Động cơ servo là thành phần đặc biệt của hệ thống điều khiển gửi động. Để hoạt động được, bọn họ phải nối động cơ servo với những phần cứng, phần mềm cung ứng điều khiển đưa động.Động cơ servo được kết hợp cơ khí với những thiết bị đồ đạc khác để cung cấp lực dịch rời các đồ vật này theo yêu cầu của ứng dụng.Chúng ta sẽ thuộc khám phá technology để quản lý động cơ servo, bộ tinh chỉnh và điều khiển động cơ servo và các phương thức phản hồi nhằm đạt được vận động như muốn muốn.
Động cơ servo được thực hiện trong các khối hệ thống điều khiển vận động để hỗ trợ một lực cơ học ví dụ trong khoảng thời hạn nhất định.Để đạt được điều này, bọn họ phải điều khiển vị trí, vận tốc và mô men của động cơ servo theo yêu mong ứng dụng.Để hoạt động chuẩn xác, động cơ servo phải kết hợp với:Bộ điều khiển – thường thì là PLC hoặc bộ điều khiển vận động chuyên dụng đã chạy chương trình điều khiển để tiến hành đúng theo yêu cầu kỹ thuật của ứng dụng.Bộ tinh chỉnh động cơ – Thiết bị năng lượng điện tử có chức năng cung cấp cho đủ năng lượng cho hễ cơ theo đúng cách, đúng thời điểm.Bộ mã hóa xung vòng quay – tạo phản hồi cho hoạt động của động cơ.
Cấu trúc hộp động cơ servo
Trong công nghiệp, số đông các dạng hộp động cơ servo thực hiện động cơ một chiều không thanh hao than.Rotor của động cơ là một nam châm từ vĩnh cửu bao gồm từ trường mạnh. Stator của bộ động cơ được cuốn những cuộn dây riêng rẽ biệt, được cấp nguồn theo một trình tự tương thích để tảo rotor.Nếu thời điểm và chiếc điện cấp tới những cuộn dây là chuẩn xác, chuyển động quay của rotor phụ thuộc vào vào tần số, pha, phân cực và dòng điện chạy trong cuộn dây stator.Hãy kích loài chuột vào từng phần của hộp động cơ servo để xem những thành phần phía bên trong của đụng cơ.Bạn hoàn toàn có thể thấy:Đĩa cỗ mã hóa xung vòng quayNam châm vĩnh cửuCuộn dây stator
Chức năng của bộ tinh chỉnh động cơ servoCần bao gồm nguồn năng lượng điện cấp tương thích với xây dựng của động cơ servo. Bộ tinh chỉnh và điều khiển động cơ servo thực hiện tính năng này.Bộ điều khiển cung cấp nguồn cho động cơ servo đúng lượng, đúng thời khắc để điều khiển vị trí, vận tốc và mô men khớp ứng với những đầu vào tự bộ điều khiển và tinh chỉnh chuyển động, bình luận từ bộ mã hóa xung vòng xoay và từ bản thân động cơ servo.Các tác dụng khác của bộ tinh chỉnh và điều khiển bao gồm:
Truyền thông với bộ tinh chỉnh và điều khiển chuyển độngĐọc ý kiến từ cỗ mã hóa xung vòng xoay và điều chỉnh thời gian thực mang đến mạch vòng tinh chỉnh và điều khiển kín.Xử lý những tín hiệu vào/ra lấy một ví dụ như những thiết bị an toàn, chế độ đầu vào và các tín hiệu áp ra output về trạng thái hoạt động.
