درایورهای موتور (Motor Drivers) و سروو در دستگاه‌های CNC (کنترل عددی کامپیوتری) مسئول تبدیل سیگنال‌های پالس و جهت (Pulse/Direction) از کنترلر (CNC Controller) به جریان و ولتاژ لازم برای حرکت دقیق موتور هستند. خرابی در این درایورها مستقیماً دقت، سرعت و قابلیت اطمینان دستگاه CNC را تحت تأثیر قرار می‌دهد.
۱. تشخیص و عیب‌یابی خرابی درایورها
تشخیص صحیح، تعیین می‌کند که مشکل از موتور است یا درایور.
علامت خرابی | نوع موتور | علت اصلی احتمالی | عیب‌یابی اولیه |
از دست دادن مرحله (Stall) | پله‌ای (Stepper) | تنظیم نادرست جریان، نویز الکتریکی، فرسودگی مکانیکی. | چک کردن جریان خروجی به سیم‌پیچ‌ها (با آمپرمتر)، بررسی اتصالات شیلد (Shield). |
خطای موقعیت (Position Error) یا آلارم Over-Shoot | سروو (Servo) | خرابی انکودر (Encoder) موتور، تنظیم نادرست لوپ گین (PID Loop Gain) در درایور. | بررسی سیگنال انکودر با اسیلوسکوپ، تنظیم مجدد پارامترهای کنترل. |
گرمای بیش از حد درایور | هر دو | جریان RMS (جریان مؤثر) بیش از حد تنظیم شده یا نقص در ترانزیستورهای قدرت (MOSFET/IGBT). | کاهش جریان درایور، بررسی فن خنک‌کننده و هیت‌سینک. |
عدم حرکت موتور | هر دو | سوختن ترانزیستورهای پل H، خرابی فیوز محافظ یا خطای ولتاژ ورودی. | تست ولتاژ ورودی (DC Bus)، تست مقاومت سیم‌پیچ‌های موتور. |
۲. تکنیک‌های بازسازی و تعمیر درایورها
بازسازی درایورها معمولاً بر روی قطعات الکترونیک قدرت و ورودی/خروجی متمرکز است.
الف) تشخیص خرابی ترانزیستورهای قدرت
درایورها برای کنترل جریان بالا، از ترانزیستورهای قدرت MOSFET یا IGBT در ساختار پل H استفاده می‌کنند. سوختن این قطعات شایع‌ترین نوع خرابی است.
- تست با مولتی‌متر: درایور را از برق جدا کرده و خازن‌های لینک DC را تخلیه کنید. مقاومت بین پایه‌های درین و سورس (Drain-Source) در MOSFETها را در حالت تست دیود بررسی کنید. اتصال کوتاه (Short Circuit) نشانه قطعی خرابی است.
- تعویض: ترانزیستور سوخته باید با قطعه‌ای با مشخصات ولتاژ، جریان و سرعت سوئیچینگ (Switching Speed) یکسان یا بهتر جایگزین شود. استفاده از هیت‌سینک و خمیر سیلیکون مناسب در زمان نصب حیاتی است.
ب) عیب‌یابی بخش ورودی و درایور گیت
- مدار درایور گیت: این مدار وظیفه تولید پالس‌های کنترل برای گیت ترانزیستورهای قدرت را دارد. خرابی در ICهای درایور (مانند IR2110 یا اپتوکوپلرها) باعث عدم تولید پالس و در نتیجه عدم حرکت موتور می‌شود.
- پورت‌های ورودی: در درایورهای قدیمی، ورودی‌های اپتوکوپلر (Optocoupler) برای جدا کردن سیگنال‌های کنترل از نویز الکتریکی حساس هستند. خرابی اپتوکوپلرها می‌تواند باعث نادیده گرفتن دستورات پالس یا جهت شود.
ج) بازسازی بخش تغذیه
بررسی سلامت خازن‌های صافی لینک DC و مدارهای محافظ (EMI Filter) برای اطمینان از ولتاژ تغذیه پایدار به بخش قدرت ضروری است.
۳. جایگزینی و کالیبراسیون تخصصی
اگر تعمیر درایور امکان‌پذیر یا مقرون به صرفه نباشد، باید جایگزین شود.
الف) انتخاب درایور جایگزین (Matching)
- بررسی سازگاری ولتاژ/جریان: درایور جدید باید بتواند حداکثر جریان فاز موتور (Phase Current) و حداکثر ولتاژ کاری را تأمین کند.
- نکته پله‌ای: جریان درایور باید بر اساس جریان نامی RMS موتور تنظیم شود، نه حداکثر جریان پیک.
- فرکانس پالس: درایور جدید باید بتواند فرکانس پالس‌های خروجی کنترلر CNC (مثلاً 100 کیلوهرتز یا 200 کیلوهرتز) را بدون خطا دریافت کند.
ب) تنظیم و کالیبراسیون پارامترها
- تنظیم جریان (Steppers): جریان خروجی درایور پله‌ای باید با استفاده از دیپ سوئیچ‌ها یا نرم‌افزار داخلی، دقیقاً متناسب با مشخصات موتور تنظیم شود. جریان بیش از حد باعث گرمای شدید موتور و درایور می‌شود.
- تنظیم لوپ گین (Servo Tuning): حیاتی‌ترین مرحله برای سروو درایورهاست. لوپ PID (تناسبی-انتگرالی-مشتق‌گیر) باید تنظیم شود تا:
- پاسخ سریع: موتور بدون تأخیر به دستور حرکت پاسخ دهد.
- عدم نوسان (Overshoot): موتور در محل توقف نهایی لرزش یا نوسان نداشته باشد.
- ابزار: این تنظیم معمولاً با استفاده از نرم‌افزار تخصصی درایور و رصد پاسخ سیستم در حین حرکت (Load Test) انجام می‌شود.
- پیکربندی انکودر (Servos): درایور سروو باید دقیقاً با نوع انکودر موتور (Incremental, Absolute, Resolver) و وضوح (Resolution) آن هماهنگ شود تا بازخورد موقعیت صحیح باشد.
۴. بازسازی و تعویض انکودر (Encoder)
انکودر در سروو موتورها، وظیفه بازخورد موقعیت و سرعت را به درایور دارد. خرابی انکودر منجر به خطای موقعیت و از دست دادن کنترل می‌شود.
- تشخیص: با استفاده از اسیلوسکوپ، سیگنال‌های خ: A، B و Z (ایندکس) خروجی انکودر را بررسی کنید. از دست دادن یا اعوجاج در شکل موج مربعی نشانه خرابی انکودر است.
- جایگزینی: انکودر جدید باید از نظر ولتاژ تغذیه، تعداد خطوط (Resolution) و پروتکل خروجی (مانند TTL یا HTL) کاملاً با مدل اصلی سازگار باشد. نصب انکودر باید بدون تنش مکانیکی و با رعایت دقیق هم‌محوری انجام شود.
