Động cơ servo là gì? Các ứng dụng của động cơ servo motor

Động cơ servo cũng là một động cơ điện. Nhưng chúng có cách tinh chỉnh và điều khiển và hoạt động giải trí khác với những động cơ điện thường thì .Động cơ servo
Mục đích chính của việc sử dụng động cơ servo trong những ngành công nghiệp là xoay và đẩy những bộ phận của máy móc .
Động cơ servo là một trong những động cơ được sử dụng thoáng rộng nhất trong những ứng dụng như sản xuất công nghiệp, tăng trưởng tự động hóa, … Mặc dù chúng có giá thành khá đắt nhưng quyền lợi mà chúng mang lại lớn hơn nhiều với những tính năng như : điều khiển và tinh chỉnh hoạt động để xác định đúng mực cao, hòn đảo chiều nhanh và hiệu suất tiêu biểu vượt trội …

Động cơ Servo motor là gì ?

Động cơ servo là một thiết bị điện từ sử dụng cơ chế phản hồi âm để chuyển đổi tín hiệu điện thành chuyển động có kiểm soát. Về cơ bản, các động cơ servo hoạt động giống như các bộ truyền động cung cấp khả năng kiểm soát chính xác về vận tốc, gia tốc và vị trí tuyến tính hoặc góc.

Nó gồm có bốn thứ : động cơ DC, cảm ứng vị trí, bộ truyền bánh răng và mạch tinh chỉnh và điều khiển. Cơ cấu bánh răng được liên kết với động cơ phân phối phản hồi cho cảm ứng vị trí .
Nếu động cơ của servo được quản lý và vận hành bởi nguồn DC thì nó được gọi là động cơ servo DC và nếu nó được quản lý và vận hành bởi nguồn cấp AC thì nó được gọi là động cơ servo AC .
Các bánh răng của động cơ servo thường được làm bằng nhựa nhưng trong những động cơ servo hiệu suất cao, nó được tạo thành từ sắt kẽm kim loại .

Phân loại động cơ Servo

Dựa trên cơ sở của kiểu hoạt động

Động cơ servo quay theo vị trí: Các servo quay theo vị trí có thể xoay trục trong khoảng một nửa vòng tròn. Ngoài ra, nó có tính năng bảo vệ cảm biến quay khỏi vượt quá vòng quay. Động cơ vị trí chủ yếu được sử dụng ở tay chân, cánh tay robot…

Động cơ servo quay liên tục: Các servo liên tục có cấu tạo tương tự như servo vị trí. Nhưng, nó có thể di chuyển theo cả chiều thuận và chiều ngược kim đồng hồ. Những loại servo này được sử dụng trong các hệ thống radar và robot…

Động cơ servo quay tuyến tính: Động cơ servo tuyến tính cũng giống như servo vị trí, nhưng có thêm các bánh răng để điều chỉnh đầu ra từ quay vòng tròn sang quay qua lại (trái phải). Những loại servo này được sử dụng trong các máy bay mô hình cao cấp và rất hiếm thấy trên thị trường.

Dựa trên cơ sở của tín hiệu hoạt động giải trí

Người ta cũng phân loại động cơ servo dựa trên tìn hiệu hoạt động giải trí. Có 2 loại tín hiệu chính : tựa như và số. Vậy cũng có 2 loại động cơ servo tương tự như và động cơ servo số .

Động cơ servo tương tự

Đây hoàn toàn có thể xem là một dạng động cơ servo tiêu chuẩn. Nó kiểm soát và điều chỉnh vận tốc động cơ qua việc gửi và ngắt xung .
Các động cơ tương tự như được quản lý và vận hành qua tín hiệu PWM ( Điều chế độ rộng xung ). Và, khoanh vùng phạm vi của tín hiệu là 4,8 V đến 6V .
Trong loại servo này, PWM bị tắt khi servo ở trạng thái nghỉ. Lúc này sẽ không có điện áp gửi đến động cơ. Ngoài ra, một servo tương tự như hoàn toàn có thể chỉ hoàn toàn có thể gửi 50 xung mỗi giây .
Ứng dụng của động cơ servo
Tín hiệu xung On được gửi đến động cơ servo càng lâu, động cơ quay càng nhanh và mô-men xoắn được sinh ra càng cao .
Một trong những điểm yếu kém chính của động cơ servo tựa như là có độ trễ trong việc phản ứng với những lệnh nhỏ. Nó làm cho động cơ quay không đủ nhanh. Thêm vào đó, nó cũng tạo ra một mô-men xoắn không đủ .

