد کنند.با این حال این کارگاهها صرفا ماشین های مکانکی بودند وهیچ نشانی از هوش در آنها وجود نداشت.علاوه بر این روند برنامه ریزی مخصوصا برای طرحهای پیچیده بسیار کسل کننده بود . سالهای بعد شاهد ترقی بسیاری در اتوماسیون صنعتی بود.یک جرثقیل دورانی که به یک چنگک مجهز شده بود در سال 1892به دست BABBIT ساخته شد.این جرثقیل برای برداشتن شمشهای داغ از درون کوره مورد استفاده قرار می گرفت.در سال 1938POLLARD یک بازوی مکانکی برای پاشیدن رنگ ابداع کرد اولین بازوی مکانيکی که از راه دور کنترل توسطGoertz ساخته شد .این وسیله برای کار با مواد رادیواکتیو طراحی شده بود . بعد ها در سال 1947 وسیله مشابهی ساخته شد که مجهز به موتورهای الکتریکی و حسگرهای خاص بود . عصر رباتیک با ظهور اولین بازوی روباتیک حافظه دار در سال 1954 آغاز شد . این ماشین می توانست حرکات نقطه به نقطه قابل تکرار انجام دهد. پنج سال بعد اولین ربات صنعتی حافظه دار که از کنترل عددی و تکنولوژی عملگرهای الکتریکی بهره می گرفت ساخته شد . توسعه روبات های متحرک بر اساس تمایل به حمل و نقل اتوماتیک در خطوط تولید صورت پذیرفت و در اواخر دهه 70 میلادی برای نقل و انتقال محصولات در کارخانه ها مورد استفاده قرار گرفت . تحقیقات در مورد ربات های انسان نما نیز ادامه داشت تا اینکه اولین ربات انسان نما با نام WABOT در سال 1973 در یک مرکز تحقیقاتی پیشرفته در دانشگاه Waseda توکیو ساخته شد . امروزه پژوهش در ارتباط با روبات های انسان نما همچنان ادامه دارد...علم رباتیک از سه شاخه اصلی تشکیل شده است:• الکترونیک ( شامل مغز ربات)• مکانیک (شامل بدنه فیزیکی ربات)• نرم افزار (شامل قوه تفکر و تصمیم گیری ربات) اگریک ربات را به یک انسان تشبیه کنیم، بخشهایی مربوط به ظاهر فیزیکی انسان را متخصصان مکانیک می سازند، مغز ربات را متخصصان الکترونیک توسط مدارای پیچیده الکترونیک طراحی و می سازند و کارشناسان نرم افزار قوه تفکر را به وسیله برنامه های کامپیوتری برای ربات شبیه سازی می کنند تا در موقعیتهای خاص ، فعالیت مناسب را انجام دهد.

مزایای رباتها:

1- رباتیک و اتوماسیون در بسیاری از موارد می توانند ایمنی، میزان تولید، بهره و کیفیت محصولات را افزایش دهند.2- رباتها می توانند در موقعیت های خطرناک کار کنند و با این کار جان هزاران انسان را نجات دهند.3- رباتها به راحتی محیط اطراف خود توجه ندارند و نیازهای انسانی برای آنها مفهومی ندارد. رباتها هیچگاه خسته نمی شوند.3- دقت رباتها خیلی بیشتر از انسانها است آنها در حد میلی یا حتی میکرو اینچ دقت دارند.5- رباتها می توانند در یک لحظه چند کار را با هم انجام دهند ولی انسانها در یک لحظه تنها یک کار انجام می دهند.

معایب رباتها

رباتها در موقعیتهای اضطراری توانایی پاسخگویی مناسب ندارند که این مطلب می تواند بسیار خطرناک باشد.• رباتها هزینه بر هستند.• قابلیت های محدود دارند یعنی فقط کاری که برای آن ساخته شده اند را انجام می دهند.

ویژگیهای یک روبات

یک روبات دارای سه مشخصه زیر است :• داری حرکت وپویایی است • قابلیت برنامه ریزی جهت انجام کارهای مختلف را دارد .• بعد از اینکه برنامه ریزی شد.قابلیت انجام وظایفش را به صورت خودکار دارد.

ربات هاي صنعتی

امروزه رباتها نقش مهمي را صنايع مختلف ايفاء ميكنند كه در اين فصل توضيحاتي را در مورد اين دسته از رباتها بيان مي كنيم . شكل 1 نمونه اي از يك ربات صنعتي را نشان مي دهد . یک ربات صنعتی از 5 قسمت تشکیل شده است که این 5 قسمت در ارتباط با هم عمل می کنند .

اندام های مکانیکی ربات

1. نیرو محرکه یا راه انداز(Actuator) 2. سیستم انتقال نیرو (Transmission system) 3. سنسور یا حسگر(Sensor) 4. دستگاه کنترل یا کامپیوتر ربات (The robot Controller or computer)

اندام های مکانیکی ربات

که شامل بازوهای پیوسته که به صورت لولا به هم متصلند و این مفصل ها به دو صورت عمل می کنند . ( شكل 2 )• دورانی (Revolute )• منشوری (Prismatic) هر مفصل و بازو یک درجه آزادی را تشکیل می دهند (Degree of freedom) ، در نتیجه اگر شما مثلا n مفصل و n بازو داشته باشیم n درجه آزادی خواهیم داشت این بازوها به بازویی که ربات به وسیله آن به جایی نصب شده متصلند این بازو به بازوی صفر مشهور است و جزء بازو های ربات محسوب نمی شود و در حرکت ربات تاثیری ندارند و به جایی مثلا زمین متصل هستند و توسط این پایه است که مختصات اولیه ربات را می سنجیم این مختصات اولیه به مختصات جهانی معروف است (World coordinate) نحوه شماره گذاری بازوها از بازوی پایه آغاز می شود تا به بازوی انتهایی ادامه می یابد نکته حائز اهمیت آن است که هیچگاه یک ربات یک مدار بسته را تشکیل نمی دهد

نیرو محرکه یا راه انداز(Actuator)

تولید کننده قدرت و نیروی ربات است که توسط یک کنترل کننده دقیق به کنترل مفصل ها و بازوهای ربات می پردازد که خود شامل 3 نوع می باشد: • پنوماتیک یا سیستم بادی ( Pneumatic system)• هیدرولیک یا سیستم روغنی (Hydraulic System)• سیستم برقی یا الکترونیک سیستم (Electronic System)هر یک از این سه قسمت به طور مفصل توضیح داده خواهند شد .

. سیستم انتقال نیرو (Transmission system)

واسطه ای بین سیستم اندام های مکانیکی و نیرو محرکه است که از محل تولید آن را به یکی از اندام ها منتقل می کند .

سنسور یا حسگر(Sensor

حکم چشم ربات را دارند که شامل انواع برقی و نوری و .... می باشند .

دستگاه کنترل یا کامپیوتر ربات (The robot Controller or computer)

در واقع برتری یک ربات از روی سیستم کنترل و میزان هوشمندی آن قابل ارزیابی است

سیستم برقی یا الکترونیک سیستم (Electronic System)

در یک دسته بندی کلی ، موتورهايي كه در روباتها به كار مي روند به انواع زیر تقسیم میشوند :1- موتور AC 2- موتور پله‌ای 3- سرو موتور4- موتور DC

مو تور های AC

كه خود به دو دسته تقسيم مي شود این موتورها با جریان متناوب برق کار می‌کنند . لذا به آنها موتور AC گفته می‌شود . 1- موتورهای AC تک فاز 2- موتورهای AC سه فاز ( شكل 6 )

برای کنترل میزان چرخش موتور از وسیله‌ای بنام شفت انکودر استفاده می‌شود.اين موتورها را با استفاده از كنترل سرعت و گشتاور به كار مي برند كه به انها اينورتور مي گويند .

