Động cơ servo là gì?

Một động cơ servo là một loại động cơ có thể xoay với độ chính xác tuyệt vời. Thông thường loại động cơ này bao gồm một mạch điều khiển cung cấp phản hồi về vị trí hiện tại của trục động cơ, phản hồi này cho phép các động cơ servo quay với độ chính xác cao. Nếu bạn muốn quay một đối tượng ở một số góc hoặc khoảng cách cụ thể, thì bạn sử dụng động cơ servo. Nó chỉ được tạo thành từ một động cơ đơn giản chạy qua cơ chế servo. Nếu động cơ được cung cấp bởi nguồn điện một chiều thì nó được gọi là động cơ servo DC, và nếu nó là động cơ được cấp nguồn AC thì nó được gọi là động cơ servo AC. Đối với hướng dẫn này, chúng ta sẽ chỉ thảo luận về động cơ DC servo hoạt động. Ngoài những phân loại chính này, còn có nhiều loại động cơ servo khác dựa trên kiểu sắp xếp bánh răng và đặc tính vận hành. Động cơ servo thường đi kèm với sự bố trí bánh răng cho phép chúng ta có được động cơ servo có mô-men xoắn rất cao trong các gói nhỏ và nhẹ. Do những tính năng này, chúng đang được sử dụng trong nhiều ứng dụng như ô tô đồ chơi, máy bay trực thăng và máy bay RC, Người máy, v.v.

Động cơ servo được đánh giá theo kg / cm (kilogam trên cm) hầu hết các động cơ servo sở thích được đánh giá ở 3kg / cm hoặc 6kg / cm hoặc 12kg / cm. Kg / cm này cho bạn biết trọng lượng động cơ servo của bạn có thể nâng ở một khoảng cách cụ thể. Ví dụ: Động cơ Servo 6kg / cm có thể nâng 6kg nếu tải được treo cách trục động cơ 1cm, khoảng cách càng lớn thì khả năng mang trọng lượng càng giảm. Vị trí của động cơ servo được quyết định bởi xung điện và mạch của nó được đặt bên cạnh động cơ.

Cơ chế làm việc của động cơ Servo

Nó bao gồm ba phần:

Thiết bị điều khiển
Cảm biến đầu ra
Hệ thống phản hồi

Nó là một hệ thống vòng kín, nơi nó sử dụng một hệ thống phản hồi tích cực để điều khiển chuyển động và vị trí cuối cùng của trục. Ở đây thiết bị được điều khiển bởi một tín hiệu phản hồi được tạo ra bằng cách so sánh tín hiệu đầu ra và tín hiệu đầu vào tham chiếu.

Ở đây tín hiệu đầu vào tham chiếu được so sánh với tín hiệu đầu ra tham chiếu và tín hiệu thứ ba được tạo ra bởi hệ thống phản hồi. Và tín hiệu thứ ba này đóng vai trò là tín hiệu đầu vào để điều khiển thiết bị. Tín hiệu này tồn tại miễn là tín hiệu phản hồi được tạo ra hoặc có sự khác biệt giữa tín hiệu đầu vào tham chiếu và tín hiệu đầu ra tham chiếu. Vì vậy, nhiệm vụ chính của công cụ phục vụ là duy trì đầu ra của một hệ thống ở giá trị mong muốn khi có tiếng ồn.

Nguyên lý làm việc của động cơ Servo

Servo bao gồm Động cơ (DC hoặc AC), chiết áp, cụm bánh răng và mạch điều khiển. Trước hết, chúng tôi sử dụng cụm bánh răng để giảm RPM và để tăng mô-men xoắn của động cơ. Giả sử ở vị trí ban đầu của trục động cơ servo, vị trí của núm chiết áp sao cho không có tín hiệu điện được tạo ra ở cổng đầu ra của chiết áp. Bây giờ một tín hiệu điện được đưa đến một đầu vào khác của bộ khuếch đại phát hiện lỗi. Bây giờ sự khác biệt giữa hai tín hiệu này, một đến từ chiết áp và một đến từ các nguồn khác, sẽ được xử lý theo cơ chế phản hồi và đầu ra sẽ được cung cấp dưới dạng tín hiệu lỗi. Tín hiệu lỗi này đóng vai trò là đầu vào cho động cơ và động cơ bắt đầu quay.Bây giờ trục động cơ được kết nối với chiết áp và khi động cơ quay, chiết áp và nó sẽ tạo ra tín hiệu. Vì vậy, khi vị trí góc của chiết áp thay đổi, tín hiệu phản hồi đầu ra của nó thay đổi. Sau một thời gian, vị trí của chiết áp đạt đến vị trí mà đầu ra của chiết áp giống với tín hiệu bên ngoài được cung cấp. Ở điều kiện này, sẽ không có tín hiệu đầu ra từ bộ khuếch đại đến đầu vào động cơ vì không có sự khác biệt giữa tín hiệu áp dụng bên ngoài và tín hiệu được tạo ra tại chiết áp, và trong tình huống này, động cơ ngừng quay.sẽ không có tín hiệu đầu ra từ bộ khuếch đại đến đầu vào động cơ vì không có sự khác biệt giữa tín hiệu áp dụng bên ngoài và tín hiệu được tạo ra tại chiết áp, và trong tình huống này, động cơ ngừng quay.sẽ không có tín hiệu đầu ra từ bộ khuếch đại đến đầu vào động cơ vì không có sự khác biệt giữa tín hiệu áp dụng bên ngoài và tín hiệu được tạo ra tại chiết áp, và trong tình huống này, động cơ ngừng quay.

