මයික්‍රෝකොන්ට්‍රෝලර යොදාගෙන මෝටර පාලනය කිරීම -5
මයික්‍රෝකොන්ට්‍රෝලර යොදාගෙන Servo මෝටර ධාවනය කිරීම-1
රොබෝ තාක්ෂණයේදී, සෙල්ලම් උපකරන නිශ්පාදනයේදී, කාර්මාන්ත ශාලා මැෂින්වල වැනි කාර්මික යෙදීම්වල නිශ්චිත චලනයන් සිදුකර ගැනීම සදහා Servo මෝටර යොදාගනු ලබනු දක්නට ලැබෙයි.
Servo මෝටරයද අයත් වන්නේ විශේෂ කාර්ය සදහා නිර්මාණය කර ඇති මෝටර වර්ගයට වේ.ඒ අනුව Servo මෝටරයද යොදාගනු ලබන්නේ යම් විශේෂ ආකාරයෙන් භ්‍රමණය සිදුකරගැනීම සදහාම වේ.මෙම භ්‍රමණය බොහෝ විට විවිධ පද්ධතිවල අවශ්‍ය වන වස්තුවක් ඉතා නිවැරදිව නිශ්චිත පිහිටීමකට තල්ලු කිරීමක්, එසවීමක් හෝ කරකැවීමක් සදහා යොදාගනු ලබයි. ඒ අනුව Servo මෝටරය ද යනු, එහි භ්‍රමණය නිශ්චිත කෝණවලින් සිදුකරගත හැකි විද්‍යුත් උපකරණයකි.
පෙරදී විස්තර කරන ලද Stepper මෝටර මගින්ද නිශ්චිතව චලනයන් සිදුකර ගැනීමට හැකිය. එහෙත් Stepper මෝටර යොදාගත හැකි වන්නේ අඩු වේගයෙන් චලනයන් සිදුකර ගැනීමට අවශ්‍ය යෙදවුම් සදහාය. අධික වේගයෙන් හා අධික ත්වරණයක් සහිතව (වේගය වෙනස් කර ගනිමින්) ඉතා නිවැරදීව නිශ්චිත චලනයන් සිදු කිරීම සදහා Servo මෝටර යොදාගනු ලැබේ.ඒ අනුව රොබෝ අත්වල චලනය සිදු කිරීම,ඇන්ටනා නිශ්චිත පිහිටුමකට චලනය කිරීම,කර්මාන්ත ශාලාවල භාවිතාවන යන්ත්‍රවල ලෝහ කැපීම සහ නැමීමේ සදහා නිශ්චිත චලිතයක් ලබාදීම වැනි කාර්යන් සිදුකරනු ලබන්නේ මෙම Servo මෝටර යොදාගෙන වේ.
මේ අනුව පැහැදිලි වන්නේ Servo මෝටර යනු කාර්මික හා වාණිජමය වශයෙන් බොහෝ යෙදීම්වල බහුලව දක්නට ලැබෙන නිශ්චිත ස්ථාන පාලනය සදහා යොදාගනු ලබන විදුලි උපකරණයක් බවයි.
සාමාන්‍ය මෝටරවල වලනය සිදුකරන්නා මෙන් කෙලින්ම විදුලිය ලබා දී Servo මෝටර වල ද චලනය සිදුකරගත නොහැක.මෙම මෝටර වල චලනයන් සිදු කරගැනීම සදහා ද Stepper මෝටරවල මෙන් යම් ක්‍රමවේදයකට අනුව විදුලිය ලබාදිය යුතුය.ඒ අනුව Servo මෝටර යොදාගෙන චලනයන් සිදුකර ගැනීමට විදුලිය ලබා දෙන ආකාරය පිළිබදව දැන ගැනීම සදහා Servo මෝටරවල ක්‍රියාකාරිත්වය අධ්‍යනය කල යුතුය.
ඇත්තෙන්ම, සර්වෝ මෝටරයක් භාවිතා කිරීමට එය ක්‍රියා කරන්නේ කෙසේදැයි දැන සිටිය යුතු නැත. එහෙත් එහි ක්‍රියාකාරිත්ව තේරුම් ගත් විට නිර්මාණශීලීව මෝටරය යොදාගෙන වඩා උසස් නිර්මාණ හා ව්‍යාපෘති සිදුකිරීමට හැකියාව ලබා ගත හැක.