Động cơ servo tín hiệu số

Sử dụng bộ vi giải quyết và xử lý nhỏ Digital Servo nhận tín hiệu và hoạt động giải trí ở những xung điện áp tần số cao. Một servo kỹ thuật số hoàn toàn có thể hoàn toàn có thể gửi 300 xung mỗi giây, rất cao so với một servo tương tự như. Servo kỹ thuật số cho một phản ứng mềm mịn và mượt mà và mô-men xoắn đồng nhất, do xung nhanh hơn. Servo kỹ thuật số tiêu thụ nhiều nguồn năng lượng hơn một servo tương tự như .
Cũng hoạt động giải trí với tín hiệu xung, nhưng động cơ servo số hoàn toàn có thể nhận nhiều xung hơn. Nếu servo tương tự như được phong cách thiết kế để gửi điện áp xung 50 không đổi mỗi giây, thì động cơ servo số có năng lực gửi tới 300 xung mỗi giây !
Với tín hiệu xung nhanh này, vận tốc của động cơ sẽ tăng đáng kể, và mô-men xoắn sẽ đồng nhất hơn ; cho phản ứng quyến rũ hơn .
Ngoài ra, với ít dải chết hơn, mô-men xoắn có năng lực giữ tốt hơn. Khi bạn sử dụng động cơ servo số, bạn hoàn toàn có thể thưởng thức cảm xúc tinh chỉnh và điều khiển ngay lập tức .

Dựa trên cơ sở của nguồn cấp

Dựa trên cơ sở của nguồn cấp, người ta chia dộng cơ servo ra làm 2 loại là động cơ DC servo và AC servo. Cụ thể :

Động cơ DC Servo

Động cơ DC Servo được sử dụng để đem lại một phản ứng mô-men xoắn nhanh và còn được gọi là động cơ DC nam châm từ vĩnh cửu hay động cơ servo DC dòng kích riêng .
Động cơ DC servo
Điều này phân phối một phản ứng mô-men xoắn nhanh vì mô-men xoắn và thông lượng được tách rời. Do đó, một đổi khác nhỏ trong điện áp hoặc dòng điện phần ứng mang lại sự đổi khác đáng kể về vị trí hoặc vận tốc của rôto. Hầu hết những động cơ servo hiệu suất cao hầu hết là DC. Động cơ DC là động cơ servo được sử dụng nhiều nhất trong số toàn bộ những loại .
Động cơ servo DC được phân loại thành những loại như :

  • Động cơ Series
  • Động cơ chia dòng
  • Động cơ điều khiển shunt
  • Động cơ servo nam châm vĩnh cửu

Ưu điểm của động cơ servo DC :

  • Động cơ servo DC hoạt động hiệu quả, đáng tin cậy, thân thiện với người vận hành và tương đối dễ thực hiện so với các hệ thống động cơ AC.
  • Các động cơ servo DC ít phức tạp hơn AC.
  • Động cơ servo DC có nhiều lợi thế so với động cơ servo AC, trong các ứng dụng tái tạo và công suất cao.
  • Động cơ servo DC hoạt động chính xác và ít ồn hơn so với các servo AC

Động cơ AC Servo

Động cơ AC Servo được chia thành hai loại động cơ AC loại 2 và 3 pha. Hầu hết những động cơ AC là loại động cơ cảm ứng lồng sóc hai pha. Chúng được sử dụng cho những ứng dụng nguồn năng lượng thấp. Động cơ cảm ứng lồng sóc ba pha hiện được sử dụng cho những ứng dụng cần mạng lưới hệ thống hiệu suất cao .
Động cơ AC servo

