Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế và hoàn thiện mô hình KIT thực tập servo motor và driver
Trang Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ SERVO MOTOR VÀ DRIVER 1.1 Động servo Động DC động bước vốn hệ hồi tiếp vòng hở - ta cấp điện để động quay chúng quay ta không biết, kể động bước động quay góc xác định tùy vào số xung nhận Việc thiết lập hệ thống điều khiển để xác định ngăn cản chuyển động quay động làm động không quay không dễ dàng Mặt khác, động servo thiết kế cho hệ thống hồi tiếp vòng kín Tín hiệu động nối với mạch điều khiển Khi động quay, vận tốc vị trí hồi tiếp mạch điều khiển Nếu có bầt kỳ lý ngăn cản chuyển động quay động cơ, cấu hồi tiếp nhận thấy tín hiệu chưa đạt vị trí mong muốn Mạch điều khiển tiếp tục chỉnh sai lệch cho động đạt điểm xác Động servo có nhiều kiểu dáng kích thước, sử dụng nhiều máy khác nhau, từ máy tiện điều khiển máy tính mô hình máy bay xe Ứng dụng động servo robot, loại với động dùng mô hình máy bay xe Hình Một số loại động Servo thị trường GVHD: Th.s Đoàn Minh Hải Trang 1.2 Những loại động Servo phổ biến Có loại động servo sử dụng rộng rãi nay: - Động servo DC : Dựa tảng động DC tức động DC có điều khiển hồi tiếp Hình Ảnh minh họa động DC servo - Hình Cấu trúc động DC servo Động servo R/C(Radio-Controlled) : Là động servo điều khiển liên lạc vô tuyến(điều khiển từ xa) Trong thực tế, thân động servo điều khiển vô tuyến, nối với máy thu vô tuyến mô hình máy bay, xe Động servo nhận tín hiệu từ máy thu GVHD: Th.s Đoàn Minh Hải Trang Hình Ảnh minh họa động RC servo Motor Bảng điện tử Dây nguồn dương Dây tín hiệu Dây nối đất Volt kế Trục bánh Đĩa tròn đính kèm Vỏ động 10 Encoder Hình Cấu trúc động R/C servo - Động servo AC Động AC Servo sử dụng rộng rãi công nghiệp, nhà máy tự động mà cụ thể điều khiển vị trí, vận tốc cấu servo, robot, chuyển động chạy dao máy CNC… GVHD: Th.s Đoàn Minh Hải Trang Hình Ảnh minh họa động AC servo - Động AC servo dựa tảng động xoay chiều pha Động xoay chiều pha làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ Khi cấp điện áp xoay chiều pha vào động cơ, stato xuất từ trường quay, từ trường tác động lên roto làm roto quay theo Hình Stato dòng điện pha GVHD: Th.s Đoàn Minh Hải Trang Hình Cấu trúc động AC servo 1.3 Động AC servo Σ – L Series SGML hãng Yaskawa Nhật Bản Hình Động AC servo Yaskawa SGML-02AF12 1.3.1 Thông số kĩ thuật Bảng thông số kĩ thuật động AC servo SGML-02AF12 GVHD: Th.s Đoàn Minh Hải Trang Các thông số quan trọng cần ý: - Công suất : 200 W Nguồn cấp : 200 V Mômen : 0.673 N.m Tốc độ tối đa : 3000 vòng/phút Encoder : 1024 xung/vòng Bảng thông số sản phẩm dòng SGM servo motor: 1.3.2 Cấu trúc chi tiết GVHD: Th.s Đoàn Minh Hải Trang Hình 10 Cấu trúc chi tiết động AC servo dòng SGML 1.3.3 Kết nối với Driver(servopack) Động AC servo kết nối với Driver đường cáp chính: Một đường cáp nguồn C4: gồm sợi dây hình - Hình 11 Sơ đồ chân đầu cáp C4 