Klasik motorların yerini alan servo motorlar, her geçen gün önemini artırırken; yer aldığı sistemde birçok faydayı da beraberinde getiriyor. Yüksek aralıklarla hız kontrolü sağlaması, bakımlarının kolay olması ve arıza oranlarının düşük olması, servo motorlarının tercih edilmesindeki en önemli kriterlerdir. 

Yazımızda; "servo motor nedir, çeşitleri nelerdir, hangi tür uygulamalarda kullanılır, çalışma prensibi nedir" bu tür sorulara değineceğiz. Bu bilgiler doğrultusunda servo motorlarla ilgili merak ettiğiniz tüm sorulara yanıt bulabileceksiniz.

servo motor nedir

Servo Motor Nedir?

Servo motor, gücün bir servo yükseltici tarafından elde edildiği ve bir fren veya aktüatör benzeri mekanik bir sistemde kuvvet ve tork uygulamaya hizmet eden bir dönme veya öteleme motoru şeklinde tanımlanabilir. 

Servo motorlar açısal konum, ivmelenme ve hız açısından sisteme hassas bir kontrol sağlar. Bu tip motorlar, kapalı çevrim kontrol sistemi içerisinde kendisine yer bulur. Kapalı çevrim kontrol sistemi, sistemdeki mevcut çıkışı baz alır ve bu çıkışı istenen koşul ile değiştirir. Şaftın hareketini ve en son konumunu kontrol etmek için pozitif geri besleme sistemi kullanır. 

Servo Motor Çeşitleri 

Servo motorların sınıflandırılması; boyutlarına, işlevlerine ve çalışma prensiplerine göre farklı şekillerde olabilir. Çalışma prensibi baz alındığında üç farklı türden bahsetmek mümkün: konumsal döndürme, sürekli döndürme ve doğrusal (lineer) döndürme. 

Çalışma Prensibine Göre Servo Motorların Sınıflandırılması

  • Konumsal döndürme servo motorları, 180 derece dönebilme potansiyeline sahiptir. Motor milinin gerektiğinden fazla dönmesini engellemek için dişli mekanizmasında durdurucu vardır.
  • Sürekli döndürme servo motorlarında hareket alanı ile ilgili herhangi bir kısıtlamadan söz edilemez. Giriş sinyalinin servo motorun hangi konuma dönmesi gerektiğini belirlemesini sağlamak yerine; girişi, çıkış hızını ve yönü tayin edilir. Bu tür servo motorların sunduğu sınırsız hareket, hem saat yönünde (CW) hem de saat yönünün tersi yönünde (CCW) yönünde hareket edebilme özelliği sunar. 
  • Lineer servo motorları ise çıktılarını kontrol etmek üzere bir kremayer ve pinyon mekanizması içermektedir. Kremayer ve pinyon mekanizmaları, döner hareketi (dairesel hareket) doğrusal harekete dönüştürür. 

Devre Yapılarına (Sinyal Verme ve Bilgiyi İşleme Özelliğine) Göre Servo Motorların Sınıflandırılması

Darbe genişlik modülasyonu (PWM), motora değişken genişlikte bir elektrik darbesi iletir. Darbe genişlik modülasyonu ile minimum darbe, maksimum darbe ve tekrarlama oranı baz alınır. Rotor, darbe süresine bağlı olarak istenen konuma doğru yön değiştirir. 

Servolara motor hareket komutu verildiğinde pozisyona hareket eder ve bu pozisyonu korurlar. Analog ve dijital servo motorlar tamamen aynı görüntüye sahiptir. Aradaki temel fark, sinyal verme ve bilgiyi işleme biçimidir. Bu da devre yapısı ile ilgilidir.

  • Analog servo motorlar darbe genişlik modülasyonundan (PWM) gelen voltaj sinyallerine göre çalışır. Bir analog servo hareketsizken, bir eylem iletmediğiniz sürece PWM esasen kapalıdır. Dinlenme modundan tork üretmek, ilk reaksiyon süresini yavaşlatır. Torktaki bu gecikme, gelişmiş uygulamalar için ideal değildir.
  • Dijital servo motorlar yüksek frekanslı voltaj darbelerinde eylemi almak ve yönlendirmek için küçük bir mikroişlemci kullanır. Dijital servo, bir analog sinyalin oluşturduğu darbe miktarının yaklaşık altı katını gönderir. Bu hızlı darbeler, daha hızlı ve daha yumuşak tepki süreleri için tutarlı tork sağlar. Daha hızlı darbelerin motordan daha fazla güç emisyonu gerektirdiğini not etmek önemlidir.

