Động cơ Servo

Động cơ Servo là gì? Điều khiển nó như thế nào? Chúng ta hãy cùng nhau tìm hiểu qua bài viết sau đây nhé!

Hình 1. Động cơ Servo MG 966R.

1. Động cơ RC Servo

Là động cơ có tốc độ thấp, momen xoắn cao, có nhiều kích cỡ khác nhau. Không giống như động cơ DC và Stepper, động cơ RC Servo thường không xoay ở góc 360 độ. Thay vào đó, nó bị giới hạn trong phạm vi 180, 270 hoặc 90 độ.

Một tín hiệu điều khiển được gửi đến servo để điều chỉnh trục ở góc mong muốn. Với một tín hiệu duy nhất làm cho nó đơn giản và được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng Arduino.

Động cơ servo được thiết kế cho những hệ thống hồi tiếp vòng kín:

Hình 2. Động cơ servo là một hệ thống vòng kín sử dụng phản hồi vị trí để điều khiển chuyển động và vị trí cuối cùng của nó.

  • Tín hiệu ra của động cơ được nối với một mạch điều khiển.
  • Khi động cơ quay, vận tốc và vị trí sẽ được hồi tiếp về mạch điều khiển này.
  • Nếu có bầt kỳ lý do nào ngăn cản chuyển động quay của động cơ, cơ cấu hồi tiếp sẽ nhận thấy tín hiệu ra chưa đạt được vị trí mong muốn. Mạch điều khiển tiếp tục chỉnh sai lệch cho động cơ đạt được điểm chính xác. Các động cơ servo điều khiển bằng liên lạc vô tuyến được gọi là động cơ servo RC (radio-controlled).
  • Trong thực tế, bản thân động cơ servo không phải được điều khiển bằng vô tuyến, nó chỉ nối với máy thu vô tuyến trên máy bay hay xe hơi. Động cơ servo nhận tín hiệu từ máy thu này.

2. Điều khiển Động cơ Servo bằng PWM

2.1. Cấu tạo động cơ Servo

Bên trong một Servo cổ điển có bốn thành phần chính, bao gồm:

  • Động cơ DC.
  • Hộp số.
  • Biến trở.
  • Mạch điều khiển.

Để hiểu rõ hơn về cấu tạo bên trong của động cơ Servo, ta hãy cùng xem đoạn video sau:

2.2. Cách thức hoạt động của Servo

Hình 3. Cách thức hoạt động của Servo bên trong các thành phần Mạch điều khiển chiết áp động cơ DC.

Trong các động cơ Analog Servo, tín hiệu PWM có cho kỳ 20ms được sử dụng để điều khiển động cơ.

Một tín hiệu 20ms có tần số 50Hz.

Độ rộng của xung được thay đổi trong khoảng từ 1 đến 2ms để điều khiển vị trí trục động cơ.

Chiết áp được gắn trên bánh răng cuối cùng hoặc trục đầu ra, do đó động cơ cũng quay chiết áp, tạo ra một điện áp liên quan đến góc tuyệt đối của trục đầu ra. Trong mạch điều khiển, điện áp chiết áp này được so sánh với điện áp đến từ đường tín hiệu. Nếu cần, bộ điều khiển kích hoạt mạch cầu H tích hợp cho phép động cơ quay theo hai hướng cho đến khi hai tín hiệu đạt mức chênh lệch bằng không.

Một động cơ servo được điều khiển bằng cách gửi một loạt các xung qua đường tín hiệu. Tần số của tín hiệu điều khiển phải là 50Hz hoặc một chu kỳ xung là 20ms. Độ rộng của xung xác định vị trí góc của servo và các loại servo này thường có thể xoay 180 độ (chúng có giới hạn vật lý khi di chuyển).

Hình 4. Tín hiệu điều khiển động cơ RC Servo.

  • Độ rộng xung 1,5ms sẽ làm cho trục servo nằm ở vị trí 90 độ.
  • Độ rộng xung 1ms sẽ làm cho trục servo nằm ở vị trí 0 độ.
  • Độ rộng xung 2ms sẽ làm cho trục servo nằm ở vị trí 180 độ.

Việc thay đổi độ rộng xung giữa 1ms và 2ms sẽ di chuyển trục servo qua góc giới hạn 180 độ. Bạn có thể điều chỉnh ở bất kỳ góc nào bạn muốn bằng cách điều chỉnh độ rộng xung cho phù hợp.

Hãy xem đoạn video sau để hiểu rõ hơn về cách động cơ Servo hoạt động nhé!

3. Các chân ra của động cơ Servo

Hình 4. Chân ra của động cơ Servo.

Trần Lê Mân

error: Real Group - Efficiency Projects