Chức chân đầu cáp C4(nối trực tiếp vào Driver): GVHD: Th.s Đoàn Minh Hải Trang - Hai đường cáp tín hiệu C9 Encoder nối với cáp CN2 Driver, cổng kết nối có lỗ: Hình 12 Sơ đồ chân đầu cáp C9 - Chức chân đầu cáp C9 C9N(2 đầu cáp nối với nhau): GVHD: Th.s Đoàn Minh Hải Trang - Cáp C9 nối với đầu cáp C9N Driver: - Hình 13 Sơ đồ chân đầu cáp C9N Cuối dây cáp đầu cáp CN1 Driver Dưới hình thứ tự chân đầu cáp CN2 : GVHD: Th.s Đoàn Minh Hải Trang 10 Hình 14 Sơ đồ chân đầu cáp 2CN - Chức chân đầu cáp CN2 : - Sơ đồ kết nối với Driver : Cáp C4 gồm sợi dây U,V,W GND nối với driver theo thứ tự hình Đầu cáp C9 kết nối với đầu cáp C9N chuyển qua cáp CN2 kết nối với driver vị trí CN2 hình GVHD: Th.s Đoàn Minh Hải Trang 46 : Bit Cn1-11 : Bit Cn1-12 Phần hướng dẫn nêu rõ chương tập hướng dẫn thực hành Chương 4: BÀI TẬP THỰC HÀNH VÀ HƯỚNG DẪN CHI TIẾT 4.1 Bài tập 1: Điều khiển tốc độ động Hướng dẫn thực hành: Muốn điều khiển tốc độ động cơ, trước tiên ta phải nối dây để chọn chế độ điều khiển tốc độ: GVHD: Th.s Đoàn Minh Hải Trang 47 Sau đó, ta gạt công tắc qua bên TỐC ĐỘ Tiếp theo, ta khởi động động cách gạt công tắc qua ON GVHD: Th.s Đoàn Minh Hải Trang 48 Cuối cùng, để điều khiển tốc độ động ta vặn biến trở Volume 4.2 Bài tập 2: Điều khiển mômen động Hướng dẫn thực hành: Muốn điều khiển mômen động cơ, trước tiên ta phải nối dây để chọn chế độ điềukhiển mômen: Sau đó, ta gạt công tắc qua bên MÔMEN GVHD: Th.s Đoàn Minh Hải Trang 49 Tiếp theo, ta khởi động động cách gạt công tắc qua ON Cuối cùng, để điều khiển mômen động ta vặn biến trở Volume Lưu ý: Điều khiển tốc độ ta kiểm tra mắt thường hay dùng counter, nhiên điểu khiển mômen kiểm tra mắt thường mà phải dùng tay để kiểm tra Cách kiểm tra mômen tay: Dùng tay giữ vòng tròn Mica, sau vặn biến trở Volume theo hướng tăng dần, ta cảm nhận sức kéo(mômen) động tăng lên 4.3 Bài tập 3: Điều khiển động chạy thuận – nghịch Hướng dẫn thực hành: Có hai cách để điều khiển động chạy thuận nghịch: - Một điều khiển hình Operator Hai điều khiển thiết bị điều khiển KIT thực tập GVHD: Th.s Đoàn Minh Hải Trang 50 4.3.1 Điều khiển động hình Operator Hướng dẫn vận hành động servo hình Operator OP03: - Ấn phím - Ở MODE Cn, ấn phím - Ấn phím để hiển thị liệu thông số Cn-00 - Ấn phím GVHD: Th.s Đoàn Minh Hải để lựa chọn chế độ cài đặt thông số để lựa chọn thông số Cn-00 để thay đổi liệu thành Trang 51 - Ấn phím - Ấn phím để thiết lập chế độ vận hành kỹ thuật số để đặt động servo lên trạng thái ON Động quay thuận phím - - Ấn phím nhấn giữ để vận hành động Động quay nghịch phím - Ấn phím - Ấn phím - Ấn phím lần để đưa động servo trạng thái OFF để trở Động trở trạng thái OFF để hình trở chế độ cài đặt thông số Cn Kết thúc trình vận hành thử hình OP03A GVHD: Th.s Đoàn Minh Hải nhấn giữ Trang 52 4.3.2 Điều khiển thiết bị điều khiển KIT thực tập - Muốn điều khiển động chạy thuận, ta nối dây theo sơ đồ sau: Sau làm bước điều khiển tốc độ mômen - Muốn