تعتبر محركات السيرفو مكونات أساسية في أنظمة التحكم في الحركة، حيث توفر دقة عالية وموثوقية عبر مجموعة واسعة من التطبيقات، من الروبوتات والسيارات إلى الأتمتة الصناعية والإلكترونيات الاستهلاكية. هناك نوعان من محركات السيرفو: محركات السيرفو ذات الدوران الموضعي ومحركات السيرفو ذات الدوران المستمر. وفي حين أن كلا النوعين يؤديان أدوارًا مميزة في التحكم في الحركة، فإن فهم الاختلافات بينهما هو المفتاح لاختيار المحرك المناسب لاحتياجاتك المحددة. ستستكشف هذه المقالة الاختلافات الأساسية بين محركات السيرفو ذات الدوران الموضعي والمستمر، ومقارنة تصميمها وتطبيقاتها وخصائص أدائها وملاءمتها لمهام مختلفة. للمساعدة في هذه المقارنة، سنقوم أيضًا بتضمين مخطط وتحليل مفصلين.
نظرة عامة على محركات السيرفو
يتم تصنيع محركات السيرفو للتحكم في عزم الدوران والسرعة والموضع الزاوي بدقة. تعمل ضمن نظام تحكم مغلق الحلقة، حيث يتم استخدام ردود الفعل من المحرك (عادةً من جهاز ترميز أو مقياس جهد) لضبط أداء المحرك بناءً على إشارة أمر. يضمن نظام الحلقة المغلقة هذا أن يعمل المحرك كما هو متوقع، مما يسمح بالتحكم الدقيق في الحركة. يمكن تقسيم محركات المؤازرة إلى فئتين رئيسيتين وفقًا لقدرتها على الدوران:
- محركات السيرفو ذات الدوران الموضعي (المعروفة أيضًا بمحركات السيرفو القياسية)
- محركات السيرفو ذات الدوران المستمر
محركات السيرفو ذات الدوران الموضعي
يكون نطاق الحركة الذي يمكن لمحركات السيرفو ذات الدوران الموضعي أن تدور ضمنه عادةً بين 0 درجة و180 درجة، بينما يمكن لبعض الإصدارات أن تصل إلى 360 درجة. الميزة الرئيسية لهذه المحركات هي قدرتها على تدوير العمود بزاوية محددة والحفاظ على هذا الموضع حتى يتم تلقي أمر جديد. يتم التحكم في موضع المحرك باستخدام إشارات تعديل عرض النبضة (PWM)، والتي تملي زاوية الدوران. في محرك السيرفو الموضعي، يتم تشغيل العمود بواسطة محرك تيار مستمر صغير، وتقوم آلية التغذية الراجعة، عادةً ما تكون عبارة عن مشفر أو مقياس جهد، بنقل موضع العمود باستمرار إلى وحدة تحكم المحرك. يتيح هذا للمحرك التحرك إلى الزاوية المطلوبة بالضبط والحفاظ على هذا الوضع بدقة عالية.
التطبيقات
تُستخدم محركات السيرفو ذات الدوران الموضعي بشكل متكرر في التطبيقات التي تتطلب التحكم الدقيق في الحركة الزاوية. تتضمن بعض التطبيقات النموذجية ما يلي:
- الروبوتات: للتحكم في الأذرع الآلية أو المقابض أو الأرجل، حيث تكون الحركات الزاوية الدقيقة ضرورية.
- النمذجة والمركبات التي يتم التحكم فيها عن بعد: تستخدم للتحكم في التوجيه والدفة والأجزاء الأخرى في السيارات والقوارب والطائرات التي يتم التحكم فيها عن بعد.
- أنظمة الكاميرات: لتوفير التحكم الدقيق في موضع الكاميرات في آليات التحريك والإمالة، والمحور الدوار، وأنظمة تتبع الحركة الأخرى.
- آلات التحكم الرقمي بالكمبيوتر: لتحديد موضع الأدوات وقطع العمل بدقة عالية.
