Hướng dẫn về động cơ bước và động cơ servo
Động cơ servo được sử dụng như bộ truyền động trong hệ thống điều khiển cho Máy CNC để chuyển đổi các tín hiệu điện nhận được thành độ dịch chuyển góc hoặc tốc độ góc đầu ra trên trục động cơ. Roto bên trong động cơ servo là một nam châm vĩnh cửu. Điện 3 pha U/V/W được điều khiển bởi trình điều khiển tạo thành một trường điện từ. Roto quay dưới tác động của từ trường này. Đồng thời, bộ mã hóa của động cơ phản hồi tín hiệu cho trình điều khiển và trình điều khiển so sánh mục tiêu với giá trị phản hồi. Các giá trị được so sánh và góc quay của rôto được điều chỉnh.
Độ chính xác của động cơ servo được xác định bởi độ chính xác của bộ mã hóa, tức là bản thân động cơ servo có chức năng gửi xung. Nó sẽ gửi ra một số xung tương ứng mỗi lần quay một góc, để các xung của bộ truyền động servo và bộ mã hóa động cơ servo tạo thành một phản ứng. Vì vậy, nó là điều khiển vòng kín.
Động cơ bước là một thiết bị động cơ bước phần tử điều khiển vòng hở chuyển đổi tín hiệu xung điện thành dịch chuyển góc hoặc dịch chuyển tuyến tính. Trong trường hợp không quá tải, tốc độ động cơ và vị trí dừng chỉ phụ thuộc vào tần số của tín hiệu xung và số xung, không bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi tải.
Khi bộ điều khiển bước nhận được tín hiệu xung, nó sẽ điều khiển động cơ bước quay một góc cố định theo hướng đã đặt, được gọi là "góc bước". Bước có thể điều khiển độ dịch chuyển góc bằng cách điều khiển số xung, để đạt được mục đích định vị chính xác. Nó cũng có thể điều khiển tốc độ và gia tốc quay của động cơ bằng cách điều khiển tần số xung của bộ điều khiển, để đạt được mục đích tốc độ cao. Do đó, động cơ bước là điều khiển vòng hở.
Sự khác biệt giữa động cơ bước và động cơ servo
Người điều khiển
Bộ điều khiển động cơ bước là một sản phẩm điện tử có thể phát ra các tín hiệu xung đồng đều. Sau khi tín hiệu được gửi đi vào trình điều khiển động cơ bước, nó sẽ được trình điều khiển chuyển đổi thành tín hiệu dòng điện mạnh mà động cơ bước cần để điều khiển động cơ bước chạy. Bộ điều khiển động cơ bước có thể điều khiển chính xác động cơ bước quay qua mọi góc. Những gì trình điều khiển nhận được là tín hiệu xung. Mỗi khi nhận được xung, trình điều khiển sẽ cung cấp cho động cơ một xung để quay động cơ qua một góc cố định. Do tính năng này, động cơ bước được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau ngày nay.
Bộ điều khiển động cơ servo là bộ điều khiển được sử dụng để điều khiển động cơ servo. Chức năng của nó tương tự như bộ biến tần hoạt động trên động cơ AC thông thường. Nó là một phần của hệ thống servo và chủ yếu được sử dụng trong các hệ thống định vị có độ chính xác cao. Nhìn chung, động cơ servo được điều khiển thông qua 3 cách là vị trí, tốc độ và mô-men xoắn để đạt được vị trí hệ thống truyền động có độ chính xác cao. Hiện tại, nó là sản phẩm cao cấp của công nghệ truyền động.
Kiểm soát độ chính xác
Càng nhiều pha và nhịp của động cơ bước thì độ chính xác càng cao. Động cơ servo dựa trên bộ mã hóa tích hợp. Bộ mã hóa có thang đo càng lớn thì độ chính xác càng cao.
Phương pháp kiểm soát
Một là điều khiển vòng hở và một là điều khiển vòng kín.
Đặc điểm tần số thấp
Động cơ bước dễ bị rung tần số thấp ở tốc độ thấp. Nói chung, công nghệ giảm chấn hoặc phân chia được sử dụng để khắc phục rung tần số thấp, trong khi động cơ servo sẽ không rung ở tốc độ thấp. Hệ thống servo AC có chức năng triệt tiêu cộng hưởng, có thể che phủ sự thiếu độ cứng của máy CNC và hệ thống có chức năng phân tích tần số (FFT) bên trong hệ thống, có thể phát hiện điểm cộng hưởng của máy CNC để tạo điều kiện điều chỉnh hệ thống.
Đặc điểm tần số mô-men xoắn
Mô-men xoắn đầu ra của động cơ bước sẽ giảm khi tốc độ tăng, còn động cơ servo AC có mô-men xoắn đầu ra không đổi.
Khả năng quá tải
Động cơ bước không có khả năng chịu quá tải, trong khi động cơ AC có khả năng chịu quá tải mạnh hơn.
Hiệu suất hoạt động
Động cơ bước áp dụng điều khiển vòng hở. Nếu tần số khởi động quá cao hoặc tải quá lớn, dễ mất bước hoặc dừng đột ngột. Khi tốc độ quá cao, dễ vượt quá. Hệ thống servo là điều khiển vòng kín. Bộ truyền động có thể lấy mẫu trực tiếp tín hiệu phản hồi của bộ mã hóa động cơ. Vòng lặp vị trí và vòng lặp tốc độ được hình thành bên trong. Nhìn chung, sẽ không có mất bước hoặc vượt quá của động cơ bước và hiệu suất điều khiển đáng tin cậy hơn.
Hiệu suất phản hồi tốc độ
Động cơ bước mất hàng trăm mili giây để tăng tốc từ trạng thái dừng đến tốc độ làm việc, trong khi hệ thống servo AC có hiệu suất tăng tốc tốt hơn, thường chỉ mất vài mili giây và có thể được sử dụng trong các tình huống điều khiển đòi hỏi khởi động và dừng nhanh.
Hệ thống servo AC vượt trội hơn động cơ bước về nhiều mặt hiệu suất. Tuy nhiên, động cơ bước thường được sử dụng làm động cơ điều hành trong một số trường hợp ít đòi hỏi hơn. Do đó, trong quá trình thiết kế hệ thống điều khiển, cần xem xét toàn diện các yếu tố như yêu cầu điều khiển và chi phí, và nên lựa chọn động cơ điều khiển phù hợp.
Đọc thêm
Giải pháp điều khiển động cơ bước cho máy chế biến gỗ CNC
Trong quá trình sử dụng máy chế biến gỗ CNC, bạn có thể gặp phải sự cố với trình điều khiển động cơ bước, hãy tham khảo bài viết để biết cách giải quyết sự cố.