SERVO LÀ GÌ? CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG SERVO ( CHUẨN TẠI CƠ ĐIỆN ĐÔNG Á )

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? Để khỏi mất thời gian nghiên cứu thì Cơ Điện Đông Á sẽ giúp các anh em hiểu rõ về loại động cơ này trong bài dưới đây luôn nhé.

1. Servo là gì?

Servo là thiết bị tự động có cảm biến phản hồi để điều chỉnh hành động. Đồng thời, còn là một bộ phận của hệ thống điều khiển và cung cấp lực chuyển động cần thiết khi vận hành của các thiết bị máy móc. Có công nghiệp Driver Servo tương tự như Driver máy tính.

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.

2. Cấu tạo servo:

Động cơ Servo hiện nay được ứng dụng rộng rãi và được phân ra 3 loại động cơ chính là: DC Servo, AC Servo và RC Servo. Chúng có cấu tạo như sau:

DC servo:

DC Servo có chổi than có: Rotor, Stator, chổi than và cuộn cảm lõi.

Có ưu điểm là: điều khiển dễ, giá thành rẻ, khả năng kiểm soát tốc độ chính xác và đặc điểm tốc độ momen xoắn khó.

Về nhược điểm là: gây tiếng ồn, nhiệt độ cao và khi vận hành có quán tính cao. Loại Servo này còn giới hạn tốc độ, môi trường không có bụi sẽ không thích hợp. Để khắc phục điều này, người ta thường dùng động cơ Servo không chổi than.

DC Servo không có chổi than: Có cấu tạo giống với động cơ trên nhưng khác ở chỗ các cuộn ở Rotor là động cơ vĩnh cửu.

AC Servo:

Phần lớn AC Servo chủ yếu là động cơ không chổi than và có cấu tạo gồm 2 phần đó là Rotor và Stator.

Rotor: Là nam châm vĩnh cửu có tính từ trường mạnh.

Stator: Là cuộn dây được cuốn riêng biệt và được cấp nguồn để làm quay Rotor.

Có ưu điểm là: điều khiển tốt tốc độ, ít nhiệt độ, không dao động và điều khiển chính xác (tùy thuộc vào bộ mã hóa). Ngoài ra, chúng có tiếng ồn thấp, momen xoắn, có quán tính thấp, không có bàn chải mặc và được bảo trì miễn phí.

Về nhược điểm là: nó có hệ thống phức tạp và giá thanh cao hơn loại DC Servo.

RC Servo:

3. Nguyên lý hoạt động của servo:

Về nguyên lý làm việc, Servo được hình thành bởi hệ thống hồi tiếp vòng kín. Các tín hiệu ra của động cơ sẽ nối với mạch điều khiển. Khi vận hành vận tốc và vị trí của động cơ sẽ hồi tiếp về mạch điều khiển này.

Đặc biệt, nếu chuyển động của động cơ bị ngăn cản bởi lý do nào đó, thì cơ cấu tiếp nhận sẽ thấy tín hiệu ra chưa đạt được vị trí mong muốn. Đồng thời, mạch sẽ tiếp tục điều chỉnh sai lệch cho đến khi đạt được điểm chính xác nhất.