서보모터(Servo Motor)의 작동원리 및 정의

서보모터(Servo Motor)란?

서보 (Servo)의 어원은 라틴어의 Servue로서 노예라는 의미를 가지고 있으며, 목표치에 대한 위치, 방위, 자세 등의 제어가 자동화되어 있는 장치 이름에 붙여지곤 합니다.

이와 같이 서보모터는 모터와 기어박스 그리고 제어회로로 구성되어있어, 특정 위치로 이동하거나, 특정한 수치(속도 등)만큼 가동시킬 때, 모터로 부터의 피드백을 통해 정확하게 제어할 수 있는 구조를 갖추고 있는 모터로 자동화 생산 시스템, 로봇, 장난감, 가전제품 등 광범위하게 쓰이고 있습니다.

 

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서보모터(Servo Motor) 작동원리

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서보 모터는 선형 및 회전 액추에이터입니다. 액추에이터는 시스템 구성 요소의 움직임을 담당하는 장치이며 폐쇄 루프 시스템에서 최종 제어 요소는 액추에이터입니다. 서보 모터는 샤프트의 선형 및 각 운동을 제어하는데 보다 정확하게는 선형 또는 각 위치, 속도 및 가속도를 정밀하게 제어하는 ​​데 사용되는 장치라고 할 수 있습니다.

 

선형 또는 각 위치, 속도 및 가속도를 제어하기 위해 서보 모터는 폐쇄 루프 제어 메커니즘을 사용하며 DC 모터가 시스템을 제어하는 ​​데 사용되면 DC 제어 서보 모터라고 하고 AC 모터가 시스템을 제어하는 ​​데 사용되면 AC 제어 서보 모터라고 합니다.

 

폐쇄 루프 제어 시스템에는 위치를 측정한 다음 이를 전기 신호로 변환하는 측정 장치가 포함되어 있습니다. 이러한 측정 장치를 인코더라고 합니다. 이 시스템에는 신호를 더 정확하고 적절하게 사용할 수 있도록 신호를 증폭하는 것이 목적인 증폭기도 포함되어 있습니다.

 

가장 단순한 서보 모터는 위치만 측정하며 위치 인코더만 장착되어 있습니다. 명령 위치라고 하는 위치에 대한 설정점이 있으며 명령 위치로 실제 위치를 측정하고 값에 차이가 있으면 폐쇄 루프 제어 시스템에서 오류가 0이 아님을 의미합니다. 컨트롤러는 실제 위치를 변경하여 오류를 0으로 만들어야 합니다.

 

가장 단순한 서보 모터는 전위차계를 인코더로 사용합니다. 복잡한 응용 프로그램에서는 사용할 수 없으며 산업 응용 분야에서는 일반적이지 않습니다. 일부 산업용 애플리케이션의 경우 위치 신호를 전기적으로 구별하여 시스템에 속도 제어를 가져올 수 있습니다. PID 컨트롤러와 결합된 이러한 인코더는 일부 산업 작업에 대한 정밀한 제어를 보장합니다.

 

대부분의 복잡한 산업 응용 분야에서 회전 인코더는 가변 속도 드라이브와 함께 사용되어 입력 주파수를 변경하여 속도를 제어하는데 이것은 PID 제어 메커니즘과 결합되어 오버슈팅이 적은 우수한 제어를 제공합니다.

 

서보 모터는 많은 산업 응용 분야에서 발견되며 공급 스트림의 구성 요소 농도에 따라 시스템에 가변 속도 또는 가변 전력 입력이 필요한 거의 모든 물질 전달 응용 프로그램에 사용됩니다. 그들은 화학 반응기에 사용되며 반고체 산업에서도 널리 사용됩니다. 잉크젯 프린터, CD 및 DVD 드라이브, 원격 제어 장치 및 더 많은 응용 프로그램과 같은 많은 가전제품에서 찾을 수 있습니다.

 

서보 모터는 표준 전기 모터보다 훨씬 더 다양한데요. 표준 전기 모터는 전원이 공급되면 작동을 시작하고 속도 조절은 가능하지만 전원이 공급되는 한 계속 작동합니다. 서보 모터는 명령된 신호에 따라 작동합니다. 지시된 시간 동안 실행한 후 다음 신호를 기다립니다. 또한 컨트롤러가 명령한 모든 각도로 돌릴 수 있습니다.

 

서보 모터 제어 시스템의 다양한 부분은 일반적으로 설치 공간을 줄이고 시스템을 보다 컴팩트하게 처리할 수 있도록 통합됩니다. 일반적으로 인코더와 증폭기는 함께 결합되며 모터, 인코더, 드라이브 및 보조 전자 장치를 모두 단일 패키지에 넣을 수 있습니다. 대용량 애플리케이션의 비용을 줄이기 위해 컨트롤러는 마이크로 컨트롤러를 중심으로 설계되었습니다.