موتور پله ای عملکرد و طرز کار موتور پله ای

موتور پله ای نوع دیگری از موتور های دورانی می باشد که در ابزار دقیق مورد استفاده قرار می گیرد این موتور برخلاف موتورها دی سی دارای چند سیم ورودی می باشند و فاقد کموتاتور می باشند يك استپ موتور وسيله اي الكتريكي است چرخش زاويه اي گسسته يا پله اي دارد و با اتصال به ضربان هايي در فركانسي خاص كار مي كند. هر ضربان فرستاده شده به موتور سبب حركت محور موتور تا زاويه اي معين مي شود كه اين زاويه، زاويه استپينگ ناميده مي شود. عملكرد استپ موتورها براساس اين قانون است كه وقتي قطبهاي مشابه دفع مي شوند ، قطبهاي مخالف جذب مي شوند. اگر سيم پيچ ها در توالي صحيح فعال باشند روتور در مسير و جهتي معين خواهد چرخيد.وضعيت پايداردر يك موتورپله اي داراي فواصل مساوي از هم است و حركت موتور از هر وضعيت پايدار به وضعيت پايدار بعدي يك پله ناميده مي شود در واقع واژه پله به معنی چرخش به اندازه درجه تعریف شده موتور است. مثلا استپ موتوری با درجه ۱.۸ باید ۲۰۰ پله انجام بدهد تا ۳۶۰ درجه یا یک دور کامل بچرخد. ۱.۸X۲۰۰ = ۳۶۰ و یک استپ با درجه ۱۵ فقط باید ۲۴ پله برای یک دور کامل انجام بدهد.۲۴ X۱۵ =۳۶۰ در موتورهاي پله اي فرمان لازم براي چرخش موتور به مقدار معين ودر جهت معين وبا سرعت معين داده مي شود وموتور پس از اجراي فرمان متوقف مي شود موتورهاي پله اي به عنوان يك وسيله"الكترومكانيكي ديجيتال"در نظر گرفت كه اطلاعات ديجيتال وروديبه شكل پالس هاي الكتريكي را به پله هاي گسسته دورانمحور تبديل مي كند. در كاربردهاي كنترل موقعيت اگر تعدادپالسهاي ورودي فرستاده شده به موتور معلوم باشد مي توان موقعيت نهائي قطعه به حركت در آمده را بدست آورد. لذا يك سيستم كنترل موقعيت ديجيتال كه از يك موتور پله اي استفاده مي كند در حالت عادي به ابزارحس كننده موقعيت روتور حلقه فيدبك نياز ندارد. روش كار موتور پله اي پله اي بودن چرخش است اين نوع موتورها داراي تعدادي سيم پيچ مجزا از هم هستند كه تغذيه ان توسط ميكرو پروسسور كنترل مي شود. فرمان ورودي به اين نوع موتور به شكل پالسهاي الكتريكي است. هر پالس توليد شده توسط مدار كنترل موتور را به اندازه يك پله در جهت پيش بيني شده مي چرخاند با كنترل سرعت اعمال پالسها موتور پله اي مي تواند در سرعت هاي بسيار كند مثلا يك پله ويا با سرعت هاي بالاي 400دور بچرخدكه با توجه به پالس مي تواند چپگرد يا راستگرد بچرخد. موتور پله اي معمولا با نسبت تعدادبرجستگي هاي استاتور بر تعداد برجستگي هاي روتور مشخص مي شوند. براي مثال يك موتور پله اي 2/6 موتور پله اي است كه داراي شش برجستگي روي استاتور و دو برجستگي روي روتور است . سيم پيچهاي كنترل يك موتور پله اي با قطار پالسهاي مستطيتي يك جهته يا دو جهته تغذيه مي شوند.انواع موتور پله اي از نظر طراحي وساختمان واساس كار آنها به سه نوع مي باشند : • آهنرباي دائمي (نوع اكتيو)• رلوكتانسي (با رلوكتانس متغير )• مختلط (هيبريد) در آهنرباي دائمي (نوع اكتيو) ، روتور داراي قطبهاي است كه توسط مغناطيس دائم تحريك مي شوند ، لذا قطب هاي روتور عملا ممكن است صاف يا برجسته باشند. در حالي كه در نوع رلوكتانسي قطب ها قطعا برجسته وفاقد خاصيت مغناطيسي هستند. تركيبي از انواع رلوكتانسي و اكتيو است و مشخصه هاي خود را ارائه مي كنند . ( شكل 8 )

موتور هاي پله اي مغناطيس دائم به دو نوع «تک قطبي» و «دو قطبي» تقسيم مي شوند. نوع تک قطبي 4 سيم ورودي دارند و نوع دو قطبي 5 يا 6 سيم ورودي دارد. ولتاژ معمول اين موتور ها 5 و 12 و 24 مي باشد ولي مي توان ولتاژ هايي ديگر از آن يافت که تعداد آن بسيار کم است. اين موتور ها با توجه به شرکت سازنده و ساختمان داخلي و... داراي جريان کشي متفاوتي مي باشند.

 

شکل (9)قطعات و اجزای داخلی موتور پله ای ترسیم شده است .

سيستم محرك موتورهاي پله اي معمولا دو نوع ميباشند

1- حلقه باز 2- حلقه بسته در حلقه باز از درايور راه انداز و يا از ترانزيستور قدرت استفاده مي كنند .موتور به صورت يك بیتی یا دو بیتی حرکت می کند در حالت یک بیتی در هر لحظه تنها یک سیم پیچ پالس 1 را دریافت می کند ودر حالت دو بیتی دو سیم پیچ در هر لحظه پالس 1 را دریا فت می کنند اگر این دریافت پالس به صورت منظم و پشت سر هم انجام شو د موتور نیز به صورت صحیح به سمت جهت حرکت عقربه های ساعت یا خلاف جهت آن حرکت خواهد کرد. نحوه کنترل موتور پله ای در دو حالت یک بیتی یا دو بیتی

نحوه کنترل 1 بیتی

در حالت یک بیتی اگر اول سیم پیچ 1را تحریک کنیم بايد سیم پیچ 2 و3 و 4 بدون تحریک باشند. جهت حرکت موتور پله ای در سمت حرکت عقربه های ساعت بعد از سیم پیچ 1 نوبت سیم پیچ 2 است که تحریک شود، در این حالت نیز بقیه سیم پیچها بدون تحریک هستند بعد از آن نوبت سیم پیچ 3 و سپس نوبت سیم پیچ شماره 4 است دقت کنید که در هر لحظه یک سیم پیچ تحریک شو د اگر بعد از سیم پیچ 1 سیم پیچ 4 را تحریک کنیم و سپس به سراغ 3 و 2 برویم موتور در جهت عکس عقربه های ساعت خواهد چرخید.

نحوه کنترل 2 بیتی

در حالت دو بیتی در لحظه دو سیم پیچ بار دار می شو ند مثلا اگر اول سیم پیچ 1 و2 تحریک شوند بعد سیم پیچ 2و3 سپس 3 و4 ودر نهایت 4 و 1 برای حرکت موتور پله ای بایست همین ترتیب را تا زماني كه می خوا هید موتور حرکت داشته باشد ادامه دهید حال اگر این ترتیب را عوض کنید موتور در خلاف جهت فعلی حرکت می کند . شکل (10) نحوه کنترل يك بيتي و دو بيتي را نشان می دهد.

 

تفاوت موتور پله اي با موتورهاي ديگر

1- موتور سنتي به طور پيوسته مي چرخد در صورتي كخ موتور پله اي با پله هاي زاويهاي معين وبه طور گسسته مي چرخد .2- در موتور پله اي در كنترل نيازي به فيدبك وجود ندارد ولي در موتورهاي سنتي فيدبك نياز دارد .3- موتور پله اي الكترومكانيك ديجيتال است در حالي كه موتور سنتي يك وسيله الكترومكانيكي آنالوگ پيوسته است .

