I. Sự khác biệt giữa động cơ bước và động cơ servo và động cơ servo

Động cơ bước: là tín hiệu xung điện vào chuyển vị góc hoặc chuyển vị đường của các bộ phận động cơ bước của phần tử điều khiển vòng mở. Nói một cách đơn giản, nó dựa vào tín hiệu xung điện để điều khiển góc và số lần quay. Vì vậy, anh ta chỉ dựa vào tín hiệu xung để xác định số lượng xoay. Vì không có cảm biến, góc dừng có thể lệch. Tuy nhiên, tín hiệu xung chính xác giảm thiểu độ lệch.

Động cơ servo: Dựa vào mạch điều khiển servo để điều khiển tốc độ của động cơ, thông qua cảm biến để điều khiển vị trí quay. Vì vậy, kiểm soát vị trí rất chính xác. Và tốc độ quay cũng là thay đổi.

Servo (điện tử servo): Thành phần chính của servo là động cơ servo. Nó chứa mạch điều khiển động cơ servo + bộ bánh răng giảm. Ồ vâng, động cơ servo không có bộ bánh răng giảm. Và servo có một thiết bị giảm.

Trong trường hợp servo giới hạn, nó dựa vào một chiết áp dưới trục đầu ra để xác định góc lái của cánh tay lái. Điều khiển tín hiệu servo là tín hiệu điều chế chiều rộng xung (PWM), trong đó vi điều khiển có thể dễ dàng tạo ra tín hiệu này.

Ii. Nguyên tắc cơ bản của động cơ bước

Cách nó hoạt động:

Thông thường, rôto của động cơ là một nam châm vĩnh cửu và khi dòng điện chảy qua cuộn dây stator, cuộn dây stator tạo ra từ trường vector. Từ trường này sẽ điều khiển rôto xoay theo một góc, sao cho hướng của cặp từ trường của rôto sẽ giống như hướng của từ trường của stato. Khi từ trường vector của stato quay theo một góc. Rôto cũng quay bằng một góc với từ trường này. Đối với mỗi xung điện đầu vào, động cơ quay một bước góc về phía trước. Sự dịch chuyển góc đầu ra của nó tỷ lệ thuận với số lượng xung đầu vào và tốc độ quay của nó tỷ lệ thuận với tần số của các xung. Bằng cách thay đổi thứ tự các cuộn dây được cung cấp năng lượng, động cơ đảo ngược. Do đó, số lượng và tần số của các xung và thứ tự cung cấp năng lượng cho các cuộn dây của từng pha của động cơ có thể được kiểm soát để điều khiển vòng quay của động cơ bước.

Nguyên tắc tạo nhiệt:

Thông thường nhìn thấy tất cả các loại động cơ, bên trong là lõi sắt và cuộn dây quanh co. Điện trở cuộn dây, sức mạnh sẽ tạo ra tổn thất, kích thước tổn thất và điện trở và dòng điện tỷ lệ thuận với hình vuông, thường được gọi là mất đồng, nếu dòng điện không phải là sóng DC hoặc sin tiêu chuẩn, cũng sẽ tạo ra tổn thất điều hòa; Core có hiệu ứng dòng điện độ trễ, trong từ trường xen kẽ cũng sẽ tạo ra sự mất mát, kích thước của vật liệu, dòng điện, tần số, điện áp liên quan, được gọi là mất sắt. Mất đồng và mất sắt sẽ được biểu hiện dưới dạng tạo nhiệt, do đó ảnh hưởng đến hiệu quả của động cơ. Động cơ bước thường theo đuổi độ chính xác định vị và đầu ra mô -men xoắn, hiệu quả tương đối thấp, dòng điện thường lớn hơn và các thành phần hài hòa cao, tần suất của dòng điện xoay chiều với tốc độ và thay đổi, do đó, động cơ bước thường có tình trạng nhiệt và tình huống nghiêm trọng hơn so với động cơ AC chung.

Iii. Xây dựng bánh lái

Servo chủ yếu bao gồm một vỏ, bảng mạch, động cơ ổ đĩa, bộ giảm tốc và phần tử phát hiện vị trí. Nguyên tắc làm việc của nó là máy thu gửi tín hiệu đến servo và IC trên bảng mạch điều khiển động cơ không có lực để bắt đầu quay và nguồn được truyền đến cánh tay xoay qua thiết bị giảm, đồng thời, máy dò vị trí gửi tín hiệu trở lại để xác định xem nó có đến được vị trí hay không. Máy dò vị trí thực sự là một điện trở thay đổi. Khi servo quay, giá trị điện trở sẽ thay đổi tương ứng và góc quay có thể được biết bằng cách phát hiện giá trị điện trở. Động cơ servo chung là một dây đồng mỏng quấn quanh một cánh quạt ba cực, khi dòng điện chảy qua cuộn dây sẽ tạo ra một từ trường và ngoại vi của nam châm rôto để tạo ra lực đẩy, từ đó tạo ra lực quay. Theo vật lý, thời điểm quán tính của một vật thể tỷ lệ thuận với khối lượng của nó, do đó khối lượng của vật thể được xoay càng lớn, lực cần thiết càng lớn. Để đạt được tốc độ quay nhanh và mức tiêu thụ năng lượng thấp, servo được làm bằng dây đồng mỏng được xoắn thành một xi lanh rỗng rất mỏng, tạo thành một rôto rỗng rất nhẹ không có cực và nam châm được đặt bên trong xi lanh, là động cơ cốc rỗng.

