सर्वोमैकेनिज्म

नियंत्रण इंजीनियरिंग में एक सर्वोमैकेनिज्म, जिसे आमतौर पर सर्वो के लिए छोटा किया जाता है, एक स्वचालित उपकरण है जो एक तंत्र की क्रिया को सही करने के लिए त्रुटि-संवेदन नकारात्मक प्रतिक्रिया का उपयोग करता है। विस्थापन-नियंत्रित अनुप्रयोगों पर, इसमें आमतौर पर एक अंतर्निर्मित एन्कोडर या अन्य स्थिति प्रतिक्रिया तंत्र शामिल होता है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि आउटपुट वांछित प्रभाव प्राप्त कर रहा है।[

यह शब्द केवल उन प्रणालियों पर सही ढंग से लागू होता है जहां प्रतिक्रियाया त्रुटि-सुधार संकेत यांत्रिक स्थिति, गति, दृष्टिकोण या किसी अन्य मापने योग्य चर को नियंत्रित करने में मदद करते हैं। उदाहरण के लिए, एक ऑटोमोटिव पावर विंडो नियंत्रण एक सर्वोमैकेनिज्म नहीं है, क्योंकि कोई स्वचालित प्रतिक्रिया नहीं है जो स्थिति को नियंत्रित करती है-ऑपरेटर अवलोकन द्वारा ऐसा करता है। इसके विपरीत एक कार का क्रूज नियंत्रण क्लोज्ड-लूप फीडबैक का उपयोग करता है, जो इसे सर्वोमैकेनिज्म के रूप में वर्गीकृत करता है।

स्थिति नियंत्रण
सामान्य प्रकार का सर्वो स्थिति नियंत्रण प्रदान करता है। आमतौर पर, सर्वो विद्युत प्रवाह, हाइड्रोलिक  या  वायवीय  होते हैं। वे नकारात्मक प्रतिक्रिया के सिद्धांत पर काम करते हैं, जहां नियंत्रण इनपुट की तुलना यांत्रिक प्रणाली की वास्तविक स्थिति से की जाती है जैसा कि आउटपुट पर किसी प्रकार के ट्रांसड्यूसर द्वारा मापा जाता है। वास्तविक और वांछित मूल्यों (एक "त्रुटि संकेत") के बीच किसी भी अंतर को बढ़ाया (और परिवर्तित) किया जाता है और त्रुटि को कम करने या समाप्त करने के लिए आवश्यक दिशा में सिस्टम को चलाने के लिए उपयोग किया जाता है। यह प्रक्रिया नियंत्रण सिद्धांत का एक व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला अनुप्रयोग है। विशिष्ट सर्वो एक रोटरी (कोणीय) या रैखिक आउटपुट दे सकते हैं।

गति नियंत्रण
राज्यपाल (डिवाइस)के माध्यम से गति नियंत्रण एक अन्य प्रकार का सर्वो-तंत्र है। भाप इंजन यांत्रिक राज्यपालों का उपयोग करता है; एक और प्रारंभिक आवेदन पानी के पहियों की गति को नियंत्रित करना था। द्वितीय विश्व युद्ध से पहले निरंतर गति प्रोपेलरको पैंतरेबाज़ी करने वाले विमानों के लिए इंजन की गति को नियंत्रित करने के लिए विकसित किया गया था। गैस टर्बाइन इंजनों के लिए ईंधन नियंत्रण या तो हाइड्रोमैकेनिकल या इलेक्ट्रॉनिक गवर्निंग को नियोजित करता है।