Điều khiển năng lượng cho động cơ servo
Bộ điều khiển và tinh chỉnh điện động cơ servo áp dụng một hàng những transistor năng suất được call là Transistor bao gồm cực điều khiển và tinh chỉnh cách ly(IGBT) để kiểm soát điều hành năng lượng chuyển vào bộ động cơ servo.IGBT có tác dụng chuyển mạch nhanh với loại lớn đề xuất là chắt lọc lý tưởng cho vận dụng này.IGBT được tinh chỉnh và điều khiển bằng các thiết bị năng lượng điện tử nhằm sản sinh ra những dạng điện áp, chiếc điện, tần số, phân rất và pha sệt thù cung cấp cho hộp động cơ servo.Vì nguyên nhân này, từng bộ tinh chỉnh và điều khiển thường kết phù hợp với một dòng động cơ servo gắng thể.Trong lúc tín hiệu nguồn vào cho bộ tinh chỉnh động cơ servo là loại một chiều (DC), áp sạc ra bộ tinh chỉnh gần như thể dạng sóng năng lượng điện xoay chiều để tinh chỉnh trơn tốc độ, gia tốc và mô men của động cơ servo.Tín hiệu tinh chỉnh và điều khiển động cơ servo
Dựa vào tài liệu lưu vào chương trình điều khiển và tinh chỉnh chuyển động, bộ điều khiển và tinh chỉnh nhận biểu lộ để thực hiện một dạng hoạt động nhất định.Tín hiệu từ bộ điều khiển hoạt động gửi cho tới bộ điều khiển và tinh chỉnh động cơ servo tất cả thể có rất nhiều dạng:Điện áp một chiều dạng giống như (ví dụ như từ -12VDC đến +12VDC)Dãy xungGói dữ liệu truyền qua mạng
Phản hồi trong hệ thống động cơ servo
Bộ tinh chỉnh và điều khiển và bộ động cơ servo cùng vận động để vận hành trong cơ chế mạch vòng kín.Khi sử dụng mạch bội phản hồi, vị trí thực tế, vận tốc xuất xắc mô men của động cơ servo được đối chiếu với lệnh chuyển động và bất kỳ sai số nào giữa các cặp quý hiếm trên mọi được xác định.Sau đó, bộ tinh chỉnh động cơ servo sẽ sử dụng các thông tin không nên số này nhằm điều chỉnh hoạt động vui chơi của động cơ theo thời hạn thực, sao cho quá trình hoạt động vui chơi của động cơ đáp ứng nhu cầu được yêu cầu của ứng dụng.Chu trình phản hồi – khẳng định sai số – triệt tiêu không đúng số được hotline là mạch vòng tinh chỉnh kín .Mạch vòng điều khiển
Mạch vòng tinh chỉnh và điều khiển được xử lý do bộ tinh chỉnh và điều khiển động cơ servo, cỗ điều khiển hoạt động hoặc cả nhì tùy thuộc vào yêu mong điều khiển.Để đạt được hoạt động như mong muốn cho vận dụng của mình, bạn cũng có thể tách riêng những mạch vòng điều khiển và tinh chỉnh cho vị trí, gia tốc và tế bào men.Không phải tất cả các ứng dụng tinh chỉnh và điều khiển đều bao hàm cả tía dạng mạch vòng điều khiển vừa nêu. Nhiều ứng dụng chỉ gồm có mạch vòng cái điện cùng mạch vòng tốc độ dùng cho tinh chỉnh tốc độ. Nhiều áp dụng lại cần phải có cả cha mạch vòng tinh chỉnh để tinh chỉnh vị trí. Điều khiển địa điểm (position Loop)
Vị trí được hiểu là địa chỉ góc hoàn hảo và tuyệt vời nhất của trục bộ động cơ servo hoặc trong vài trường hợp, là vị trí của vật dụng truyền hễ bởi động cơ servo.Khi bộ động cơ servo đổi khác vị trí, bộ mã hóa xung vòng xoay của bộ động cơ servo đã gửi bình luận vị trí thực tiễn của trục hộp động cơ tới bộ điều khiển và tinh chỉnh động cơ servo hoặc rất có thể gửi biểu lộ trực tiếp tới bộ tinh chỉnh và điều khiển chuyển động.Mạch vòng vị trí sẽ tiến hành so sánh địa chỉ đặt và vị trí thực tế; từ không đúng số cảm nhận và những thông số căn chỉnh của mạch vòng, cỗ điều khiển tự động hóa điều chỉnh địa chỉ trục quay hộp động cơ theo thời hạn thực để triệt tiêu sai lệch vị trí.Theo cách này, động cơ servo sẽ thực hiện đúng chuẩn theo thông số đã để trước trong cả khi điều kiện quản lý thay đổi. Ví dụ như, nếu trang bị truyền rượu cồn bởi động cơ servo trở nên khó di chuyển, bộ tinh chỉnh và điều khiển động cơ servo sẽ điều khiển và tinh chỉnh tăng tế bào men có mặt và/hoặc điều khiển và tinh chỉnh động cơ quản lý trong khoảng thời gian lâu bền hơn để có được vị trí ước ao muốn bất chấp ma gần kề của cơ cấu tổ chức truyền động.
Tốc độ tại chỗ này được hiểu là tốc độ và chiều quay của động cơ servo.Khi bộ động cơ servo tăng tốc hoặc giảm tốc, bộ mã hóa xung vòng quay sẽ gửi gia tốc và chiều quay thực tiễn tới bộ tinh chỉnh và điều khiển động cơ servo hoặc nhờ cất hộ trực tiếp tới bộ tinh chỉnh chuyển động.Mạch vòng tốc độ sẽ so sánh vận tốc đặt với tốc độ hiện tại; phụ thuộc sai số tốc độ và những thông số căn chỉnh của mạch vòng, bộ điều khiển và tinh chỉnh động cơ sẽ tự động điều chỉnh gia tốc động cơ theo thời gian thực nhằm đạt được các yêu ước của ứng dụng.Theo giải pháp này, bộ động cơ servo sẽ tiến hành đúng theo các thông số đã thiết đặt ngay cả lúc điều kiện quản lý và vận hành thay đổi. Ví dụ như như, nếu hộp động cơ servo truyền động cho một tổ chức cơ cấu có trọng lượng lớn, đụng cơ sẽ tương đối khó để sút tốc. Trong trường hòa hợp này, rượu cồn cơ hoàn toàn có thể tăng mô men nghịch nhằm dừng thiết lập trong khoảng thời hạn và khoảng cách theo yêu cầu của ứng dụng.