خصائص الأداء
| المعايير | الوصف |
| الدقة | دقة عالية، عادة ضمن 1° |
| السرعة | سرعة معتدلة، تركز على تحديد الموضع بدقة |
| العزم | معتدل إلى عالي (يعتمد على الحجم والتصميم) |
| قدرة التحميل | معتدلة (تعتمد على حجم الموتور والتطبيق) |
| طريقة التحكم | إشارة PWM للتحكم في الموضع الزاوي |
| استهلاك الطاقة | معتدل (يعتمد على الحفاظ على الموضع والتحميل) |
| التكلفة | عادة ما تكون أعلى بسبب الدقة والتعقيد |
| التطبيقات | الروبوتات، المركبات RC، آلات CNC، الكاميرات |
محركات السيرفو ذات الدوران المستمر
على عكس محركات السيرفو ذات الدوران الموضعي، تم تصميم محركات السيرفو ذات الدوران المستمر للدوران المستمر في أي اتجاه (في اتجاه عقارب الساعة أو عكس اتجاه عقارب الساعة) وغالبًا ما يشار إليها باسم “المحركات القياسية ذات التروس المعدلة”. تعمل محركات السيرفو ذات الدوران المستمر بشكل مشابه لمحركات التيار المستمر ولكن مع إلكترونيات تحكم مدمجة تنظم السرعة والاتجاه بناءً على إشارات PWM. عند إدخال إشارة PWM، يدور المحرك باستمرار في الاتجاه الذي تمليه دورة عمل الإشارة. عادةً ما توقف إشارة PWM ذات دورة عمل 50% المحرك (الوضع المحايد)، بينما تدور دورات العمل الأعلى أو الأقل المحرك إما في اتجاه عقارب الساعة أو عكس اتجاه عقارب الساعة، على التوالي.
التطبيقات
محركات السيرفو ذات الدوران المستمر مثالية للتطبيقات التي تتطلب حركة ثابتة ولا تحتاج إلى وضع زاوية دقيق. تتضمن بعض التطبيقات الشائعة ما يلي:
- الروبوتات: تستخدم في عجلات القيادة والأجزاء المتحركة الأخرى للروبوتات، حيث تكون هناك حاجة إلى حركة مستمرة، مثل الروبوتات أو المركبات المتنقلة.
- أنظمة النقل: للأنظمة التي تحتاج إلى حركة مستمرة ومتواصلة، مثل خطوط التجميع أو آلات التعبئة والتغليف.
- مركبات التحكم عن بعد: تستخدم في العجلات أو الأجزاء الأخرى من السيارات والشاحنات والقوارب التي يتم التحكم فيها عن بعد.
- أنظمة تحريك الكاميرا وإمالتها: للتحكم في الحركة المستمرة للكاميرات دون الحاجة إلى التحكم الدقيق في الزاوية.
| الميزة | محرك السيرفو ذو الدوران المستمر |
| نوع الحركة | دوران مستمر (عقارب الساعة أو عكس عقارب الساعة) |
| طريقة التحكم | إشارة PWM للتحكم في السرعة والاتجاه |
| الدقة | منخفضة (لا يوجد تحكم دقيق في الموضع) |
| التحكم في السرعة | يتناسب مع دورة عمل PWM (سرعة متغيرة) |
| العزم | معتدل (يقل مع زيادة السرعة) |
| قدرة التحميل | منخفضة إلى معتدلة |
| التطبيقات | الروبوتات (العجلات، الأجزاء المتحركة)، سيور النقل، المركبات RC، أنظمة تحريك الكاميرات |
| التكلفة | عادة ما تكون معقولة وبسيطة |
| استهلاك الطاقة | أعلى أثناء الحركة المستمرة |
| التعقيد | تحكم بسيط (PWM) |
المقارنة: محركات السيرفو ذات الدوران الموضعي مقابل محركات السيرفو ذات الدوران المستمر
لفهم الاختلافات الرئيسية بين محركات السيرفو ذات الدوران الموضعي ومحركات السيرفو ذات الدوران المستمر بشكل أفضل، يمكننا تقسيم العديد من جوانب الأداء والتطبيقات وخصائص التصميم. يتم تلخيص هذه الفروق المهمة في الرسم البياني أدناه:
| الميزة | محرك السيرفو ذو الدوران الموضعي | محرك السيرفو ذو الدوران المستمر |
| نوع الحركة | يدور ضمن نطاق ثابت (من 0° إلى 180°) | دوران مستمر (عقارب الساعة أو عكس عقارب الساعة) |
| طريقة التحكم | إشارة PWM للتحكم في الموضع الزاوي | إشارة PWM للتحكم في السرعة والاتجاه |
| التطبيقات | الروبوتات، المركبات RC، آلات CNC، الكاميرات | الروبوتات (العجلات)، سيور النقل، المركبات RC، أنظمة تحريك الكاميرات |
| الدقة | دقة عالية، عادة ضمن 1° | دقة منخفضة (لا يوجد تحكم ثابت في الموضع) |
| التحكم في السرعة | تحكم محدود في السرعة، يركز على الموضع | تحكم كامل في السرعة، يتناسب مع دورة عمل PWM |
| العزم | معتدل إلى عالي (يعتمد على الحمولة والتصميم) | عزم معتدل، يقل مع السرعة |
| قدرة التحميل | معتدلة (تعتمد على حجم وتصميم المحرك) | منخفضة إلى معتدلة |
| استهلاك الطاقة | معتدل، حسب الحفاظ على الموضع والحمولة | عادة أعلى أثناء الحركة المستمرة |
| حالات الاستخدام | التحكم الدقيق في الزوايا، المهام التي تتطلب تحديد الموضع | الحركة المستمرة، مهام التحكم في السرعة، التحكم البسيط في الاتجاه |
التحليل التفصيلي:
- الدقة: تتميز محركات سيرفو الدوران الموضعي بالتفوق في التطبيقات التي تتطلب دقة عالية، حيث توفر وضعًا متكررًا وهو أمر بالغ الأهمية للروبوتات وأنظمة التحكم الرقمي بالكمبيوتر. على النقيض من ذلك، لم يتم تصميم محركات سيرفو الدوران المستمر للاحتفاظ بمواضع محددة، مما يجعلها غير مناسبة للتطبيقات حيث تكون الدقة ذات أولوية قصوى.