مزایای موتور پله ای

1- کم هزینه بودن 2- ساختار ساده آن3- قابلیت اعتماد بالای آن4- عدم نیاز به نگهداری 5- سازگار با تجهیزات مدرن دیجیتال

معایب موتور پله ای

1- نیاز به زمان بيشتر برای راه اندازی2- کارائی نا مناسب در سرعت های پایین 3- جریان مصرفی بالا4- تلفات حرارتی زیاد در سرعتهای بالا و ایجاد تداخل در کارائی موتور

سرو موتورها

در کاربردهاي مـدرن ، واژه سرو يا مکانيــسم سرو به يک سيستم کنـترلي فيدبک که متغير کنترل شونده ، موقعيت يا مشتق موقعيت مکانيکي به عنوان سرعت و شتاب است، محدود مي شود. يک سيستم کنترلي فيدبک ، سيـستم کنـترلي است که به نگهـداشتن يک رابطه مفروض بين يک کميت کنـترل شده و يک کميـت مرجع ، با مقايسه توابع آنها و اسـتفاده از اختلاف به عنوان وسيله کنترل منجر مي شود . (شكل 11 )

سيستم کنـترلي فيدبک الکتريکي ، عموماً براي کار به انرژي الکتـريکي تکيه مي کند . مشخصـات مهمي که معمولا براي چنين کنترلي مورد نياز است ، عبارتند از

1- پاسخ سريع ،2- دقت بالا ،3- کنترل بدون مراقبت 4- کارکرد از راه دور .

نياز هاي چنين کنترلي عبارتست از

1- وسيله آشکار سازي خطا ،2- تقويت کننده 3- وسيله تصحيح خطا ، هر عنـصر هدف ويژه اي در هماهنگ کردن کميت مرجع با کميت کنترل شده ايفا مي کند . وسيله آشکـــارسازي خـطا هنــگامي که کميـت تنظيم شده متفاوت از کميت مرجع است ، خطا را آشکار مي کند . سپـس يک سيگنـال خطا به تقويت کنـنده اي که قــدرت وسيله تصـحيح خطا را فراهم مي کند مي فرسـتد . با اين تـوان وسيـله تصـحيح خطا ، کمـيت کـنترل شـده را آنـچنـــان تغيير مي دهد که با ورودي مرجع هماهنگ گردد .به موتورهـايي که به سرعـت به سيگنال خطا پاسخ مي دهنـد و سريعا به بار شتاب مي دهنـد سرو موتور گفته مي شود . نسبت گشتاور به اينرسي (T/J) يک جنبه بسيار مهم يک سرو مـوتور است ، زيرا موتور با اين فاکتور شتاب مي گيرد .

مشخصات اصلي که در هر سرو موتور ديده مي شود عبارتست از

1- گشتاور خروجي موتور بايد متناسب با ولتاژ بکار گرفته شده آن باشد .2- جهت گشتاور سرو موتور بايد به پلاريته لحظه اي ولتاژ کنترل بستگي داشته باشد .3-موتور كنترل در معرض راه اندازي مكرر است4-ولتا‍ تغذيه يك موتور كنترل ممكن است در حين چرخش در حال تغيير باشد لازم است گشتاور راه انداز موتور تا حد امكان بزرگ باشد سرو موتور به دو دسته کلي سرو موتورهاي AC و سرو موتورهاي DC تقسيم مي گردد . سرو موتورهاي AC عموما به سرو موتورهاي DC ترجيح داده مي شوند ، بجز براي استفاده در سيستمهاي با قدرت خيلي بالا، سرو موتورهاي AC به دليل اينکه نسبت به سرو موتورهاي DC داراي بازده بيـشتري هستنـد ترجيـح داده مي شونــد . اگــر چه تلفـات تـوان نگــراني اصـلي در سرومکانيسمها نيستند ، يک موتور پربازده از تلفات بيش از اندازه توان جلوگيري مي کند .

سرو موتورهاي DC

در بين سرو موتورهاي DC مختلف ، موتورهاي سـري ، موتورهاي سري چــاکدار ، موتور کنترل موازي ، و موتور موازي مغناطيس دائم ( تحريک ثابت ) قرار دارند . اين واحدها توان خروجي بالايي نسبت به اندازه آنها تحويل مي دهند و در مورد موتــور موازي با تحريک کنترل شده ، توان کنترلي کمي مورد نياز است . موتور سري داراي گشتــاور راه اندازي بالايي است و جريان زيادي مي کشد و تنظيم سرعت کمي دارد . کارکرد معکوس مي تـواند با معکـوس کــردن پلاريتـه ولتاژ ميدان با سيم پيچ ميدان سري ( يعني يک سيم پيچ براي هرجهت چرخش ) به دست آيد . مــــورد اخيـــر بازده موتور را کاهش مي دهد . موتور سري چاکدار مي تواند به عنوان يک موتور تحريک مستقل با ميدان کنترل شده به کار گرفته شود ، يک منحني گشتاور سرعت نوعي ، گشتاور ايستاي بالا و کاهش سريع گشتاور با افزايش سرعت را نشان مي دهد . اين امر ميرايي خوب و خطاي سرعت بالا را نتيجه مي دهد . نوع موازي سروموتور DC از ساير موتورهاي موازي براي کارکرد عمــومي متفاوت نيست . اين موتور دو سيم پيچي مجزا - سيم پيچي ميدان که روي استاتور قرار داده شده و سيم پيچي آرميچر که روي روتور قرار داده شده دارد . هر دو سيم پيچي به يک منبع تغذي DC متصل شده اند . در يک موتور DC موازي معـمولي ، دو سيم پيچي به صورت موازي به تغذي اصلي متصل شده اند . اما در يک کارکرد سرو ، سيم پيچي ها با منابع DC جداگانه اي تغذيه مي شوند ، در يك موتور DC با ميدان كنترل شده ، ميدان با سيگنال تقويت شده خطا تحريک شده و سيم پيچي آرميچر از يک منبع جريان ثابت نيـرو مي گيرد . گشتاور تحويلي تا اشباع متنـاسب با جريان ميدان است . جهـت چرخـش موتـور اگر پلاريـته ميـدان معـکوس شود عکس مي شود.آرميچر موتور با سيگنال تقويت شده خطا وميدان از يک منبع جريان ثابت تغذيه مي شوند .ميدان اين موتور عموما بالاتر از زانوي مشخصه اشباع کار ميکند ( جهت حفظ گشتاور با حساسيت کمتر نسبت به تغييرات جزيي در جريان ميدان ) . همـچنين چگـالي شـار ميـدان بالا ، حســاسيت گشتـاور موتـور را افزايـش مي دهد ، زيـــرا براي تغييـرات کوچـک در جـريان آرميچر، گشتاور با حاصلضرب جريان در شار متناسب است . پاسخ ديناميکي در موتور نوع کنترل شده ميدان سريعتر است ، زيرا مـدار آرميچـر لزومـا يک مـدار مقاومتي است وثابـت زماني کوتاهـتري دارد . اگر پلاريـته سيگنـال خطا معـکوس گردد ، موتور در جهت معکوس مي چرخد . موتور مغنـاطيس دائـم يک موتور تحريک ثابت موازي است که ميـــدان با يک مغناطيس دائم تغذيه مي شود . کارکرد شبيه به موتور با مـيدان ثابت و آرميچر کنترل شده است.