Điều khiển tế bào men (Current Loop)
Mô men của động cơ Servo là lực tạo ra từ chuyển động quay của rotor động cơ.Mô men tạo nên ra tỷ lệ thuận với loại điện hiệu dụng chạy vào cuộn dây stator của đụng cơ. Cái hiệu dụng càng cao, mô men hiện ra càng lớn.Bộ tinh chỉnh và điều khiển động cơ servo đo trị số mẫu hiệu dụng chạy vào cuộn dây stator cùng dùng phản hồi giá trị này để tự động điều chỉnh dòng điện trong động cơ theo thời hạn thực nhằm đáp ứng được yêu cầu mô men của ứng dụng.Mạch vòng dòng điện đôi lúc được hiểu là mạch vòng mô men.Trong ví dụ như sau, bộ điều khiển và tinh chỉnh gửi đi 32 xung để điều khiển và tinh chỉnh vị trí cồn cơ.Bộ mã hóa xung vòng quay gửi biểu hiện phản hồi địa chỉ của động cơ. Không đúng số thừa nhận được sẽ tiến hành sử dụng để điều chỉnh động cơ mang lại vị trí đúng.Do cửa hàng tính yêu cầu động cơ vận động vượt vượt vị trí chuẩn chỉnh một chút, không đúng số vị trí này đã được dùng làm điều chỉnh hộp động cơ về địa điểm đúng.Bộ ý kiến mã hóa xung vòng quay
Bộ mã hóa xung vòng xoay (encoder) là trang bị phần cứng rất cần thiết của khối hệ thống động cơ servo có công dụng phản hồi tốc độ và vị trí.Thông thường, cỗ mã hóa xung vòng quay nằm vào hoặc được gắn với động cơ servo. Trong một vài ba ứng dụng, cỗ mã hóa xung vòng quay là vật dụng được gá lắp riêng biệt với hễ cơ. Phương pháp gá thêm này giúp cho bộ mã hóa xung vòng quay ghi cảm nhận các thông số khác tác động đến hoạt động vui chơi của động cơ servo.Có nhị dạng cỗ mã hóa xung vòng quay chính:Bộ mã hóa xung vòng quay tỷ lệ (incremental)Bộ mã hóa xung vòng quay tuyệt đối (absolute)
Cấu trúc đồ gia dụng lý của cục mã hóa xung vòng quay quyết định dạng biểu đạt phản hồi. Họ hãy cùng xem chúng khác nhau như thế nào!1. Cỗ mã hóa xung vòng xoay tỷ lệ
Bộ mã hóa xung vòng quay tỷ lệ áp dụng nguyên tắc quang học thực hiện một đĩa chất thủy tinh trong suốt được in các vạch đối xứng lan tròn theo khoảng cách đều. Đĩa này được gắn cố định với trục hộp động cơ và quay cùng rotor của cồn cơ.Các gạch trên đĩa được phát hiện bởi vì một cảm biến quang điện. Đầu ra của cảm biến biến đổi mỗi khi gồm sự biến hóa từ sáng sang tối hoặc từ về tối sang sáng. Tốc độ đổi khác này phần trăm thuận với gia tốc động cơ. Đầu ra của cục mã hóa xung vòng quay là 1 trong những dải xung tỷ lệ với tốc độ động cơ. Đầu ra này song lúc còn gọi là tín hiệu Pha A.Như vậy, với cỗ mã hóa này họ không thể biết được chiều quay mà chỉ biết được tốc độ của cồn cơ.Để biết được chiều quay, bộ mã hóa xung vòng quay tỷ lệ cần gắn thêm một cảm ứng quang đồ vật hai, cách cảm ứng thứ duy nhất một khoảng cách nhất định.
Khi chuyển đổi chiều cù thì xung cũng vắt đổi
Vị trí của cảm ứng thứ hai được đính thêm ở trị trí sao cho sự đổi khác sáng tối tạo nên đầu ra của cảm biến thứ hai lệch pha 90 độ so với cảm biến thứ nhất. Quan hệ giữa các xung này được call làchậm pha ¼ chu kỳ.Bằng cách đối chiếu hai hàng xung lệch sóng này, ngoài xác định được vận tốc quay còn rất có thể xác định được chiều quay!Đầu ra từ cảm biến thứ 2 nói một cách khác là tín hiệu Pha B.
