3.5. ĐỒNG HỒ ĐA NĂNG MP53.5.1. Chức năng của MP5 3.5.1. Chức năng của MP5
Đồng hồ đo xung/tốc độ của autunics ứng dụng cho nhiều giải pháp đo lường. Dòng MP5 có 13 chế độ hoạt động: Vòng quay , tốc độ , tần số , tỷ lệ tuyệt đối , thời gian di chuyển , tỷ lệ lỗi , chu kỳ , tỷ trọng , tốc độ di chuyển , lỗi, độ rộng thời gian , đo chiều dài , khoảng thời gian , quá độ.
3.5.2. Đặc tính kỹ thuật của MP5
• Model: MP5Y-44.
• Cách thức hiển thị: Hiển thị LED 7 đoạn. • Kích thước ký tự: w6.8 x H13.8mm. • Điện áp hoạt động cho phép: 90 – 110%. • Công suất tiêu thụ: Max. 7VA.
• Ngõ ra chỉ hiển thị.
• Nguồn cho cảm biến bên ngoài: 12VDC sai số +-10% , 80mA. • Độ trễ : 0 – 9999.
3.5.3. Chức năng chính trong mô hình của MP5Đo tốc độ vòng quay của tải(bánh đà) Đo tốc độ vòng quay của tải(bánh đà)
Hình 3.13: Module Đồng hồ MP5
3.6. ĐỒNG HỒ ĐA NĂNG MT4Y-DA-4N
3.6.1. Đặc điểm
Là phiên bản đa dụng của loại đồng hồ đo hiển thị số, có nhiều tùy chọn ngõ ra (mặc định chỉ loại hiển thị). Ngõ ra giao tiếp RS485 , ngõ ra nối tiếp tốc độ thấp, ngõ ra dòng ( 4-20ma ), ngõ ra BCD , ngõ ra relay , ngõ ra NPN , PNP collector hở.
• Thông số ngõ ra max: 500VDC, 500VAC, 5ADC, 5AAC. • Chức năng tỉ lệ cao thấp.
• Chức năng đo tần số AC: 0.1 – 9999HZ.
• Nhiều chức năng: chức năng giám sát đối với chức năng giá trị hiển thị MAX MIN chức năng delay chu trình hiển thị, chức năng zero, chức năng hiển thị cao.
3.6.2. Đặc tính kỹ thuật MT4Y-DA-40
• Ngõ ra tiếp điểm Relay.
• Nguồn cấp: 100 – 240VAC 50/60HZ (Dải điện áp cho phép: 90 – 110%).
• Ngõ vào: Điện áp, Ampe AC.
• Công suất tiêu thụ: 5VA.
• Phương thức hiển thị: Hiển thị LED 7 đoạn.
• Tần số chức năng đo: Dải đo: 0.100 – 9999
• Dải hiển thị Max: -1999 – 9999 (4 chữ số).
3.6.3. Chức năng chính trong mô hình của MT4Y-DA-4N
Đo dòng của chiết áp qua đầu ra Analog AO2
Hình 3.14. Đồng hồ đa năng MT4Y-DA-4N
3.7 ĐỒNG HỒ ĐA NĂNG MT4Y-DV-4N3.7.1 Đặc điểm MT4Y-DV-4N 3.7.1 Đặc điểm MT4Y-DV-4N
Là phiên bản đa dụng của loại đồng hồ đo hiển thị số. Có nhiều tùy chọn ngõ ra (Mặc định: Loại chỉ hiển thị). Ngõ ra giao tiếp RS485, ngõ ra nối tiếp tốc độ thấp, ngõ ra dòng (4-20mA), ngõ ra BCD, ngõ ra Relay, ngõ ra PNP/NPN collector hở.
Thông số ngõ vào đo: Điện thế DC500V, 100V, 50V, 10V, 5V, 1V, 250mV, 50mVDC. - Kích thước: 72x36.
* Dải hiển thị Max.: -1999 ~ 9999. - Ngõ ra: relay.
