Động cơ servo được sử dụng phổ biến nhất cho các thiết bị công nghệ cao trong các ứng dụng công nghiệp như công nghệ tự động hóa. Nó là một thiết bị điện khép kín, có thể quay các bộ phận của máy với hiệu quả cao và độ chính xác cao. Ngoài ra, trục đầu ra của động cơ này có thể được di chuyển đến một góc cụ thể. Động cơ servo chủ yếu được sử dụng trong các thiết bị điện tử gia dụng, đồ chơi, ô tô, máy bay và nhiều thiết bị khác.
Do đó, blog này thảo luận về định nghĩa, loại, cơ chế, nguyên tắc, làm việc, kiểm soát và cuối cùng là các ứng dụng của máy servo.
Định nghĩa :
Động cơ servo là một bộ truyền động xung quanh tháp giải nhiệt nước quay hoặc động cơ cho phép điều khiển chính xác về vị trí góc, gia tốc và vận tốc. Về cơ bản nó có những khả năng nhất định mà một động cơ thông thường không có. Do đó, nó sử dụng một động cơ thông thường và ghép nối nó với một cảm biến để phản hồi vị trí.
Các loại động cơ servo:
Động cơ servo có thể có nhiều loại khác nhau trên cơ sở các ứng dụng của chúng. Quan trọng nhất trong số đó là: động cơ servo AC, động cơ servo DC, động cơ servo DC không chổi than, động cơ servo xoay vị trí, động cơ servo xoay liên tục và động cơ servo tuyến tính.
Một động cơ servo thông thường bao gồm ba dây cụ thể là điện, điều khiển và nối đất. Hình dạng và kích thước của các động cơ này phụ thuộc vào ứng dụng của chúng.
1. Động cơ servo DC:
Nguyên lý hoạt động cơ bản của động cơ DC cũng giống như các động cơ điện từ khác. Thiết kế , xây dựng và các phương thức hoạt động là khác nhau. Các cánh quạt của loại động cơ này được thiết kế với chiều dài cánh quạt dài và đường kính nhỏ hơn. Kích thước của chúng lớn hơn động cơ thông thường có cùng mức công suất.

Có nhiều loại động cơ servo dc khác nhau:
1. Động cơ sê-ri:
Các động cơ loạt có mô-men xoắn khởi động cao và rút ra dòng điện lớn. Quy định tốc độ của loại động cơ này là kém.
2. Động cơ chia dòng:
Chúng là các động cơ có tốc độ chia trường với một số kilowatt phân đoạn. Động cơ chia dòng có một đường cong tốc độ mô-men xoắn điển hình. Đường cong này biểu thị mô-men xoắn cao và giảm mô-men xoắn nhanh với tốc độ cao.
3. Động cơ điều khiển shunt:
Nó có hai cuộn dây riêng biệt:
1.field quanh co – trên stato.
2. cuộn dây điện – trên rôto của máy.
Cả hai cuộn dây được kết nối với một nguồn cung cấp dc.
4. Động cơ shunt nam châm vĩnh cửu:
Nó là một động cơ kích thích cố định trong đó trường thực sự được cung cấp bởi một nam châm vĩnh cửu. Hơn nữa, hiệu suất tương tự như động cơ trường cố định điều khiển phần ứng.
2. Động cơ AC servo:
Động cơ AC là động cơ AC trong đó kết hợp bộ mã hóa được sử dụng trong tháp giải nhiệt công nghiệp với bộ điều khiển để cung cấp phản hồi và điều khiển vòng kín. Do đó, những động cơ này có thể được định vị với độ chính xác cao. Do đó, chúng có thể được kiểm soát chính xác theo yêu cầu cho ứng dụng.
Việc phân loại động cơ AC được thực hiện thành hai loại. Đây là động cơ AC 2 pha và 3 pha. Bây giờ hầu hết các động cơ AC là loại động cơ cảm ứng lồng sóc hai pha. Chúng được sử dụng cho các ứng dụng năng lượng thấp. Hơn nữa, động cơ cảm ứng lồng sóc ba pha hiện đang được sử dụng cho các ứng dụng sử dụng hệ thống năng lượng cao.