سروموتورهاي AC

سروموتورهاي AC همانطـور که قبلا ذکر شد انتخاب مناسبي براي کاربـــردهاي با توان پايين هستند و به همين دليل است که موتورهاي AC هميشه به موتورهاي DC ترجيح داده ميشوند

مزاياي سروموتورهاي به سروموتورهاي DC شامل موارد زير است

- روتورهاي قفس سنجابي ساده هستند و در مقايسه با سيم پيچي آرميچر ماشينهاي DC از نظر ساختاري ، محکمتر هستند.- سروموتورهاي AC داراي جاروبک براي کموتاسيـون نيستنـد و نياز به تعمير ونگهداري دائم ندارند.- هيچ عايقي در اطراف هادي آرميچر آنچنان که در موتور DC وجود دارد نيست پـس آرميـچر مي تواند بسيار بهتر گرما را پخش کند. بدليل اينکه آرميـچر، سيـم پيچي هاي عايـق دار پيچـيده اي ندارد ، قطر آن مي توانـد براي کاهش اينرسي روتور بسيار کاهش يابد . اين امر به جلوگيري از Over Shoot در مکـانيسم سـرو کمک مي کند . يک سروموتور AC اصولا يک موتور دوفاز القايي است به جز در مورد جنبه‌هاي خـاص طراحي آن. توان مکانيکي خروجي يک سروموتور AC از 2 وات تا چند صد وات تغيير مي کند . مــوتورهاي بزرگتر از اين توان بسيار کم بازده اند واگربامشـخصات گشتـاور سرعت مطلوب ساخته شده باشند براي استفاده در کاربردهاي سرو بسيار مشکل ساز خواهند شد . سرو موتورهاي دقيق در کامپيوترها ابزارهاي سرو و شماري ازکاربردها که به دقت بالايي نياز است بکار مي روند.ساختمان اصلي سرو موتورهاي AC مانند موتورهاي القاييدو فاز با روتور قفسه اي است .اين سرو موتورها به همراه يك وسيله حس كننده موقعيت مانند سينكوره در سيستم هاي كنترل اتوماتيك به منظور تنظيم موقعيت يك محور به كار ميروند .سرو موتور بايد به سرعت از سيگنال فرمان پيروي كند .از اين رو در مقايسه با موتورهاي الكتريكي معمولي داراي ممان اينرسي كمتر ي باشد لذا روتور ان داراي نسبت "طول بر قطر" بيشتري نسبت به موتورهاي معمولي است. اصول كار : استاتور داراي دو سيم پيچي است كه با زاويه 90 درجه الكتريكي فضائي نسبت به يكديگر قراردارند يكي از آنها كه فاز ثابت يا مرجع ناميده مي شود از يك منبع ولتا‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍ژ AC با دامنه وفركانس ثابت تغذيه مي شود. فاز ديگر كه آن را فاز كنترل مي نامند توسط ولناژي با همان فركانس ولي با اختلاف فاز زماني تقريبا 90 درجه نسبت به فاز ثابت تغذيه مي شوند . ولتاژ ورودي فاز كنترل متناسب با سيگنال كنترل است واز يك تقويت كننده AC تامين مي شود بازده سرو موتورهاي دو فاز معمولا بسيار پائين است. زيرا اين گونه موتورها اغلب در لغزش بالا كار مي كنند . نامتعادل بودن ولتاژ تغذيه نيز _موجب كاهش بيشتر بازده اين موتورها مي شود. ولي كوتاه بودن مدت كار ونيز پائين بودن توان مصرفي اين موتور از اخميت اين موارد مي كاهد سرو موتورها براي تثبيت موقعيت به فيد بك نياز دارند. در چنين سيستمس يك "حس كننده موقعيت محور " موقعيت زاويه اي محور را به طور مداوم حس مي كند و به يك ولتاژ تابع مقدار زاويه محور تبديل مي كند اين ولتاژ با يك ولتاژ از پيش تعين شده كه متناظر با موقئيت مورد نظر محور است مقايسه مي گردد ودر صورت مغايرت با آن ولتاژ خطا حاصل مي شود. ولتاژ فوق پس از تقويت به طور مناسب به سيم پيچ كنترل يك سرو موتور دو فاز كه با محور مورد كنترل به طور مكانيكي كوپل شده است اعمال مي شود ومحور را درجهت اصلاح وضعيتش مي چرخاند . هر سرو موتور یک دستگاه کوچکی ست که بخش اعظم حرکت آن توسط یک شفت خروجی تعیین می شود. چگونگی حرکت و مو قعیت های زاویه ای این خروجی توسط دسته ای از سیگنال های دیکد شده که برای کابل دیتا آن تعریف می شود کنترل میشود. برای طول مدت زمانی که یک سیگنال فعال بوده و یک پالس بر روی خط ورودی آن قرار دارد این شفت خروجی در مو قعیت خاص زاویه ای که مختص آن سیگنال است قرار دارد و با تغییر این ورودی زاویه مد نظر نیز تغییر می کند.آنچه که قدرت حرکتی این نوع موتور ها راتعیین می کند مقدار بارگیریست که از سوی سیگنال انجام می گیرد بر این اساس برای حرکت با سرعتی سریع جهت طی مسافتی متناسب با سرعت میزان بارگیری مذکور بالاست و عمو ما این میزان توسط سازنده مو تور تعیین خواهد شد. سه کابل موجود در این موتور ها می توانند 3 ورودی این موتور باشند.معمولا سیم اول برای power حدود 5 ولت.

سیم دوم :GND

سیم سوم (معمو لا به رنگ سفید)

جهت کنترل وضعیت های حرکتیست.

عملکرد مداری

هر سرو از چند مدار الکترونیکی کنترلی – یک مقاومت متغیر(پتانسیو متر) – تعدادی چرخدنده (برای ایجاد امکان حرکت) – یک شفت خروجی تشکیل شده است. در بخشی از این مدار که به آن pot اطلاق می شود امکان دیدن سیگنالی که موتور تحت تاثیر آن از خود عکس العمل نشان می دهد وجود دارد. ( شكل 12 )

زاویه حرکتی این خانواده از موتور ها متفاوت است اما یک سرو نرمال میتواند مسافتی بین 0 تا 180 درجه را بپیماید. سیستم کنترل کننده معممو لا وظیفه کنترل این چرخش را به عهده دارد. این زاویه حرکتی که نیاز است موتور آن را بپیماید به وسیله پالسی که توسط کابل کنترلی فرستاده می شود تعیین می گردد که به آن Pulse Code Modulation اطلاق می شود. یک سرو تمایل دارد که هر 20 میلی ثانیه با یک پالس جدیدی تحریک شود.طول این پالس بستگی به مسافتی دارد که نیاز است توسط سرو و طی شود. برای مثال همانطور که در شکل مشاهده می کنید هر پالسی که در ضمن 1.5 میلی ثانیه اعمال می شود امکان چرخش شفت را به اندازه 90 درجه فراهم می سازد. اگر طول پالس کمتر از مقدار مذکور باشد زاویه حرکتی شفت خروجی به صفر میل میکند و اگر بیش از 1.5 میلی ثانیه باشد به 180 درجه نزدیک می شود. ( شكل 13 )