Bên cạnh biểu hiện pha A với pha B, bộ mã hóa xung vòng quay hoàn toàn có thể có cổng đầu ra thứ bố được call là Pha Z.Pha Z chỉ xuất đi một xung ứng với từng vòng quay. Biểu thị này có công dụng xác xác định trí gốc thuở đầu hoặc địa chỉ tham chiếu.Bộ mã hóa xung vòng quay tỷ lệ sử dụng xung tham chiếu này là điểm bắt đầu để từ kia xác định vị trí hay đối bằng cách đếm số xung ban đầu từ một vị trí vẫn biết.2. Bộ mã hóa xung vòng quay tuyệt đối
Bộ mã hóa xung vòng quay tuyệt đối cũng thực hiện một đĩa vào suốt; mà lại thay vì chưng dùng những vạch in, đĩa này có các vùng vào suốt với vùng mờ sắp xếp theo mã nhị phân.Mỗi bit mã hóa là 1 trong vùng cá biệt trên đĩa với các cảm biến quang đang đồng thời đọc tất cả các vùng này.Dữ liệu phát âm từ đĩa là duy độc nhất vô nhị ứng cùng với mỗi vị trí góc của trục hễ cơ. Dữ liệu này rất có thể được gửi đi từ bộ mã hóa theo phương thức tuy nhiên song hoặc được chuyển đổi sang kiểu tài liệu nối tiếp.Số bit vào mã tài liệu quy định độ phân giải góc của bộ mã hóa xung vòng quay. Theo lý thuyết, một cỗ mã hóa xung vòng quay có độ phân giải 12 bit sẽ có mặt 4096 mã đơn nhất khi con quay một vòng 360 độ; hay có thể nói rằng khi trục hộp động cơ quay được 0.088 độ đang xuất ra một mã đối kháng nhất. Có nhiều yếu tố tác động tới việc tạo thêm số góc thực tiễn nhưng bộ mã hóa đôi mươi bit cũng không hẳn là hi hữu gặp.
Một cách thức khác nhằm xác định vị trí tuyệt đối hoàn hảo là kết hợp một dạng quan trọng của cỗ mã hóa xung vòng quay phần trăm với một bộ nhớ phần cứng cùng với một trong những phần mềm riêng thay vì sử dụng chiếc đĩa mắc đỏ của bộ mã hóa tuyệt đối.Thiết bị sử dụng các xung lũy tiến từ bộ mã hóa để tạo ra một địa chỉ ảo hoàn hảo nhất trong bộ nhớ phần cứng. Nhờ có pin, bộ nhớ được gia hạn ngay cả lúc ngắt nguồn của hệ thống.Cả nhị dạng bộ mã hóa xung vòng quay hoàn hảo đều hoàn toàn có thể gửi ý kiến vị trí quan trọng đến bộ tinh chỉnh và điều khiển động cơ servo.Năng lượng tái tạoHãy kích con chuột vào nút Play để quan sát tích điện tái sinh được tô color đỏ.Các chúng ta có thể sẽ không thể tinh được khi biết rằng động cơ servo gồm thểphát điện!Nếu cù một động cơ servo bởi một ngoại lực (ví dụ như quay bởi tay), một loại điện sẽ được cảm ứng trong stator của rượu cồn cơ!Khi dùng một bộ động cơ servo nhằm nâng vật dụng công nghiệp theo phương trực tiếp đứng, đụng cơ buộc phải thắng được trọng lực và buộc phải sản sinh nhiều mô men hơn. Mặc dù vậy, khi sản phẩm được hạ xuống, trọng tải này lại có tác dụng quay trục cồn cơ.Đối cùng với các chuyển động ngang, lúc bộ tinh chỉnh và điều khiển động cơ ước ao giảm nhanh tốc độ một tải trọng nặng nề (phanh), quán tính của thiết lập trọng sẽ làm trục động cơ thường xuyên quay và tích điện điện thừa sinh ra rất cần phải được tiêu tán.Năng lượng này được call là tích điện tái sinh, và bộ điều khiển động cơ servo được thiết kế theo phong cách để tiêu tán một lượng tích điện tái sinh độc nhất vô nhị định.Nếu tích điện tái sinh này quá quá năng lực tiêu tán của bộ điều khiển, bọn họ cần gắn thêm thêm điện trở hãm để tiêu tán năng lượng này thành dạng sức nóng năng.Tài liệu bộ Điều Khiển Động Cơ Servo trên đây
