Đồ án môn học: Tìm hiểu về hệ truyền động điện servo

Với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là ngành điện-tự động hóa đã ứng dụng rất nhiều trong công nghiệp. Đối với điều khiển chuyển động trong các hệ thống yêu cầu độ chính xác cao, việc điều khiển tốc độ hay vị trí của các cơ cấu cơ học là hết sức quan trọng. Xuất phát từ tầm quan trọng đó mà Đồ án môn học: Tìm hiểu về hệ truyền động điện servo đã được thực hiện.

Đ  TÀI:TÌM HI U V  H  TĐĐ SERVO Ề Ể Ề Ệ

Giáo viên h ướ ng d n ẫ :  THs Nguy n Đăng Khang ễ

Nhóm sinh viên th c hi n ự ệ :   1. Nguy n Thanh Hi u ễ ế

Tháng 12 năm 2012

NH N XÉT C A GIÁO VIÊN H Ậ Ủ ƯỚ NG D N Ẫ

eee

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

_ _

L I NÓI Đ U Ờ Ầ

V i s  phát tri n không ng ng c a khoa h c k  thu t,đ c bi t là ngành đi n­tớ ự ể ừ ủ ọ ỹ ậ ặ ệ ệ ự 

đ ng hóa đã  ng d ng r t nhi u trong công nghi p.Đ i v i đi u khi n chuy nộ ứ ụ ấ ề ệ ố ớ ề ể ể  

đ ng trong các h  th ng yêu c u đ  chính xác cao,vi c đi u khi n t c đ  hay vộ ệ ố ầ ộ ệ ề ể ố ộ ị trí c a các c  c u c  h c là h t s c quan tr ng.ủ ơ ấ ơ ọ ế ứ ọ

       M t trong nh ng máy móc thông d ng là đ ng c , độ ữ ụ ộ ơ ượ ử ục s  d ng r t r ngấ ộ  rãi trong các lĩnh v c.Chính vì th  vi c đi u khi n đ ng c  và ghép n i chúngự ế ệ ề ể ộ ơ ố  thành m t h  truy n đ ng  t  đ ng là vô cùng quan tr ng đ  tính toán s  d ngộ ệ ề ộ ự ộ ọ ể ử ụ  

đ ng c ộ ơ

Sau m t th i gian làm vi c,nghiên c u,tham kh o chúng em đã hoàn thành đ  tàiộ ờ ệ ứ ả ề  

“Tìm hi u v  H  TĐĐ servo” ể ề ệ Bài làm còn d a trên nhi u lý thuy t,vì v yự ề ế ậ  chúng em đang hoàn thi n và c  g ng th c hi n trong th c t ệ ố ắ ự ệ ự ế

Em xin chân thành c m  n th y NGUY N ĐĂNG KHANG và các th y cô trongả ơ ầ Ễ ầ  

b  môn đã giúp nhóm em hoàn thành đ  án này.ộ ồ

M cL c ụ ụ

CHƯƠNG I: GI I THI U CHUNG V  TĐĐ SERVO Ớ Ệ Ề 3

1 H  tđđ servo ệ 3

2 Đ c đi m h  tđđ servoặ ể ệ 8

CHƯƠNG II:C   S   LÝ THUY T H  TRUY N  Đ NG  SERVOƠ Ở Ế Ệ Ề Ộ 11

1 S  đ  kh iơ ồ ố 11

2 S  đ  nguyên líơ ồ 11

2.1 Các ph n c am t dc servoầ ủ ộ 12

2.2 Servo vàđi ubi nđ r ngxungề ế ộ ộ 12

2.3 Đi ukhi n servo.ề ể 14

3 Cácm chvòngđi ukhi nạ ề ể 15

CHƯƠNG III:TÌM HI U V  AC SERVO MOTOR VÀ DRIVER Ể Ề SGDHSIGMA II­YASKAWA 16

1 Thông s  kĩ thu tố ậ 16

1.1 S  khác bi t so v i  motor thự ệ ớ ường 17

1.2 Các lo i và tính năng c a servo motorạ ủ 20

1.3 Servo Amplifiers 24

2 S  đ  đ u dâyơ ồ ấ 27

3. Thông s  cài đ t và tham số ặ ố 32

3.1 Cài đ t theo đ c đi m thi t bặ ặ ể ế ị 33

3.2 Cài đ t theo máy ch  đi u khi nặ ủ ề ể 40

3.3 Thi t l p Servo Amplifiersế ậ 55

3.4 Thi t l p ch c năng d ngế ậ ứ ừ 58

CHƯƠNG IV  NG  D NG  SERVO MOTORỨ Ụ 61

4.1 Làm phim 62

4.2 Máy hàn 63

4.3 Băng t iả 64

4.4 Máy khoan 65

4.5 Máy dán nhãn 66

4.6 Hướng phát tri nể 69

H  th ng servo không đ n gi n ch  là m t phệ ố ơ ả ỉ ộ ương pháp thay th  đi u khi n v  tríế ề ể ị  

và t c đ  c a các c  c u c  h c, ngoài nh ng thi t b  c  khí đ n gi n, h  th ng ố ộ ủ ơ ấ ơ ọ ữ ế ị ơ ơ ả ệ ốservo bây gi  đã tr  thành m t h  th ng đi u khi n chính trong phờ ở ộ ệ ố ề ể ương pháp 

đi u khi n v  trí và t c đ  Sau đây là m t s  ví d  v  các c  c u đ nh v :ề ể ị ố ộ ộ ố ụ ề ơ ấ ị ị