Servo මෝටරවල ක්‍රියාකාරිත්වය
Stepper මෝටරවල ක්‍රියාකාරිත්වය සදහා එහි ස්ටේටරය සහ රෝටරය නිර්මාණය කරන ආකාරය සෘඡුවම බලපෑම් සිදුකරන ලදී.එහෙත් Servo මෝටරය ගත්කල එය නිර්මාණය කර ඇත්තේ සාමාන්‍ය මෝටරයකින් සහ සර්වෝ යාන්ත්‍රණය ලෙස හැදින්වෙන පද්ධතියකින් වේ.ඇත්තටම Servo මෝටරයේ කාර්ය සිදුකරනු ලබන්නේ මෙම සර්වෝ යාන්ත්‍රණ පද්ධතියෙන් වේ.මෝටරය ගත්කල එය සාමාන්‍ය AC හෝ DC මෝටරයකින් සමන්විත වේ.ඒ අනුව මෝටරය ඩීසී බලයෙන් භාවිතා කරන්නේ නම් එය ඩීසී සර්වෝ මෝටරයක් ලෙසත් එය AC බලයෙන් ධාවනය වන මෝටරයක් නම් එය AC සර්වෝ මෝටරයක් ලෙසත් හැඳින්වේ.
සෑම මෝටර වර්ගයන් මෙන්ම, Servo මෝටර ද කුඩා ,සැහැල්ලු,මධ්‍යම හා ඉතා ඉහළ ව්‍යවර්ථ ආදි ලෙස සර්වෝ මෝටර වර්ග බොහෝ ප්‍රමාණයක් වෙළද පොළෙන් ලබා ගත හැකිය.
එසේම මෙම සර්වෝ යාන්ත්‍රණ පද්ධතිය මෝටරය තුලම ඉදිකර ඇත. මෙය ස්ථානගත කළ හැකි ගියර වීල් පද්ධතියකින් හා පාලන පරිපථයකින් සමන්විත වේ. මෝටරයේ භ්‍රමණය වන shaft එක අයත් වන්නේ මෙම ගියර වීල් පද්ධතියට වේ. ඒ අනුව Servo මෝටරයක ඇති ප්‍රධාන කොටස් වන්නේ මෝටරය, සර්වෝ පාලන පරිපථය හා ගියර වීල් පද්ධතිය වේ.
සර්වෝ යාන්ත්‍රණ පද්ධතිය ලෙස හදුන්වනු ලබන්නේ මෙම සර්වෝ පාලන පරිපථය හා ගියර වීල් පද්ධතිය වේ.මෙහි කාර්ය වන්නේ පාලන පරිපථයට ලැබෙන සංඥාව අනුව මෝටරය භ්‍රමණය සිදුකර සුදුසු ස්ථානයට ගියර වීල් පද්ධතියට සම්බන්ද shaft එක යොමු කිරීමයි.
සාමාන්‍යයෙන් Servo මෝටරය පාලනය කිරීම සදහා වයර සම්බන්දතා තුනක් පවතී.ඉන් දෙකක් මෝටරය ක්‍රියාත්මක කිරීමට අදාල බලය ලබා දීමට යොදාගනු ලබන අතර අනෙක් වයර සම්බන්දතාවය මෝටරයේ භ්‍රමණය සිදුකිරීමට අදාල පාලන සංඥාව ලබාදෙනු ලබයි.ඒ අනුව Servo මෝටරය ක්‍රියාකාරීව යොදාගැනීම සදහා දැනගත යුතු ප්‍රධානම කරුන වන්නේ, සර්වෝ මෝටරයට පාලන සංඥා ලබාදෙන ආකාරය පිළිබද වේ.
Servo මෝටරය පාලනය කිරීම සදහා පාලක සංඥා PWM ආකාරයෙන් දෙනු ලබයි. PWM සංඥාවක ඇති වැදගත්ම මිනුම් දෙක සංඛ්‍යාතය හා කළාප පළල වේ. (PWM සංඥා පිළිබදව මින් පෙර විස්තර කර ඇත.) එයින් සංඥාවේ කළාප පළල වෙනස් කර ගනිමින් විවිධ සංඥා ඇති කර ගත හැක. Servo මෝටරයේ අදාල ස්ථානයට හැරීම තීරනය කරනු ලබන්නේ මෙලෙස නිර්මාණය කරනු ලබන විවිධ PWM සංඥා ලබාදීම මගින් වේ. ඒ අනුව අවම කළාප පළලක් සහිත ස්පන්දන රටාවක් සහිත සංඥාවක් හා උපරිම කළාප පළලක් සහිත ස්පන්දන රටාවත් සහිත සංඥාවක් ඇත.එහි අවම ස්පන්දන සංඥාව මගින් සර්වෝහී අවම පිහිටුම නිරූපණය කරනු අතර උපරිම ස්පන්දන සංඥාව මගින් සර්වෝ හී උපරිම පිහිටුම නිරූපණය කරනු ලබයි.