3. Động cơ DC không chổi than:
Động cơ BLDC cũng thường được gọi là động cơ giao tiếp điện tử hoặc động cơ đồng bộ được cung cấp bởi điện DC thông qua biến tần hoặc nguồn điện chuyển đổi. Do đó, điều này cung cấp một dòng điện xoay chiều để điều khiển từng pha của động cơ thông qua bộ điều khiển vòng kín. Bộ điều khiển cung cấp các xung dòng cho cuộn dây động cơ điều khiển tốc độ và mô-men xoắn của động cơ.
Cấu trúc của một hệ thống động cơ không chổi than thường tương tự như một động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu. Cuối cùng, ưu điểm của động cơ không chổi than so với động cơ chải là tỷ lệ công suất trên trọng lượng cao, tốc độ cao và điều khiển điện tử. Các động cơ không chổi than tìm thấy các ứng dụng ở những nơi như thiết bị ngoại vi máy tính (ổ đĩa, máy in), dụng cụ điện cầm tay và các phương tiện khác nhau, từ máy bay mô hình đến ô tô.
4. Động cơ servo quay vị trí:
Động cơ servo xoay vị trí là động cơ servo quan trọng nhất. Do đó nó cũng là loại động cơ servo phổ biến nhất. Đầu ra trục quay trong khoảng 180 độ. Ngoài ra, nó bao gồm các điểm dừng vật lý nằm trong cơ cấu bánh răng để dừng quay ngoài các giới hạn này để bảo vệ cảm biến quay. Những động cơ phổ biến này liên quan đến nước điều khiển vô tuyến, xe hơi điều khiển tỷ lệ, máy bay, robot, đồ chơi và nhiều ứng dụng khác.
5. Động cơ servo quay liên tục:
Động cơ servo quay liên tục liên quan đến động cơ servo xoay vị trí phổ biến, nhưng nó có thể đi theo bất kỳ hướng nào vô thời hạn. Tín hiệu điều khiển, thay vì đặt vị trí tĩnh của servo, được hiểu là tốc độ và hướng quay. Phạm vi của các lệnh tiềm năng cung cấp cho servo để xoay theo chiều kim đồng hồ hoặc ngược chiều kim đồng hồ như ưu tiên, khi thay đổi tín hiệu lệnh . Th chúng tôi loại động cơ được sử dụng trong một món ăn radar nếu bạn đang cưỡi, một trên một robot hoặc bạn có thể sử dụng một trong như một động cơ ổ đĩa trên một robot di động.

6. Động cơ servo tuyến tính:
Động cơ servo tuyến tính cũng tương tự như động cơ servo xoay vị trí được thảo luận ở trên, nhưng có thêm bánh răng để thay đổi đầu ra từ vòng tròn sang qua lại. Mặc dù các động cơ servo này không có khả năng được tìm thấy, nhưng đôi khi bạn có thể tìm thấy chúng tại các cửa hàng sở thích nơi chúng được sử dụng làm bộ truyền động trong các máy bay mô hình cao hơn.