* Có nhiều chức năng: kiểm tra hiển thị giá trị max./ min., trì hoãn chu kỳ hiển thị, điều chỉnh điểm zero, hiệu chỉnh hiển thị cao, cài đặt tỉ lệ dòng ngõ ra, v.v.
* Dải nguồn cấp rộng: 100-240VAC.
3.7.2 Đặc tính kĩ thuật
- Ngõ ra tiếp điểm Relay.
- Nguồn cấp: 100-240VAC 50/60Hz (Dải điện áp cho phép: 90~110%). - Ngõ vào đo lường: Điện áp, Am-pe AC.
- Công suất tiêu thụ: 5VA.
- Phương thức hiển thị: Hiển thị LED 7 đoạn (màu đỏ) (Chiều cao ký tự: 14.2mm) - Tần số chức năng đo: Dải đo: 0.100~9999Hz - Dải hiển thị Max: -1999 ~ 9999
3.7.3. Chức năng chính trong mô hình của MT4Y-DV-4N
Đo điện áp của chiết áp ngoài qua đầu ra Analog AO1
Hình 3.15. Đồng hồ đa năng MT4Y-DV-4N
3.8. ĐỒNG HỒ ĐA NĂNG MT4Y-AA-4N
3.8.1. Đặc điểm
Là phiên bản đa dụng của loại đồng hồ đo hiển thị số, có nhiều tùy chọn ngõ ra (mặc định chỉ loại hiển thị). Ngõ ra giao tiếp RS485 , ngõ ra nối tiếp tốc độ thấp, ngõ ra dòng ( 4-20ma ), ngõ ra BCD , ngõ ra relay , ngõ ra NPN , PNP collector hở.
• Thông số ngõ ra max: 500VDC, 500VAC, 5ADC, 5AAC. • Chức năng tỉ lệ cao thấp.
• Chức năng đo tần số AC: 0.1 – 9999HZ.
• Nhiều chức năng: chức năng giám sát đối với chức năng giá trị hiển thị MAX MIN chức năng delay chu trình hiển thị, chức năng zero, chức năng hiển thị cao.
3.8.2. Đặc tính kỹ thuật MT4Y-AA-4N
• Ngõ ra tiếp điểm Relay.
• Nguồn cấp: 100 – 240VAC 50/60HZ (Dải điện áp cho phép: 90 – 110%).
• Ngõ vào: Điện áp, Ampe AC.
• Công suất tiêu thụ: 5VA.
• Phương thức hiển thị: Hiển thị LED 7 đoạn.
• Tần số chức năng đo: Dải đo: 0.100 – 9999 (Có thể thay đổi tùy vào vị trí dấu thập phân).
• Dải hiển thị Max: -1999 – 9999 (4 chữ số).
3.8.3. Chức năng chính trong mô hình của MT4Y-AA-4N
Đo dòng của dộng cơ
Hình 3.16. Đồng hồ đa năng MT4Y-AA-4N
3.9.1. Điều khiển SERVO
Điều khiển servo được thực hiện bằng cách gửi đi một servo tín hiệu PWM (điều chế độ rộng xung), một loạt các xung lặp lại có chiều rộng thay đổi, trong đó chiều rộng của xung (servo hiện đại phổ biến nhất) hoặc chu kỳ làm việc của một mạch xung (ngày nay ít phổ biến hơn) để xác định vị trí đạt được bởi servo. Tín hiệu PWM có thể đến từ một bộ thu điều khiển vô tuyến tới servo hoặc từ các bộ vi điều khiển thông thường như Arduino.
Các thông số cho xung là chiều rộng xung nhỏ nhất, độ rộng xung lớn nhất, và tốc độ lặp lại. Với các giới hạn về tốc độ quay của servo, điểm trung tính được định nghĩa là vị trí mà servo có chính xác cùng một số vòng quay cơ học tiềm năng theo chiều kim đồng hồ khi nó quay ngược chiều kim đồng hồ. Điều quan trọng cần lưu ý là các servo khác nhau sẽ có những giới hạn khác nhau về vòng quay nhưng tất cả chúng đều có một vị trí trung tính, và vị trí đó luôn luôn rộng khoảng 1.5 miligiây (ms).