điều khiển động chạy nghịch, ta nối dây theo sơ đồ sau: Sau làm bước điều khiển tốc độ mômen 4.4 Bài tập 4: Xác định số xung/vòng Encoder counter Hướng dẫn thực hành: Muốn xác định số xung/vòng Encoder Counter, ta làm bước sau: - Cấp nguồn cho KIT thực tập Nối dây chạy chế độ thuận nghịch GVHD: Th.s Đoàn Minh Hải Trang 53 - Chỉnh chế độ điều khiển tốc độ mômen - Gạt công tắc ĐIỀU KHIỂN qua TỐC ĐỘ MÔMEN: - Có thể gạt công tắc START để khởi động động làm tay GVHD: Th.s Đoàn Minh Hải Trang 54 Điều khiển biến trở Volume: Vặn biến trở để động quay thật chậm, ta vào vòng chia độ để xác định động quay đủ vòng Khi ta xác định số xung/vòng Encoder Counter Điều khiển tay: Ta không khởi động động mà dùng tay để vặn vòng tròn Mica, vào vòng chia độ để xác định động quay đủ vòng Khi ta xác định số xung/vòng Encoder Counter 4.5 Bài tập 5: Tìm giới hạn đo Counter Hướng dẫn thực hành: Muốn tìm giới hạn đo Counter ta có cách: - Tính toán lý thuyết Dùng biến trở Volume để tìm giới hạn đo Counter 4.5.1 Tìm giới hạn đo Counter phép toán Đọc thông số Counter ta thấy tần số đo tối đa 10KHz Với số xung/vòng Encoder 1024 xung/vòng Từ suy tốc độ quay tối đa động mà Counter đo là: = 9,765 vòng/giây = 585,9 vòng/phút GVHD: Th.s Đoàn Minh Hải Trang 55 Mà tốc độ tối đa động 3000 vòng/phút suy giới hạn đo Counter xấp xỉ 1/5 tốc độ tối đa động 4.5.2 Dùng biến trở Volume để tìm giới hạn đo Counter Muốn tìm giới hạn đo Counter biến trở, ta khởi động động chế độ điều khiển tốc độ Sau ta vặn biến trở theo chiều tăng dần Ta quan sát thấy tốc độ đo Counter tăng theo.Ta tiếp tục vặn biến trở tăng đế Counter đo Khi ta xác định góc quay biến trở để tìm giới hạn đo Counter Khi đó, ta sé thấy góc quay biến trở đạt đến giới hạn đo Counter xấp xỉ 1/5 góc quay tối đa biến trở Từ ta suy giới hạn đo Counter 1/5 tốc độ tối đa động Tức xấp xỉ 585,9 vòng/phút 4.6 Bài tập 6: Kiểm tra loại động sử dụng hình Operator Hướng dẫn sử dụng hình để kiểm tra loại động sử dụng - Ấn phím GVHD: Th.s Đoàn Minh Hải để lựa chọn chế độ cài đặt thông số Trang 56 - Ở MODE Cn, ấn phím để lựa chọn thông số Cn-00 - Ấn phím để hiển thị liệu thông số Cn-00 - Ấn phím - Ấn phím để loại motor sử dụng - Ấn phím lần để trở hình chọn bit liệu Cn-00 - Ấn phím để thay đổi liệu thành để quay chế độ cài đặt thông số Cn 4.7 Bài tập 7: Vận hành động cấp tốc độ mặc định Hướng dẫn thực hành: Ta dùng hình Operator để thực GVHD: Th.s Đoàn Minh Hải Trang 57 Để vận hành chế độ cấp tốc độ mặc định, phải cài đặt thông số Cn-02 bit = 1, điều có nghĩa sử dụng mạch analog để điều chỉnh tốc độ động Các bước cài đặt: - Ấn phím để lựa chọn chế độ cài đặt thông số - Ở MODE Cn, ấn phím - Ấn phím để hiển thị liệu thông số Cn-02 - Ấn phím - Ấn phím - Ấn phím để lựa chọn thông số Cn-02 để thay đổi liệu thành để đặt bit Cn-02 lên giá trị để lưu giá trị vừa cài đặt Ấn phím thêm lần để quay chế độ cài đặt thông số Cn Vận hành: Thao tác hai công tắc