سرو موتور دارای انواع : صنعتی و هابی ميباشد . نوع هابی ، به RC Servo Motor مشهور است و بیشتر برای کسانی که سازه های قابل کنترل با رادیو کنترل می سازن آشناست کنترل خیلی ساده ای داره و فقط با ایجاد یک موج PWM با امکان تغییر Duty Cycle یا همان نسبت مدت زمان 1 بودن سیگنال به مدت زمان دوره ی موج قابل کنترل هست. این موج PWM را با استفاده از تایمرهای میکرو کنترل می شود ساخت فقط باید توج کرد که این موج دارای پارامترهای استاندارد و مشخصی هست که باید رعایت شود . نکته ی اول اینکه این موج یا سیگنال حتما باید دوره ای معادل 20 میلی ثانیه داشته باشد ، یا به عبارت دیگر هر 20 میلی ثانیه یک بار به موتور سرو اعمال بشه. پس فرکانس این موج باید 50 هرتز باشد . البته برای سروهایی که به سرو دیجیتال مشهورن این فرکانس تا 400 هرتز نیز افزایش پیدا می کند ، این سروها دقت و سرعت عکس العمل بسیار بالایی دارند .اگه به سرو معمولی این فرکانس داده شود حتما می سوزد . نکته ی بعدی این است که مدت زمان 1 بودن سیگنال برای سرو مهمه و با توجه به مدت زمان 1 بودن سیگنال کنترلی موقعیت شافتش رو تنظیم می کنه. این مقدار در اغلب سرو ها از 1.25 میلی ثانیه تا 1.75 میلی ثانیه است. یعنی شافت موتور با موجی با مدت زمان 1 بودن 1.25 میلی ثانیه در موقعیت 0 درجه و با 1.75 میلی ثانیه در موقعیت 180 درجه قرار میگیره و مشخصه با 1.50 میلی ثانیه در 90 درجه یا حالت طبیعی قرار داره.البته این مقدار 1.50 میلی ثانیه برای تمام سرو ها ثابته ولی میزان کمینه و بیشینه ممکنه در بعضی مدلها با توجه به کورس سرو متفاوت باشه.سرو ها بیشتر با کورس های 180 و 210 درجه ساخته می شوند. سیستم کنترل سرو برای کنترل دقیق مکان و سرعت بکار میرود. همچنین در جاهائی که تعداد راه اندازی موتور در دقیقه زیاد شود, موتورهای معمولی کارائی خود را از دست خواهند داد. در چنین کاربردهایی, تنهای سرو میتواند نقش آفرینی کند. سیستم کنترل سرو شامل سرو موتور, سرو درایو و کارتهای کنترلی برای کنترل سرو درایو میباشد. سرو موتورها در شکلهای روتاری و خطی با گشتاورهای گوناگون در دسترس میباشند. وجود انکودر با دقت 13 و 17 بیت, ضامن دقت بالای کنترل در پروژه‌هایی است که با سرو موتور کنترل می‌شوند. وجود کارتهای شبکه‌های صنعتی از قبیل Device Net, Profibus, Mechatrolink و ... توسعه سیستمهای کنترل مبتنی بر سرو را بسیار آسان نموده است. کنترلرهای مخصوص سرو از دیگر تولیدات روز دنیاست که در آن نیاز طراح به سیستم PLC را مرتفع می‌سازد. کنترلرهای Trajexia ساخت شرکت امرن، از آن دسته بشمار می‌روند. ( شكل14 )- لوازم جانبي سرو - كابلهاي انكودر براي سرو درايوهاي - كابلهاي انكودر براي سرو درايوهاي - كابلهاي تغذيه براي انواع سرو موتورهاي ترمز دار و بدون ترمز - كابل ترمز - كابل كنترل - باطري / فيلتر

مو تور های DC

یک موتور الکتریکی الکتریسته را به حرکت مکانیکی تبدیل می کند. وقتی که یک ماده حامل جریان الکتريسته تحت اثر یک میدان مغناطیسی قرار می گیرد، نیروی بر روی آن ماده از سوی میدان اعمال می شود. موتور کلاسیک DC دارای آرمیچری از آهنربای الکتریکی است. یک سوئیچ گردش بنام کموتاتور جهت جریان الکتریکی را در هر سیکل دو بار بر عکس می کند تا در آرمیچر جریان یابد و آهنربای الکتریکی، آهنربای دائمی را در بیرون موتور جذب و دفع می کند. سرعت موتور DC به مجموعه ای از ولتاژ و جریان عبوری از سیم پیچهای موتور و بار موتور یا گشتاور ترمزی بستگی دارد.در شکل 15 يك موتور DC نمایش داده شده است.

معمولا سرعت موتور توسط ولتاژمتغییر یا عبور جریان، با استفاده از تپها(نوعی کلید تغییر دهنده وضعیت سیم پیچها )یا با داشتن یک منبع ولتاژ متغییر ،کنترل می شود. این نوع موتورها در سرعت های پایین گشتاور زیادی ایجاد می کند. در طراحی کلاسیک محدودیتهايی وجود دارد که بسیاری از این محدودیتها ناشی از نیاز به جاروبکهایی برای اتصال به کموتاتور است. سایش جاروبکها و کموتاتور، ایجاد اصطکاک می‌کند و هر چه که سرعت موتور بالاتر باشد، جاروبکها می‌بایست محکمتر فشار داده شوند تا اتصال خوبی را برقرار کنند. نه تنها این اصطکاک منجر به سر و صدای موتور می‌شود بلکه این امر یک محدودیت بالاتری را روی سرعت ایجاد می‌کند و به این معنی است که جاروبکها نهایتاً از بین رفته نیاز به تعویض پیدا می‌کنند. اتصال ناقص الکتریکی نیز تولید نویز الکتریکی در مدار متصل می‌کند. این مشکلات با جابجا کردن درون موتور با بیرون آن از بین می‌روند، با قرار دادن آهنرباهای دائم در داخل و سیم پیچها در بیرون به یک طراحی بدون جاروبک می‌رسیم. آهنرباهای دائم در (استاتور) بیرونی یک موتور DC را می‌توان با آهنرباهای الکتریکی تعویض کرد. با تغییر جریان میدان (سیم پیچی روی آهنربای الکتریکی) می‌توانیم نسبت سرعت/گشتاور موتور را تغییر دهیم. اگر سیم پیچی میدان به صورت سری با سیم پیچی آرمیچر قرار داده شود، یک موتور گشتاور بالای کم سرعت و اگر به صورت موازی قرار داده شود، یک موتور سرعت بالا با گشتاور کم خواهیم داشت. می‌توانیم برای بدست آوردن حتی سرعت بیشتر اما با گشتاور به همان میزان کمتر، جریان میدان را کمتر هم کنیم. این تکنیک برای ترکشن الکتریکی و بسیاری از کاربردهای مشابه آن ایده‌آل است و کاربرد این تکنیک می‌تواند منجر به حذف تجهیزات یک جعبه دنده متغیر مکانیکی شود. همانطور که در شکل (16) مشاهده می کنید ساختار داخلی و نحوه کارکرد این موتور ها به این شکل است که در داخل بدنه اصلی ، یک قسمت هسته یا روتر وجود دارد که قسمت متحرک موتور می باشد. در روی این روتر سیم پیچ های کوچکی وجود دارند که با برقراری جریان باعث ایجاد میدان مغناطیسی میشوند. ابتدا و انتهای سیم های این سیم پیچ ها به کموتاتور ها وصل هستند که با چرخیدن روتر جهت جریان را در سیم پیچ ها تغییر می دهند.

دو عدد Brushe که به بدنه موتور وصل هستند طوری قرار دارند که انتهای آنها درست بر روی کموتاتور ها قرار می گیرد و تغذیه موتور به این دو Brushe وصل است. دو عدد آهنربا در اطراف این هسته قرار دارند، به صورتی که قطب های N و S آنها در جهت مخالف هم دیگر قرار دارد. در این حالت وقتی جریان از طریق دو عدد Brushe به کموتاتور ها می رسد و سیم پیچ ها ایجاد میدان مغناطیسی می کنند با عث می شود که این سیم پیچ حاوی جریان توسط یک آهنربا جذب و توسط دیگری دفع می شود و باعث یک چرخش به اندازه روتر می شود. با حرکت روتر ها Brushe ها با کموتاتور های دیگر اتصال می یابند و این چرخه تکرار شده و باعث چرخش کامل روتر می شود .شکل 17 اجزای تشکیل دهنده یک موتور DC را به تفکیک نشان می دهد .