C  c u đ nh v  đ n gi n :ơ ấ ị ị ơ ả

Các v  d  v  c  c u này đó là xy lanh hay tr c cam hay b  ly h p và phanh hãmị ụ ề ơ ấ ụ ộ ợ

u đi m c a c  c u này đó là đ n gi n, r  ti n, và có th  ho t đ ng   t c đ  

cao

C  c u đ nh v  linh ho t đi u khi n b i servo motorơ ấ ị ị ạ ề ể ở

C  c u này có th  đơ ấ ể ược đi u khi n vòng h , n a kín hay vòng kínề ể ở ử

u đi m c a c  c u này đó là đ  chính xác và đáp  ng t c đ  cao, có th  d  

Chuy n đ ng có th  là chuy n đ ng t nh ti n hay quay.ể ộ ể ể ộ ị ế

u đi m là c  c u ch p hành đ n gi n và nâng cao tu i th  h p s  truy n đ ng 

(do truy n đ ng khá êm).ề ộ

Backlash và hi u ch nh:ệ ỉ

Backlash hi u nôm na đó là gi i h n chuy n đ ng c a m t h  th ng servo.T t ể ớ ạ ể ộ ủ ộ ệ ố ấ

c  các thi t b  c  khí đ u có m t đi m trung tính gi a chuy n đ ng ho c quay ả ế ị ơ ề ộ ể ữ ể ộ ặtheo chi u dề ương và âm (cũng gi ng nh  đ ng c  trố ư ộ ơ ước khi đ o chi u thì v n ả ề ậ

t c ph i gi m v  0). Xét m t chuy n đ ng t nh ti n lui và t i nh  trong hình sau:ố ả ả ề ộ ể ộ ị ế ớ ư

Chuy n đ ng tính ti n này để ộ ế ược đi u khi n b i m t đ ng c  servo.Chuy n ề ể ở ộ ộ ơ ể

đ ng t i và lui độ ớ ược gi i h n b i m t kho n tr ng nh  trong hình. Nh  v y ớ ạ ở ộ ả ố ư ư ậ

đ ng c  s  quay theo chi u dộ ơ ẽ ề ương ho c chi u âm theo m t s  vòng nh t đ nh đặ ề ộ ố ấ ị ể chuy n đ ng c a thanh quét lên toàn b  kho n tr ng đó nh ng không để ộ ủ ộ ả ố ư ược vượt quá kho n tr ng (đây là m t trong nh ng đi u ki n c t lõi c a vi c đi u khi n ả ố ộ ữ ề ệ ố ủ ệ ề ể

đ ng c  servo). Gi i h n này độ ơ ớ ạ ược g i là backlash. Tuy nhiên trong th c t  đ  ọ ự ế ộ

đ ng c  quay nh ng vòng chính xác đ  con trộ ơ ữ ể ượ ựơt tr t chính xác và quét lên toàn 

b  kho n tr ng trên là r t khó th c hi n n u không có m t s  bù tr  cho nó. Và ộ ả ố ấ ự ệ ế ộ ự ừtrong h  th ng servo nh t thi t có nh ng hàm l nh th c hi n vi c bù tr , hi u ệ ố ấ ế ữ ệ ự ệ ệ ừ ệ

ch nh này. Nh  trong hình vỉ ư ẽ

trên, h  th ng servo g i xung l nh hi u ch nh c ng/tr  s  lệ ố ở ệ ệ ỉ ộ ừ ố ượng xung l nh đi u ệ ềkhi n và các xung l nh hi u ch nh này s  không để ệ ệ ỉ ẽ ược tính đ n trong b  đ m ế ộ ếxung. 

H  th ng đi u khi n ệ ố ề ể

Có ba d ng : ạ

Đi u khi n vòng h : ề ể ở

Nghĩa là b  đi u khi n v  trí ch  đ t l nh cho đ ng c  quay mà thôi.ộ ề ể ị ỉ ặ ệ ộ ơ

Đi u khi n n a kín: ề ể ử

   đây s  vòng quay c a step motor đỞ ố ủ ược mã hóa và h i ti p v  b  đi u khi n vồ ế ề ộ ề ể ị trí. Nghĩa là đ n đây thì đ ng c  step ch  quay m t s  vòng nh t đ nh tùy thu c ế ộ ơ ỉ ộ ố ấ ị ộvào “ l nh” c a b  đi u khi n v  trí, nói cách khác b  đi u khi n v  trí có th  ra ệ ủ ộ ề ể ị ộ ề ể ị ể

l nh cho ch y ho c d ng đ ng c  theo m t l p trình s n có tùy thu c vào ý đ  ệ ạ ặ ừ ộ ơ ộ ậ ẵ ộ ồ

c a ngủ ười thi t k ế ế

Đi u khi n vòng kín ề ể

Vòng h i ti p lúc này không ph i h i ti p t  tr c đ ng c  v  mà vòng h i ti p ồ ế ả ồ ế ừ ụ ộ ơ ề ồ ếlúc này là h i ti p v  trí c a bàn ch y thông qua m t thồ ế ị ủ ạ ộ ướt tuy n tính. Lúc này bế ộ 

đi u khi n v  trí không đi u khi n s  vòng quay c a motor n a mà nó đi u khi nề ể ị ề ể ố ủ ữ ề ể  

tr c ti p v  trí c a bàn ch y. Nghĩa là các sai s  tĩnh do sai khác trong các bánh ự ế ị ủ ạ ốrăng hay h  th ng truy n đ ng đệ ố ề ộ ược lo i b ạ ỏ

C u hình c a h  th ng servo:ấ ủ ệ ố

Đ ng c  servo ộ ơ

S  khác bi t c a đ ng c  servo so v i nh ng đ ng c  s  d ng c m  ng t  nói ự ệ ủ ộ ơ ớ ữ ộ ơ ử ụ ả ứ ừchung là nó có m t máy dò đ  phát hi n t c đ  quay và v  trí.ộ ể ệ ố ộ ị