Giao thoa giữa Động cơ Servo với Bộ vi điều khiển:

Việc kết nối các động cơ Servo theo sở thích như động cơ servo s90 với MCU rất dễ dàng. Servos có ba dây ra khỏi chúng. Trong số đó, hai nguồn sẽ được sử dụng cho Nguồn cung cấp (tích cực và tiêu cực) và một sẽ được sử dụng cho tín hiệu được gửi từ MCU. Một MG995 Metal Gear Servo Motor mà thường được sử dụng cho RC xe ô tô hình người bots, vv Những hình ảnh của MG995 được hiển thị dưới đây:

Mã màu của động cơ servo của bạn có thể khác do đó hãy kiểm tra biểu dữ liệu tương ứng của bạn.

Tất cả các động cơ servo đều hoạt động trực tiếp với đường cung cấp + 5V của bạn nhưng chúng tôi phải cẩn thận về lượng dòng điện mà động cơ sẽ tiêu thụ nếu bạn định sử dụng nhiều hơn hai động cơ servo, một tấm chắn servo phù hợp nên được thiết kế.

Điều khiển động cơ Servo:

Tất cả các động cơ đều có ba dây dẫn ra khỏi chúng. Trong số đó, hai nguồn sẽ được sử dụng cho Nguồn cung cấp (tích cực và tiêu cực) và một sẽ được sử dụng cho tín hiệu được gửi từ MCU.

Động cơ servo được điều khiển bởi PWM (Xung với điều chế) được cung cấp bởi các dây điều khiển. Có một xung tối thiểu, một xung tối đa và tốc độ lặp lại. Động cơ servo có thể quay 90 độ từ một trong hai hướng tạo thành vị trí trung tính của nó. Động cơ servo dự kiến sẽ thấy một xung sau mỗi 20 mili giây (ms) và độ dài của xung sẽ xác định xem động cơ quay được bao xa. Ví dụ: xung 1,5ms sẽ làm cho động cơ quay sang vị trí 90 °, chẳng hạn như nếu xung ngắn hơn 1,5ms trục sẽ di chuyển về 0 ° và nếu nó dài hơn 1,5ms nó sẽ quay servo đến 180 °.

Động cơ servo hoạt động trên nguyên tắc PWM (Điều chế độ rộng xung), có nghĩa là góc quay của nó được điều khiển bởi khoảng thời gian xung áp dụng cho mã PIN điều khiển của nó. Về cơ bản động cơ servo được tạo thành từ động cơ DC được điều khiển bởi một biến trở (chiết áp) và một số bánh răng. Lực tốc độ cao của động cơ điện một chiều được chuyển thành mô-men xoắn bằng Bánh răng. Chúng ta biết rằng WORK = FORCE X DISTANCE, trong động cơ DC Lực nhỏ hơn và khoảng cách (tốc độ) cao và trong Servo, lực cao và khoảng cách nhỏ hơn. Chiết áp được kết nối với trục đầu ra của Servo, để tính toán góc và dừng động cơ DC trên góc yêu cầu.

Động cơ servo có thể quay từ 0 đến 180 độ, nhưng nó có thể lên đến 210 độ, tùy thuộc vào sản xuất. Mức độ quay này có thể được kiểm soát bằng cách áp dụng Xung điện có độ rộng thích hợp vào chân Điều khiển của nó. Servo kiểm tra xung sau mỗi 20 mili giây. Xung có độ rộng 1 ms (1 mili giây) có thể xoay servo đến 0 độ, 1,5ms có thể xoay 90 độ (vị trí trung tính) và xung 2 ms có thể xoay nó đến 180 độ.

Tất cả các động cơ servo đều hoạt động trực tiếp với đường cung cấp + 5V của bạn nhưng chúng tôi phải cẩn thận về lượng dòng điện mà động cơ sẽ tiêu thụ nếu bạn định sử dụng nhiều hơn hai động cơ servo, nên thiết kế một tấm chắn servo thích hợp.

Để tìm hiểu thêm về nguyên lý làm việc của động cơ servo và các ứng dụng thực tế, vui lòng kiểm tra các ứng dụng dưới đây, nơi việc điều khiển động cơ servo được giải thích bằng các ví dụ:

Mạch kiểm tra động cơ servo
Giao tiếp động cơ servo với vi điều khiển 8051
Điều khiển động cơ Servo bằng Arduino
Điều khiển Servo với Arduino Do
Điều khiển Servo với Cảm biến Flex
Hướng dẫn sử dụng động cơ Servo Raspberry Pi

Động cơ servo là gì?