Servo motor, otomatik kontrol sistemlerinde mekanik hareketin hassas bir şekilde kontrol edilmesini sağlayan kapalı döngü bir sistemdir. Açısal veya doğrusal pozisyon, hız ve ivme kontrolüne imkan veren bu motorlar, geri bildirim (feedback) mekanizması sayesinde hedeflenen konumu yüksek doğrulukla korur. Endüstriyel robotlar, RC (radyo kontrollü) araçlar, CNC tezgahları ve otomasyon sistemleri gibi alanlarda yaygın olarak kullanılır.

^{Servo Motor İç Yapısı (Yapay Zeka İle Oluşturulmuştur)}

Tarihçe

Servo motorların temeli, 19. yüzyılda hidrolik sistemlere dayanır. İlk elektrikli servo motor, 1920'lerde John C. Stevens tarafından geliştirildi. II. Dünya Savaşı sırasında topçu sistemlerinde ve radar antenlerinde kullanımı yaygınlaştı. 1970'lerde mikroişlemci teknolojisinin gelişmesiyle, modern servo motorlar endüstriyel üretim hatlarında standart hale geldi.

Bileşenleri

1. Motor:
2. DC (doğru akım) veya AC (alternatif akım) motorlardan oluşur. DC servo motorlar küçük ölçekli uygulamalarda, AC servo motorlar ise endüstriyel sistemlerde tercih edilir.
3. Motorun dönüş hızı ve torku, kontrol sinyali ile ayarlanır.
4. Geri Bildirim Sensörü:
5. Potansiyometre, enkoder veya resolver gibi sensörler, motor milinin anlık pozisyonunu ölçer. Hobi amaçlı servo motorlarda genellikle potansiyometre kullanılırken, endüstriyel sistemlerde manyetik enkoderlar tercih edilir.
6. Sensörden alınan veri, kontrol devresine iletilerek hata sinyali hesaplanır.
7. Kontrol Devresi:
8. Mikrodenetleyici veya özel sürücü kartlarından oluşur. Giriş sinyali ile geri bildirim verisini karşılaştırır ve motorun hareketini PID (Proportional-Integral-Derivative) algoritmaları ile optimize eder.
9. Dişli Kutusu:
10. Motorun yüksek hızını düşürerek torku artırır. Plastik veya metal dişlilerden üretilir; dayanıklılık ve sessiz çalışma sağlar.

Çalışma Prensibi

Servo motorlar, PWM (Pulse Width Modulation) sinyali ile kontrol edilir. Kontrol sinyali, belirli aralıklarla tekrarlanan elektriksel darbelerden oluşur. Darbe genişliği (pulse width), motorun hedef pozisyonunu belirler:

• Örnek PWM Değerleri:
• 1 ms genişlik → 0° (minimum pozisyon),
• 1.5 ms genişlik → 90° (nötr pozisyon),
• 2 ms genişlik → 180° (maksimum pozisyon).

Motor, her 20 ms'lik periyotta gelen sinyali işler. Geri bildirim sensörü, milin konumunu sürekli ölçer. Kontrol devresi, hedef ve mevcut pozisyon arasındaki farkı (hata sinyali) minimize edene kadar motoru hareket ettirir. Bu kapalı döngü sistem, hassasiyet ve kararlılık sağlar.

Servo Motor Türleri

1. Pozisyonel Döner Servo:
2. 0° ile 180° arasında sınırlı hareket kabiliyetine sahiptir. RC araçların direksiyon ve throttle kontrolünde kullanılır.
3. Sürekli Döner Servo:
4. 360° serbest dönüş yapabilir. Darbe genişliği, dönüş yönünü ve hızını belirler (örneğin, robot tekerlekleri).
5. Lineer Servo:
6. Döner hareket yerine doğrusal (lineer) hareket sağlar. Endüstriyel kollarda ve valf kontrollerinde tercih edilir.
7. AC ve DC Servo Motorlar:
8. AC Servo: Yüksek güç ve hız gerektiren endüstriyel uygulamalarda (örneğin, konveyör bantları) kullanılır.
9. DC Servo: Düşük maliyetli ve kompakt yapısıyla hobi projelerinde yaygındır.

Uygulama Alanları

• Robotik: Robot kollarında eklem hareketlerinin kontrolü.
• Havacılık: İnsansız hava araçlarında (İHA) kanatçık ve iniş takımı kontrolü.
• Otomasyon: Paketleme makineleri, 3D yazıcılar ve CNC tezgahları.
• Tüketici Elektroniği: Kamera odaklama sistemleri ve güneş panellerinin güneşi takibi.

Avantajlar ve Dezavantajlar