B  đi u khi n (Tính hi u đ u vào)ộ ề ể ệ ầ

Đi u khi n t c đ  đông c  servo quay v i m t t c đ  tề ể ố ộ ơ ớ ộ ố ộ ương  ng v i tính hi u ứ ớ ệ

đi n áp đ u vào. VÌ v y nó giám sát t c đ  quay c a đông c  trong m i th i ệ ầ ậ ố ộ ủ ơ ọ ờ

đi m.ể

2.Đ c đi m h  TĐĐ servo.ặ ể ệ

D i công su t có gi i h n trên kho ng 30 kW. Vì h  TĐ không c n đả ấ ớ ạ ả ệ ầ ược thi tế  

k  cho ch  đ  dài h nế ế ộ ạ

Quan tr ng h n là giá tr  mômen danh đ nh Mb mà h  TĐ có th  t o nên và ọ ơ ị ị ệ ể ạ

kh  năng quá t i mômen ng n h n (Mmax/Mb), g n li n v i t c đ  quay t i đa ả ả ắ ạ ắ ề ớ ố ộ ốNmax cũng nh  ph m vi ĐK t c đ  quay, bao g m c  hai chi u và t c đ  quay ư ạ ố ộ ồ ả ề ố ộ

b ng không. S  li u v  kh  năng đ  chính xác ch y đ ng đ u   t c đ  quay ằ ố ệ ề ả ộ ạ ồ ề ở ố ộ

th p t i m c nào, c n đấ ớ ứ ầ ược b  sung vào tài li u k  thu t. Đ i v i ĐK đ t v  trí ổ ệ ỹ ậ ố ớ ặ ịhay đ t góc còn c n thêm c  các s  li u v  đ  phân gi i c a v  trí.ặ ầ ả ố ệ ề ộ ả ủ ị

   Hi n t i có th  coi các thông s  danh đ nh sau đây là giá tr  đ nh hệ ạ ể ố ị ị ị ướng cho 

h  TĐ Servo:  ệ

+Mômen quay danh đ nh Mb:  t i 200 Nm  (đôi khi có th  t i 500 Nm) ị ớ ể ớ

+Quá t i mômen quay Mmax/Mb:  3   10 ả

+Gi i h n trên c a t c đ  quay Nmax: 20.000 minớ ạ ủ ố ộ ­1

+Đ  phân gi i đo v  trí tr c đ ng c : t i đa 4.600.000 bộ ả ị ụ ộ ơ ố ướ ức  ng v i 0.0001ớ 0

+Gi i h n dớ ạ ướ ủ ối c a t c đ  quay v n b o đ m quay tròn đ u: 0.01 minộ ẫ ả ả ề ­1

+Kh  năng l p l i c a chuy n đ ng th ng phía sau h p s : 0.1 µm  ả ặ ạ ủ ể ộ ẳ ộ ố

quan tr ng c a các k t c u tr c chuy n đ ng, d n đ n đòi h i đ ng c  và các ọ ủ ế ấ ụ ể ộ ẫ ế ỏ ộ ơ

k t c u đi kèm (h p s , côn n i) c n ph i có quán tính nh  (FI nh )ế ấ ộ ố ố ầ ả ỏ ỏ

   Công su t đ ng t i đa l n (limit dynamic power) theo đ nh nghĩa (Bi n thiên ♦ ấ ộ ố ớ ị ế

c a công su t L = Mmax ủ ấ ⋅ |d  /dt|max)ω

   thông th♦ ường c n có m t ph m vi r ng ĐK t c đ  tuy n tính (k  c  t c đ  ầ ộ ạ ộ ố ộ ế ể ả ố ộquanh đi m đ ng im!)ể ứ

2.2M t s  đòi h i khác v  k t c u đ i v i h  ộ ố ỏ ề ế ấ ố ớ ệ

TĐServo: 

Thoát nhi t t t k  c    tr ng thái đ ng im (d  ki n s nệ ố ể ả ở ạ ứ ự ế ẵ  làm mát đ c ộ

l pậ ) 

Ngăn ng a truy n nhi t qua tr c đ ng c  t i đ i t ng TĐ (t i ph  ừ ề ệ ụ ộ ơ ớ ố ượ ớ ụ

S  đ ng đ uự ồ ề  c a chuy n đ ng (tr c h t   t c đ  quay nh )ủ ể ộ ướ ế ở ố ộ ỏ  

Tích h pợ  đ ng c  ĐK tr c ti p vào đ i t ng ộ ơ ự ế ố ượ

TĐ 

(k t c u g n, ế ấ ọ

b n) ề

Tích h pợ  khâu đo t c đ  quay và v  trí vào đ ng c  ố ộ ị ộ ơ

ĐK(ti t ki m không gian và h  giá thành) ế ệ ạ

Hình 2:Tích h p đ ng c  và c m ợ ộ ơ ả

bi n đo v  trí,đo t c đ  quay(nh  ế ị ố ộ ỏ

g n,giá thành h )ọ ạ

Hình 3:Tích h p đ ng c  đi u khi n và ợ ộ ơ ề ể

tr c vit bi thành h  truy n đ ng tuy n tính gi ụ ệ ề ộ ế ả

CH ƯƠ NG II:C  S  LÝ THUY T H  TRUY N Đ NG Ơ Ở Ế Ệ Ề Ộ  

SERVO

1.S  đ  kh i.ơ ồ ố

Hình 4:S  đ  kh i c a h  truy n đ ng servo.ơ ồ ố ủ ệ ề ộ

2.S  đ  nguyên lý.ơ ồ

Đ ng c  DC và đ ng c  bộ ơ ộ ơ ước v n là nh ng h  h i ti p vòng h  ­ ta c p đi n ố ữ ệ ồ ế ở ấ ệ

đ  đ ng c  quay nh ng chúng quay bao nhiêu thì ta không bi t, k  c  đ i v i ể ộ ơ ư ế ể ả ố ớ