अन्य
पोजिशनिंग सर्वोमैकेनिज्म का इस्तेमाल पहली बार सैन्य अग्नि-नियंत्रण और समुद्री नेविगेशन उपकरण में किया गया था। आज सर्वोमैकेनिज्म का उपयोग स्वचालित मशीन टूल्स, सैटेलाइट-ट्रैकिंग एंटेना, रिमोट कंट्रोल  हवाई जहाज , नावों और विमानों पर स्वचालित नेविगेशन सिस्टम और एंटीएयरक्राफ्ट -गन कंट्रोल सिस्टम में किया जाता है। अन्य उदाहरण विमान में  फ्लाई-बाय-वायर सिस्टम हैं जो विमान की नियंत्रण सतहों को सक्रिय करने के लिए सर्वो का उपयोग करते हैं, और रेडियो-नियंत्रित मॉडल जो उसी उद्देश्य के लिए आरसी सर्वो का उपयोग करते हैं। कई ऑटोफोकस कैमरे लेंस को सटीक रूप से स्थानांतरित करने के लिए एक सर्वोमैकेनिज्म का भी उपयोग करते हैं। एक हार्ड डिस्क ड्राइव में सब-माइक्रोमीटर पोजिशनिंग सटीकता के साथ एक चुंबकीय सर्वो प्रणाली होती है। औद्योगिक मशीनों में, कई अनुप्रयोगों में जटिल गति करने के लिए सर्वो का उपयोग किया जाता है।

सर्वोमोटर
सर्वोमोटर एक विशिष्ट प्रकार की मोटर होती है जिसे एक रोटरी एनकोडर या एक पोटेंशियोमीटर के साथ जोड़कर एक सर्वोमैकेनिज्म बनाया जाता है। यह असेंबली बदले में एक अन्य सर्वोमैकेनिज्म का हिस्सा बन सकती है। एक पोटेंशियोमीटर स्थिति को इंगित करने के लिए एक सरल एनालॉग सिग्नल प्रदान करता है, जबकि एक एनकोडर स्थिति और आमतौर पर गति प्रतिक्रिया प्रदान करता है, जो एक पीआईडी ​​​​नियंत्रक के उपयोग से स्थिति के अधिक सटीक नियंत्रण की अनुमति देता है और इस प्रकार एक स्थिर स्थिति की तेजी से उपलब्धि (किसी दिए गए मोटर शक्ति के लिए). तापमान में परिवर्तन होने पर पोटेंशियोमीटर बहाव के अधीन होते हैं जबकि एन्कोडर अधिक स्थिर और सटीक होते हैं।

सर्वोमोटर्स का उपयोग हाई-एंड और लो-एंड दोनों अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है। उच्च अंत में सटीक औद्योगिक घटक होते हैं जो रोटरी एन्कोडर का उपयोग करते हैं। निचले सिरे पर रेडियो-नियंत्रित मॉडल में उपयोग किए जाने वाले सस्ते रेडियो नियंत्रणसर्वो (रेडियो नियंत्रण) (आरसी सर्वो)हैं जो एक फ्री-रनिंग मोटर और एक एम्बेडेड नियंत्रक के साथ एक साधारण पोटेंशियोमीटर स्थिति सेंसर का उपयोग करते हैं। सर्वोमोटर शब्द आम तौर पर एक उच्च अंत औद्योगिक घटक को संदर्भित करता है, जबकि सर्वो शब्द का उपयोग अक्सर उन सस्ती उपकरणों का वर्णन करने के लिए किया जाता है जो एक पोटेंशियोमीटर को नियोजित करते हैं। स्टेपर मोटर्स को सर्वोमोटर्स नहीं माना जाता है, हालांकि उनका उपयोग भी बड़े सर्वोमैकेनिज्म के निर्माण के लिए किया जाता है। स्टेपर मोटर्स में उनके निर्माण के कारण अंतर्निहित कोणीय स्थिति होती है, और यह आम तौर पर फीडबैक के बिना ओपन-लूप तरीके से उपयोग किया जाता है। वे आम तौर पर मध्यम-सटीक अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किए जाते हैं।

