Giới thiệu động cơ servo

CHƯƠNG IV: GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ SERVO GIỚI THIỆU: Động cơ servo là những hệ hồi tiếp vòng kín. Tín hiệu ra của động cơ được nối vối một mạch điều khiển. Khi động cơ quay, vận tốc và vị trí sẽ được hồi tiếp về mạch điều khiển này. Nếu có bất kì lí do nào ngăn cản chuyển động của dộng cơ, cơ cấu hồi tiếp sẽ nhận được 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. Động cơ servo có nhiều kiểu dáng và kích thước, được sử dụng trong nhiều máy khác nhau, từ máy tiện điều khiển bằng tay cho tới các mô hình máy bay và xe hơi. Ưùng dụng mới nhất của động cơ servo là trong các robot… SỰ KHÁC BIỆT SO VỚI ĐỘNG CƠ THƯỜNG Về kết cấu và hoạt đơng của động cơ servo về cơ bản giống động cơ thường. Nhưng nĩ được thiết kế để đáp ứng độ chính xác cao, tốc độ cao, tần số cao kiểm sốt tốc độ và vị trí của các phương tiên cơ khí. Khơng phải bất kì động cơ nào cũng cĩ thể dùng làm động cơ servo. Động cơ servo là động cơ hoạt động dựa theo các lệnh điều khiển vị trí và tốc độ. Chính vì thế nĩ phải được thiết kế sao cho các đáp ứng là phù hợp với nhu cầu điều khiển. Về cơ bản thì một servo motor và một động cơ bình thường giống nhau về mặc cấu tạo và nguyên lý hoạt động ( cũng cĩ phần cảm phần ứng, khe hở từ thơng, cách đấu dây … ). Tuy nhiên tuỳ theo nhu cầu điều khiển mà nĩ cĩ một số điểm cải tiến hơn (dành cho những mục đích đặc biệt) so với động cơ thường. Sau đây là một vài ví dụ về nét đặt trưng của động cơ servo:  1) Tăng tốc độ đáp ứng tốc độ: Các động cơ bình thường, muốn chuyển từ tốc độ này sang tốc độ khác thì cần cĩ một khoảng thời gian quá độ. Trong một số nhu cầu điều khiển, địi hỏi động cơ phải tăng/giảm tốc nhanh chĩng để đạt được một tốc độ mong muốn trong thời gian ngắn nhất, hoặt đạt được một vị trí mong muốn nhanh nhất. Tăng khả năng đáp ứng: Đáp ứng ở đây cần được hiểu đĩ là sự tăng/giảm tốc cần phải “mềm” nghĩa là gia tốc là một hằng số hay gần như là một hằng số.Một số động cơ như thang máy hay trong một số băng chuyền địi hỏi đáp ứng tốc độ của cơ cấu phải “mềm”, tức là quá trình quá độ vận tốc phải xảy ra một cách tuyến tính. Để làm được điều này thì cuộn dây trong động cơ phải cĩ điện cảm nhỏ nhằm loại bỏ khả năng chống lại sự biến đổi dịng điện do mạch điều khiển yêu cầu. Các động cơ servo thuộc loại này thường được thiết kế giảm thiểu số cuộn dây trong mạch và cĩ khả năng thu hẹp các vịng từ trong mạch từ khe hở không khí. Mở rộng vùng điều khiển: Một số yêu cầu trong điều khiển cần điều khiển động cơ ở một dải tốc độ lớn hơn định mức rất nhiều. Động cơ bình thường chỉ cho phép điện áp đặt lên nĩ phải bằng điện áp chịu đựng của động cơ và thơng thường khơng quá lớn so với điện áp định mức. Động cơ servo thuộc loại này cĩ thiết kế đặt biệt nhằm gia tăng điện áp chịu đựng hoặc tăng khả năng bão hồ mạch từ trong động cơ .Như vậy động cơ servo thuộc loại này phải được tăng cường cách điện và sử dụng sắt Ferrit hoặc nam châm đất hiếm ( rare earth). Khả năng ổn định tốc độ: Động cơ servo loại này thường được thiết kế sao cho vận tốc quay của nĩ rất ổn định. Như các ta biết là khơng cĩ mạch điện hồn hảo, khơng cĩ từ trường hồn