- السرعة والحركة: توفر محركات سيرفو الدوران المستمر المرونة من حيث الحركة المستمرة والتحكم في السرعة، مما يجعلها مثالية لعجلات القيادة والأجزاء المتحركة. ومع ذلك، تركز محركات سيرفو الدوران الموضعي على التحرك بزوايا محددة والاحتفاظ بهذه المواضع، مما يعني أن سرعتها تكون أقل عادةً، وحركتها أكثر تحفظًا.
- عزم الدوران: نظرًا لأن أنظمتها المسننة مصممة لإعطاء تحكم دقيق في حركة المحرك، فإن محركات سيرفو الدوران الموضعي عادةً ما يكون لها عزم دوران أعلى عند السرعات المنخفضة. محركات سيرفو الدوران المستمر، على الرغم من توفيرها للحركة المستمرة، توفر عزم دوران أقل عند السرعات العالية وعادةً ما لا تكون مصممة لحمل الأحمال الثقيلة.
- التكلفة والتعقيد: بشكل عام، محركات سيرفو الدوران المستمر أبسط وأكثر تكلفة من محركات سيرفو الدوران الموضعي. إن تعقيد الأخير – بسبب الحاجة إلى آليات التحكم الدقيقة والتغذية الراجعة – يزيد من تكلفته. بالنسبة للعديد من التطبيقات الأساسية حيث الدقة ليست بالغة الأهمية، توفر محركات الدوران المستمر حلاً ميسور التكلفة وفعالاً.
اختيار محرك السيرفو المناسب لتطبيقك
يتلخص القرار بين محركات السيرفو ذات الدوران الموضعي والمستمر في المتطلبات المحددة لتطبيقك. فيما يلي بعض المؤشرات لمساعدتك في اختيار أفضل محرك:
استخدم محرك سيرفو ذو دوران موضعي إذا:
- يجب أن يكون لديك تحكم دقيق في زاوية الدوران.
- يتطلب التطبيق التكرار والدقة، كما هو الحال في الروبوتات أو التصنيع باستخدام الحاسب الآلي.
- أنت تقوم ببناء أنظمة مثل محاور الكاميرا أو آليات التوجيه في المركبات التي يتم التحكم فيها عن بعد حيث يكون التحكم الزاوي الدقيق ضروريًا.
استخدم محرك سيرفو ذو دوران مستمر إذا:
- أنت تحتاج إلى حركة مستمرة، كما هو الحال في الروبوت المتحرك أو نظام الناقل.
- لا يوجد متطلب للوضع الدقيق؛ القضايا الرئيسية هي الاتجاهية والتحكم في السرعة.
- أنت تقوم ببناء أنظمة مثل العجلات للروبوتات أو آليات التزحلق البسيطة حيث تكون الحركة المستمرة ضرورية.
تتمتع محركات السيرفو ذات الدوران الموضعي ومحركات السيرفو ذات الدوران المستمر بنقاط قوة وحدود فريدة، مما يجعلها مناسبة لتطبيقات مختلفة. تعمل محركات السيرفو ذات الدوران المستمر بشكل جيد في التطبيقات التي تتطلب حركة ثابتة وتحكمًا في السرعة، بينما تكون محركات السيرفو ذات الدوران الموضعي الأنسب للوظائف التي تتطلب التحكم الدقيق في الموضع الزاوي. بصفتك شركة مصنعة لمحركات السيرفو، فإن فهم الاختلافات بين هذين النوعين من المحركات يمكن أن يساعدك في اتخاذ قرارات مستنيرة بناءً على احتياجاتك المحددة، سواء كنت تقوم ببناء نظام روبوتي أو مركبة RC أو آلة آلية.