Akım Türüne Göre Servo Motorların Sınıflandırılması

Servo motorlarda AC (alternatif akım) ve DC (doğru akım) olmak üzere iki farklı akım türü mevcuttur. AC akım servo motorlar, daha yüksek akım dalgalanmalarını kaldırabilir ve bu sebeple daha çok ağır endüstriyel makinelerde kullanılır. 

DC akım servo motorlar ise nispeten daha küçük uygulamalar için ideal bir seçimdir. Mükemmel kontrol yeteneği ve geri bildirim gibi özelliğe sahiptir. Bu tür servo motorlarda hız, uygulanan voltajın frekansı ve manyetik kutupların sayısı ile belirlenir.

DC Servo Motorlar

DC servo motorlar, kapalı devre sistemlerde kullanılan motorların ilk çeşitlerindendir. Motorun iç yapısı incelendiğinde, mil fonksiyonu ve kontrol devresi içeren bir potansiyometre mevcuttur. Ayrıca motorun torkunu ve dönüş momentini belirleyen dişliler bulunmaktadır. 

0 ila 18 derece arasında bir hareket kabiliyetine sahiptir. Harici uygulamalarda kullanılması olanaksızdır. Bazı kaynaklara göre 180 derece servo motor olarak da geçmektedir. DC motorlarda sabit manyetik alan kazanımından bahsedilebilir. Rotora değişken gerilim sağlanır.

Rotor kontrollü ve alan kontrollü olarak iki farklı yapıda olan DC servo motorlar, kalıcı mıknatıslı motorlar olarak da adlandırılmaktadır. Bu tür servolarda rotor, akım veya gerilim kaynağından beslenmektedir. Sistemde istenen her bir kombinasyon, hız ve tork özellikleri ile uygulanır. 

DC servo motorlarında hız ve tork değerleri farklı olduğundan, son kullanıcılara yüksek torklu veya yüksek hızlı servo motorlar olarak sunulmaktadır. DC servo motorların genel olarak çeşitlerini şu şekilde listeleyebiliriz:

  • Alan kontrollü servo motorlar (sabit rotor gerilimli beslemeli)
  • Alan kontrollü servo motorlar (sabit rotor akım beslemeli)
  • Rotor kontrollü servo motorlar (sabit alan beslemeli)
  • Seri ayrık alanlı servo motorlar

AC Servo Motorlar

Yapılarına göre iki farklı türde AC servo motor vardır; senkron tip AC servo motor ve endüksiyon tipi AC servo motor.

  • Senkron tip AC servo motor, Stator ve rotordan oluşur. Stator, silindirik bir çerçeve ve stator çekirdeği içerir. Stator çekirdeği etrafına sarılmış armatür sargısı ve bobin ucu, içinden motora akım sağlanan bir kurşun tel ile bağlanır. Yapısal özelliklerinden dolayı fırçasız servo motorlar olarak da adlandırılırlar. Stator alanı uyarıldığında, rotor senkron hızda statorun dönen manyetik alanını takip eder. Stator alanı durursa rotor da durur. Bu sabit mıknatıslı rotor ile rotor akımına ihtiyaç duyulmaz ve dolayısıyla daha az ısı üretilir. Ayrıca bu motorlar rotor akımının olmaması nedeniyle yüksek verimliliğe sahiptir. Rotorun statora göre konumunu bilmek için rotor üzerine bir kodlayıcı yerleştirilir ve bu sayede AC motorların kontrolüne yardımcı olur.
  • İndüksiyon tipi (asenkron) AC servo motor, fiziksel olarak dik açılarda veya uzay karelemesinde iki faz ile sarılır. Sabit veya referans sargısı, sabit bir voltaj kaynağı tarafından uyarılırken; kontrol sargısı, genellikle bir servo yükselticiden gelen, ayarlanabilir veya değişken bir kontrol voltajı tarafından uyarılır. AC asenkron servo motor sarımı genellikle aynı voltaj/dönüş oranıyla tasarlanır, böylece maksimum sabit faz uyarımında ve maksimum kontrol fazı sinyalinde güç girişleri dengede olur. AC servo motorların doğal sönümlemesi, derecelendirmeler arttıkça azalır ve AC servo motorlar, hız-tork doğrusallığından ödün vererek makul bir verimliliğe sahip olacak şekilde tasarlanır. 