CN1-1, CN1-12 CN1-15(ĐIỀU KHIỂN) theo biểu đồ sau để vận hành cấp tốc độ đảo chiều quay GVHD: Th.s Đoàn Minh Hải Trang 58 GVHD: Th.s Đoàn Minh Hải Trang 59 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN Những kết đạt được: - Nắm nguyên lý hoạt động ứng dụng động AC Servo - Thiết kế hoàn thiện mô hình KIT thực tập Servo Motor Driver - Tìm hiểu sử dụng Counter để đo tốc độ động - Soạn thảo thí nghiệm thực hành KIT thực tập Những kết chưa đạt được: - Chưa thiết kế mô hình điều khiển động mô công tắc hành trình - Giới hạn đo Counter nhỏ so với khả cấp xung Encoder Hướng phát triển: - Thiết kế giao tiếp với máy vi tính để điều khiển động hoạt động - Kết nối dùng PLC để điều khiển hoạt động động - Thiết kế mô hình sử dụng băng tải để kiểm tra mômen động GVHD: Th.s Đoàn Minh Hải Trang 60 Danh sách tài liệu tham khảo USER’S MANUAL – YASKAWA: http://www.yaskawa.com/site/dmservo.nsf/LEG/TKUR-7E9LMQ/$file/SGDL %20User%20Manual%20-%20Position.pdf Giới thiệu loại động Servo: http://webdien.com/d/showthread.php?t=20220 Tài liệu “động servo” nhóm tác giả Lâm Quỳnh Trang – Lê Trọng Hiền – Nguyễn Minh Trung – Đoàn Hiệp Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh Và số tài liệu đính kèm CD báo cáo GVHD: Th.s Đoàn Minh Hải [...]... thực tế giao diện chính KIT thực tập động cơ AC servo GVHD: Th.s Đoàn Minh Hải Trang 31 Hình 27 Giao diện chính KIT thực tập động cơ AC Servo GVHD: Th.s Đoàn Minh Hải Trang 32 3.3 Bản vẽ thiết kế giao diện chính KIT thực tập động cơ AC servo Hình 28 Bản vẽ thiết kế mặt nạ KIT thực tập động cơ AC servo GVHD: Th.s Đoàn Minh Hải Trang 33 3.4 Các thông số thiết kế KIT 3.4.1 Hộp đựng KIT - Chất liệu: được... hiện lên thiết lập khóa phím hiện thời của counter Các chế độ khóa phím gồm: dụng bất kỳ phím nào, ngoại trừ phím : không khóa phím : không thể sử dụng phím : không thể sử : không thể sử dụng phím ở mặt trước Chương 3 : GIỚI THIỆU KIT THỰC TẬP ĐỘNG CƠ AC SERVO GVHD: Th.s Đoàn Minh Hải Trang 30 3.1 Hình ảnh thực tế KIT thực tập động cơ AC servo Hình 26 KIT thực tập động cơ AC Servo 3.2 Hình ảnh thực. .. vòng tròn này sẽ kết hợp với vòng chia độ trên mặt nạ KIT giúp ta xác định được động cơ đã quay đủ một vòng chưa 3.5.2 Driver Hình 30 Driver SGDL – 01AS 3.5.3 Hai cổng kết nối của Driver Hình 31 Cổng kết nối CN1 và CN2 của Driver 3.5.4 Công tắc điều khiển GVHD: Th.s Đoàn Minh Hải Trang 35 Hình 32 Công tắc điều khiển 3.5.5 Nút cắm dây điện Hình 33 Nút cắm dây điện 3.5.6 Counter Hình 34 Counter 3.5.7... điện Hình 33 Nút cắm dây điện 3.5.6 Counter Hình 34 Counter 3.5.7 Biến trở Volume Hình 35 Biến trở Volume 2K GVHD: Th.s Đoàn Minh Hải Trang 36 3.6 Sơ đồ kết nối của Driver với các thiết bị điều khiển trên KIT thực tập AC servo Hình3 6 Sơ đồ kết nối với thiết bị điều khiển của Driver Hình 37 Sơ đồ nối dây để điều khiển Mômen GVHD: Th.s Đoàn Minh Hải ... Nguồn ra : 0 – 230V max 200W Bảng thông số sản phẩm của dòng servopack SGD: 