Nguyên tắc làm việc:
Động cơ servo hoạt động theo nguyên tắc PWM (Điều chế độ rộng xung), có nghĩa là góc quay của nó được điều khiển bởi thời lượng của xung được áp dụng cho mã PIN điều khiển của nó. Về cơ bản động cơ servo được tạo thành từ động cơ DC được điều khiển bởi một điện trở thay đổi (chiết áp) và một số bánh răng.
Cơ chế của động cơ servo:
Về cơ bản, động cơ servo là một động cơ cơ vòng kín sử dụng phản hồi vị trí để điều khiển chuyển động và vị trí cuối cùng của nó. Ngoài ra, đầu vào cho điều khiển của nó là tín hiệu (tương tự hoặc kỹ thuật số) đại diện cho vị trí được chỉ huy cho trục đầu ra.
Động cơ được kết hợp một số loại bộ mã hóa để cung cấp phản hồi vị trí và tốc độ. Trong trường hợp đơn giản nhất, chúng tôi chỉ đo vị trí. Sau đó, vị trí đo của đầu ra được so sánh với vị trí lệnh, đầu vào bên ngoài để điều khiển. Bây giờ Nếu vị trí đầu ra khác với vị trí đầu ra dự kiến, tín hiệu lỗi sẽ tạo ra. Điều này sau đó làm cho động cơ quay theo một trong hai hướng, vì cần phải đưa trục đầu ra đến vị trí thích hợp. Khi vị trí đến gần, tín hiệu lỗi giảm xuống không. Cuối cùng động cơ dừng lại.
Các động cơ rất đơn giản chỉ có thể định vị cảm biến thông qua một chiết áp và điều khiển tiếng nổ của động cơ của chúng. Hơn nữa động cơ luôn quay ở tốc độ tối đa. Mặc dù loại động cơ servo này không có nhiều ứng dụng trong điều khiển chuyển động công nghiệp, tuy nhiên nó tạo thành cơ sở của servo đơn giản và rẻ tiền được sử dụng cho các mô hình điều khiển vô tuyến.
Động cơ servo cũng tìm thấy các ứng dụng trong bộ mã hóa quay quang học để đo tốc độ của trục đầu ra và một ổ đĩa tốc độ thay đổi để kiểm soát tốc độ động cơ. Bây giờ, khi kết hợp với thuật toán điều khiển PID tiếp tục cho phép động cơ servo ở vị trí lệnh của nó nhanh hơn và chính xác hơn với ít quá mức.
Làm việc của động cơ servo:
Động cơ servo điều khiển vị trí và tốc độ rất chính xác. Bây giờ một chiết áp có thể cảm nhận vị trí cơ học của trục. Do đó, nó kết hợp với trục động cơ thông qua các bánh răng. Vị trí hiện tại của trục được chuyển đổi thành tín hiệu điện bằng chiết áp và được so sánh với tín hiệu đầu vào lệnh. Trong động cơ servo hiện đại, bộ mã hóa điện tử hoặc cảm biến cảm nhận vị trí của trục.
Chúng tôi đưa ra đầu vào lệnh theo vị trí của trục. Nếu tín hiệu phản hồi khác với đầu vào đã cho, tín hiệu lỗi sẽ cảnh báo người dùng. Chúng tôi khuếch đại tín hiệu lỗi này và áp dụng làm đầu vào cho động cơ, do đó động cơ quay. Và khi trục đạt đến vị trí yêu cầu, tín hiệu lỗi trở thành số không, và do đó động cơ đứng yên giữ vị trí.
Đầu vào lệnh ở dạng xung điện. Vì đầu vào thực tế của động cơ là sự khác biệt giữa tín hiệu phản hồi (vị trí hiện tại) và tín hiệu yêu cầu, do đó tốc độ của động cơ tỷ lệ thuận với chênh lệch giữa vị trí hiện tại và vị trí cần thiết. Lượng điện năng mà động cơ yêu cầu tỷ lệ thuận với quãng đường cần di chuyển.
Kiểm soát động cơ servo:
Thông thường một động cơ servo quay 90 độ theo một trong hai hướng do đó chuyển động tối đa có thể là 180 độ. Tuy nhiên, một động cơ servo bình thường không thể xoay thêm nữa để xây dựng trong trạng thái dừng cơ học.
Chúng tôi lấy ba dây ra khỏi một servo: dây dương, nối đất và điều khiển. Một động cơ servo được điều khiển bằng cách gửi tín hiệu điều chế độ rộng xung (PWM) thông qua dây điều khiển. Một xung được gửi cứ sau 20 mili giây. Chiều rộng của các xung xác định vị trí của trục.
ví dụ ,
Xung 1ms sẽ di chuyển trục ngược chiều kim đồng hồ ở mức -90 độ, xung 1,5ms sẽ di chuyển trục ở vị trí trung tính là 0 độ và xung 2ms sẽ di chuyển trục theo chiều kim đồng hồ ở mức +90 độ.

Khi chúng ta ra lệnh cho động cơ servo di chuyển bằng cách áp xung có độ rộng phù hợp, trục sẽ di chuyển đến và giữ vị trí yêu cầu của trục. Tuy nhiên, động cơ chống lại thay đổi. Các xung cần lặp lại cho động cơ để giữ vị trí.
Các ứng dụng :
1. Robotics: Tại mỗi khớp của robot, chúng tôi kết nối một động cơ servo. Do đó cung cấp cho cánh tay robot góc chính xác của nó.
2. Băng tải: Động cơ servo di chuyển, dừng và khởi động băng tải mang sản phẩm theo các giai đoạn khác nhau, ví dụ, trong đóng gói / đóng chai sản phẩm và ghi nhãn.
3. Lấy nét tự động của máy ảnh: Một mô tơ servo có độ chính xác cao được tích hợp vào máy ảnh sẽ điều chỉnh ống kính camera để làm sắc nét hình ảnh lấy nét.
4. Hệ thống theo dõi năng lượng mặt trời: Động cơ servo điều chỉnh góc của các tấm pin mặt trời trong suốt cả ngày và do đó mỗi bảng tiếp tục đối mặt với mặt trời dẫn đến việc khai thác năng lượng tối đa từ mặt trời đến mặt trời lặn.