กลไก servo เป็นระบบควบคุมอัตโนมัติที่ช่วยให้จำนวนการควบคุมเอาท์พุทของวัตถุที่จะติดตามการเปลี่ยนแปลงโดยพลการของเป้าหมายอินพุต (หรือค่าที่กำหนด) Show จากนั้นวิธีการทำให้ได้ตำแหน่งที่แม่นยำของเซอร์โวมอเตอร์วิธีทำความเข้าใจลักษณะวงปิดของมัน อันดับแรกให้ดูที่องค์ประกอบของระบบ AC servo ซึ่งประกอบด้วยไดรเวอร์เซอร์โวและเซอร์โวมอเตอร์ ที่นี่เราส่วนใหญ่พูดคุยเกี่ยวกับหลักการทำงานของไดรฟ์เซอร์โวมอเตอร์เป็นเพียงตัวกระตุ้น ไดอะแกรมแผนผังของไดรเวอร์มีดังนี้ คล้ายกับวงจรหลักของอินเวอร์เตอร์แหล่งจ่ายไฟจะได้รับการแก้ไขและกลับด้านเพื่อให้เกิดการแปลงจาก AC → DC → AC  แผนภาพโครงสร้างไดรฟ์ของเซอร์โว สัญญาณอินพุต / คำสั่งสามารถเป็นสัญญาณควบคุมเช่นตำแหน่งความเร็วและแรงบิดซึ่งสอดคล้องกับโหมดควบคุมสามโหมดของเซอร์โวมอเตอร์ โหมดควบคุมแต่ละโหมดสอดคล้องกับการควบคุมของวงแหวน การควบคุมแรงบิดคือการควบคุมวงปิดปัจจุบันและโหมดความเร็วคือการควบคุมวงปิดความเร็ว โหมดนี้เป็นโหมดควบคุมวงปิดสามโหมด (แรงบิด, ความเร็ว, ตำแหน่ง) ด้านล่างเราวิเคราะห์ลูปปิดทั้งสามของโหมดตำแหน่ง: การควบคุมวงปิดสามโหมดโหมดตำแหน่ง ในรูปด้านบน M หมายถึงเซอร์โวมอเตอร์, PG หมายถึงเอนโค้ดเดอร์และสีน้ำเงินด้านนอกสุดแทนลูปตำแหน่ง เพราะในที่สุดเราก็ควบคุมตำแหน่ง (การวางตำแหน่ง) วงแหวนภายในคือลูปความเร็วและลูปปัจจุบัน (ลูปแรงบิด) ตามลำดับ การวนรอบความเร็วต่ำและการวนรอบปัจจุบันทำหน้าที่เป็นวงแหวนป้องกันเพื่อป้องกันการควบคุมแผงลอยและการโอเวอร์โหลดเพื่อให้มั่นใจความเร็วมอเตอร์คงที่และกระแสมอเตอร์คงที่ เรามุ่งเน้นไปที่วิธีการวนลูปตำแหน่งทำให้มั่นใจว่ามอเตอร์สามารถหมุนได้อย่างแม่นยำในมุมที่กำหนด ถ้าเราให้พัลส์, พัลส์ความคิดเห็นคือ 0, ส่วนเบี่ยงเบนของพัลส์Δp = 1, อินพุตไปยังคอนโทรลเลอร์, ในเวลานี้วงจรไดรฟ์ควบคุมอินเวอร์เตอร์ IPM เพื่อสร้างคลื่น SPWM เพื่อขับเซอร์โวมอเตอร์ คลื่น SPWM นี้ มันแตกต่างจากคลื่นสี่เหลี่ยมของพัลส์ plc ของเรา เมื่อมอเตอร์ขับเคลื่อนตัวเข้ารหัสเพื่อหมุนมันจะส่งพัลส์ป้อนกลับ ในเวลานี้△ p = 0, มอเตอร์หยุดส่งออกและตำแหน่งชีพจรหนึ่งตำแหน่ง กระบวนการทั้งหมดตั้งแต่พัลส์ไปจนถึงการยอมรับพัลส์ป้อนกลับเป็นกระบวนการลูปปิดเพื่อให้แน่ใจว่ามอเตอร์สามารถจัดตำแหน่งได้อย่างถูกต้อง