1.4.3 Sơ đồ cấu tạo của Driver GVHD: Th.s Đoàn Minh Hải Trang 14 Hình 17 Sơ đồ cấu tạo của Driver GVHD: Th.s Đoàn Minh Hải Trang 15 1.4.4 Sơ đồ kết nối bên ngoài của Driver Hình 18 Sơ đồ kết nối Driver với các cổng và thiết bị bên ngoài Sơ đồ chân của connector CN1: Hình 19 Sơ đồ chân của Connector CN1 Chức năng các chân của... mặt nạ KIT được làm từ Inox Những hình vẽ, đường dây được in bằng công nghệ in lụa và ăn mòn axit Phần viền màu đỏ chính là giới hạn kích thước của mặt nạ KIT Kích thước mặt nạ KIT: 390mm x 290mm Những vùng tô màu xanh là những vùng bị cắt bỏ để gắn các thiết bị lên mặt nạ KIT 3.5 Các thiết bị được gắn lên mặt nạ KIT 3.5.1 Động cơ AC servo Hình 29 Động cơ AC servo và vòng tròn Mica GVHD: Th.s Đoàn... bước 3 Nếu màn hình , sau đó ấn để chuyển sang bước3 Bước 3: Chọn chế độ đếm và dạng xung đầu vào Màn hình hiện chữ , 1 giây sau màn hình sẽ hiển thị chế độ đếm đang được cài sẵn Vì trong kit thực tập sử dụng counter để đếm xung đưa ra từ encoder của động cơ servo nên ta chọn chế độ Ấn để chuyển sang bước 4 Bước 4: Cài đặt tốc độ đếm cho counter Màn hình hiện chữ Ấn , 1 giây sau màn hình sẽ hiển thị... Minh Hải Trang 16 1.5 Hướng dẫn sử dụng cơ bản màn hình Operator OP03A Hình 20 Màn hình Operator OP03A dùng để cài đặt và điều khiển - Màn hình OP03A được dùng để cài đặt các giá trị cho Driver nhằm điều khiển động cơ Servo theo ý huốn hoặc dùng trực tiếp màn hình này để điều khiển động cơ servo thông qua Driver Sau đây là phần hướng dẫn sử dụng màn hình Operator OP03A Nhấn phím MODE/SET để chọn chế... màn hình sẽ hiển thị đầu vào bộ đếm được sử dụng ở chế độ nào (NPN hay PNP) Trong kit thực tập này, đầu vào bộ đếm đã được cài đặt là NPN Lưu ý: đây chỉ là thông số kiểm tra cho biết đầu vào của bộ đếm đang ở chế độ nào, không thể thao tác trên các phím để thay đổi chế độ đầu vào của bộ đếm Ấn để sang bước 11 - Bước 11: Thiết lập khóa phím GVHD: Th.s Đoàn Minh Hải Trang 29 Sau khi ấn ở bước 11, màn hình. ..Trang 11 Hình 15 Sơ đồ kết nối dây với Driver - Như vậy động cơ AC servo nhận nguồn cấp từ cáp C4 để hoạt động Đồng thời encoder cũng xuất tín hiệu hồi tiếp qua cáp CN2 về Driver để xử lý và điều khiển hoạt động của động cơ GVHD: Th.s Đoàn Minh Hải Trang 12 1.4 - Servopack (Driver) Hình 16 Servopack SGDL - 01AS Sơ lược Diver Σ – L Series SGDL - 01AS ... KIT THỰC TẬP ĐỘNG CƠ AC SERVO GVHD: Th.s Đoàn Minh Hải Trang 30 3.1 Hình ảnh thực tế KIT thực tập động AC servo Hình 26 KIT thực tập động AC Servo 3.2 Hình ảnh thực tế giao diện KIT thực tập động... kết nối Driver với thiết bị điều khiển KIT thực tập AC servo Hình3 6 Sơ đồ kết nối với thiết bị điều khiển Driver Hình 37 Sơ đồ nối dây để điều khiển Mômen GVHD: Th.s Đoàn Minh Hải Trang 37 Hình. .. động AC servo GVHD: Th.s Đoàn Minh Hải Trang 31 Hình 27 Giao diện KIT thực tập động AC Servo GVHD: Th.s Đoàn Minh Hải Trang 32 3.3 Bản vẽ thiết kế giao diện KIT thực tập động AC servo Hình 28