đ ng c  bộ ơ ước là đ ng ộ c  quay m t góc xác đ nh tùy vào s  xung nh n ơ ộ ị ố ậ

được.Vi c thi t l p m t h  th ng đi u ệ ế ậ ộ ệ ố ề khi n đ  xác đ nh nh ng gì ngăn c n ể ể ị ữ ảchuy n đ ng quay c a đ ng c  ho c làm đ ng c  không quay cũng không d  ể ộ ủ ộ ơ ặ ộ ơ ễdàng

M t khác, đ ng c  servo đặ ộ ơ ược thi t k  cho nh ng h  th ng h i ti p vòng ế ế ữ ệ ố ồ ếkín.Tín hi u ra ệ c a đ ng c  đủ ộ ơ ược n i v i m t m ch đi u khi n.Khi đ ng c  ố ớ ộ ạ ề ể ộ ơquay, v n t c và v  trí s  đậ ố ị ẽ ược h i ti p v  m ch đi u khi n này. N u có b t ồ ế ề ạ ề ể ế ầ

k  lý do nào ngăn c n chuy n đ ng quay c a đ ng c , c  c u h i ti p s  nh nỳ ả ể ộ ủ ộ ơ ơ ấ ồ ế ẽ ậ  

th y tín hi u ra ch a đ t đấ ệ ư ạ ược v  trí mong ị mu n. M ch đi u khi n ti p t c ố ạ ề ể ế ụ

ch nh sai l ch cho đ ng c  đ t đỉ ệ ộ ơ ạ ược đi m chính xác.ể

Đ ng c  servo có nhi u ki u dáng và kích thộ ơ ề ể ước, đượ ử ục s  d ng trong nhi u ếmáy khác nhau, t  máy ti n đi u khi n b ng máy tính cho đ n các mô hình máy ừ ệ ề ể ằ ếbay và xe h i.  ng d ng m i nh t c a đ ng c  servo là trong các robot, cùng ơ Ứ ụ ớ ấ ủ ộ ơ

lo i v i các đ ng c  dùng trong mô hình máy bay và xe h i. ạ ớ ộ ơ ơ

2.1.Các ph n c a m t servo ầ ủ ộ ­ Đ ng c  1 chi u (motor)ộ ơ ề

Đ  quay đ ng c , tín hi u s  để ộ ơ ệ ố ược g i t i m ch đi u khi n. Tín hi u này ớ ớ ạ ề ể ệ

kh i đ ng đ ng ở ộ ộ

c , thông qua chu i bánh răng, n i v i vôn k  V  trí c a tr c vôn k  cho bi t ơ ỗ ố ớ ế ị ủ ụ ế ế

v  trí tr c ra ị ụ c a servo.Khi vôn k  đ t đủ ế ạ ược v  trí mong mu n, m ch đi u khi n ị ố ạ ề ể

2.2. Servo và đi u bi n đ  r ng  ề ế ộ ộ

xung.

Tr c c a đ ng c  servo đụ ủ ộ ơ ược đ nh v  nh  vào k  thu t g i là đi62u bi n đ  ị ị ờ ỹ ậ ọ ế ộ

r ng xung ộ (PWM).Trong h  th ng này, servo là đáp  ng c a m t dãy các xung ệ ố ứ ủ ộ

s   n đ nh. C  th  ố ổ ị ụ ể h n, m ch đi u khi n là đáp  ng c a m t tín hi u s  có các ơ ạ ề ể ứ ủ ộ ệ ốxung bi n đ i t  1 ­ 2 ms. Các ế ổ ừ xung này được g i đi 50 l n/giây. Chú ý r ng ở ầ ằkhông ph i s  xung trong m t giây đi u ả ố ộ ề khi n servo mà là chi u dài c a các ể ề ủxung.Servo đòi h i kho ng 30 ­ 60 xung/giây.N u s  này qua th p, đ  chính xác ỏ ả ế ố ấ ộ

và công su t đ  duy trì servo s  gi m.ấ ể ẽ ả

V i đ  dài xung 1 ms, servo đớ ộ ược đi u khi n quay theo m t chi u (gi  s  là ề ể ộ ề ả ửchi u kim ề đ ng h  nhồ ồ ư Hình 5) 

Hình 5

V i đ  dài xung xung 2 ms, servo quay theo chi u ngớ ộ ề ượ ạc l i. K  thu t này còn ỹ ậ

được g i là ọ t  l  s  ­ chuy n đ ng c a servo t  l  v i tín hi u s  đi u khi n.ỉ ệ ố ể ộ ủ ỉ ệ ớ ệ ố ề ểCông su t cung c p cho đ ng c  bên trong servo cũng t  l  v i đ  l ch gi a v  ấ ấ ộ ơ ỉ ệ ớ ộ ệ ữ ịtrí hi n t iệ ạ  c a tr c ra v i v  trí nó c n đ n.N u servo   g n v  trí đích, đ ng c  ủ ụ ớ ị ầ ế ế ở ầ ị ộ ơ

được truy n đ ng v i ề ộ ớ t c đ  th p.Đi u này đ m b o r ng đ ng c  không vố ộ ấ ề ả ả ằ ộ ơ ượ  tquá đi m đ nh đ n.Nh ng n u servo   xa v  trí đích nó s  để ị ế ư ế ở ị ẽ ược truy n đ ng v iề ộ ớ  

v n t c t i đa đ  đ n đích càng nhanh càng t t.Khi tr c ra đ n v  trí mong ậ ố ố ể ế ố ụ ế ị

mu n, đ ng c  gi m t c.Quá trình tố ộ ơ ả ố ưởng ch ng nh  ừ ư ph c t p này di n ra trongứ ạ ễ  kho ng th i gian r t ng n ­ m t servo trung bình có th  quay ả ờ ấ ắ ộ ể 60

o trong vòng ¼ ­ 

½ giây

Các servo khác nhau   góc quay đở ược v i cùng tín hi u 1 ­ 2 ms (ho c b t k ) ớ ệ ặ ấ ỳ

