Động cơ Servo là gì? Định Nghĩa, Nguyên lý làm việc, Các loại Servo

Servo được điều khiển bằng cách gửi một xung điện có độ rộng thay đổi hoặc điều chế độ rộng xung (PWM) qua cáp điều khiển. Có nhịp tim tối thiểu, nhịp tim tối đa và tốc độ lặp lại. Một động cơ servo thường chỉ có thể quay 90 ° theo mỗi hướng. Điều này làm tăng tổng cộng 180 ° chuyển động.

Vị trí trung tính của động cơ được xác định là vị trí mà servo có cùng tiềm năng quay theo cả chiều kim đồng hồ và ngược chiều kim đồng hồ. PWM được gửi đến động cơ xác định vị trí của trục và dựa trên khoảng thời gian của xung được gửi qua cáp điều khiển; rôto quay vào vị trí mong muốn.

Động cơ servo mong đợi một xung sau mỗi 20 mili giây và độ dài của xung xác định quãng đường quay của động cơ. Ví dụ, một xung 1,5ms làm cho động cơ quay sang vị trí 90 °.

Trong thời gian dưới 1,5ms, nó sẽ di chuyển ngược chiều kim đồng hồ về vị trí 0 ° và lâu hơn 1,5ms sẽ quay servo theo chiều kim đồng hồ về vị trí 180 °.

Khi một lệnh di chuyển được đưa ra cho các servo này, chúng sẽ di chuyển vào vị trí và giữ vị trí đó. Nếu một lực bên ngoài tác động vào servo trong khi servo đang giữ một vị trí, thì servo sẽ chống lại việc di chuyển khỏi vị trí đó.

Servomotors có nhiều kích cỡ và ba loại cơ bản. Ba loại bao gồm quay theo vị trí, quay liên tục và tuyến tính.

• Các Servo Xoay Vị trí xoay 180 độ. Chúng cũng có các điểm dừng trong hộp số để bảo vệ trục đầu ra không bị quay quá mức.
• Động cơ servo quay liên tục là một servo có phạm vi chuyển động không giới hạn. Thay vì để tín hiệu đầu vào xác định vị trí mà servo nên quay. Việc quay liên tục của servo liên quan đầu vào với tốc độ của đầu ra và hướng. Chuyển động vô hạn của các động cơ này cho phép chúng di chuyển theo cả hai hướng CW và CCW.

• Servos tuyến tính sử dụng cơ cấu giá đỡ và bánh răng để thay đổi hiệu suất của chúng. Thanh răng và bánh răng chuyển động quay thành chuyển động thẳng.

Nhược Điểm Của Động Cơ Servo

Những nhược điểm hàng đầu của Động cơ Servo là:

• Servos Motors yêu cầu điều chỉnh để ổn định vòng phản hồi.
• Servo Motor sẽ trở nên khó đoán khi có thứ gì đó bị hỏng. Vì vậy, mạch an toàn là bắt buộc.
• Một bộ điều khiển phức tạp yêu cầu một bộ mã hóa và hỗ trợ điện tử.
• Mô-men xoắn cực đại được giới hạn trong chu kỳ làm việc 1%. Động cơ Servo có thể bị hỏng do quá tải liên tục.
• Hộp số thường được yêu cầu để cung cấp sức mạnh ở tốc độ cao hơn.
• Chi phí hệ thống tổng thể cao hơn và chi phí lắp đặt của hệ thống Động cơ Servo có thể cao hơn so với động cơ bước do yêu cầu về các thành phần phản hồi.

Các Ứng Dụng Công Nghiệp Phổ Biến Cho Động Cơ Servo

Động cơ servo nhỏ và hiệu quả nhưng rất quan trọng để sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu điều khiển vị trí chính xác. Động cơ servo được điều khiển bởi một tín hiệu (dữ liệu) hay còn gọi là bộ điều chế độ rộng xung (PWM). Dưới đây là một số ứng dụng động cơ servo phổ biến hơn được sử dụng ngày nay.

• Robot: Một động cơ servo ở mọi “khớp” của robot được sử dụng để kích hoạt các chuyển động, tạo cho cánh tay robot góc chính xác của nó.
• Đai băng tải: Động cơ servo di chuyển, dừng và khởi động các băng tải mang sản phẩm đến các công đoạn khác nhau, ví dụ, trong đóng gói / đóng chai và dán nhãn sản phẩm.
• Tự động lấy nét của máy ảnh: Một động cơ servo có độ chính xác cao được tích hợp trong máy ảnh sẽ điều chỉnh ống kính của máy ảnh để làm sắc nét hình ảnh bị mất nét.
• Xe robot: Thường được sử dụng trong các ứng dụng quân sự và kích nổ bom, động cơ servo điều khiển các bánh xe của xe robot. Và tạo ra đủ mô-men xoắn để di chuyển, dừng và khởi động xe một cách trơn tru cũng như kiểm soát tốc độ của nó.
• Hệ thống theo dõi năng lượng mặt trời: Động cơ servo điều chỉnh góc của các tấm pin mặt trời trong suốt cả ngày để mỗi tấm tiếp tục hướng về phía mặt trời, khai thác năng lượng tối đa từ lúc mặt trời mọc đến lúc mặt trời lặn.
• Máy cắt kim loại & tạo hình kim loại: Động cơ servo cung cấp khả năng điều khiển chuyển động chính xác cho máy phay , máy tiện , mài , định tâm, đục lỗ , ép và uốn trong chế tạo kim loại cho các vật dụng như nắp lọ đến bánh xe ô tô.
• Định vị ăng ten: Động cơ servo được sử dụng trên cả trục truyền động góc phương vị và độ cao của ăng ten và kính thiên văn, chẳng hạn như những động cơ được sử dụng bởi Đài quan sát thiên văn vô tuyến quốc gia (NRAO).
• Chế biến gỗ / CNC: Động cơ servo điều khiển cơ chế bào gỗ (máy tiện) định hình chân bàn và trụ cầu thang. Ví dụ, cũng như bổ sung và khoan các lỗ cần thiết để lắp ráp các sản phẩm đó sau này trong quá trình này.
• Dệt may: Động cơ servo điều khiển máy dệt và kéo sợi công nghiệp, máy dệt và máy dệt kim để sản xuất hàng dệt như thảm và vải cũng như các mặt hàng có thể mặc được như tất, mũ, găng tay và găng tay.
• Máy in / Máy in: Động cơ servo dừng và khởi động đầu in chính xác trên trang cũng như di chuyển giấy dọc theo để in nhiều dòng văn bản hoặc đồ họa theo các dòng chính xác, cho dù đó là báo, tạp chí hay báo cáo hàng năm.
• Máy mở cửa tự động: Siêu thị và lối vào bệnh viện là những ví dụ điển hình về máy mở cửa tự động được điều khiển bằng động cơ servo. Tín hiệu mở cửa là thông qua tấm đẩy bên cạnh cửa cho người khuyết tật ra vào hoặc bằng bộ phát vô tuyến đặt trên đầu.

Thế giới sẽ là một nơi khác rất nhiều nếu không có động cơ servo. Cho dù chúng được sử dụng trong sản xuất công nghiệp hay trong các ứng dụng thương mại, chúng đều làm cho cuộc sống của chúng ta tốt hơn và dễ dàng hơn.