Hà Nội Động cơ Servo là gì? Tổng quan về hệ thống Servo

Bạn có bao giờ tự hỏi hay nghĩ về cách để điều khiển một con robot (trong ứng dụng quân sự chúng ta thường thấy những con robot giữ bom, gỡ bom,..); hay đơn giản hơn là những cánh tay robot trong các hệ thống dây chuyền trong công nghiệp; hay là các máy cắt cnc với khả năng chuyển động chính xác để phay, tiện hay uốn kim loại hoặc các hệ thống định vị ăng-ten kiểm soát độ chính xác theo phương vị và độ cao, chúng hoạt động như thế nào? Tại sao chúng có thể chuyển động chính xác được như vậy?
Trong bài này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về động cơ Servo là gì, cách mà chúng hoạt động và xem xét một số tính năng của loại động cơ này kèm theo đó là các ứng dụng của nó.

Động cơ Servo là gì?

Động cơ Servo là một phần của hệ thống vòng kín và bao gồm một số bộ phận cụ thể là mạch điều khiển, động cơ Servo, trục, chiết áp, bánh răng truyền động, bộ khuếch đại và bộ mã hóa (encoder) hoặc bộ phân giải.
Động cơ Servo là một thiết bị điện độc lập, được sử dụng để quay các bộ phận của máy với hiệu suất cao và độ chính xác cao. Trục đầu ra của động cơ này có thể được di chuyển đến một góc, một vị trí với một vận tốc chỉ định trước mà động cơ thông thường không có. Hiểu đơn giản thì động cơ Servo như một động cơ thông thường và kết hợp nó với một cảm biến để phản hồi vị trí.
Bộ điều khiển là bộ phận quan trọng nhất của động cơ Servo được thiết kế và sử dụng chuyên biệt cho mục đích này. Động cơ Servo là một cơ chế vòng kín kết hợp phản hồi vị trí để điều khiển tốc độ và vị trí quay hoặc tuyến tính. Động cơ được điều khiển bằng tín hiệu điện, analog hoặc digital, xác định chuyển động theo vị trí lệnh cuối cùng của trục. Encoder đóng vai trò như một cảm biến cung cấp phản hồi về tốc độ và vị trí. Mạch này được xây dựng ngay bên trong vỏ động cơ thường được lắp với hệ thống bánh răng.

Phân loại động cơ Servo
Động cơ Servo được phân thành các loại khác nhau dựa trên ứng dụng của chúng, chẳng hạn như động cơ Servo AC và động cơ Servo DC.
Có ba lưu ý chính để lựa chọn động cơ Servo. Đầu tiên dựa trên dòng điện/điện áp sử dụng của chúng là AC hoặc DC, và thứ hai là loại động cơ có sử dụng chổi than hay không và lưu ý thứ ba thường là trường quay động cơ, rôto, chuyển động quay là đồng bộ hay không đồng bộ.

Nguyên lý hoạt động của Servo Motor

Nguyên lý hoạt động của động cơ Servo DC

Nguyên lý hoạt động của động cơ Servo DC dựa trên cấu tạo của bốn thành phần chính: động cơ DC, thiết bị cảm biến vị trí, cụm bánh răng và mạch điều khiển.
Tốc độ của động cơ DC dựa trên điện áp được sử dụng.
Để điều khiển tốc độ động cơ, thường sử dụng một chiết áp để tạo ra một điện áp tương ứng như một trong những đầu vào cho bộ khuếch đại điện áp.
Trong một số mạch, xung điều khiển được sử dụng để tạo ra điện áp tham chiếu DC tương ứng với vị trí hoặc tốc độ mong muốn của động cơ và nó được áp dụng cho bộ chuyển đổi điện áp độ rộng xung.
Độ dài của xung quyết định điện áp đặt tại bộ khuếch đại nhằm tạo ra một điện áp phù hợp tương đương với tốc độ hoặc vị trí mong muốn.
Đối với điều khiển kỹ thuật số, PLC hoặc bộ điều khiển chuyển động (vị trí) khác được sử dụng để tạo xung theo chu kỳ nhiệm vụ nhằm xây dựng nên các quy trình điều khiển chính xác hơn.
Cảm biến tín hiệu phản hồi thông thường là một chiết áp nhằm tạo ra điện áp tương ứng với góc tuyệt đối của trục động cơ thông qua cơ cấu bánh răng. Sau đó, giá trị điện áp phản hồi được sử dụng ở đầu vào của bộ khuếch đại để so sánh.
Bộ khuếch đại so sánh điện áp được tạo ra từ vị trí hiện tại của động cơ do phản hồi của chiết áp và vị trí mong muốn của động cơ tạo ra sai số của điện áp dương hoặc âm.
Điện áp này được áp dụng cho phần ứng của động cơ. Khi sai số tăng lên, điện áp đầu ra được áp dụng cho phần ứng động cơ. Miễn là có điện áp đầu vào, bộ khuếch đại so sánh sẽ khuếch đại điện áp đầu vào và cấp nguồn tương ứng cho phần ứng.
Động cơ quay cho đến khi điện áp bằng không. Nếu sai số âm, điện áp phần ứng đảo chiều và do đó phần ứng quay theo hướng ngược lại.

Ứng dụng động cơ Servo
Các ứng dụng động cơ Servo được áp dụng trong nhiều hệ thống và sản phẩm công nghiệp và thương mại, chẳng hạn như với robot, các động cơ Servo được sử dụng ở mọi “khớp” của robot để thực hiện góc chuyển động chính xác.
Tính năng lấy nét tự động của máy ảnh sử dụng một mô-tơ Servo được tích hợp trong máy ảnh để điều chỉnh chính xác vị trí của ống kính để làm sắc nét hình ảnh khi bị mất nét.
Và với các hệ thống định vị ăng-ten, động cơ Servo được sử dụng cho cả định vị phương vị và trục độ cao của ăng-ten và kính thiên văn, thường được sử dụng bởi đài quan sát thiên văn vô tuyến quốc gia.

Trên đây, MC&TT đã chia sẻ cho các bạn những kiến thức tổng quan về động cơ Servo. Hy vọng với lượng thông tin ở trên, sẽ giúp ích được cho các bạn trong quá trình tìm hiểu, nghiên cứu, học tập và làm việc với động cơ Servo. Xin cảm ơn!