I. ความแตกต่างระหว่างมอเตอร์สเต็ปเปอร์และเซอร์โวและเซอร์โวมอเตอร์

สเต็ปเปอร์มอเตอร์: เป็นสัญญาณชีพจรไฟฟ้าเข้าสู่การกระจัดเชิงมุมหรือการกระจัดของเส้นขององค์ประกอบการควบคุมแบบเปิดโล่ง พูดง่ายๆคือมันขึ้นอยู่กับสัญญาณชีพจรไฟฟ้าเพื่อควบคุมมุมและจำนวนการเลี้ยว ดังนั้นเขาจึงพึ่งพาสัญญาณชีพจรเพื่อกำหนดว่าการหมุนมากแค่ไหน เนื่องจากไม่มีเซ็นเซอร์มุมหยุดอาจเบี่ยงเบน อย่างไรก็ตามสัญญาณชีพจรที่แม่นยำลดการเบี่ยงเบน

เซอร์โวมอเตอร์: พึ่งพาวงจรควบคุมเซอร์โวเพื่อควบคุมความเร็วของมอเตอร์ผ่านเซ็นเซอร์เพื่อควบคุมตำแหน่งการหมุน ดังนั้นการควบคุมตำแหน่งจึงแม่นยำมาก และความเร็วในการหมุนก็เป็นตัวแปร

เซอร์โว (เซอร์โวอิเล็กทรอนิกส์): ส่วนประกอบหลักของเซอร์โวคือเซอร์โวมอเตอร์ มันมีวงจรควบคุมเซอร์โวมอเตอร์ + ชุดเกียร์ลด โอ้ใช่เซอร์โวมอเตอร์ไม่มีชุดเกียร์ลด และเซอร์โวมีชุดเกียร์ลด

ในกรณีของเซอร์โวขีด จำกัด จะต้องอาศัยโพเทนชิออมิเตอร์ภายใต้เพลาเอาท์พุทเพื่อกำหนดมุมพวงมาลัยของแขนหางเสือ การควบคุมสัญญาณเซอร์โวเป็นสัญญาณความกว้างพัลส์มอดูเลต (PWM) ซึ่งไมโครคอนโทรลเลอร์สามารถสร้างสัญญาณนี้ได้อย่างง่ายดาย

ii. หลักการพื้นฐานของ Stepper Motor

มันทำงานอย่างไร:

โดยปกติแล้วโรเตอร์ของมอเตอร์จะเป็นแม่เหล็กถาวรและเมื่อกระแสไหลผ่านขดลวดสเตเตอร์ขดลวดสเตเตอร์จะสร้างสนามแม่เหล็กเวกเตอร์ สนามแม่เหล็กนี้จะขับโรเตอร์ให้หมุนตามมุมเพื่อให้ทิศทางของคู่ของสนามแม่เหล็กของโรเตอร์จะเหมือนกับทิศทางของสนามแม่เหล็กของสเตเตอร์ เมื่อสนามแม่เหล็กเวกเตอร์ของสเตเตอร์หมุนตามมุม โรเตอร์ยังหมุนตามมุมด้วยสนามแม่เหล็กนี้ สำหรับพัลส์ไฟฟ้าอินพุตแต่ละตัวมอเตอร์จะหมุนหนึ่งขั้นตอนเชิงมุมไปข้างหน้า การกระจัดเชิงมุมเอาต์พุตของมันเป็นสัดส่วนกับจำนวนพัลส์อินพุตและความเร็วในการหมุนของมันเป็นสัดส่วนกับความถี่ของพัลส์ โดยการเปลี่ยนลำดับที่ขดลวดมีพลังมอเตอร์จะกลับรายการ ดังนั้นจำนวนและความถี่ของพัลส์และลำดับของการเพิ่มพลังขดลวดของแต่ละเฟสของมอเตอร์สามารถควบคุมได้เพื่อควบคุมการหมุนของมอเตอร์สเต็ปเปอร์

หลักการของการสร้างความร้อน:

มักจะเห็นมอเตอร์ทุกชนิดภายในเป็นแกนเหล็กและขดลวดที่คดเคี้ยว ความต้านทานที่คดเคี้ยวพลังงานจะสร้างความสูญเสียขนาดการสูญเสียและความต้านทานและกระแสเป็นสัดส่วนกับสี่เหลี่ยมซึ่งมักเรียกว่าการสูญเสียทองแดงหากกระแสไม่ได้เป็น DC มาตรฐานหรือคลื่นไซน์จะทำให้เกิดการสูญเสียฮาร์มอนิก; Core มีเอฟเฟกต์ Eddy Hysteresis Eddy ในสนามแม่เหล็กสลับจะทำให้เกิดการสูญเสียขนาดของวัสดุกระแสความถี่แรงดันไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องซึ่งเรียกว่าการสูญเสียธาตุเหล็ก การสูญเสียทองแดงและการสูญเสียเหล็กจะปรากฏในรูปแบบของการสร้างความร้อนซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพของมอเตอร์ โดยทั่วไปแล้วการก้าวเข้าสู่ความแม่นยำในการวางตำแหน่งและแรงบิดประสิทธิภาพมีประสิทธิภาพค่อนข้างต่ำกระแสมีขนาดใหญ่กว่าและส่วนประกอบฮาร์มอนิกสูงความถี่ของกระแสสลับกับความเร็วและการเปลี่ยนแปลง

iii. การก่อสร้างหางเสือ

เซอร์โวส่วนใหญ่ประกอบด้วยที่อยู่อาศัยแผงวงจรมอเตอร์ไดรฟ์ตัวลดเกียร์และองค์ประกอบการตรวจจับตำแหน่ง หลักการทำงานของมันคือตัวรับสัญญาณจะส่งสัญญาณไปยังเซอร์โวและ IC บนแผงวงจรขับมอเตอร์ที่ไม่มีการหมุนเพื่อเริ่มหมุนและกำลังส่งสัญญาณไปยังแขนสวิงผ่านอุปกรณ์ลดและในเวลาเดียวกันเครื่องตรวจจับตำแหน่งจะส่งสัญญาณกลับเพื่อตรวจสอบว่ามันมาถึงตำแหน่งหรือไม่ เครื่องตรวจจับตำแหน่งเป็นตัวต้านทานตัวแปรจริง ๆ เมื่อเซอร์โวหมุนค่าตัวต้านทานจะเปลี่ยนไปตามลำดับและมุมของการหมุนสามารถรู้จักได้โดยการตรวจจับค่าตัวต้านทาน เซอร์โวมอเตอร์ทั่วไปเป็นลวดทองแดงบาง ๆ ที่ล้อมรอบโรเตอร์สามขั้วเมื่อกระแสไหลผ่านขดลวดจะสร้างสนามแม่เหล็กและรอบนอกของแม่เหล็กโรเตอร์เพื่อสร้างแรงผลักดันซึ่งจะสร้างแรงของการหมุน ตามฟิสิกส์ช่วงเวลาของความเฉื่อยของวัตถุนั้นเป็นสัดส่วนโดยตรงกับมวลดังนั้นยิ่งมวลของวัตถุหมุนได้มากขึ้นเท่าใดก็ยิ่งต้องการแรงมากขึ้นเท่านั้น เพื่อให้ได้ความเร็วในการหมุนอย่างรวดเร็วและการใช้พลังงานต่ำเซอร์โวทำจากสายทองแดงบาง ๆ บิดเป็นกระบอกกลวงบาง ๆ ทำให้เกิดโรเตอร์กลวงที่มีน้ำหนักเบามากโดยไม่มีเสาและแม่เหล็กถูกวางไว้ในกระบอกสูบซึ่งเป็นมอเตอร์ถ้วยกลวง

เพื่อให้เหมาะกับสภาพแวดล้อมการทำงานที่แตกต่างกันมีเซอร์โวที่มีการออกแบบกันน้ำและกันฝุ่น และในการตอบสนองต่อความต้องการโหลดที่แตกต่างกันมีเกียร์พลาสติกและโลหะสำหรับเซอร์โวและเกียร์โลหะสำหรับเซอร์โวโดยทั่วไปจะมีแรงบิดสูงและความเร็วสูงพร้อมข้อได้เปรียบที่เกียร์จะไม่ถูกบิ่นเนื่องจากโหลดมากเกินไป เซอร์โวเกรดที่สูงขึ้นจะติดตั้งตลับลูกปืนเพื่อให้การหมุนเร็วขึ้นและแม่นยำยิ่งขึ้น มีความแตกต่างระหว่างลูกปืนลูกหนึ่งและตลับลูกปืนสองลูกแน่นอนว่าลูกปืนลูกบอลสองลูกจะดีกว่า เซอร์โว FET ใหม่ส่วนใหญ่ใช้ FET (Transistor เอฟเฟกต์ฟิลด์) ซึ่งมีข้อได้เปรียบของความต้านทานภายในต่ำและดังนั้นการสูญเสียกระแสไฟฟ้าน้อยกว่าทรานซิสเตอร์ปกติ

iv. หลักการของการดำเนินงานเซอร์โว

จากคลื่น PWM ไปยังวงจรภายในเพื่อสร้างแรงดันไฟฟ้าอคติเครื่องกำเนิดคอนแทคผ่านเกียร์ลดเพื่อขับโพเทนชิออมิเตอร์ให้เคลื่อนที่ดังนั้นเมื่อความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าเป็นศูนย์มอเตอร์จะหยุดเพื่อให้ได้ผลของเซอร์โว

โปรโตคอลสำหรับเซอร์โว PWMS นั้นเหมือนกันทั้งหมด แต่เซอร์โวล่าสุดที่จะปรากฏอาจแตกต่างกัน

โดยทั่วไปโปรโตคอลคือ: ความกว้างระดับสูงใน 0.5ms ~ 2.5ms เพื่อควบคุมเซอร์โวเพื่อผ่านมุมที่แตกต่างกัน

V. วิธีการทำงานของเซอร์โวมอเตอร์

รูปด้านล่างแสดงวงจรควบคุมเซอร์โวมอเตอร์ที่ทำจากแอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการพลังงาน LM675 และมอเตอร์เป็นมอเตอร์ DC เซอร์โว ดังที่เห็นได้จากรูปแอมพลิฟายเออร์การดำเนินงาน Power LM675 จัดทำโดย 15V และแรงดันไฟฟ้า 15V จะถูกเพิ่มเข้าไปในอินพุตในเฟสของแอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการ LM675 ผ่าน Rp 1 และแรงดันเอาต์พุตของ LM675 จะถูกเพิ่มเข้าไปในอินพุตของมอเตอร์เซอร์โว มอเตอร์ติดตั้งเครื่องกำเนิดสัญญาณการวัดความเร็วสำหรับการตรวจจับความเร็วมอเตอร์แบบเรียลไทม์ ในความเป็นจริงเครื่องกำเนิดสัญญาณความเร็วเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าชนิดหนึ่งและแรงดันไฟฟ้าเอาท์พุทของมันเป็นสัดส่วนกับความเร็วในการหมุน เอาต์พุตแรงดันไฟฟ้าจากเครื่องกำเนิดสัญญาณการวัดความเร็ว G ถูกป้อนกลับไปยังอินพุตการกลับด้านของแอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการเป็นสัญญาณข้อผิดพลาดความเร็วหลังจากวงจรตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า ค่าแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดโดยคำสั่งความเร็ว Potentiometer RP1 จะถูกเพิ่มลงในอินพุตในเฟสของเครื่องขยายเสียงการทำงานหลังจากการแบ่งแรงดันไฟฟ้าโดย R1.R2 ซึ่งเทียบเท่ากับแรงดันอ้างอิง

แผนผังควบคุมของเซอร์โวมอเตอร์

Servomotor: ระบุโดยตัวอักษร M สำหรับ Servomotor มันเป็นแหล่งพลังงานสำหรับระบบไดรฟ์ แอมพลิฟายเออร์การดำเนินงาน: แสดงด้วยชื่อวงจรเช่น LM675 เป็นชิ้นส่วนแอมพลิฟายเออร์ในวงจรควบคุมเซอร์โวที่ให้กระแสขับเคลื่อนสำหรับมอเตอร์เซอร์โว

คำสั่งความเร็วโพเทนชิออมิเตอร์ RP1: ตั้งค่าแรงดันอ้างอิงของแอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการในวงจรเช่นการตั้งค่าความเร็ว แอมพลิฟายเออร์ปรับการปรับโพเทนชิออมิเตอร์ RP2: ใช้ในวงจรเพื่อปรับแต่งแอมพลิฟายเออร์ที่ได้รับและขนาดของสัญญาณการตอบกลับความเร็วตามลำดับ

เมื่อโหลดของมอเตอร์เปลี่ยนไปแรงดันไฟฟ้าที่ป้อนกลับไปยังอินพุตกลับหัวของแอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการก็เปลี่ยนไปเช่นเมื่อโหลดของมอเตอร์เพิ่มขึ้นความเร็วจะลดลงและแรงดันไฟฟ้าเอาต์พุตของเครื่องกำเนิดสัญญาณความเร็วจะลดลงระหว่างการลดลงของแรงดันไฟฟ้า แอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการเพิ่มขึ้น ในทางกลับกันเมื่อโหลดมีขนาดเล็กลงและความเร็วมอเตอร์จะเพิ่มขึ้นแรงดันเอาต์พุตของเครื่องกำเนิดสัญญาณการวัดความเร็วจะเพิ่มขึ้นแรงดันไฟฟ้าตอบรับที่เพิ่มเข้ามาในอินพุตกลับหัวของแอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการเพิ่มขึ้นความแตกต่างระหว่างแรงดันไฟฟ้าที่ลดลง โดยอัตโนมัติ