Động cơ AC servo được phân loại thành các loại:

  • Động cơ Servo quay vị trí
  • Động cơ Servo quay liên tục
  • Động cơ Servo tuyến tính

Ngoài ra, còn được chia làm 2 loại theo pha như :

  • Động cơ servo AC hai pha
  • Động cơ 3 pha AC Servo

Ưu điểm của động cơ servo AC :

  • Chúng có chi phí thấp.
  • Ít phải bảo trì
  • Có trọng lượng nhẹ hơn với kích thước nhỏ hơn so với động cơ servo DC.
  • Tốc độ cao

Cấu tạo của động cơ Servo

Động cơ Servo là động cơ DC có 5 phần sau :
Cấu tạo động cơ servo

Stator: Đây là phần đứng yên của động cơ. Nó còn được gọi là cuộn dây trường của động cơ.

Rôto: Đây là loại cuộn dây quấn trên phần quay của động cơ. Nó cũng được gọi là cuộn dây phần ứng của động cơ.

Ổ trục: Có hai phần, tức là, ổ trục trước và ổ trục sau. Được sử dụng cho chuyển động của trục.

Trục: cuộn dây phần ứng được ghép trên thanh sắt được gọi là trục của động cơ.

Bộ mã hóa: Nó có cảm biến tiệm cận xác định tốc độ quay của động cơ và vòng quay mỗi phút của động cơ.

Encoder động cơ servo

Cơ chế hoạt động giải trí của động cơ Servo

Động cơ servo hoạt động giải trí dựa trên mạng lưới hệ thống vòng kín tự động hóa. Bộ điều khiển và tinh chỉnh gồm có một bộ so sánh và phản hồi. Nó có một đầu ra và hai nguồn vào .
Trong trường hợp này, để tạo tín hiệu đầu ra, bộ so sánh được sử dụng để so sánh tín hiệu tham chiếu thiết yếu và tín hiệu đầu ra này được cảm biến cảm nhận. Tín hiệu nguồn vào cho động cơ được gọi là tín hiệu phản hồi .
Kết cấu động cơ servo
Trên cơ sở tín hiệu phản hồi, động cơ khởi đầu hoạt động giải trí. Tín hiệu so sánh được gọi là tín hiệu logic của động cơ. Động cơ sẽ BẬT trong thời hạn mong ước khi chênh lệch logic cao hơn và động cơ sẽ TẮT trong thời hạn mong ước khi chênh lệch logic thấp hơn .
Về cơ bản, một bộ so sánh được sử dụng để quyết định hành động rằng động cơ sẽ BẬT hay TẮT. Hoạt động đúng của động cơ hoàn toàn có thể được thực thi với sự trợ giúp của bộ tinh chỉnh và điều khiển .

Điều khiển động cơ Servo

Các động cơ servo hoàn toàn có thể được điều khiển và tinh chỉnh bằng chiêu thức PWM, tức là Điều chế độ rộng xung. Chúng gửi tín hiệu điện có chiều rộng không đồng nhất đến động cơ .
Xung độ rộng được đổi khác trong khoanh vùng phạm vi từ 1 mili giây đến 2 mili giây và chuyển nó sang động cơ servo với việc lặp lại 50 lần trong một giây. Độ rộng của xung điều khiển và tinh chỉnh vị trí góc của trục quay. Trong đó, ba thuật ngữ được sử dụng cho thấy việc tinh chỉnh và điều khiển động cơ servo, tức là xung tối đa, xung tối thiểu và vận tốc lặp lại .
Ví dụ :
Xung PWM động cơ servo
Động cơ servo chuyển dời với xung 1 mili giây để quay động cơ về 0 ˚ trong khi xung 2 mili giây để quay động cơ về phía 180 ˚. Giữa những vị trí góc, chính độ rộng xung sẽ giám sát. Do đó, servo chuyển sang 90 ˚ với xung có chiều rộng 1,5 mili giây .
Ví dụ động cơ servo
Có ba dây hoặc một nhóm dây dẫn trong mỗi động cơ servo. Hai dây được sử dụng để cấp nguồn, trong khi dây thứ ba được sử dụng để trấn áp tín hiệu .