आरसी सर्वो का उपयोग विभिन्न यांत्रिक प्रणालियों जैसे कार के स्टीयरिंग, विमान पर नियंत्रण सतहों, या नाव की पतवार के लिए एक्चुएशन प्रदान करने के लिए किया जाता है। माइक्रोप्रोसेसरों द्वारा उनकी सामर्थ्य, विश्वसनीयता और नियंत्रण की सादगी के कारण, उन्हें अक्सर छोटे पैमाने के रोबोटिक्स अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है। एक मानक आरसी रिसीवर (या एक माइक्रोकंट्रोलर) सर्वो को पल्स चौड़ाई मॉडुलन (पीडब्लूएम) सिग्नल भेजता है। सर्वो के अंदर के इलेक्ट्रॉनिक्स पल्स की चौड़ाई को स्थिति में बदल देते हैं। जब सर्वो को घुमाने का आदेश दिया जाता है, तो मोटर तब तक संचालित होती है जब तक कि पोटेंशियोमीटर कमांड की स्थिति के अनुरूप मान तक नहीं पहुंच जाता।

इतिहास
जेम्स वॉटके स्टीम इंजन गवर्नर को आम तौर पर पहला पावर्ड फीडबैक सिस्टम माना जाता है।विंडमिल फैंटेलस्वचालित नियंत्रण का एक पुराना उदाहरण है, लेकिन चूंकि इसमें एम्पलीफायर या लाभ नहीं है, इसलिए इसे आमतौर पर सर्वोमैकेनिज्म नहीं माना जाता है।

पहला फीडबैक पोजीशन कंट्रोल डिवाइस जहाज कास्टीयरिंग इंजनथा, जिसका इस्तेमाल जहाज के पहिये की स्थिति के आधार पर बड़े जहाजों के पतवार की स्थिति के लिए किया जाता था। जॉन मैकफर्लेन ग्रेएक अग्रणी थे। 1866 में एसएस ग्रेट ईस्टर्नपर उनके पेटेंट डिजाइन का उपयोग किया गया था। जोसेफ़ फ़ारकोट1862 और 1868 के बीच कई पेटेंट के साथ फीडबैक अवधारणा के लिए समान श्रेय के पात्र हो सकते हैं।

टेलीमोटर का आविष्कार 1872 के आसपास एंड्रयू बेट्स ब्राउन द्वारा किया गया था, जिससे नियंत्रण कक्ष और इंजन के बीच विस्तृत तंत्र को बहुत सरल बनाया जा सकता था। स्टीम स्टीयरिंग इंजनों में एक आधुनिक सर्वोमैकेनिज्म की विशेषताएं थीं: एक इनपुट, एक आउटपुट, एक त्रुटि संकेत, और त्रुटि संकेत को बढ़ाने के लिए एक साधन जिसका उपयोग त्रुटि को शून्य की ओर ले जाने के लिए नकारात्मक प्रतिक्रिया के लिए किया जाता है। रैगोनेट पावर रिवर्स मैकेनिज्म 1909 में पेटेंट कराए गए रैखिक गति के लिए एक सामान्य प्रयोजन वायु या भाप से चलने वाला सर्वो एम्पलीफायर था।

एलीशा ग्रे के टेलीऑटोग्राफ में 1888 की शुरुआत में इलेक्ट्रिकल सर्वोमैकेनिज्म का इस्तेमाल किया गया था।

विद्युत सर्वोमैकेनिज्म को एक शक्ति एम्पलीफायर की आवश्यकता होती है। द्वितीय विश्व युद्ध ने विद्युत प्रवर्धक के रूप में एम्प्लिडाइनका उपयोग करते हुए, विद्युत अग्नि-नियंत्रण सर्वोमैकेनिज्म का विकास देखा। UNIVAC I कंप्यूटर के लिए UNISERVO टेप ड्राइव में  वेक्यूम - ट्यूब एम्पलीफायरों का उपयोग किया गया था। रॉयल नेवी ने 1928 में  एचएमएस चैंपियन (1915)पर रिमोट पावर कंट्रोल (आरपीसी) के साथ प्रयोग करना शुरू किया और 1930 के दशक की शुरुआत में सर्चलाइट्स को नियंत्रित करने के लिए आरपीसी का उपयोग करना शुरू किया। WW2 के दौरान RPC का उपयोग गन माउंट और गन डायरेक्टर्स को नियंत्रित करने के लिए किया गया था।