3.9.2. Chức năng của bộ điều khiển
Cần có nguồn điện cấp tương thích với thiết kế của động cơ servo. Bộ điều khiển động cơ servo thực hiện chức năng này. Bộ điều khiển cung cấp nguồn cho động cơ servo đúng lượng, đúng thời điểm để điều khiển vị trí, tốc độ và momen tương ứng với các đầu vào từ bộ điều khiển chuyển động, phản hồi từ bộ mã hóa xung vòng quay và từ bản thân động cơ servo. Các chức năng khác của bộ điều khiển bao gồm:
• Truyền thông với bộ điều khiển chuyển động.
• Đọc phản hồi từ bộ mã hóa xung vòng quay và điều chỉnh thời gian thực cho mạch vòng điều khiển kín.
• Xử lý các tín hiệu vào/ra ví dụ như các thiết bị an toàn, chế độ đầu vào và các tín hiệu đầu ra về trạng thái hoạt động.
Điều khiển năng lượng cho động cơ servo, bộ điều khiển điện động cơ servo sử dụng một hàng các transistor công suất được gọi là Transistor có cực điều khiển cách ly (IGBT) để kiểm soát năng lượng đưa vào động cơ servo. IGBT có khả năng chuyển mạch nhanh với dòng lớn nên là lựa chọn lý tưởng cho ứng dụng này. IGBT được điều khiển bằng các thiết bị điện tử nhằm sản sinh ra các dạng điện áp, dòng điện, tần số, phân cực và pha đặc thù cung cấp cho động cơ servo. Vì lý do này, mỗi bộ điều khiển thường kết hợp với một dòng động cơ servo cụ thể.
3.9.3 Bộ điều khiển SERVO
a) Đặc điểm và thông số kỹ thuật.
• Model: SV-DA200-0R2-2-S0. • Công suất: 200W.
• Nguồn cấp vào 220VAC 1PH 47/63Hz 1.8/0.8A 200W. • Nguồn ra: 3PH 220VAC 1.8A.
• Tần số đầu ra: 0 ~ 400Hz.
Hình 3.17: Module DRIVER SERVO
Hình 3.18: Sơ đồ kết nối nguồn và thiết bị ngoại vi
Bộ điều khiển và động cơ servo cùng hoạt động để vận hành trong chế độ mạch vòng kín. Khi sử dụng mạch phản hồi, vị trí thực tế, vận tốc hay momen của động cơ servo được so sánh với lệnh chuyển động và bất kỳ sai số nào giữa các cặp giá trị trên đều được xác định. Sau đó, bộ điều khiển động cơ servo sẽ sử dụng các thông tin sai số này để điều chỉnh hoạt động của động cơ theo thời gian thực, sao cho quá trình hoạt động của động cơ đáp ứng được yêu cầu của ứng dụng. Chu trình phản hồi - xác định sai số - triệt tiêu sai số được gọi là mạch vòng điều khiển kín. Mạch vòng điều khiển được xử lý bởi bộ điều khiển động cơ servo, bộ điều khiển chuyển động hoặc cả hai tùy thuộc vào yêu cầu điều khiển. Để đạt được chuyển động như mong muốn cho ứng dụng của mình, chúng ta có thể tách riêng các mạch vòng điều khiển cho vị trí, vận tốc và momen.