اجزاي تشكيل دهنده موتور DC

درایور موتور DC

یکی دیگر از مهمترین قسمتهای روبات درایور موتور DC می باشد که وظیفه تامین ولتاژ وجریان مورد نیاز موتور است وتوسط میکرو کنترل می شود. میکرو نمی تواند مستقیم تغذیه مورد نیاز موتور را تامین نماید، برای این منظور از درایور موتور استفاده شده است. درایور L298 یکی از قطعات مناسب جهت راه اندازی موتور است که با توجه به جریان دهی مناسب ( تا یک آمپر در هر کانال ) می تواند دو موتور را به صورت مجزا راه اندازی کرده و جهت گردش آنها را کنترل نماید. که این کنترل توسط اعمال ولتاژ به چهار ورودی منطقی این قطعه صورت می گيرد. ( برای هر موتور دو ورودی ) که می توان خروجی میکروکنترلر یا مدارات حسگر را به صورت مستقیم به این چهار ورودی متصل نمود و به راحتی موتور را کنترل کرد. در شكل 18 ، نحوه اتصال پایه های درایور L298 مشخص شده است .

در این مدار پایه های حسگر جریان به زمین متصل شده اند که با روشهایی می توان توسط این پایه ها جریان مصرفی موتور را کنترل نمود همچنین کنترل سرعت را می توان به روش مدلولاسیون پهنای باند PWM ) (با اعمال فرکانس به پایه های 6 و 11 انجام داد که با اعمال +5 ولت موتور روشن و با اعمال 0 موتور خاموش می گردد. در این مدار پایه های مذکور به +5 ولت متصل شده اند و موتور با حداکثر سرعت گردش خواهد نمود.

تشریح پایه های درایور موتور

A Pin 1. CURRENT SENSING

از این پایه جهت کنترل جریان موتور A استفاده می گردد. همچنین می توان این پایه را به صورت مستقیم به خط منفی مدار GND اتصال داد که در این صورت کنترلی بر روی جریان وجود ندارد.Pin 2.out put این پایه به یکی از ترمینالهای موتور A متصل می گردد همچنین دیودها نیز جهت حفاظت به همین پایه متصل می شوند . Pin 3. OUTPUT 2 این پین به ترمینال دیگر موتور A متصل شده و دیودها نیز مانند نقشه به آن متصل می گردند.Pin 4. SUPPLY VOLTAGE به پایه ولتاژ مورد نظر خود جهت اعمال به موتورها را متصل نمایید. که در این روبات ولتاژ12 ولت می باشد. Pin 5. INPUT 1 TTL Compatible Inputs 1 to drive Motor A این پایه باید به صفر یا پنج ولت متصل می گردد که همراه با پین 7 می توانند جهت گردش موتور را مشخص نمایند .Pin 6. ENABLE A TTL Compatible Enable Input for Motor A این پایه جهت روشن و خاموش کردن موتور A و در بیشتر مواقع جهت اعمل فرکانس PWM به موتور استفاده می گردد. پنج ولت موتور را روشن و صفر موتور را خاموش می کند.Pin 7. INPUT 2 TTL Compatible Inputs 2 to drive Motor A این پایه به صفر یا پنج ولت متصل گردد که همراه با پین 5 می توانند جهت گردش موتور را مشخص نمایند.Pin 8. GND اتصال به خط منفی مدار Pin 9. LOGIC SUPPLY VOLTAGE (VSS ) اتصال به5 تا 7 ولت Pin10. INPUT 3 TTL Compatible Inputs 1 to drive Motor این پایه باید به صفر یا پنج ولت متصل گردد که همراه با پین 12 می توانند جهت گردش موتور B را مشخص نمایند.Pin 11. ENABLE B TTL Compatible Enable Input for Motor B این پایه جهت روشن و خاموش کردن موتور B و در بیشتر مواقع جهت اعمل فرکانس PWM به موتور استفاده می گردد. پنج ولت موتور را روشن و صفر موتور را خاموش می کند.Pin 12. INPUT 4 TTL Compatible Inputs 2 to drive Motor B این پایه باید به صفر یا پنج ولت متصل گردد که همراه با پین 10 می توانند جهت گردش موتور B را مشخص نمایند. Pin 13. OUTPUT 3 این پایه به یکی از ترمینالهای موتور B متصل می گردد . همچنین دیودها نیز جهت حفاظت به همین پایه متصل می شوند . Pin 14. OUTPUT 4 این ترمینال دیگر موتور B متصل می گردد . همچنین دیودها نیز جهت حفاظت به همین پایه متصل می شوند .

Pin 15. CURRENT SENSING B

از این پایه جهت کنترل جریان موتور B استفاده می گردد. همچنین می توان این پایه را به صورت مستقیم به خط منفی مدار GND اتصال داد که در این صورت کنترلی بر روی جریان وجود ندارد . هنگام انتخاب موتور باید به چه چیز هایی توجه داشت :1- دردست بودن منبع تغذیه 2- شرط یا عوامل راه اندازی 3- مشخصه‌های راه اندازی (گشتاور – سرعت) مناسب 4- سرعت عملکرد کار مطلوب 5- قابلیت کارکردن به جلو و عقب 6- مشخصه‌هی شتاب (وابسته به بار) 7- بازده مناسب در بار اسمی 8- توانایی تحمل اضافه بار 9- اطمینان الکتریکی و حرارتی 10- قابلیت نگهداری و عمر مفید 11- ظاهر مکانیکی مناسب (اندازه، وزن،‌ میزان صدا، محیط اطراف) 12- پیچیدگی کنترل و هزینه

سيستم هاي هيدروليك و پنوماتيك (نيوماتيك)

 

امروزه در بسیاری از فرآیندهای صنعتی ، انتقال قدرت آن هم به صورت کم هزینه و با دقت زیاد مورد نظر است در همین راستا بکارگیری سیال تحت فشار در انتقال و کنترل قدرت در تمام شاخه های صنعت رو به گسترش است. استفاده از قدرت سیال به دو شاخه مهم هیدرولیک و نیوماتیک ( که جدیدتر است ) تقسیم می‌شود . از نیوماتیک در مواردی که نیروهای نسبتاً پایین (حدود یک تن) و سرعت های حرکتی بالا مورد نیاز باشد (مانند سیستم‌هایی که در قسمت‌های محرک رباتها بکار می روند) استفاده می‌کنند در صورتیکه کاربردهای سیستم‌های هیدرولیک عمدتاً در مواردی است که قدرتهای بالا و سرعت های کنترل شده دقیق مورد نظر باشد(مانند جک های هیدرولیک ، ترمز و فرمان هیدرولیک و...).

مزایای سیستمهاي هیدرولیک یا نیوماتیک

 

۱-طراحی ساده ۲- قابلیت افزایش نیرو ۳- سادگی و دقت کنترل ۴- انعطاف پذیری ۵- راندمان بالا ۶- اطمینان در سیستم های هیدرولیک و نیوماتیک نسبت به سایر سیستم‌های مکانیکی قطعات محرک کمتری وجود دارد و میتوان در هر نقطه به حرکتهای خطی یا دورانی با قدرت بالا و کنترل مناسب دست یافت ، چون انتقال قدرت توسط جریان سیال پر فشار در خطوط انتقال ( لوله ها و شیلنگ ها ) صورت میگیرد ولی در سیستم‌های مکانیکی دیگر برای انتقال قدرت از اجزایی مانند بادامک ، چرخ دنده ، گاردان ، اهرم ، کلاچ و... استفاده می‌کنند. در این سیستم‌ها میتوان با اعمال نیروی کم به نیروی بالا و دقیق دست یافت همچنین میتوان نیرو های بزرگ خروجی را با اعمال نیروی کمی (مانند بازو بسته کردن شیرها و … ) کنترل نمود. استفاده از شیلنگ های انعطاف پذیر ، سیستم های هیدرولیک و نیوماتیک را به سیستم‌های انعطاف پذیری تبدیل می‌کند که در آنها از محدودیتهای مکانی که برای نصب سیستم‌های دیگر به چشم می خورد خبری نیست. سیستم های هیدرولیک و نیوماتیک به خاطر اصطکاک کم و هزینه پایین از راندمان بالایی برخوردار هستند همچنین با استفاده از شیرهای اطمینان و سوئیچهای فشاری و حرارتی میتوان سیستمی مقاوم در برابر بارهای ناگهانی ، حرارت یا فشار بیش از حد ساخت که نشان از اطمینان بالای این سیستم‌ها دارد. اکنون که به مزایای سیستم های هیدرولیک و نیوماتیک پی بردیم به توضیح ساده ای در مورد طرز کار این سیستم‌ها خواهیم پرداخت. برای انتقال قدرت به یک سیال تحت فشار (تراکم پذیر یا تراکم ناپذیر) احتیاج داریم که توسط پمپ های هیدرولیک میتوان نیروی مکانیکی را تبدیل به قدرت سیال تحت فشار نمود. مرحله بعد انتقال نیرو به نقطه دلخواه است که این وظیفه را لوله ها، شیلنگ ها و بست ها به عهده میگیرند . بعد از کنترل فشار و تعیین جهت جریان توسط شیرها سیال تحت فشار به سمت عملگرها (سیلندرها یا موتور های هیدرولیک ) هدایت می‌شوند تا قدرت سیال به نیروی مکانیکی مورد نیاز(به صورت خطی یا دورانی ) تبدیل شود. اساس کار تمام سیستم های هیدرولیکی و نیوماتیکی بر قانون پاسکال استوار است.

