Servo Motor Seçerken...

Bir servo motor nasıl seçilir?

Merhabalar efendim. Lap diye mevzuya girelim. Servo motor seçimi mühim iştir. Piyasanın genel yaklaşımı olan;

- Sonuçta servo alacağım. Artık teknoloji ilerledi hepsi birbirinin aynısı bu devirde artık markanın önemi kalmadı, önemli olan uyguladığın vade arkadaş.

Yaklaşımı bi yere kadar doğru olmakla birlikte, o "bi yere kadar"ın sınırını çizebilmek servo motor seçiminde (dolayısıyla kontrolör seçiminde ve bunlara mukabil üretimin performansında ve kalitesinde) önem arz etmektedir.

Servo motor seçmininde fiyat ve vade dışında nelere dikkat etmelisiniz?

1. Fiyat, ödeme vadeleri, stok durumu

Bununla ilgili söyleyecek çok sözüm yok, hiçbir zaman piyasa şartlarının bu üç unsuru gözardı edecek durumda olmayacağına inanıyorum. 

2. Tork, hız ve güç (Güç değerine ve mekanik boyutlara göre seçim yapmak hatalıdır.)

Servo motorun tork aralığı, sürekli ve geçici bölgede olmak üzere iki farklı kategoride değerlendirilmelidir.

Sürekli bölge dediğimiz bölgede, servo motor sene boyunca 7 gün 24 saat ısınmadan ve hasar görmeden çalışabilir. Bu değer aşağı yukarı tüm üreticilerde açıkça belirtilmiştir. Bir servo motor seçimi yaparken, RMS (ilgili değerin karelerinin ortalamasının karekökü, RMS negatif değerlerin ortalama değerini düşürmesinin önüne geçer. Kafanızda canlanmıyorsa kabaca, ortalama değer olarak düşünebilirsiniz.) tork değeri sürekli çalşma bölgesinde kalmalıdır.

Geçici bölge ise, belirli bir süre boyunca gaza basabildiğiniz, bu süre geçtikten sonra servo sürücünün alarm üreteceği, mekaniğin hasar göreceği bölgelerdir. Mekanik hızlanırken (ivmelenme esnasında) bu geçici alan değerleri önem kazanır. Burada katalog değerlerinde zaman zaman bir muğlaklık söz konusu olabilir. Dikkat edilmelidir.

Yaskawa Amerika'dan bir iş arkadaşımızın, yaklaşık olarak aynı fiziksel ölçülere sahip 750W ve 860W'lık iki motor arasında yaptığı bir saha performans testinde, 750W olan motor açık ara önce performans sergilemiştir. 

Dolayısıyla makina esinlenmesi -bildiğiniz kopyalama, dünyanın her yerinde çok yaygın-durumlarında zaman zaman yapıldığını gördüğüm güce ve boyuta göre motor seçimi işlemi hatalıdır. Seneler önce bir uygulamada, müşterimiz motor seçimini esinlendiği makinada mevcut olan motorların mekanik ölçülerine göre yapıp siparişini geçmişti, ve müşteri tarafından seçilen 8 motorlu makinada bulunan tüm motorları değiştirmek zorunda kalmıştık. Para ve zaman kaybı...

Tork hız ve güç demişken kabaca hesabı göstermediğim için zaman zaman eleştri alıyorum. Hesap mekaniğe bağlı değiştiği için burada nasıl hesap yapılacağını gösterecek vakti ayıramayacağım. Fakat bir eğitim için hazırladığım pdf'yi buraya ekliyorum, temel kavramları öğrenmenize yardımcı olacaktır.

DOWNLOAD PDF - FIZIGIN TEMELLERI

3. Motor Ataleti (Bu konuya ileride daha detaylı değinmeyi düşünüyorum)

Kimi zaman istenen hız ve torku üretebilecek bir motor seçilmiş olmasında rağmen, seçim esnasında atalet dikkate alınmadığı için projeler istenen performansı verememektedir. 410mm çaplı tekerlekler ve i=3 redüktör ile 3.2 tonluk bir yükü 25 saniyede 106 metre götürmek için motor seçen bir müşteri, atalet oranı hakkında bilgisi olmadığı için, makina devreye alındıktan sonra motorların mekaniği salladığı şikayetinde bulunabilmektedir. Taşınan köprü yüksekliği 16 metredir ve oluşan sallantı mekaniği zorlayacak boyutta olabilmektedir. Halbuki motorlar istenen torku ve hızı verebilecek boyutlarda seçilmiştir...

İşte bu gibi örneklerde, atalet oranının önemi ortaya çıkmaktadır.

Atalet oranı = Yükün motor miline indirgenmiş ataleti / Motor ataleti 

Olmak üzere, ilgili motor için önerilen atalet oranları katalog değerlerinde bulunabilir. Ayrıca servo motor seçim programlarında (Yaskawa için: SigmaJunmaSize+ veya Sigma Select) tanımlanan yükün seçilen motora göre atalet oranı dikkate alınabilir.