a) Điều khiển vị trí (position Loop)
Vị trí được hiểu là vị trí góc tuyệt đối của trục động cơ servo hoặc trong vài trường hợp, là vị trí của thiết bị truyền động bởi động cơ servo. Khi động cơ servo thay đổi vị trí, bộ mã hóa xung vòng quay của động cơ servo sẽ gửi phản hồi vị trí thực tế của trục động cơ tới bộ điều khiển động cơ servo hoặc có thể gửi tín hiệu trực tiếp tới bộ điều khiển chuyển động. Mạch vòng vị trí sẽ tiến hành so sánh vị trí đặt và vị trí thực tế; từ sai số nhận được và các thông số căn chỉnh của mạch vòng, bộ điều khiển tự động điều chỉnh vị trí trục quay động cơ theo thời gian thực để triệt tiêu sai lệch vị trí. Theo cách này, động cơ servo sẽ thực hiện chính xác theo thông số đã đặt trước ngay cả khi điều kiện vận hành thay đổi. Ví dụ như, nếu thiết bị truyền động bởi động cơ servo trở nên khó di chuyển, bộ điều khiển động cơ servo sẽ điều khiển tăng mô men sinh ra và/hoặc điều khiển động cơ vận hành trong khoảng thời gian lâu hơn để đạt được vị trí mong muốn bất chấp ma sát của cơ cấu truyền động.
b) Điều khiển tốc độ (Velocity Loop)
Tốc độ ở đây được hiểu là vận tốc và chiều quay của động cơ servo. Khi động cơ servo tăng tốc hoặc giảm tốc, bộ mã hóa xung vòng quay sẽ gửi vận tốc và chiều quay thực tế tới bộ điều khiển động cơ servo hoặc gửi trực tiếp tới bộ điều khiển chuyển động. Mạch vòng tốc độ sẽ so sánh tốc độ đặt với tốc độ hiện tại; dựa vào sai số tốc độ và các thông số căn chỉnh của mạch vòng, bộ điều khiển động cơ sẽ tự động điều chỉnh vận tốc động cơ theo thời gian thực để đạt được các yêu cầu của ứng dụng. Theo cách này, động cơ servo sẽ thực hiện đúng theo các thông số đã cài đặt ngay cả khi điều kiện vận hành thay đổi. Ví dụ như, nếu động cơ servo truyền động cho một cơ cấu có trọng lượng lớn, động cơ sẽ rất khó để giảm tốc.
Trong trường hợp này, động cơ có thể tăng momen nghịch để dừng tải trong khoảng thời gian và khoảng cách theo yêu cầu của ứng dụng.
c) Điều khiển Mô men (Current Loop)
Momen của động cơ Servo là lực tạo ra từ chuyển động quay của rotor động cơ. Momen tạo ra tỷ lệ thuận với dòng điện hiệu dụng chạy trong cuộn dây stator của động cơ. Dòng hiệu dụng càng cao, momen sinh ra càng lớn. Bộ điều khiển động cơ servo đo trị số dòng hiệu dụng chạy trong cuộn dây stator và dùng phản hồi giá trị này để tự động điều chỉnh dòng điện trong động cơ theo thời gian thực nhằm đáp ứng được yêu cầu mô men của ứng dụng.
• Mã số lỗi và nội dung
• Chế độ cài đặt thông số
3.9.5 Các thông số cài đặt cơ bản
3.10 ĐỘNG CƠ SERVO
3.10.1 Sơ lược về động cơ servo
Động cơ servo là thiểt bị được điều khiển bằng chu trình kín. Từ tín hiệu hồi tiếp vận tốc/vị trí, hệ thống điều khiển số sẽ điều khiển hoạt động của 1 động cơ servo. Với lý do nêu trên nên servo đo vị trí hoặc tốc độ là các bộ phận cần thiết phải tích hợp cho 1 động cơ servo. Đặc tính vận hành của một servo phụ thuộc rất nhiều vào đặc tính từ và phương pháp điều khiển động cơ servo. Có 3 loại động cơ được sử dụng hiện nay đó là động cơ servo AC dựa trên nền tảng động cơ AC lồng sóc; động cơ servo DC dựa trên nền tảng động cơ DC và động cơ servo AC không chổi than dựa trên nền tảng động cơ không đồng bộ.