được cung c p.Các servo chu n đấ ẩ ược thi t k  đ  quay t i và lui t  90ế ế ể ớ ừ 0 ­ 1800 khi 

được cung c p toàn b  chi u dài xung. Ph n l n servo có th  quay đấ ộ ề ầ ớ ể ược 1800 hay g n 180ầ 0

N u ta c  đi u khi n servo vế ố ề ể ượt quá nh ng gi i h n c  h c c a nó , tr c ra c a ữ ớ ạ ơ ọ ủ ụ ủ

đ ng c  s  ộ ơ ẽ đ ng v t c n bên trong, d n đ n các bánh răng b  mài mòn hay b  r ụ ậ ả ẫ ế ị ị ơ  

Hi n tệ ượng này kéo dài h n vài giây s  làm bánh răng c a đ ng c  b  phá h y. ơ ẽ ủ ộ ơ ị ủ

Hình 6:M ch đi n t  servo anlogạ ệ ử

2.3.Đi u khi n servo ề ể

.Hình 7: Đi u khi n servo s  d ng AVRề ể ử ụ

3.Các m ch vòng đi u khi n.ạ ề ể

3.1.M ch vòng đi u khi n t c đ ạ ề ể ố ộ

3.2.M ch vòng đi u khi n mômen ạ ề ể

3.3.M ch vòng đi u khi n v  trí ạ ề ể ị

CH ƯƠ NG 3: Tìm hi u v  AC Servo motor và ể ề  

Tiêu chu nẩ

Tiêu chu nẩ

tăng

Tiêu chu nẩ

Tiêu chu nẩ

chu nẩ Tiêu chu nẩ Tiêu chu nẩ

1.1.S  khác bi t so v i motor th ự ệ ớ ườ ng:

V  k t c u và ho t đông c a đ ng c  servo v  c  b n gi ng đ ng c  ề ế ấ ạ ủ ộ ơ ề ơ ả ố ộ ơ

thường.Nh ng nó đư ược thi t k  đ  đáp  ng đ  chính xác cao, t c đ  cao, t n s  caoế ế ể ứ ộ ố ộ ầ ố  

ki m soát t c đ  và v  trí c a các phể ố ộ ị ủ ương tiên c  khí.ơ

Không ph i b t kì đ ng c  nào cũng có th  dùng làm đ ng c  servo.  Đ ng c  servoả ấ ộ ơ ể ộ ơ ộ ơ  

là đ ng c  ho t đ ng d a theo các l nh đi u khi n v  trí và t c đ  Chính vì th  nó ộ ơ ạ ộ ự ệ ề ể ị ố ộ ế

ph i đả ược thi t k  sao cho các đáp  ng là phù h p v i nhu c u đi u khi n. V  c  ế ế ứ ợ ớ ầ ề ể ề ơ

b n thì m t servo motor và m t đ ng c  bình thả ộ ộ ộ ơ ường gi ng nhau v  m c c u t o ố ề ặ ấ ạ

và nguyên lý ho t đ ng ( cũng có ph n c m ph n  ng, khe h  t  thông, cách đ u ạ ộ ầ ả ầ ứ ở ừ ấdây … ). Tuy nhiên tu  theo nhu c u đi u khi n mà nó có m t s  đi m c i ti n h nỳ ầ ề ể ộ ố ể ả ế ơ  (dành cho nh ng m c đích đ c bi t) so v i đ ng c  thữ ụ ặ ệ ớ ộ ơ ường. Sau đây là m t vài ví ộ

d  v  nét đ t tr ng c a đ ng c  servo:ụ ề ặ ư ủ ộ ơ

1.Tăng t c đ  đáp  ng t c đ : ố ộ ứ ố ộ

Các đ ng c  bình thộ ơ ường, mu n chuy n t  t c đ  này sang t c đ  khác thì c n có ố ể ừ ố ộ ố ộ ầ

m t kho ng th i gian quá đ  Trong m t s  nhu c u đi u khi n, đòi h i đ ng c  ộ ả ờ ộ ộ ố ầ ề ể ỏ ộ ơ

ph i tăng/gi m t c nhanh chóng đ  đ t đả ả ố ể ạ ược m t t c đ  mong mu n trong th i ộ ố ộ ố ờgian ng n nh t, ho t đ t đắ ấ ặ ạ ược m t v  trí mong mu n nhanh nh t Các đ ng c  ộ ị ố ấ ộ ơ

thường không th  đáp  ng để ứ ược đi u này.Đ  đ ng c  đáp  ng đề ể ộ ơ ứ ược nh ng yêu ữ

c u trên thì nó ph i đầ ả ược thi t k  sao cho rút ng n đáp  ng t c đ  c a đ ng c ế ế ắ ứ ố ộ ủ ộ ơ

Mu n nh  v y ta c n gi m moment quán tính và tăng dòng gi i h n cho đ ng c  ố ư ậ ầ ả ớ ạ ộ ơ

Đ  gi m moment quán tính thì đ ng c  servo để ả ộ ơ ược gi m đả ường kính rotor và lo i ạ

b  các c  c u s t không c n thi t. Đ  tăng dòng gi i h n, đ ng c  servo có th  s  ỏ ơ ấ ắ ầ ế ể ớ ạ ộ ơ ể ử

d ng s t Ferrit đ  làm m ch t  và thi t k  hình d ng lõi s t cho phù h p. Đ i v i ụ ắ ể ạ ừ ế ế ạ ắ ợ ố ớ