قانون پاسکال

 

1- فشار سرتاسر سیال در حال سکون یکسان است . ( با صرف نظر از وزن سیال( 2- در هر لحظه فشار استاتیکی در تمام جهات یکسان است.3- فشار سیال در تماس با سطوح بصورت عمودی وارد میگردد.

سيستم هیدرولیک ( روغنی) (Hydraulic System)

 

مایعات تقریباً تراکم ناپذیر هستند. این ویژگی سبب شده است که از مایعات به عنوان وسیله مناسبی برای تبدیل و انتقال کار استفاده شود. بنابراین می‌توان از آنها برای طراحی ماشینهایی که در عین سادگی، با نیروی محرک خیلی کم بتواند نیروی مقاوم فوق العاده زیادی را جابجا نماید، استفاده نمود. به این ویژگی و همچنین دانش مطالعه این ویژگی هیدرولیک گفته می‌شود. (شكل 19)

اجزای تشکیل دهنده سیستم های هیدرولیکی

 

1. مخزن : جهت نگهداری سیال 2. پمپ : جهت به جریان انداختن سیال در سیستم که توسط الکترو موتور ۳. موتور های احتراق داخلی به کار انداخته می شوند.۴. شیرها : برای کنترل فشار ، جریان و جهت حرکت سیال ۵ .عملگرها : جهت تبدیل انرژی سیال تحت فشار به نیروی مکانیکی مولد کار(سیلندرهای هیدرولیک برای ایجاد حرکت خطی و موتور های هیدرولیک برای ایجاد حرکت دورانی ) .

موتورهاي هيدروليكي

 

موتورهاي هيدروليك عملگرهايي با دوران مداوم هستند كه جهت ايجاد گشتاور لازم براي دورانبار چرخشي مورد استفاده قرار مي گيرند . ( شكل 20 و 21 )

 

 

 

موتورهاي هيدروليكي با مكانيزم جابجا كننده دوراني ( ماشين با پيستون دوراني )

تقسيم بندي براساس جهت مسير انتقال مايع

 

الف) انتقال در جهت محيط ب) انتقال در جهت محور

تقسيم بندي ماشينهاي انتقال در جهت محيط

 

• ماشينهاي چرخدنده اي• ماشينهاي سلول پره اي• ماشين چرخدنده اي

تقسيم بندي ماشينهاي انتقال در جهت محوري

 

• ماشينهاي پيچي

ماشينهاي چرخدنده اي

 

يكي از مهمترين ماشينهاي جابجا كننده دوراني بوده و با توجه به نوع قرارگيري چرخ دنده ها ، هم ميتواند براي عمليات پمپي و هم براي عمليات موتوري مورد استفاده قرار گيرد . اين نوع ماشينها به گروه هاي ذيل تقسيم ميگردد :1- ماشين با چرخ دنده خارجي2- ماشين با چرخ دنده داخلي3- ماشين با رينگ دندانه اي

ماشين با چرخ دنده خارجي

 

اين ماشين از يك محفظه با فلانش و دو چرخ دنده كه چرخ دنده هاي آن با هم در تماس بوده ، تشكيل يافته است . ( شكل 22 - چرخ دنده هاي خارجي)

نحوه كار

 

با گردش دوراني چرخ دنده ها ، مايع روغن ما بين دندانه هاي چرخ دنده و جدار محفظه از دهانه مكنده به دهانه فشار منتقل ميگردد .

 

ماشين با چرخ دنده داخلي

 

ساختمان اين ماشين با ماشين قبلي فقط داراي اين تفاوت ميباشد كه چرخ دنده داخلي كه در جهت سهم در دوران است ، چرخ دنده ي خارجي را با خود به گردش درآورده و با دوران چرخ دنده ها ، دندانه هاي آنها از هم جدا گشته و دهانه ها آزاد ميگردند ، و درنتيجه ازدياد حجمي پديد ميآيد و عمل مكيدن در قسمت مكنده ماشين صورت ميگيرد (پمپ) و دهانه هاي دندانه ها از روغن پر ميگردد ، با گردش دندانه ها و بعلت قرارگيري قطعه داسي شكل ، دهانه هاي دندانه ها با تماس با اين قطعه تشكيل اتاقك هايي را داده و اين اتاقك ها در اثر دوران چرخ دنده ها ، روغن مايع را به قسمت فشار انتقال ميدهند . در اين قسمت دندانه ها مجددا با هم در تماس ميشوند و نمي گذارند كه جريان مايع روغن از قسمت فشار به قسمت مكنده انتقال يابد . ( شكل 23 چرخ دنده داخلي )

ماشين رينگ دندانه اي

 

ساختمان اين ماشين شامل يك محفظه رينگ دندانه دار بوده كه اغلب داراي 7 دندانه و روتور دنده اي شامل 6 دندانه ميباشد . طرز قرارگيري دندانه ها با همديگر بترتيبي است كه درزبندي ما بين رينگ و روتور بخوبي صورت گرفته است و امكان برگشت جريان مايع روغن از قسمت فشار به قسمت مكنده نميباشد . از اين ماشين اغلب بعنوان پمپ براي فشارهاي ضعيف و همچنين براي عمليات موتوري استفاده ميگردد . حجم تغذيه موتور نسبت به ساختمان كوچك اين ماشين نسبتاً زياد ميباشد ، بنابراين گشتاور زيادي را توليد ميكند ولي بعلت نشت زياد ، اين ماشين راندمان خوبي نداشته و فقط از اين ماشين براي حوزه فشارهاي ضعيف استفاده ميگردد .

نكاتي در مورد ماشين هاي چرخدنده اي

 

اين ماشين ها داراي ساختماني ساده و كوچك و محكم و قدرتي بالا بوده و نصب اين ماشين ها ساده و از جهت اقتصادي مقرون بصرفه ميباشد . اين ماشين را در كارهاي سخت ميتوان مورد استفاده قرار داد . نقص مهم اين ماشين ، ثابت بودن حجم كورسي آن ميباشد

ماشين سلول پره اي

 

اساس ساختمان اين نوع ماشين ها شامل يك محفظه ، استاتور و روتور و تعدادي پره ميباشد . روتور كه بر روي شافت ماشين سوار شده است ، داراي شيارهايي بوده كه در داخل اين شيارها ، پره ها قرار گرفته اند . مسير سطح داخلي حركت استاتور داراي دو نقطه اكسترنال بوده و در داخل آن روتور بر روي اين مسير به حركت در مي آيد . با گردش روتور ، پره هاي متحرك شعاعي در اثر نيروي گريز از مركز و فشار مايع سيستم كه پشت پره ها قرار گرفته اند به سطح داخلي استاتور فشار وارد آورده و باعث آب بندي اتاقك هايي ميشوند كه هر جفت پره موجود در روتور با استاتور و صفحه فرمان – قسمت جانبي ماشين با سطح داخلي استاتور تشكيل ميدهند . عمل تغذيه و انتقال مايع و يا مكيدن و ارسال مايع فشرده توسط همين صفحه فرمان صورت ميگيرد . اين نوع ماشين ها ، داراي حجم جابجايي و توليدي ثابتي بوده و از نوع ديگر اين ماشين ، پمپ دوبله ئي ميباشد كه در ساختمان آن بجاي يك روتور ، دو روتور بكار گرفته شده است . استاتور و ميله شافت در اين پمپها يكي ميباشد . اين پمپ داراي يك دهانه مكنده و دو دهانه فشار كه فشار آنها مستقل از يكديگر هستند ، ميباشد . (شكل 25 )

ماشين هاي پيچي

 

اين ماشين ها را ماشين حلزوني نيز مينامند و قسمت اساسي ساختمان اين ماشين از دو يا سه شفت حلزوني ويك محفظه تشكيل گرديده است .

