Hệ truyền động động cơ servo

HỆ TRUYỀN ĐỘNG SERVO
I.Tổng quan về hệ truyền động đông cơ servo
Hệ truyền động servo (hệ thống TDD chính xác) điều khiển các chuyển động quay hay thẳng trong các máy móc gia công cơ khí cần độ chính xác cao.
Động cơ servo thường được thiết kế trong các hệ thống có hồi tiếp vòng kín.
Hệ Servo đòi hỏi độ chính xác và chất lượng động học cao đối với quá trình chuyển động.
Đặc điểm của hệ TĐ Servo
Hệ TĐ Servo có phạm vi điều chỉnh tốc độ tuyến tính rất rộng từ 1 đến 10000.
Khả năng quá tải về mômen quay cao.
Khả năng gia tốc lớn
Công suất động tối đa lớn
Hệ thống Servo có độ bền dẻo nhất định để có thể truyền lực và tạo mômen do đó có tần số cộng hưởng riêng lớn nên cần phải ngăn ngừa các mômen xoắn.
Hệ truyền động Servo có sự đồng đều của chuyển động.
Tích hợp động cơ điều khiển trực tiếp vào đối tượng truyền động.
Tích hợp khâu đo tốc độ quay và vị trí vào động cơ điều khiển (tiết kiệm không gian và hạ giá thành).
Động cơ Servo:có thể là động cơ một chiều DC, động cơ bước, động cơ xoay chiều 3 pha dạng đặc biệt.
Tích hợp thiết bị điều khiển: biến tần, PLC
Tích hợp khâu đo tốc độ quay và đo vị trí của động cơ.
Dải công suất giới hạn trong khoảng 30 kW.
II.Cấu trúc của hệ TĐ Servo
Cấu trúc phần cứng
Cấu trúc phần mềm – Hệ vi xử lý kép


1.Các thông số cơ bản hệ TĐ Servo

Các thông số danh định của hệ truyền động Servo:
Mômen quay định mức Mb :tới 200 Nm( có thể lên tới 500 Nm).
Quá tải mômen quay Mmax / Mb : 3…..10
Giới hạn trên của tốc độ quay Nmax : 20.000 min-1
Độ phân giải đo vị trí trục động cơ: tối đa 4.600.000 bước ứng với 0.0001o
Giới hạn dưới của tốc độ quay vẫn đảm bảo quay tròn đều là : 0.01 min-1
Khả năng lặp lại của chuyển động thẳng phía sau hộp số : 0.1 μm.
2.Cấu tạo của động cơ Servo trong hệ TĐ điều khiển (hệ Servo).
Hiện nay trong các hệ truyền động Servo thường sử dụng các loại động cơ đặc biệt kích thích vĩnh cửu (PMSM) dưới dạng BL-DC(Brushless DC-Motor) hoặc động cơ xoay chiều 3 pha-đặc biệt kích thích ngoài.
Động cơ một chiều kích thích vĩnh cửu được ứng dụng trong các hệ truyền động với mômen quay nhỏ (< 1 Nm).
Trong hệ truyền động trực tiếp không hộp số và có hộ số ta dùng động cơ tuyến tính.
Hình ảnh về một số động cơ Servo:
Động cơ Servo R/C dùng trong máy bay
1. Động cơ
2. Mạch điện
3.Dây nguồn dương (đỏ)
4.Dây tín hiệu (vàng hoặc trắng)
5.Dây âm hoặc nối đất(màu đen)
6.Vôn kế
7.Trục /cổ góp đầu ra
8.Các thiết bị phụ của động cơ Servo:bánh răng,trục truyền động ,cần dẫn hướng.
9.Vỏ động cơ
10.Chip điều khiển tích hợp
3.Đặc tính điều khiển đông cơ Servo
Điều khiển mômen quay cho cho hệ TĐ Servo sử dụng động cơ xoay chiều 3 pha đặc biệt kích thích vĩnh cửu
Các hệ TĐ Servo phải có khả năng áp đặt mômen quay cho động cơ chính xác và kịp thời.
Có 2 phương pháp điều khiển động cơ Servo phổ biến là:
Hệ TĐ Servo được điều khiển theo tựa từ thông rotor có cảm biến đo góc rotor.
Hệ TĐ Servo được điều khiển theo tựa từ thông các thành phần dòng trên hệ tọa độ từ thông, Sử dụng mạch nghịch lưu nguồn áp điều khiển kiểu băm xung với dòng hình sin.
Việc ta sử dụng động cơ XC 3 Pha –KĐB kích thích vĩnh cửu và điều chỉnh theo tựa từ thông rotor có ưu điểm:
Software điều khiển của động cơ khá đơn giản
Đồng bộ liên tục khâu điều chỉnh dòng thành phần dòng điện với vị trí.
Điều khiển vị trí của trục động cơ bằng cách điều chế độ rộng xung:

4.Các chế độ điều khiển của hệ TĐ Servo
Hệ truyền đông Servo có 2 chế điều khiển:
Chế độ điều khiển vòng hở (không có tín hiệu phản hồi).
Chế độ điều khiển vòng kín (có tín hiệu phản hồi).
Ví dụ vòng kín có tín hiệu phản hồi dùng Encoder
5.Một số mạch điều khiển hệ TĐ Servo


IV.Hệ truyền đông Servo của hãng SURE-Đài Loan
1.Mạch Lực
Bộ lọc nhiễu
Bộ điều khiển động cơ Servo
Sơ đồ bộ điều khiển vị trí


Encoder
Sơ đồ điều khiển vị trí

Cấu trúc mạch điều khiển vị trí
Cảm biến vị trí
Xử lỳ lệnh điều khiển vị trí
Bộ điều khiển vị trí
Bộ khuyếch đại
Bộ điều khiển động cơ Servo
Các thiết bị trong hệ Servo


Nguồn AC
Bộ điều khiển động cơ Servo AC
Máy tính giao tiếp phần mềm
Động cơ Servo
Bộ điều chỉnh
Kết nối
Thông số kỹ thuật của bộ điều khiển Servo AC của hãng SURE
III. ứng dụng
Ứng dụng trong dây truyền phân loại sản phẩm
Ứng dụng
Ứng dụng trong dây truyền dán nhãn sản phẩm
Ứng dụng
Ứng dụng trong dây truyền cuốn dây, sợi
Ứng dụng
Ứng dụng trong dây truyền rót nhiên liệu