Động cơ servo là một động cơ điện được thiết kế cho những hệ thống điều khiển có hồi tiếp vòng kín. Tín hiệu ra của động cơ được nối với mạch điều khiển, khi động cơ quay, vận tốc và vị trí sẽ được hồi tiếp về mạch điều khiển. Nếu có bất kì lý do nào ngăn cản chuyển động của động cơ, cơ cấu hồi tiếp sẽ nhận được tín hiệu và chưa đạt được vị trí mong muốn, mạch điều khiển tiếp tục chỉnh sai lệch cho động cơ đạt được điểm chính xác.Động cơ servo được sử dụng trong các hệ thống điều khiển chuyển động để cung cấp một lực cơ học cụ thể trong khoảng thời gian nhất định. Để hoạt động chuẩn xác, động cơ servo phải kểt hợp với: Bộ điều khiển, Bộ điều khiển động cơ (driver), Bộ mã hóa vòng quay (encoder).
• Bộ điều khiển: Thông thường là bộ điều khiển chuyển động chuyên dụng sẽ chạy chương trình điều khiển để thực hiện đúng yêu cầu kỹ thuật của ứng dụng.
• Bộ điều khiển động cơ: Thiết bị điện tử có chức năng cung cấp nguồn cho động cơ đúng lượng, đúng thời điểm đê điều khiển vị trí, vận tốc và momen tương ứng với các đầu vào từ bộ điều khiển chuyển động, phản hồi từ bộ mã hóa vòng quay và từ bản thân động cơ. • Bộ mã hóa vòng quay: tạo phản hồi cho hoạt động của động cơ.
3.10.2 Các đặc trưng của servo
a) Tăng tốc độ đáp ứng tốc độ:
Các động cơ bình thường, muốn chuyển từ tốc độ này sang tốc độ khác thì cần có một khoảng thời gian quá độ. Trong một số nhu cầu điều khiển, đòi hỏi động cơ phải tăng/giảm tốc nhanh chóng để đạt được một tốc độ mong muốn trong thời gian ngắn nhất, hoặt đạt được một vị trí mong muốn nhanh nhất. Ví dụ muốn điều khiển một cơ cấu từ vị trí X đến vị trí X’, ban đầu khi ở xa vị trí X’ thì động cơ quay với vận tốc lớn để tăng tốc, tuy nhiên khi đến gần X’ đòi hỏi động cơ cần giảm tốc tức thì để có thể đạt được vị trí mong muốn một cách chính xác và loại trừ sự vọt lố vị trí. Các động cơ thường không thể đáp ứng được điều này. Để động cơ đáp ứng được những yêu cầu trên thì nó phải được thiết kế sao cho rút ngắn đáp ứng tốc độ của động cơ.
Muốn như vậy ta cần giảm moment quán tính và tăng dòng giới hạn cho động cơ. Để giảm momen quán tính thì động cơ servo được giảm đường kính rotor và loại bỏ các cơ cấu sắt không cần thiết. Để tăng dòng giới hạn, động cơ servo có thể sử dụng sắt Ferrit để làm mạch từ và thiết kế hình dạng lõi sắt cho phù hợp. Đối với động cơ nam châm vĩnh cữu thì nó cần được thiết kế sao cho ngăn cản được sự khử từ (hình dạng mạch từ) và tăng khả năng từ tính của nam châm.
Đáp ứng ở đây cần được hiểu đó là sự tăng/giảm tốc cần phải “mềm” nghĩa là gia tốc là một hằng số hay gần như là một hằng số. Một số động cơ như thang máy hay trong một số băng chuyền đòi hỏi đáp ứng tốc độ của cơ cấu phải “mềm”, tức là quá trình quá độ vận tốc phải xảy ra một cách tuyến tính. Để làm được điều này thì cuộn dây trong động cơ phải có điện cảm nhỏ nhằm loại bỏ khả năng chống lại sự biến đổi dòng điện do mạch điều khiển yêu cầu. Các động cơ servo thuộc loại này thường