Để phù hợp với các môi trường làm việc khác nhau, có các thiết kế chống thấm nước và chống bụi; Và để đáp ứng với các yêu cầu tải khác nhau, có các bánh răng nhựa và kim loại cho servo, và các bánh răng kim loại cho servo thường là mô hình cao và tốc độ cao, với lợi thế là các bánh răng sẽ không bị sứt mẻ do tải quá mức. Các servo cấp cao hơn sẽ được trang bị vòng bi để làm cho vòng quay nhanh hơn và chính xác hơn. Có một sự khác biệt giữa một vòng bi và hai vòng bi, tất nhiên hai vòng bi là tốt hơn. Các servo FET mới chủ yếu sử dụng FET (bóng bán dẫn hiệu ứng trường), có lợi thế của điện trở bên trong thấp và do đó tổn thất hiện tại ít hơn so với các bóng bán dẫn bình thường.

Iv. Nguyên tắc hoạt động của servo

Từ sóng PWM vào mạch bên trong để tạo ra điện áp thiên vị, bộ tạo bộ tiếp xúc qua thiết bị giảm để điều khiển chiết áp di chuyển, do đó khi chênh lệch điện áp bằng 0, động cơ dừng lại, để đạt được hiệu ứng của servo.

Các giao thức cho PWM servo đều giống nhau, nhưng các servo mới nhất xuất hiện có thể khác nhau.

Giao thức nói chung là: chiều rộng cấp cao trong 0,5ms ~ 2,5ms để kiểm soát servo để chuyển qua các góc khác nhau.

V. Cách hoạt động của động cơ servo

Hình dưới đây cho thấy một mạch điều khiển động cơ servo được thực hiện với bộ khuếch đại vận hành công suất LM675 và động cơ là động cơ servo DC. Như có thể thấy từ hình, bộ khuếch đại vận hành công suất LM675 được cung cấp bởi 15V và điện áp 15V được thêm vào đầu vào pha của bộ khuếch đại vận hành LM675 qua RP 1 và điện áp đầu ra của LM675 được thêm vào đầu vào của động cơ servo. Động cơ được trang bị bộ tạo tín hiệu đo tốc độ để phát hiện thời gian thực của tốc độ động cơ. Trên thực tế, bộ tạo tín hiệu tốc độ là một loại máy phát và điện áp đầu ra của nó tỷ lệ thuận với tốc độ quay. Đầu ra điện áp từ bộ tạo tín hiệu đo tốc độ G được đưa trở lại đầu vào đảo ngược của bộ khuếch đại hoạt động dưới dạng tín hiệu lỗi tốc độ sau mạch chia điện áp. Giá trị điện áp được đặt bởi trọng lượng đo tốc độ RP1 được thêm vào đầu vào pha của bộ khuếch đại hoạt động sau khi phân chia điện áp bằng R1.R2, tương đương với điện áp tham chiếu.

Kiểm soát sơ đồ của động cơ servo

Servomotor: Được biểu thị bằng chữ M cho servomotor, nó là nguồn năng lượng cho hệ thống truyền động. Bộ khuếch đại vận hành: được ký hiệu là tên mạch, tức là, LM675, là một mảnh khuếch đại trong mạch điều khiển servo cung cấp dòng điện cho động cơ servo.

Lệnh tốc độ Potentiometer RP1: Đặt điện áp tham chiếu của bộ khuếch đại hoạt động trong mạch, tức là cài đặt tốc độ. Bộ khuếch đại điều chỉnh chiết áp RP2: Được sử dụng trong mạch để điều chỉnh mức tăng của bộ khuếch đại và kích thước của tín hiệu phản hồi tốc độ, tương ứng.

Tải trọng của động cơ thay đổi, điện áp được đưa trở lại đầu vào đảo ngược của bộ khuếch đại hoạt động cũng thay đổi, tức là, khi tải của động cơ tăng, tốc độ giảm và điện áp đầu ra của bộ tạo tín hiệu tốc độ cũng giảm, do đó, điện áp tăng giữa điện áp và độ khác nhau. Bộ khuếch đại hoạt động tăng. Ngược lại, khi tải trở nên nhỏ hơn và tốc độ động cơ tăng, điện áp đầu ra của bộ tạo tín hiệu đo tốc độ tăng, điện áp phản hồi được thêm vào đầu vào đảo ngược của bộ khuếch đại hoạt động tăng, sự khác biệt giữa điện áp này và điện áp được đặt ở tốc độ hướng tới, tốc độ được đặt ở tốc độ.