Atalet oranı, 1'e en yakın olan motor performansı en iyidir diye özetleyebiliriz. Esasında 1 oranı zaman zaman aşırı iyi de olabilir, o kadar servo motor performansına kimin ihtiyacı var? Fakat uygulamalardan edinilen tecrübelerle 10:1 oranı dikkate alınması gerektiği belirtilir. Benim kullandığım ve şu an anımsayabildiğim en yüksek oran 30:1 civarındaydı sanıyorum... 

Eğer atalet oranı yüksek ise, redüktör oranı artırılarak, dişli sayısı ile oynanarak atalet oranının uygun değere düşürülmesi çoğu uygulama için gereklidir.

Atalet oranı ile ilgili bir kaç detaylı yazıya aşağıdaki bağlantıları takip ederek ulaşabilirsiniz:

Motioncontrolonline.org : http://bit.ly/2dcBcns

Designnews.com : http://ubm.io/2cBt8Lb

4. Enkoder Çözünürlüğü

Enkoder çözünürlüğü, servo motor enkoderinin bir turda ürettiği darbe(sinyal) sayısıdır. Günümüzde bu değerler 2^20 ve üstü değerler normal sayılabilir. 20 bit'lik çözünürlüğe sahip bir servo motor, bir turunda 1048576 (2^20) darbe(pulse) üretir. Bu sayının bir tur için fazla olduğunu düşünebilirsiniz fakat bu değerin aynı zamanda servo kontrol performansını da arttırdığını hatırlatmakta fayda görüyorum. 

Sonuçta bu enkoder geribeslemesi dijital olduğu için, daha yüksek çözünürlük demek, motor milinin pozisyonundaki daha ufak değişimlerin tespiti anlamına gelir. Motor milinin pozisyon değişimi ne kadar erken anlanırsa, kontrol algoritması o kadar hızlı tepki verebilir. Sözel olarak bu şekilde kolayca ifade edebildiğim bu gerçeği verilerle desteklememi isteyenler zaman zaman çıkıyor. Bu testi 65536 pulse enkodere sahip bir motorla 1048576 pulse enkodere sahip bir motor arasında yapıp sonuçlar hakkında beni de bilgilendirebilirseniz sevinirim :)

5. Frekans Cevabı

Bu değer de servolar arasında ciddi farklar gösterebilmektedir. Sonuçta, ne kadar büyükse o kadar iyidir diye özetleyebildiğim bir değer olan frekans cevabını gösteren bant genişliği - badnwidth parametresi bize servo sistemin kontrol sinyalindeki değişimleri algılamasının ne kadar hızlı olduğunu gösterir. *

*: Bir servo motor sistemi, temelde akım, hız ve pozisyon geribeslemeli kaskad yapıda bir kontrol sistemine sahiptir. Bu sistemde hız çevrimine giriş olarak bir sinusoidal sinyal verdiğimizi düşünelim. Bu sinusiodal sinyalin frekansını yavaş yavaş artırmaya başlayacalım. Öyle bir değere ulaşacağız ki, bu değerde servo sistem motor şaftının hızını kontrol sinyaline göre ayarlayamaz gelecek. Şaft hızını giriş sinyal hızına göre -3dB düştüğü frekans değeri (giriş hızı 100 ise şaft hızı 70.7 olacak) bant genişliği olarak anılır.

Servolar'da Bant Genişliğinin Önemi (İngilizce)

5. Fiziksel Boyutlar

Teknik ilerledikçe motor ve sürücü boyutları da ufalmaktadır. Sürücülerin ve motorların ufalması sayesinde daha minik panolar üretilmesi mümkün hale gelmektedir. Bu da zaman zaman nakliye maliyetinden, kurulum için gereken alan maliyetine kadar bir çok alanda daha az maliyetle işi kotarmayı sağlayabilmektedir.

6. Kalite ve Güvenirlik

Ürün satın almadan önce dikkat edilmesi greeken bir başka parametre, sahada çalışan motor/sürücü sayısı, geçmiş istatistiki arıza verileridir. Burada MTBF ile gösterilen arızalar arasındaki ortalama süre olarak da çevirebileceğim (Mean Time Between Failures) parametresi ürünün güvenirliği ile ilgili ölçülebilir bir değer sunabilir. Bu değeri ürünü satın almadan önce tedarikçinizden öğrenmeniz, uzun dönemde hayat kurtarıcı olabilir.

Bu parametreler dışında dikkate alınması gereken bir çok farklı parametre muhakkak vardır, fakat bu noktada en azından her servo mekanizmanın aynı olmadığını ve fiyat ve vade dışında başka parametrelerin de önemli olduğunu söyleyebiliriz.

Not: Şimdi efendim, bu yazı zamanla gelişebilir, değişebilir, hataları varsa ve bildirirseniz düzeltilebilir. Dolayısıyla bir hata bulursanız, eklenmesi gerektiğini düşündüğünüz bir mevzu mevcut ise gönül rahatlığıyla yorum yazabilir veya gundoganfa (AT) gmail (NOKTA) com adresine mail atabilirsiniz.