đ ng c  nam châm vĩnh c u thì nó c n độ ơ ữ ầ ược thi t k  sao cho ngăn c n đế ế ả ượ ực s  khử 

t  (hình d ng m ch t ) và tăng kh  năng t  tính c a nam châm (s  d ng nam châm ừ ạ ạ ừ ả ừ ủ ử ụ

đ t hi m rare earth magnet).ấ ế

2.Tăng kh  năng đáp  ng: ả ứ

Đáp  ng   đây c n đứ ở ầ ược hi u đó là s  tăng/gi m t c c n ph i “m m” nghĩa là gia ể ự ả ố ầ ả ề

t c là m t h ng s  hay g n nh  là m t h ng s ố ộ ằ ố ầ ư ộ ằ ố

M t s  đ ng c  nh  thang máy hay trong m t s  băng chuy n đòi h i đáp  ng t c ộ ố ộ ơ ư ộ ố ề ỏ ứ ố

đ  c a c  c u ph i “m m”, t c là quá trình quá đ  v n t c ph i x y ra m t cách ộ ủ ơ ấ ả ề ứ ộ ậ ố ả ả ộtuy n tính. Đ  làm đế ể ược đi u này thì cu n dây trong đ ng c  ph i có đi n c m nh  ề ộ ộ ơ ả ệ ả ỏ

nh m lo i b  kh  năng ch ng l i s  bi n đ i dòng đi n do m ch đi u khi n yêu ằ ạ ỏ ả ố ạ ự ế ổ ệ ạ ề ể

c u. Các đ ng c  servo thu c lo i này thầ ộ ơ ộ ạ ường được thi t k  gi m thi u s  cu n ế ế ả ể ố ộdây trong m ch và có kh  năng thu h p các vòng t  trong m ch t  khe h  không khí.ạ ả ẹ ừ ạ ừ ở

3.M  r ng vùng đi u khi n (control range): ở ộ ề ể

M t s  yêu c u trong đi u khi n c n đi u khi n đ ng c    m t d i t c đ  l n h n ộ ố ầ ề ể ầ ề ể ộ ơ ở ộ ả ố ộ ớ ơ

đ nh m c r t nhi u. Đ ng c  bình thị ứ ấ ề ộ ơ ường ch  cho phép đi n áp đ t lên nó ph i b ngỉ ệ ặ ả ằ  

đi n áp ch u đ ng c a đ ng c  và thông thệ ị ự ủ ộ ơ ường không quá l n so v i đi n áp đ nh ớ ớ ệ ị

m c.ứ

Đ ng c  servo thu c lo i này có thi t k  đ t bi t nh m gia tăng đi n áp ch u đ ng ộ ơ ộ ạ ế ế ặ ệ ằ ệ ị ự

ho c tăng kh  năng bão hoà m ch t  trong đ ng c  .Nh  v y đ ng c  servo thu c ặ ả ạ ừ ộ ơ ư ậ ộ ơ ộ

lo i này ph i đạ ả ược tăng cường cách đi n và s  d ng s t Ferrit ho c nam châm đ t ệ ử ụ ắ ặ ấ

th c t  Chính vì th  m t đ ng c  quay 1750 rpm không có nghĩa là nó luôn luôn ự ế ế ộ ộ ơquay   1750 rmp mà nó ch  dao đ ng quanh giá tr  này. Đ ng c  servo khác bi t v i ở ỉ ộ ị ộ ơ ệ ớ

đ ng c  thộ ơ ường là   ch  đ   n đ nh t c đ  khác cao.Các đ ng c  servo lo i này ở ỗ ộ ổ ị ố ộ ộ ơ ạ

thường đượ ử ục s  d ng trong các  ng d ng đòi h i t c đ  chính xác (nh  robot). Nó ứ ụ ỏ ố ộ ư

được thi t k  sao cho có th  gia tăng đế ế ể ược dòng t  trong m ch t  lên khá cao và gia ừ ạ ừtăng t  tính c a c c t  ừ ủ ự ừ

1.2.Các lo i và tính năng c a Servo Motors: ạ ủ

Đ ng c  Servo độ ơ ược phân lo i thành các đ ng c  servo DC, đ ng c  servo AC, và ạ ộ ơ ộ ơ

C u trúc đ ng c  servo AC :ấ ộ ơ

Các tính năng c a đ ng c  servo AC so v i đ ng c  servo DC:ủ ộ ơ ớ ộ ơ

­ Nam châm vĩnh c u đử ược g n s n trên roto   t  trắ ẳ ừ ường quay

­ Cu n dây độ ược cung c p trên các Stator         tĩnh ph n  ng.ấ ầ ứ

­ M t khác, các ch c năng đi n c a Stator m t rotor đặ ứ ệ ủ ộ ược đ o ngả ược, đ ng c  AC ộ ơservo không có các chuy n m ch và chu i than mà đ ng c  DC servo có.ể ạ ổ ộ ơ

Nguyên t c ho t đ ng c a đông c  servo AC:ắ ạ ộ ủ ơ

Thông thường đ u chung đầ ược đ u v i ngu n dấ ớ ồ ương ngu n và đồ ược kích t  theo ừ

th  t  liên t c.ứ ự ụ

Theo hình thì đây là đ ng c  có góc quay 120 đ  cho m i bộ ơ ộ ỗ ước. Rotor trong đ ng c  ộ ơ

có 2 răng. Stator có ba c c cách nhau 120 đ  Khi cu n m t kích đi n thì răng c a ự ộ ộ ộ ệ ủrotor b  hút vào c c m t.N u dòng qua cu n m t b  ng t và đóng dòng cho cu n hai ,ị ự ộ ế ộ ộ ị ắ ộ  rotor quay 120 đ  ngộ ược kim đông h  và răng c a rotor s  hút vào c c hai.ồ ủ ẽ ự