จำนวนพัลส์จะกำหนดระยะทางของการวางตำแหน่ง ความถี่ของพัลส์จะเป็นตัวกำหนดความเร็วของมอเตอร์ เซอร์โวมอเตอร์ (servo motor) เป็นอุปกรณ์ แม่เหล็กไฟฟ้าแบบหนึ่งที่ใช้ในการหมุนตัวขับ (actuator) ไปยังตำแหน่งต่างๆ ด้วยความแม่นยำ โดยใช้สัญญาณพัลส์เพื่อกำหนดตำแหน่งในการหมุน มักนิยมใช้ในรถบังคับวิทยุ เครื่องบินบังคับวิทยุ หรือใช้ควบคุมแขนขาของหุ่นยนต์ ส่วนใหญ่จะรู้จักกันภายใต้ชื่อว่า RC เซอร์โวมอเตอร์ โดยคำว่า RC มาจาก Radio Control หรือการบังคับด้วยวิทยุ เนื่องจากในยุคแรกๆ ของการพัฒนาเซอร์โวมอเตอร์ จะถูกนำมาใช้ในงานวิทยุบังคับเป็นหลัก ปกติแล้วเซอร์โวมอเตอร์ที่ยังไม่ได้รับการปรับแต่งใดๆ นั้นจะใช้ในการควบคุมตำแหน่งของอุปกรณ์ เช่น การบังคับเลี้ยวของรถบังคับวิทยุ หรือใช้สำหรับปรับหางเสือของเรือหรือ เครื่องบิน ซึ่งงานเหล่านี้ต้องการแรงบิด ปัจจุบันเซอร์โวมอเตอร์มีด้วยกัน 2 ชนิดหลักๆ คือ ชนิดอะนาลอกและดิจิตอลรูปร่างภายนอกของเซอร์โวมอเตอร์ทั้งสองชนิดจะคล้ายกันมาก ความแตกต่างจะอยู่ที่วงจรควบคุมที่อยู่ภายใน โดยในชนิดอะนาลอกจะใช้วงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ประกอบด้วยอุปกรณ์ สารกึ่งตัวนำจำพวก ทรานซิสเตอร์ มอสเฟต หรือไอซีออปแอมป์เป็นหลัก ในขณะที่ชนิดดิจิตอลจะใช้ ไมโครโปรเซสเซอร์หรือไมโครคอนโทรลเลอร์เป็นตัวควบคุมหลัก โครงสร้างของเซอร์โวมอเตอร์ รูปที่ 1 แสดงไดอะแกรมการทำงานของเซอร์โวมอเตอร์ P = kwg โดยที่ P คือ พลังงานที่ป้อนให้แก่มอเตอร์ ถ้าหากพลังงานที่จ่ายให้คงที่ เมื่อลดความเร็วรอบลงนั่นย่อมทำให้แรงบิดของมอเตอร์เพิ่มขึ้น การหมุนของมอเตอร์ได้รับการควบคุมจากวงจรควบคุม โดยมีตัวต้านทานปรับค่าได้เป็นตัวกำหนดขอบเขตของแกนหมุน ซึ่งหากไม่มีการปรับแต่งใดๆ แกนหมุนของมอเตอร์จะสามารถหมุนได้ในขอบเขต 0 ถึง 180 องศา (หรือน้อยกว่าขึ้นกับผู้ผลิต) ดังนั้นในการปรับแต่งให้เซอร์โวมอเตอร์สามารถขับแกนหมุนได้รอบตัวจึงมักจะใช้วิธีการถอดตัวต้านทานปรับค่าได้ออก แล้วแทนที่ด้วยตัวต้านทานค่าคงที่ 2 ตัว หรือดัดแปลงให้แกนหมุนของตัวต้านทานปรับค่าได้สามารถหมุนได้รอบตัว แกนหมุนของเซอร์โวมอเตอร์จะมีส่วนปลายเป็นร่องเฟือง (spline) เพื่อให้สามารถติดตั้งอุปกรณ์ที่ใช้ในการเชื่อมโยงไปยังตัวขับหรือกลไกอื่นๆ อุปกรณ์ที่ใช้เชื่อมโยงนั้นเรียกว่า ฮอร์น (horn) ซึ่งมีด้วยกันหลายรูปแบบทั้งแบบเป็นแขน, เป็นแท่ง, กากบาท, แผ่นกลม เป็นต้น สำหรับร่องเฟืองของเซอร์โวมอเตอร์แต่ละยี่ห้อก็มีจำนวนไม่เท่ากัน โดยของ Hitec จะมี 24 ร่องเฟือง ส่วนของ Futaba มี 25 ร่องเฟือง ทำให้ฮอร์นของทั้งสองยี่ห้อไม่สามารถใช้ร่วมกันได้ รูปที่ 2 แสดงการจัดสายสัญญาณของเซอร์โวมอเตอร์ รูปที่ 3 ลักษณะคอนเน็กเตอร์ของเซอร์โวมอเตอร์ คุณสมบัติทางเทคนิคที่สำคัญของ เซอร์โวมอเตอร์ อย่างไรก็ตาม ค่าของความเร็วและแรงบิด ต้องสัมพันธ์กับแรงดันไฟเลี้ยงที่จ่ายให้แก่เซอร์โวมอเตอร์ด้วย ซึ่งมักจะแรงดัน 4.8 หรือ 6V นอกจากนั้นยังมีปัจจัยเกี่ยวกับแรง เสียดทานในระบบเฟืองภายในเซอร์โวมอเตอร์ การหล่อลื่นการเชื่อมโยงระหว่างเฟืองต่อเฟืองในชุดเฟืองทด ที่ส่งผลให้ความเร็วและแรงบิดของ เซอร์โวมอเตอร์เปลี่ยนแปลงไปได้ การทำงานของแผงวงจรควบคุมใน เซอร์โวมอเตอร์ชนิดอะนาลอก รูปที่ 4 ไดอะแกรมการทำงานของแผงวงจรควบคุมในเซอร์โวมอเตอร์ชนิดอะนาลอก ในรูปที่ 4 แสดงไดอะแกรมการทำงานของแผงวงจรควบคุมในเซอร์โวมอเตอร์ชนิดอะนาลอก สัญญาณพัลส์ควบคุมที่ส่งเข้ามาทางอินพุต จะถูกส่งไปยังวงจรกำเนิดสัญญาณพัลส์ภายในด้วย โดยมีความกว้างที่เป็น สัดส่วนกับตำแหน่งของแกนหมุนในปัจจุบัน ทั้งสัญญาณพัลส์ที่กำเนิดขึ้นภายในกับสัญญาณพัลส์ควบคุมจะถูกส่งไปยังวงจรเปรียบเทียบเพื่อทำการหักล้างสัญญาณ โดยทิศทางของสัญญาณจะขึ้นอยู่กับว่า ระหว่างสัญญาณพัลส์ควบคุมทางอินพุตกับสัญญาณพัลส์ภายใน สัญญาณพัลส์ใดมีความกว้างมากกว่า โดยเอาต์พุตที่ได้เป็นสัญญาณลอจิก “0” หรือ “1” แล้วส่งไปยังวงจรขับมอเตอร์แบบ H-บริดจ์ เพื่อกำหนดทิศทางการหมุน ทางด้านค่าความแตกต่างที่เกิดขึ้นระหว่างพัลส์ทั้งสองสัญญาณจะถูกส่งไปยังวงจรเพิ่มความกว้างพัลส์ เพื่อสร้างสัญญาณพัลส์สำหรับส่งไปขับมอเตอร์ ผ่านวงจรขับมอเตอร์แบบ H-บริดจ์ โดยความแตกต่างของความกว้างพัลส์ 1% ทำให้เกิดสัญญาณพัลส์สำหรับขับมอเตอร์ในระดับ 50% และความเร็วนี้จะลดลงเมื่อแกนหมุนของมอเตอร์เคลื่อนที่เข้าสู่ตำแหน่งที่กำหนด อันเป็นผลมาจากความแตกต่างของความกว้างสัญญาณพัลส์เริ่มลดลง และหยุดลงเมื่อสัญญาณพัลส์ที่นำมาเปรียบเทียบมีค่าความกว้างเท่ากัน รูปที่ 5 แสดงลักษณะของสัญญาณพัลส์ที่ใช้ในการควบคุมเซอร์โวมอเตอร์ วัสดุของเฟืองในเซอร์โวมอเตอร์ (1) ไนล่อน : เป็นวัสดุที่นิยมนำมาใช้ผลิตเฟืองมากที่สุด เนื่องจากมีน้ำหนักเบาและมีเสียงรบกวนน้อยเมื่อทำงาน ความทนทานพอสมควรมักพบในเซอร์โวมอเตอร์ขนาดเล็กและราคาถูก (2) โลหะ : เฟืองที่ผลิตด้วยโลหะจะมีความทน ทานสูง แข็งแรง สามารถทนแรงเสียดทานเมื่อเฟืองขบกันได้สูงมาก ทำให้สามารถนำมาสร้าง เซอร์โวมอเตอร์ที่มีแรงบิดสูงมากได้ โลหะที่พบมากที่สุดในการนำมาผลิตเฟืองคือ ทองเหลือง และถ้าหากมีงบประมาณมากเพียงพอ ควรเลือกใช้เซอร์โวมอเตอร์ที่ใช้เฟืองที่ผลิตจากไทเทเนียม (3) คาร์บอไนต์ (Karbonite) : เป็นวัสดุพิเศษที่ทำมาจากคาร์บอน แล้วแปรรูปมาเป็นวัสดุที่คล้ายพลาสติก Hitec เป็นผู้ที่นำเทคโนโลยีนี้มาใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตเฟือง โดยคาร์บอไนต์จะมีความแข็งแรงและทนทานมากกว่าเฟืองไนลอน ในขณะที่มีน้ำหนักเบา ดังในเซอร์โวมอเตอร์สมัยใหม่จึงนิยมใช้เฟืองที่ผลิตจากวัสดุชนิดนี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเซอร์โวมอเตอร์ชนิดดิจิตอลที่ใช้หุ่นยนต์ Humanoid มอเตอร์เซอร์โวเป็นมอเตอร์ที่ใช้การควบคุมแบบใดเซอร์โวมอเตอร์ (Servo Motor) เป็นมอเตอร์ที่มีการควบคุมการเคลื่อนที่ของมัน (State) ไม่ว่าจะเป็นระยะ ความเร็ว มุมการหมุน โดยใช้การควบคุมแบบป้อนกลับ (Feedback control) เป็นอุปกรณ์ที่สามารถควบคุมเครื่องจักรกล หรือระบบการทํางานนั้นๆ ให้เป็นไปตามความต้องการ เช่น ควบคุมความเร็ว (Speed), ควบคุมแรงบิด (Torque), ควบคุมแรงตําแหน่ ...
อุปกรณ์ Servo motor จัดเป็นอุปกรณ์ประเภทใดServo Motor เป็นอุปกรณ์ที่สามารถควบคุมเครื่องจักรกล หรือระบบการทํางานนั้นๆ ให้เป็นไปตามความต้องการ เช่น ควบคุมความเร็ว (Speed) , ควบคุมแรงบิด (Torque) , ควบคุมแรงตําแหน่ง (Position) โดยให้ผลลัพธ์ตามความต้องการที่มีความแม่นยําสูง
Servo motor หมุนยังไงServo Motor จะหมุนไปที่ตำแหน่ง 180 องศา และ หยุดเป็นเวลา 1 วินาที จากนั้นจะหมุนกลับไปที่ตำแหน่ง 0 องศา และวนรอบไปเช่นนี้เรื่อยๆ
Servo motor มีกี่ประเภทเซอร์โวมอเตอร์ในกลุ่มนี้ประกอบด้วย DC Servo (Brushless), AC Servo ซึ่งมีทั้งแบบซิงโครนัสเซอร์และอะซิงโครนัสเซอร์โว (การนำเอาInduction Motor เข้ามาใช้เป็นระบบขับเคลื่อนเซอร์โวมอเตอร์) และ Stepping Servo motor.
|
Servo motor เป็นกลไกวงจรแบบใด
ลิขสิทธิ์ © 2024 th.cemle Inc.