පහත දැක්වෙන්නේ උදාහරනයක් ලෙස එලෙස Servo මෝටරයේ හැරීමට අදාල විවිධ සංඥා කිහිපයක් වේ.
මෙහි 1msක කළාප පළලින් යුක්ත සංඥාව මගින් අංශක 0 වේ පිහිටීමද, 2msක කළාප පළලින් යුක්ත සංඥාව මගින් අංශක 180 වන උපරිම හැරීම ද පෙන්නුම් කරනු ලබයි.
එසේම නිර්මාණය කරනු ලබන විවිධ Servo මෝටර වර්ග අනුව, ඒවායේ විවිධ පිහිටුම් ඇති කිරීමට ලබා දියයුතු PWM සංඥාවල කළාප පළලවල් වෙනස් වේ.එම ස්පන්දන පළල වල අගයන්, එම මෝටරවලට අදාල දත්ත පත්‍රිකාවෙන් සොයාගත යුතුය.
මේ ආකාරයට නිර්මාණ කල PWM සංඥාව මෝටරයට ලබාදුන් විට ඊට අනුරූප භ්‍රමණය සිදුකරනු ලබන්නේ සර්වෝ යාන්ත්‍රණ පද්ධතියෙන් වේ.මෙම පද්ධතිය ක්‍රියාත්මක වන්නේ Closed-loop Control Systems ආකාරයට වේ.දැන් පැන නගින කරුන වන්නේ Closed-loop පද්ධතියක් ක්‍රියාත්මක වන ආකාරය වේ.එම නිසා ඒ පිළිබදව විමසා බලමු.
Open හා Closed-loop පද්ධති.
සාමාන්‍යයෙන් ඉලෙක්ට්‍රොණික තාක්ෂණයේදී නිර්මාණය කරනු ලබන පද්ධති ප්‍රධාන වර්ග හතරකට වෙන්කරනු ලබයි.එනම්
• Open-loop Systems
• Open-loop Control Systems
• Closed-loop Systems
• Closed-loop Control Systems
ඒ අනුව ඉලෙක්ට්‍රොණික්
වලදී නිර්මාණය කරනු ලබන සෑම සරල
,කුඩා හෝ සංකීර්න සෑම පද්ධතියක්ම
මෙම වර්ග හතරෙන් එකකට අයත් වේ. ඉලෙක්ට්‍රොණික තාක්ෂණයේ නව නිර්මාණ සිදු කරන්නේ
නම් මෙම පද්දති පිළිබදව හොද දැනුමක් තිබිය යුතුය.ඉදිරියේදී මෙම පද්දති පිළිබදව වෙනමම කරුනු ඉදිරිපත් කිරීමට බලාපොරොත්තු වන අතර
මෙහිදී Servo
මෝටරයේ
ක්‍රියාකාරිත්වය පැහැදිලි කර ගැනීමට පමණක් Open-loop හා
Closed-loop පද්ධති යනු කුමක්දැයි පැහැදිලි කර ගණිමු.
Open-loop පද්දතියක් ලෙස හදුන්වනු ලබන්නේ ප්‍රතිදානය ගැන සැලකිලිමත් නොවී ලබාදෙන ප්‍රදානය අනුව ක්‍රියාත්මක වන පද්ධති වේ.අප මින් පෙර පැහැදිලි කරනු ලැබූ මෝටර, Open-loop පද්දතියක ක්‍රියාත්මක වේ.එනම් මෝටරයේ කැරකෙන වේගය,දිශාව ආදිය ගැන සැලකිලි මත් නොවී ලබා දෙන ප්‍රදානය අනුව චලනය සිදු විය.එහෙත් Closed-loop පද්ධතියක සිදු වන්නේ ප්‍රතිදානය ගැන සැලකිලි මත් වී ඒ අනුව ප්‍රධානය පාලනය කිරීමයි.
