servo là gì, hệ thống lái servo

Ổ đĩa servo là ổ đĩa có khả năng điều khiển chính xác được thực hiện thông qua phản hồi tiêu cực và do đó cho phép bạn đạt được các thông số chuyển động cần thiết của cơ thể làm việc.

Các cơ chế loại này có một cảm biến theo dõi một tham số cụ thể, chẳng hạn như tốc độ, vị trí hoặc lực, cũng như một bộ điều khiển (thanh cơ hoặc mạch điện tử) có nhiệm vụ tự động duy trì tham số cần thiết trong quá trình hoạt động của thiết bị , tùy thuộc vào tín hiệu từ cảm biến tại bất kỳ thời điểm nào.

Giá trị ban đầu của tham số vận hành được đặt bằng điều khiển, ví dụ: núm chiết áp hoặc bằng cách sử dụng một hệ thống bên ngoài khác có nhập giá trị số. Vì vậy, biến tần servo tự động thực hiện nhiệm vụ được giao — dựa vào tín hiệu từ cảm biến, nó điều chỉnh chính xác tham số đã đặt và giữ nó ổn định trên biến tần.

Nhiều bộ khuếch đại và bộ điều chỉnh có phản hồi âm có thể được gọi là động cơ servo.Ví dụ, truyền động servo bao gồm phanh và lái trong ô tô, trong đó bộ khuếch đại điều khiển bằng tay nhất thiết phải có phản hồi vị trí âm.

Các thành phần chính của servo:

• Bộ truyền động;

• Cảm biến;

• Bộ điều khiển;

• Bộ chuyển đổi.

Ví dụ, xi lanh khí nén có thanh hoặc động cơ điện có hộp số có thể được sử dụng làm bộ truyền động. Cảm biến phản hồi có thể bộ mã hóa (cảm biến góc) hoặc ví dụ cảm biến hội trường… Bộ điều khiển — biến tần riêng, bộ biến tần, bộ khuếch đại servo (tiếng Anh là Servodrive). Thiết bị điều khiển có thể kể ngay thiết bị cảm biến tín hiệu điều khiển (đầu dò, đầu vào, cảm biến xung kích).

Ở dạng đơn giản nhất, bộ điều khiển cho ổ đĩa servo điện dựa trên một mạch để so sánh các giá trị của tín hiệu đã đặt và tín hiệu đến từ cảm biến phản hồi, do đó điện áp có cực thích hợp được cung cấp đến động cơ điện.

Nếu cần tăng tốc hoặc giảm tốc trơn tru để tránh quá tải động của động cơ điện, thì các sơ đồ điều khiển phức tạp hơn dựa trên bộ vi xử lý sẽ được áp dụng, có thể định vị cơ thể làm việc chính xác hơn. Vì vậy, ví dụ, thiết bị định vị đầu trong đĩa cứng được sắp xếp.

Điều khiển chính xác các nhóm hoặc ổ đĩa servo đơn lẻ đạt được bằng cách sử dụng bộ điều khiển CNC, nhân tiện, bộ điều khiển này có thể được xây dựng trên bộ điều khiển logic khả trình. Các ổ đĩa servo dựa trên các bộ điều khiển như vậy đạt công suất 15 kW và có thể phát triển mô-men xoắn lên tới 50 Nm.

Truyền động servo quay là đồng bộ, với khả năng điều chỉnh cực kỳ chính xác tốc độ quay, góc quay và gia tốc, và không đồng bộ, trong đó tốc độ được duy trì rất chính xác ngay cả ở tốc độ cực thấp.

Động cơ servo đồng bộ có khả năng tăng tốc rất nhanh đến tốc độ định mức. Động cơ servo tuyến tính tròn và phẳng cũng rất phổ biến, cho phép gia tốc lên tới 70 m/s².

Nói chung, các thiết bị servo được chia thành cơ điện và cơ điện. Loại thứ nhất, chuyển động được tạo ra bởi hệ thống pít-tông-xi-lanh và độ phản hồi rất cao, loại thứ hai chỉ sử dụng động cơ điện với hộp số, nhưng hiệu suất thấp hơn nhiều.

Phạm vi ứng dụng của ổ đĩa servo ngày nay rất rộng, do khả năng định vị cực kỳ chính xác của cơ thể làm việc.

Có khóa cơ khí, van và cơ quan làm việc của các công cụ và máy công cụ khác nhau, đặc biệt là với CNC, bao gồm máy tự động để sản xuất bảng mạch in tại nhà máy và các rô-bốt công nghiệp khác nhau và nhiều công cụ chính xác khác. Động cơ servo tốc độ cao rất phổ biến với máy bay mô hình. Đặc biệt, động cơ servo đáng chú ý vì tính đồng nhất đặc trưng của chuyển động và hiệu quả về mức tiêu thụ năng lượng.

Động cơ cổ góp ba cực ban đầu được sử dụng làm ổ đĩa cho động cơ servo, trong đó rôto chứa cuộn dây và stato chứa nam châm vĩnh cửu. Nó cũng có một bàn chải thu gom. Sau đó, số lượng cuộn dây tăng lên năm vòng, mô-men xoắn trở nên lớn hơn và khả năng tăng tốc nhanh hơn.

Giai đoạn cải tiến tiếp theo — các cuộn dây được đặt bên ngoài nam châm, do đó trọng lượng của rôto giảm và thời gian tăng tốc giảm, nhưng chi phí tăng lên. Do đó, một bước cải tiến quan trọng đã được thực hiện — họ đã loại bỏ ống góp (đặc biệt là động cơ rôto nam châm vĩnh cửu đã trở nên phổ biến) và động cơ trở nên không chổi than, thậm chí còn hiệu quả hơn, vì khả năng tăng tốc, tốc độ và mô-men xoắn giờ đây thậm chí còn cao hơn.

Động cơ servo đã trở nên rất phổ biến trong những năm gần đây. Điều khiển bởi Arduino, mở ra nhiều khả năng cho cả ngành hàng không nghiệp dư và người máy (quadcopters, v.v.), cũng như tạo ra các máy cắt kim loại chính xác.

Phần lớn, động cơ servo thông thường sử dụng ba dây để hoạt động. Một trong số đó là nguồn điện, thứ hai là tín hiệu, thứ ba là phổ biến. Một tín hiệu điều khiển được cung cấp cho dây tín hiệu, theo đó cần điều chỉnh vị trí của trục đầu ra. Vị trí của trục được xác định bởi mạch chiết áp.

Bộ điều khiển, thông qua điện trở và giá trị của tín hiệu điều khiển, xác định hướng cần quay để trục đạt đến vị trí mong muốn. Điện áp lấy ra từ chiết áp càng cao thì mô-men xoắn càng lớn.

Nhờ hiệu quả năng lượng cao, khả năng điều khiển chính xác và hiệu suất tuyệt vời, ổ đĩa servo dựa trên động cơ không chổi than ngày càng được tìm thấy trong đồ chơi, thiết bị gia dụng (máy hút bụi hạng nặng có bộ lọc HEPA) và thiết bị công nghiệp.