hảo trong thực tế. Chính vì thế một động cơ quay 1750 rpm khơng cĩ nghĩa là nĩ luơn luơn quay ở 1750 rmp mà nĩ chỉ dao động quanh giá trị này. Động cơ servo khác biệt với động cơ thường là ở chỗ độ ổn định tốc độ khác cao. Các động cơ servo loại này thường được sử dụng trong các ứng dụng địi hỏi tốc độ chính xác (như robot). Nĩ được thiết kế sao cho cĩ thể gia tăng được dịng từ trong mạch từ lên khá cao và gia tăng từ tính của cực từ. Các rãnh rotor được thiết kế với hình dáng đặc biệt và các cuộn dây rotor cũng được bố trí khác đặc biệt để cĩ thể đáp ứng được yêu cầu này. Tăng khả năng chịu đựng của động cơ: Một số động cơ servo được thiết kế sao cho cĩ thể chịu đựng được các tín hiệu điều khiển ở tần số rất cao và cĩ khả năng chịu được được những yêu cầu tăng tốc bất ngờ từ bộ điều khiển. Những động cơ như thế này thường được cải tiến về phần cơ để cĩ tuổi thọ cao và cĩ thể chống lại được sự hao mịn do ma sát trên ổ bi bạc đạn cũng như trên chổi than (đơi với DC). CẤU TẠO CỦA ĐỘNG CƠ SERVO: Cấu tạo cơ bản của một động cơ servo gồm có: Nam châm vĩnh cửu Lỗi sắt phần ứng Bộ encoder Vỏ Cuộn dây phần ứng Nguyên lý hoạt động cơ bản của encoder: Nguyên lý cơ bản của encoder, đĩ là một đĩa trịn xoay, quay quanh trục. Trên đĩa cĩ các lỗ (rãnh). Người ta dùng một đèn led để chiếu lên mặt đĩa. Khi đĩa quay, chỗ khơng cĩ lỗ (rãnh), đèn led khơng chiếu xuyên qua được, chỗ cĩ lỗ (rãnh), đèn led sẽ chiếu xuyên qua. Khi đĩ, phía mặt bên kia của đĩa, người ta đặt một con mắt thu. Với các tín hiệu cĩ, hoặc khơng cĩ ánh sáng chiếu qua, người ta ghi nhận được đèn led cĩ chiếu qua lỗ hay khơng. Khi trục quay, giả sử trên đĩa chỉ cĩ một lỗ duy nhất, cứ mỗi lần con mắt thu nhận được tín hiệu đèn led, thì cĩ nghĩa là đĩa đã quay được một vịng. PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ SERVO: Động cĩ Servo cĩ 2 loại: Động cơ servo AC và động cơ servo DC. Động cơ Servo DC Động cơ Servo DC cĩ 2 loại: động cơ 1 chiều cĩ chổi than và động cơ 1 chiều khơng cĩ chổi than. Động cơ Servo DC cĩ chổi than Đơng cơ Servo DC khơng cĩ chổi than 2) Động cơ Servo AC Động cơ cĩ ba cuộn dây với một đầu chung cho tất cả các cuộn dây. Thơng thường đầu chung được đấu với nguồn dương nguồn và được kích từ theo thứ tự liên tục. Theo hình thì đây là động cơ cĩ gĩc quay 120 độ cho mỗi bước. Rotor trong động cơ cĩ 2 răng. Stator cĩ ba cực cách nhau 120 độ. Khi cuộn một kích điện thì răng của rotor bị hút vào cực một.Nếu dịng qua cuộn một bị ngắt và đĩng dịng cho cuộn hai , rotor quay 120 độ ngược kim đơng hồ và răng của rotor sẽ hút vào cực hai. Để quay động cơ này một cách liên tục, chúng ta cần cấp điện liên tục luân phiên cho ba cuộn dây. GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ SERVO SGDA CỦA HÃNG SẢN XUẤT YASKAWA: Một bộ động cơ servo gồm có: bộ Servopack, động cơ Servo và thiết bị điều chỉnh cầm tay. Hình thức bên ngoài của bộ Servo SGDA: Bộ Servopack Cổng Kết Nối Bộ Điều Khiển Cầm Tay Cổng CN2 Cổng CN1 Động cơ servo: Cách đọc thông số của động cơ servo dòng sgm: cách đọc thông số bộ Servopack dòng SGDA: Sơ Đồ chân điều khiển cổng CN1: Sơ đồ chân cổng CN2: Sơ Đồ Nối Chân Cho Điều Khiển Vị Trí Cho Bộ Servopack