Servo මෝටරයම උදාහරනයට ගත හොත්, Servo මෝටරයේ shaft එක යම් ස්ථානයකට භ්‍රමණය වීමට අදාල අදානය ලබා දුන්නේයැයි සිතමු.එවිට shaft එක තිබෙන ස්ථානය සෙන්සර එකක් මගින් ස්ථාණීය ප්‍රතිපෝෂණයක් ලෙස ලබාගෙන එය පාලන පරිපථයට ලබා දෙනු ලබයි.එලෙස ලබාදෙන ස්ථාණීය ප්‍රතිපෝෂණ සංඥාව අනුව පාලන පරිපථය මගින් shaft එක තවදුරටත් භ්‍රමණය විය යුතු නම් එය භ්‍රමණය කිරීමටත් තවදුරටත් භ්‍රමණය වියයුතු නැත්නම් භ්‍රමණය නතර කිරීමත් සිදු කරනු ලබයි.
ඒ අනුව පහත දැක්වෙන්නේ Servo මෝටරයේ ක්‍රියාකාරිත්වයට අදාල කැටි සටහන වේ.
පාලක සංඥාව ප්‍රථමයෙන් ලබාදෙනු ලබන්නේ පාලක පරිපථයේ ඇති සංඥාව වෝල්ටීයතාවයක් බවට පත්කරන පරිපථ කෝටසට වේ.එමගින් සිදුකරනු ලබන්නේ PWM සංඥාවේ කාලාප පළලට සමානුපාතික වන ලෙස නිමැවුම් වෝල්ටීයතාවයක් බවට පරිවර්තනය කිරීමයි.ඉන් පසු මෙම වෝල්ටීයතාවය Ampifier පරිපථ කොටසට ලබාදෙනු ලබයි.
Feedback පරිපථ විසින් සිදුකරනු ලබන්නේ යාන්ත්‍රික පද්ධතියේ සත්‍ය පිහිටීම Ampifier පරිපථ කොටසට ලබා දීමයි. එනම් මෝටරයේ Output shaft එකේ කෝණික විස්ථාපණය වෝල්ටීයතාවයක් ලෙස Ampifier පරිපථ කොටසට ලබාදීමයි.ඒ අනුව මෙම කාර්ය කිරීම සදහා බොහෝ Servo පද්ධති යොදාගනු ලබන්නේ විචල්‍ය ප්‍රතිරොධයකින් සමන්විත පරිපථයකි.එය මෝටරයේ Output shaft එක හා සම්බන්දකර ඇත. Shaft එක භ්‍රමණය වන විට විචල්‍ය ප්‍රතිරොධයද භ්‍රමණය වේ.එවිට Output shaft එකේ කෝණික විස්ථාපණයට අනුරූපව ප්‍රතිරෝධි අගය වෙනස් වේ. Feedback පරිපථ කොටස විසින් මෙම ප්‍රතිරෝධි අගය වෝල්ටීයතාවයක් බවට පත් කර Ampifier පරිපථ කොටසට ලබා දෙනු ලබයි.
මෙහිදී Feedback එක Ampifier පරිපථ කොටසට ලබා දෙන්නේ (-)Feedback (සෘණ ප්‍රතිපෝෂණයක්) එකක් ලෙස වේ.ඒ අනුව මෙම Ampifier පරිපථය සෘණ ප්‍රතිපෝෂණයක් සහිත Ampifier එකක් ලෙස ක්‍රියාත්මක වේ. සෘණ ප්‍රතිපෝෂණයක් සහිත Ampifier එකක ක්‍රියාකාරිත්වය සැලකීමේදී, මුල් ආදානයෙන් ප්‍රතිපෝෂණයෙන් ලැබෙන අගය අදියරෙන් අදියර අඩු කරමින් එහි ක්‍රියාකාරිත්වය සිදු වේ.
ඒ අනුව පාලක ආදාන සංඥාවට අනුරූප වෝල්ටීයතාවය Ampifier පරිපථයට ආදානය ලෙස ලබා දෙන අතර යාන්ත්‍රික පද්ධතියේ සත්‍ය පිහිටීම ලබා දෙන Feedback පරිපථයේ වෝල්ටීයතාවය සෘණ ප්‍රතිපෝෂණයක් ලෙස ලබා දෙනු ලබයි. Ampifier පරිපථය විසින් මෙම වෝල්ටීයතා අතර වෙනස ශුන්‍ය වන තෙක් සුදුසු දිශාවට මෝටරය ක්‍රියාත්මක කරවයි.