So sánh động cơ servo với động cơ bước

Động cơ servo thường được sử dụng như thể một thay thế hiệu suất cao cho động cơ bước .
Động cơ bước tinh chỉnh và điều khiển vị trí vòng hở, không có bất kỳ bộ mã hóa phản hồi nào, vì tín hiệu của chúng chỉ định số bước chuyển dời để xoay, cho nên vì thế cần phải ‘ biết ’ vị trí của động cơ bước khi bật nguồn. Do đó, khi bật nguồn tiên phong, bộ điều khiển và tinh chỉnh sẽ phải kích hoạt động cơ bước và biến nó sang vị trí đã biết .
Ví dụ : Điều khiển động cơ bước trên một máy in phun ; bộ tinh chỉnh và điều khiển sẽ vận động và di chuyển bộ phận phun mực sang cực bên trái và phải để thiết lập những vị trí cuối. Trong khi đó, một động cơ servo sẽ ngay lập tức chuyển sang bất kể góc nào mà bộ điều khiển và tinh chỉnh hướng dẫn nó, bất kể vị trí bắt đầu khi bật nguồn .
Động cơ bước
Bộ mã hóa và bộ điều khiển và tinh chỉnh của động cơ servo tối ưu hóa hiệu suất của hàng loạt mạng lưới hệ thống ( cho tổng thể vận tốc, hiệu suất và độ đúng chuẩn ) so với hiệu suất của động cơ cơ bản. Với những mạng lưới hệ thống lớn, việc sử dụng động cơ servo đem lại những hiệu suất cao ngân sách góp vốn đầu tư và hiệu suất sản xuất, chất lượng mẫu sản phẩm .
Nhiều ứng dụng, ví dụ điển hình như máy cắt laser, hoàn toàn có thể lựa chọn tuỳ theo kinh phí đầu tư, ngân sách góp vốn đầu tư thấp thì sử dụng động cơ bước và ngược lại thì chọn sử dụng động cơ servo để đem đến hiệu suất thao tác cao .

Các ứng dụng của Động cơ Servo

Dưới đây là 1 số ít ứng dụng sử dụng động cơ servo để trấn áp, điều khiển và tinh chỉnh vận tốc :

  • Chúng được sử dụng để điều khiển vị trí và chuyển động của thang máy trong điều khiển vô tuyến.
  • Chúng đóng một vai trò quan trọng trong cơ chế chuyển động của robot; vì bật hoặc tắt xung trơn tru và định vị chính xác.
  • Chúng được sử dụng trong các hệ thống thủy lực để duy trì chất lỏng thủy lực trong ngành hàng không vũ trụ.
  • Chúng được sử dụng để điều khiển tốc độ các động cơ trong ngành công nghiệp ô tô.

Giải pháp quản lý điều khiển hệ thống động cơ servo của Seneca
“ Bộ chuyển đổi tín hiệu của Seneca có những tính năng như : quy đổi tín hiệu từ cảm ứng nhiệt độ, cảm biến áp suất, cảm ứng đo mức, quy đổi tín hiệu 4-20 mA … ”

  • Sử dụng để điều khiển chính xác hoạt động của băng tải
  • Sử dụng trên máy đóng gói, bao bì, đóng nắp chai
  • Sử dụng trong hệ thống chiết rót tự động

Nội dung bài viết này, mặc dầu chưa nói hết được về động cơ servo. Nhưng cũng đã trình làng được những kiến thức và kỹ năng cần nhất, cơ bản nhất đến với bạn đọc .

Huphaco hy vọng rằng, những kiến thức má chúng tôi cung cấp sẽ giúp ích cho các bạn; trong quá trình học tập và làm việc trong môi trường kỹ thuật điện nói chung.

5/5 - (1 vote)
Subscribe
Notify of
guest
0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments