Động cơ RC servo là một trong những động cơ điều khiển được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng Arduino. Để giúp bạn hiểu hơn về động cơ RC servo, tài liệu hướng dẫn ở đây chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về động cơ RC servo nguyên lý và cấu tạo như thế nào.
Động cơ RC servo là gì?
Động cơ servo là một thiết bị tự động có sử dụng lỗi cảm biến phản hồi âm để điều chỉnh hành động của một cơ cấu. Trong đó RC Servo là một loại động cơ của Servo được ứng dụng rất nhiều trong công nghiệp.
Động cơ RC Servo là loại động cơ có tốc độ thấp,mô - men xoắn cao và có nhiều kích thước to nhỏ khác nhau tùy vào thiết bị. Khác hẳn với động cơ DC và Stepper, động cơ RC Servo không xoay ở góc 360 độ như bình thường mà loại động cơ này bị giới hạn trong phạm vi ở góc 180, 270 và 90 độ.
Động cơ RC servo có mấy loại?
Động cơ RC servo có nhiều loại tuy nhiện dựa vào nguồn cấp, vật liệu làm hộp giảm tốc và phương pháp điều khiển mà có các loại như:
Phân loại dựa trên nguồn cấp
Servo 1 chiều
Servo xoay chiều 1 pha
Servo xoay chiều 3 pha
Phân loại dựa trên vật liệu làm hộp giảm tốc
Servo bằng composit
Servo bằng kim loại
Servo bằng hợp kim
Phân loại dựa trên phương pháp điều khiển:
Servo analog
Servo Digital
2 loại động cơ Servo analog và Servo Digital nhìn chung vẻ ngoài không có gì khác nhau, tuy nhiên về cơ bản phần bên trong có khác nhau vài phần điện tử, digital servo có một bộ vi xử lý.
Cấu tạo của động cơ RC Servo
Cấu tạo của một động cơ RC servo bao gồm 10 phần cơ bản:
Động cơ chính
Board điều khiển tín hiệu hồi tiếp
Dây nguồn (red)
Dây tín hiệu vào (Yellow or White)
Dây mass (black)
Volt kế
Trục/ bánh răng output
Horn/Wheel/Arm gắn kèm
Vỏ servo
Chip điều khiển chính
Trong đó động cơ và vôn kế được nối với mạch điều khiển tạo thành mạch hồi tiếp vòng kín. Cả mạch và động cơ đều được cấp nguồn DC. Để quay động cơ tín hiệu số được gửi tới mạch điều khiển. Tín hiệu này sẽ khởi động động cơ thông qua chuỗi bánh răng nối với vôn kế. Vị trí của trục vôn kế cho biết vị trí trục ra của servo. Khi vôn kế đạt được vị trí yêu cầu thì mạch điều khiển sẽ tư dộng ngắt động cơ.
Thay vì quay liên tục như DC servo, động cơ RC servo được thiết kế quay với giới hạn trong khoảng 90, 180 và 270 độ.
Nguyên lý của động cơ RC servo
Theo như nghiên cứu và giám sát cho thấy động cơ RC servo hoạt động dựa trên nguyên lý PWM. Cụ thể:
Servo sẽ đáp ứng một dãy xung số ổn định. Chi tiết hơn là mạch điều khiển sẽ đáp ứng một số tín hiệu ứng với các xung biến đổi từ 1-2ms. Các xung này sẽ được gửi đi 50 lần/ giây - đồng nghĩa với việc cung cấp xung mỗi 20ms một lần. Động cơ RC servo đòi hỏi 30- 60 xung/giây. Nếu số này quay không đáp ứng đủ điều kiện và quay quá thấp sẽ dẫn đến độ chính xác và công suất servo giảm.
Chiều dài (độ rộng) của các xung sẽ quyết định đến vị trí góc trục của động cơ:
Độ rộng của xung 1.5ms thì cho trục động cơ quay đến vị trí góc 90 độ (được gọi là Neutral)
Độ rộng xung nhỏ hơn 1.5ms thì cho trục động cơ quay ở vị trí góc 0 độ
Độ rộng xung lớn hơn 1.5ms thì trục động cơ sẽ quay đến vị trí góc 180 độ
Các servo khác nhau ở góc quay được cùng với tín hiệu 1 - 2ms thì các servo chuẩn được thiết kế để quay tới và lui từ 90 - 180 độ. Lúc này sẽ được cung cấp toàn bộ chiều dài xung. Hâu hết các servo đều có thể quay được 180 độ hay gần 180 độ.
Nếu cố khiến servo quay quá giới hạn cơ học thì truc ra của động cơ sẽ đụng vật cản bên trong khiến các bánh răng bị mài mòn, bị rơ. Nếu cứ để hiện tượng kéo dài lâu ngày động cơ bánh răng sẽ bị hủy.
Hướng dẫn điều khiển động cơ RC servo
Dựa theo nguyên lý hoạt động của động cơ RC servo trên mà ta có cách điều khiển như sau:
Góc quay của một động cơ là 180 độ, để quay hết 180 độ ta cần cấp xung có độ rộng (chiều dài) từ 1.25ms - 1.75ms tức khoảng 500 μs. Neeusc àng chia nhỏ khoảng μs thì vị trí góc thu được sẽ đạt càng nhiều.
Ví dụ: Trường hợp ta cấp xung chia nhỏ khoảng 2 μs thì trong khoảng 500 μs ta thu được 255 vị trí góc của động cơ. Điều này mang ý nghĩa là mỗi vị trí góc của động cơ tương ứng với 0,7 độ.
Trường hợp ta cung cấp xung có độ chia nhỏ khoảng 1μs thì trong khoảng 500 μs ta thu được 500 vị trí góc của động cơ, hay mỗi góc tương ứng với 0,35 độ.
Ứng dụng của động cơ RC servo
Các servo RC được sử dụng chủ yeeus để cung cấp các phát động cho các hệ thống cơ khí khác nhau như: Hệ thống lái của xe hơi, các bề mặt điều khiển trên máy bay hay các bánh lái của một chiếc thuyền.
RC servo thường được sử dụng trong các mô hình điều khiển bằng radio mà sử dụng một động cơ chuyển động tự do và một cảm biến vị trí chiết áp đơn giản với một bộ điều khiển nhúng.
Hiện nay giá thành của RC servo vô cùng phải chăng nên loại động cơ này đã được nhiều kỹ sư tin cậy và sử dụng.
Trên đây là các thông tin liên quan đến động cơ RC servo nguyên lý và cấu tạo. Hy vọng rằng các giải đáp trên sẽ giúp bạn hiểu hơn về động cơ RC servo.
Bạn có thể tham gia cộng đồng robotic để đặt câu hỏi cũng như tìm hiểu về robot tại : https://www.facebook.com/groups/875744406322109
Chúc bạn thành đạt trong công việc và hạnh phúc trong cuộc sống !
Hotline / Zalo: 0903 666 014
Website: https://uniduc.com/vi
-------------////--------------------------------------------////------------
HUMANOID ROBOT CỦA CÔNG TY UNIDUC SẢN XUẤT PHÁT TRIỂN.