Đ  quay đ ng c  này m t cách liên t c, chúng ta c n c p đi n liên t c luân phiên ể ộ ơ ộ ụ ầ ấ ệ ụcho ba cu n dây.B ng dộ ả ưới đây th  hi n rõ quá trình ho t đ ng c a đ ng c  servo.ể ể ạ ộ ủ ộ ơ

Các đ c đi m c a đ ng c  servo: ặ ể ủ ộ ơ

Hình th c bên ngoài ứ

M u s    ẫ ố

Công su t t i đa áp d ng Servomotor      ấ ố ụ

Công su t t i đa áp d ng Servomotorấ ố ụ

2.S  đ  đ u dây.ơ ồ ấ

2.1 K t n i đ n thi t b  ngo i viế ố ế ế ị ạ

Ph n này cung c p các ví d  v  tiêu chu n s n ph m Sigma II Series  k t n i thi t ầ ấ ụ ề ẩ ả ẩ ế ố ế

b  ngo i vi.ị ạ

2.1.1 M t pha (100V ho c 200V) thông s  k  thu t vi m ch chínhộ ặ ố ỹ ậ ạ

1­Máy c t(MCCB):ắ  B o v  dòng đi n b ng cách đóng c a OFF m ch khi quá dòng ả ệ ệ ằ ử ạ

được phát hi n.ệ

2­Ch ng nhi u:ố ễ  Đượ ử ục s  d ng đ  lo i b  nhi u bên ngoài t  dòng đi n. ể ạ ỏ ễ ừ ệ

3­Công t c t  đi n t : (HI Series)ắ ơ ệ ừ

Thay đ i servo ON và OFF.Cài đ t m t áp tăng trên contactor tổ ặ ộ ừ

4­Phanh ngu n cung c p: Đồ ấ ượ ử ục s  d ng cho m t servomotor v i m t phanh.ộ ớ ộ

5­Đi n tr  tái t o: ệ ở ạ K t n i m t đi n tr  bên ngoài đ  tái t o thi t b  đ u cu i B1 vàế ố ộ ệ ở ể ạ ế ị ầ ố  B2 n u kh  năng tái t o là không đ ế ả ạ ủ

6­Cáp k t n i encoderế ố

7­Đi u hành k  thu t s ,Máy tính cá nhânJUSP­OPO2A­1 và JZSP­CMS00­1 (cáp)ề ỹ ậ ốCho phép người dùng thi t l p các thông s , ho t đ ng tham chi u và đ  hi n th  ế ậ ố ạ ộ ế ể ể ị

ho t đ ng ho c tình tr ng báo đ ng.ạ ộ ặ ạ ộ

Thông tin liên l c và ki m soát cũng có th  v i m t máy tính cá nhân.ạ ể ể ớ ộ

8­Máy đi u khi n ch :ề ể ủ K t n i servo SGDH amplifier đ n máy ch  đi u khi n l u ế ố ế ủ ề ể ư

3

64

1­Máy c t(MCCB):ắ  B o v  dòng đi n b ng cách đóng ti p đi m OFF m ch khi quá ả ệ ệ ằ ế ể ạdòng được phát hi n.ệ

2­Ch ng nhi u:ố ễ  Đượ ử ục s  d ng đ  lo i b  nhi u bên ngoài t  dòng đi n.ể ạ ỏ ễ ừ ệ

3­Công t c t  đi n t : (HI Series)ắ ơ ệ ừ

Thay đ i servo ON và OFF.Cài đ t m t áp tăng trên contactor tổ ặ ộ ừ

4­Phanh ngu n cung c p: Đồ ấ ượ ử ục s  d ng cho m t servomotor v im t phanh.ộ ớ ộ

5­Đi n tr  tái t o: ệ ở ạ K t n i m t đi n tr  bên ngoài đ  tái t o thi t b  đ u cu i B1 vàế ố ộ ệ ở ể ạ ế ị ầ ố  B2 n u kh  năng tái t o là không đ ế ả ạ ủ

6­Cáp k t n i encoderế ố

7­Đi u hành k  thu t s ,Máy tính cá nhânJUSP­OPO2A­1 và JZSP­CMS00­1 (cáp)ề ỹ ậ ốCho phép người dùng thi t l p các thông s , ho t đ ng tham chi u và đ  hi n th  ế ậ ố ạ ộ ế ể ể ị

ho t đ ng ho c tình tr ng báo đ ng.ạ ộ ặ ạ ộ

Thông tin liên l c và ki m soát cũng có th  v i m t máy tính cá nhân.ạ ể ể ớ ộ

8­Máy đi u khi n ch :ề ể ủ K t n i servo SGDH amplifier đ nmáy ch  đi u khi n l u ế ố ế ủ ề ể ư

tr  Yaskawa ho c đữ ặ ược th c hi n b i m t công ty khác.ự ệ ở ộ

 2.1.3 Ba pha (400V) Thông s  k  thu t vi m ch chínhố ỹ ậ ạ

6

1­C p đi n cho phanh: Đấ ệ ược cung c p b i 100VAC ho c 200ACấ ở ặ

      2­Máy c t(MCCB):ắ  B o v  dòng đi n b ng cách đóng ti p đi m OFF m ch khi ả ệ ệ ằ ế ể ạquá dòng được phát hi n.ệ

     3­Ch ng nhi u:ố ễ  Đượ ử ục s  d ng đ  lo i b  nhi u bên ngoài t  dòng đi n.ể ạ ỏ ễ ừ ệ

2.2 Dây m ch chínhạ

Ph n này cho th y nh ng ví d  đi n hình c a dây m ch chính Sigma II servo Series, ầ ấ ữ ụ ể ủ ạ

ch c năng c a ký hi uđ u cu i m ch chính, và t m quan tr ng v  trình t ứ ủ ệ ầ ố ạ ầ ọ ề ự