پنوماتیک یا سیستم بادی ( Pneumatic system)

 

کار سیستم‌های نیوماتیک مشابه سیستم های هیدرولیک است فقط در آن به جای سیال تراکم ناپذیر مانند روغن از سیال تراکم پذیر مانند هوا استفاده می کنند . در سیستم‌های نیوماتیک برای دست یافتن به یک سیال پرفشار ، هوا را توسط یک کمپرسور فشرده کرده تا به فشار دلخواه برسد سپس آنرا در یک مخزن ذخیره می کنند، البته دمای هوا پس از فشرده شدن بشدت بالا میرود که می تواند به قطعات سیستم آسیب برساند لذا هوای فشرده قبل از هدایت به خطوط انتقال قدرت باید خنک شود. به دلیل وجود بخار آب در هوای فشرده و پدیده میعان در فرایند خنک سازی باید از یک واحد بهینه سازی برای خشک کردن هوای پر فشار استفاده کرد. اکنون بعد از آشنایی مختصر با طرز کار سیستم‌های هیدرولیکی و نیوماتیکی به معرفی اجزای یک سیستم هیدرولیکی و نیوماتیکی می پردازیم. ( شكل 27 )

اجزای تشکیل دهنده سیستم های نیوماتیکی

 

۱. کمپرسور ۲ .خنک کننده و خشک کننده هوای تحت فشار3. مخزن ذخیره هوای تحت فشار4. شیرهای کنترل5.عملگرها

قطعات پنوماتيكي براي حركات دوراني

 

اين وسائل ميتوانند انرژي هواي فشرده را به حركت دوراني تبديل نمايند .

موتورهاي پنوماتيكي

 

موتورهاي پنوماتيكي موتورهاي هواي فشرده كه حوزه دوراني آنها نامحدود ميباشد ، امروزه در صنايع ، داراي كاربرد فراواني بوده و برحسب نوع ساختمانشان به گروه هاي ذيل تقسيم ميشوند :

 

موتورهاي پيستوني موتورهاي صفحه اي موتورهاي چرخدنده اي موتورهاي توربيني موتورهاي پيستوني

موتورهاي پيستوني

• موتورهاي پيستوني شعاعي• موتورهاي پيستوني محوري موتورهاي شعاعي ، فشار هواي فشرده پيستونهاي واقع در سيلندر را به حركت درآورده و توسط يك ميل لنگ اين حركت را به حركت دوراني تبديل ميكنند . براي اينكه حركت پيستونها بدون ضربه صورت گيرد بايستي تعداد سيلندرها را در موتور زيادتر نمائيم . قدرت اين موتورها بستگي به فشار هواي ورودي ، تعداد و سطح و طول كورس و سرعت پيستونها دارد . موتورهاي محوري طريقه كارشان مثل موتورهاي شعاعي ميباشد . بمنظور توليد يك گشتاور متعادل براي يم حركت گردشي آرام ، دو پيستون موتور بايستي در يك زمان تحت هواي فشرده قرار گيرد .

 

موتورهاي چرخ دنده اي

گشتاور در اين نوع موتورها در اثر فشار هوا بر پروفيل دو چرخدنده اي كه با هم درگير هستند توليد ميگردد . يكي از چرخدنده ها به ميله موتور متصل ميباشد . اين موتورها بعلت داشتن قدرت زياد ، جهت ماشينهاي محركه مورد استفاده قرار ميگيرد . جهت دور اين موتورها قابل تعويض ميباشد .

 

خواص موتورهاي پنوماتيكي

• تنظيم غير پله اي دور و گشتاور• دور زياد در رباتهاي پاشش رنگ • ساختمان كوچك • قبول بار بيش از حد• مقاوم در مقابل گرد و غبار ، گرما و سرما• غير انفجاري بودن • هزينه ناچيز براي سرويس• تغيير دور به سادگي

 

یک مقایسه کلی بین سیستم‌های هیدرولیک و نیوماتیک

1- در سیستم‌های نیوماتیک از سیال تراکم پذیر مثل هوا و در سیستم‌های هیدرولیک از سیال تراکم ناپذیر مثل روغن استفاده می کنند.2- در سیستم‌های هیدرولیک روغن علاوه بر انتقال قدرت وظیفه روغن کاری قطعات داخلی سیستم را نیز بر عهده دارد ولی در نیوماتیک علاوه بر روغن کاری قطعات، باید رطوبت موجود در هوا را نیز از بین برد ولی در هر دو سیستم سیال باید عاری از هر گونه گرد و غبار و نا خالصی باشد .3- فشار در سیستم‌های هیدرولیکی بمراتب بیشتر از فشار در سیستم‌های نیوماتیکی می باشد ، حتی در مواقع خاص به ۱۰۰۰ مگا پاسکال هم میرسد ، در نتیجه قطعات سیستم‌های هیدرولیکی باید از مقاومت بیشتری برخوردار باشند.4- در سرعت های پایین دقت محرک های نیوماتیکی بسیار نامطلوب است در صورتی که دقت محرک های هیدرولیکی در هر سرعتی رضایت بخش است . 5- در سیستم‌های نیوماتیکی با سیال هوا نیاز به لوله های بازگشتی و مخزن نگهداری هوا نمی باشد. 6- سیستم‌های نیوماتیک از بازده کمتری نسبت به سیستم‌های هیدرولیکی برخوردارند.



:: موضوعات مرتبط: اجزا تشکیل دهنده ربات الکترونیکی,سنسورهای حرکت دورانی در روباتها ,اجزای تشکلدهنده ربات مکانیکی, | بازدید : 766
:: برچسب‌ها: ربات,ربات های پیشرفته دنیا,ربات های پیشرفته ی از مبتدی تا پیشرفته,رباط,ربات تعقیب خط,بهترین ربات ها,ربات های انسان,ربات های کارگر,ربات های امدادگر,الکترونیک مبتدی,الکترونیک پیشرفته,مقاله های الکترونیک,تکنولوژی روز دنیا,ربات دانشگاه ها,برترین ربات ها,ربات,ربات متحرک,ربات جنگجو,مسابقات دانش اموزی ربات,عکس ربات ها ,عکس,انواع ربات ها,روبو کاپ,تعمیر ربات,ساخت ربات,تکنولوژی ربات,جالب ترین ربات ها ,طرز ساخت ربات,پروژه,پروژه ساخت ربات,پروژه های عملی,ربات سورنا,ربات ایران,ربات,سنسورها,سنسور های حرارتی,سنسورهای دما,سنسورهای نوری,سنسور حرکتی,سنسورهای حرکتی,

    » ارسال نظرات


    :) :( ;) :D ;)) :X :? :P :* =(( :O @};- :B /:) =D> :S


    اطلاعات کاربری
    نام کاربری :
    رمز عبور :
    تکرار رمز :
    ایمیل :
    کد امنیتی : *





    ربات