Servo Motor Çalışma Prensibi

Servo motor, iki sargılı stator ve rotor sargısından oluşur. Stator sargısı motorun sabit kısmına sarılır ve bu sargıya motorun alan sargısı da denir. Rotor sargısı motorun dönen kısmına sarılır ve bu sargıya motorun armatür sargısı da denir. 

Motor, milin serbest hareketi için ön ve arka tarafta iki yataktan oluşmaktadır. Enkoder, motorun dönme hızını ve devrini belirlemek için bir sensör içerir. 

Servo Motorlar Hangi Alanlarda Kullanılır?

Servo motorlar çok farklı yapıları ve içerdiği farklı özelliklerle geniş bir kullanım alanına sahiptir. Çeşitli endüstrilerde, yüzlerce farklı uygulama için kullanılmalarının yanı sıra, ev elektroniği ve oyuncuklar gibi daha yaygun kullanım alanlarından bahsedilebilir. 

Bazı endüstrilerde klasik AC motorların, step motorların, hidrolik ve pnömatik sistemlerin ve diğer motorların yerini almak için daha üstün özelliklere sahip servo motorlar kullanılır.

  • Robotik Sistemler: Servo motorlar hafif ve küçüktür, bu da onları gelişen ve değişen endüstride kullanılmaları için ideal kılar.
  • Simülasyon Uygulamaları: Servo motorların kullanımını kapsayan başka bir modern endüstridir. Simülasyon uygulamaları için arzu edilen özellikler arasında hız, tork ve hassasiyet bulunmaktadır.
  • Savunma Sanayi: Savunma uygulamalarında servo motorlar, yüksek sıcaklıklar ve yüksek şok yükleri dahil olmak üzere zorlu ortamlara maruz kalabilme ve hemen hemen her şartta çalışabilme özelliğine sahiptir. 
  • Takım Tezgahları: Takım tezgahı uygulamaları, büyük ölçüde servo motorların sağladığı yüksek hassasiyete dayanmaktadır. 
  • Matbaa: Matbaa uygulamalarında, servo motorlar genellikle yüksek hassasiyetleri, doğrulukları ve hızları için tercih edilir.
  • Konveyör ve Taşıma Sistemleri: Servo motorlar genellikle yüksek hızları, yüksek doğrulukları ve torkları nedeniyle konveyör ve taşıma sistemlerinde kullanılır..
  • Yiyecek ve İçecek Sektörü: Sabit sıcaklık değişimlerinin olduğu yıkama ortamlarında kullanıma uygun çok çeşitli servo motorlar mevcuttur. Bu da servo motorları, yiyecek ve içecek sektöründe en çok tercih edilen ürünlerden  birisi yapar. 
  • Denizaltı, Petrol ve Gaz Sanayi: Servo motorlar yüksek basınca, yüksek sıcaklıklara maruz kalır ve bu tür ortamlar için dayanıklı olması, özellikle petrol ve gaz sanayinde önemli bir ürün haline getirir. 

Servo Motorun Avantajları

Servo motorlar, üretim ortamında çok yönlülük sunar. Otomasyon ve elektronik gibi sistemler için bu çok yönlü özelliği pek çok avantajı beraberinde getirir. 

  • Hassasiyet: Servo motorlar özellikle son derece hassas çalışma gerektirir, bu nedenle kayma ekseninin hareketi için CNC makinelerinde yaygın olarak kullanılırlar.
  • Hız: Servo motorlar, küçük ebatlarına karşılık yüksek hızlı dönüş ve daha fazla tork sunar.
  • Kodlayıcı: Döner veya doğrusal hareketi dijital bir sinyale çevirir.
  • Çok yönlülük: Servo motorlar için çeşitli uygulamalarda geniş kullanım alanından söz edilebilir.
  • Kapalı Çevrim: Servo motorlar, sistemi kontrol etmek için geri besleme sinyali kullanır.

Servo motorların diğer avantajlı yanlarını şu şekilde sıralamak mümkündür:

  • Yüksek verimlidir.
  • Son derece güvenilirdir.
  • Yüksek doğruluk oranlarına sahiptir.
  • Zorlu ortamlar için çalışmaya uygundur.
  • Yüksek hızlanma değerleri sunar.
  • Düzgün ve stabil çalışır.
  • Küçük boyutludur.
  • Son derece sessiz çalışır.
  • Kapalı döngü kontrolü sağlar.
  • Yüksek tork/atalet oranları sunar.
  • Tasarruflu bir üründür.
Teklif alın veya bize ulaşın alanı!