आधुनिक सर्वोमैकेनिज्म सॉलिड स्टेट पावर एम्पलीफायरों का उपयोग करते हैं, जो आमतौर पर MOSFET या थाइरिस्टर उपकरणों से निर्मित होते हैं। छोटे सर्वो पावर ट्रांजिस्टर का उपयोग कर सकते हैं।

माना माना जाता है कि इस शब्द की उत्पत्ति फ्रांसीसी "ले सर्वोमोटूर" या स्लेवमोटर से हुई है, जिसका पहली बार जे.जे.एल. फ़ारकोट द्वारा 1868 में जहाज के स्टीयरिंग में उपयोग के लिए हाइड्रोलिक और स्टीम इंजन का वर्णन करने के लिए उपयोग किया गया था।

सबसे सरल प्रकार के सर्वो बैंग-बैंग नियंत्रण का उपयोग करते हैं। अधिक जटिल नियंत्रण प्रणालियां आनुपातिक नियंत्रण,पीआईडी ​​नियंत्रणऔर राज्य अंतरिक्ष नियंत्रण का उपयोग करती हैं, जिनका अध्ययन आधुनिक नियंत्रण सिद्धांत में किया जाता है।

प्रदर्शन के प्रकार
सर्वो को उनकी प्रतिक्रिया नियंत्रण प्रणाली के माध्यम से वर्गीकृत किया जा सकता है:
 * टाइप 0 सर्वो: स्थिर-अवस्था की स्थितियों के तहत वे निरंतर त्रुटि संकेत के साथ आउटपुट का निरंतर मान उत्पन्न करते हैं;
 * टाइप 1 सर्वो: स्थिर-अवस्था की स्थितियों के तहत वे शून्य त्रुटि संकेत के साथ आउटपुट का एक निरंतर मूल्य उत्पन्न करते हैं, लेकिन संदर्भ के परिवर्तन की एक निरंतर दर से संदर्भ को ट्रैक करने में एक निरंतर त्रुटि होती है;
 * टाइप 2 सर्वो: स्थिर-अवस्था की स्थितियों के तहत वे शून्य त्रुटि संकेत के साथ आउटपुट का एक निरंतर मूल्य उत्पन्न करते हैं। संदर्भ के परिवर्तन की एक निरंतर दर का तात्पर्य संदर्भ को ट्रैक करने में एक शून्य त्रुटि है। संदर्भ के त्वरण की एक निरंतर दर का तात्पर्य संदर्भ को ट्रैक करने में एक निरंतर त्रुटि है।

सर्वो बैंडविड्थ कमांड इनपुट में तेजी से बदलाव का पालन करने के लिए सर्वो की क्षमता को इंगित करता है।

यह भी देखें

 * भिन्नात्मक अश्वशक्ति मोटर
 * गति नियंत्रण
 * सर्वो नियंत्रण
 * सिंक्रो, ट्रांसमीटर और रिसीवर मोटर का एक रूप जो सर्वोमैकेनिज्म में उपयोग किया जाता है

अग्रिम पठन

 * Hsue-Shen Tsien (1954) Engineering Cybernetics, McGraw Hill, link from HathiTrust
 * Hsue-Shen Tsien (1954) Engineering Cybernetics, McGraw Hill, link from HathiTrust

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 * एनकोडर (स्थिति)
 * भाप का इंजन
 * वाटरव्हील
 * रेडियो नियंत्रित मॉडल
 * आग नियंत्रण
 * पीआईडी ​​नियंत्रक
 * प्रतिरोध का तापमान गुणांक
 * लाभ (इलेक्ट्रॉनिक्स)
 * भिन्नात्मक अश्वशक्ति मोटर

बाहरी संबंध

 * Ontario News "pioneer in servo technology"
 * Rane Pro Audio Reference definition of "servo-loop"
 * Seattle Robotics Society's "What is a Servo?"
 * different types of servo motors"