      2.2.1 Tên và mô t  c a đ u cu i m ch chínhả ủ ầ ố ạ

B ng dả ưới đây cho các tên và mô t  c a ký hi u đ u cu i m ch chính.ả ủ ệ ầ ố ạ

Đ u cu i n i ầ ố ố

đ tấ K t n i v i các thi t b  đ u cu i cung c p đi n n i đ t và đ u cu i đông c  n i đ tố ấế ố ớ ầ ốế ị ầơ ố ấố ấ ệ

B1,B2 ho c ặ

B1,B2,B3

Đ u cu i đi n tr  ầ ố ệ ởtái t o bên ngoàiạ

không k t n i.ế ố

K t n i m t đi n ế ố ộ ệ

tr  bên ngoài tái ởsinh (được cung 

tr  tái t o n i b ).ở ạ ộ ộ

H y b  các dây ủ ỏ

gi a B2 và B3 và ữ

k t n i m t đi n ế ố ộ ệ

tr  bên ngoài tái ởsinh (được cung 

c p b i khách ấ ởhàng) gi a B1 và ữB2 n u năng l c ế ự

c a n i b tái t o ủ ộ ộ ạ

đi n tr  là không ệ ở

đ ủ

tr  bên ngoài tái ởsinh (được cung 

c p b i ngấ ở ười dùng) gi a các ữthi t b  đ u cu i ế ị ầ ốB1 và B2. 

Thông thường ng n và  ắ e1,e 2. N uế

đ  ch ng sóng c p đi n hài hòa là c n thi t, k t ể ố ấ ệ ầ ế ế

n i cung c p đi n DC lò ph n  ng gi a ố ấ ệ ả ứ ữ e 1 và e 2

Đ u cu i m chầ ố ạ  

Đ u cu i m chấ ố ạ  chính dương

Thông thường không k t n iế ố

Ph n này mô t  vi c s  d ng m i đ u n i CN1 trong các tín hi uI / O khu ch đ i ầ ả ệ ử ụ ỗ ầ ố ệ ế ạservo SGDH cũng nh  các th  t c thi t l p các thông s  liên quan cho các d  ư ủ ụ ế ậ ố ự

hình th c tham chi u các đ u vào m ch ứ ế ầ ạ

và s  t  l ố ỷ ệ

H ng s  đi u khi n ằ ố ề ể

t c đ  ố ộ Pn300 đ n Pn308 ế Thi t l p thông s  ki m soát t c đ  nh  tham chi u tăng t c đ  đ u vào và th i ế ậế ố ểố ộ ầ ố ộ ờ ư

gian gi m t c b t đ u m m.ả ố ắ ầ ề

H ng s  ki m soát ằ ố ể

mô­men xo n ắ Pn400 đ n Pn409 ế Thi t l p các thông s  ki m soát mô­men xo n nh  mô­men xo n đ t đắế ậư ố ểắ ạ ược các 

tham chi u đ u vào và gi i h n ngế ầ ớ ạ ược mô­men xo n thu n / đ o.ắ ậ ả

Un00D Kích ho t tính năng theo dõi tham chi u t c đ  và mô­men xo n, cũng nh  giám ố ộ ạ ắ ư ế

sát đ  ki m tra xem tín hi u I / O là ON ể ể ệ

ho c OFF.ặ  3.1 Cài đ t theo đ c đi m thi t bặ ặ ể ế ị

Ph n này mô t  các th  t c thi t l p các thông s  theo kích thầ ả ủ ụ ế ậ ố ước và đ c đi m hi u ặ ể ệ

su t c a thi t b  đấ ủ ế ị ượ ử ục s  d ng

Các b  khu ch đ i servo có ch  đ  xoay ngộ ế ạ ế ộ ược đ o ngả ược hướng quay servomotor 

mà không Rewiring. Chuy n ti p trong các thi t l p tiêu chu n để ế ế ậ ẩ ược đ nh nghĩa là ị

ngược nhìn t  t i.ừ ả

V i ch  đ  quay ngớ ế ộ ược, hướng quay servomotor có th  đ o ngể ả ược mà không thay 

đ i các thông s  khác.Ch  có s  thay đ i (+, ­) c a chuy n đ ng tr c b  đ o ngổ ố ỉ ự ổ ủ ể ộ ụ ị ả ược.  Thi t l p ch  đ  xoay ngế ậ ế ộ ược

      S  d ng tham s  Pn000.0 ử ụ ố

Pn000.0 L a ch n hự ọ ướng  Thi t l p m c ế ậ ặ

đ nh: 0ị T c đ  / ki m soát mômen, ki m soát ố ộ ểể

v  trí ị

S  d ng các cài đ t sau đây đ  ch n hử ụ ặ ể ọ ướng quay servomotor

         Cài đ tặ        Mô tả

      0 Chuy n ti p luân chuy n để ế ể ược đ nh nghĩa là ị

quay ngược(CW)  nhìn t  t i.ừ ả (Tiêu chu n thi t l p)ậ ẩ ế

      1 Chuy n ti p luân chuy n để ế ể ược đ nh nghĩa là ị

xoay chi u kim đ ng h  (CW)  nhìn t  t i.ề ồ ồ ừ ả (Ch  đ  quay ngượế ộc)

      1 Chuy n ti p luân chuy n để ế ể ược đ nh nghĩa là ị

xoay chi u kim đ ng h  (CW)  nhìn t  t i.ề ồ ồ ừ ả (Ch  đ  quay ngượế ộc)

3.1.2 Thi t l p các gi i h n ch c năng Overtravelế ậ ớ ạ ứ

Các ch c năng gi i h n overtravel ph n thi t b  di đ ng đ  ngăn ch nl c n u nó ứ ớ ạ ầ ế ị ộ ể ặ ự ế

vượt quá ph m vi cho phép c a chuy n đ ng.ạ ủ ể ộ