Phần 1. ĐỘNG CƠ SERVO
1. Đặc điểm động cơ Servo
a, Khái niệm:
Hệ truyền động servo (hệ TĐ chính xác) là các hệ TĐ thuộc phạm trù các chuyển động quay hay thẳng điều khiển được tốc độ ( giống biến tần, menter) và có mạch vòng phản hồi, là hệ kín.
b, Đặc điểm:
+ Khả năng quá tải về mômen quay cao (Mmax/Mb ≈ 4 ... 10)
+ Khả năng giatốc lớn (dω/dt|max = Mmax/Jges), vốn được coi là đặc điểm quan trọng của các kết cấu trục chuyển động, dẫn đến đòi hỏi động cơ và các kết cấu đi kèm (hộp số, côn nối) cần phải có quán tính nhỏ (FI nhỏ)
+ Công suất động tối đa lớn (limit dynamic power) theo định nghĩa (Biến thiên của công suất L = Mmax ⋅ |dω /dt|max)
+ Thông thường cần có một phạm vi rộng ĐK tốc độ tuyến tính (kể cả tốc độ quanh điểm đứng im)
+Động cơ servo được thiết kế cho những hệ thống hồi tiếp vòng kín.
+Tín hiệu ra của động cơ được nối với một mạch điều khiển.
2.Nguyên lý hoạt động:
- Động cơ servo được thiết kế để quay có giới hạn chứ không phải quay liên tục như động cơ DC hay động cơ bước. Mặc dù ta có thể chỉnh động cơ quay liên tục nhưng công dụng chính của động cơ servo là đạt được góc quay chính xác trong khoảng từ 90º- 180º. Điều khiển động cơ là điều khiển độ rộng xung(PWM), động cơ đòi hỏi tín hiệu từ 30-60 xung/s.Hai thông số chính của động cơ là moment xoắn và thới gian trục động cơ quay một góc.
Moment xoắn của động cơ là tổng ngẫu lực mà nó sinh ra. Các servo có moment xoắn rất cao nhờ vào hệ thống bánh răng giảm tốc
Thời gian transit (còn gọi là tỉ lệ quay - slew rate) là thời gian để trục servo quay một góc X (X thường là 60o). Các servo nhỏ quay khoảng 0,25s/60o trong khi các servo lớn quay chậm hơn. Thời gian transitor càng nhanh thì servo hoạt động càng nhanh. Từ thời gian transitor ta có thể tính được vận tốc quay theo vòng / phút của trục động cơ.
- Động cơ servo được thiết kế cho những hệ thống hồi tiếp vòng kín. Tín hiệu ra của động cơ được nối với một mạch điều khiển. Khi động cơ quay, vận tốc và vị trí sẽ được hồi tiếp về mạch điều khiển này.
- Khi tốc độ động cơ bị lệch so với tốc độ đặt, cơ cấu hồi tiếp sẽ nhận thấy tín hiệu ra chưa đạt được vị trí mong muốn. Mạch điều khiển tiếp tục chỉnh sai lệch cho động cơ đạt được điểm chính xác.
- Để lấy tín hiệu phản hồi về và điều khiển chính xác động cơ theo mong muốn,người ta đã tích hợp động cơ với một bộ Encorder và một bộ điều khiển.
- Encorder đo vận tốc tức thời của động cơ,chuyển thành tín hiệu điều khiển đưa về bộ điều khiển.
- Bộ điều khiển nhận được tín hiệu từ Encorder gửi về,lập tức phân tích,xử lí tín hiệu đó và tiến hành điều khiển động cơ theo một thuật toán cho trước.
3.Cấu tạo:
1.Động cơ
2.Bảng mạch
3.Dây dương nguồn
4.Dây tín hiệu
5.Dây nguồn âm
6.Điện thế kế
7.Đầu ra(bánh răng)
8.Bánh xe
9.Vỏ
10.Chip điều khiển