Este artigo apresenta um esquema de controle de servo motor com microcomputador de chip único. O esquema foi aplicado com sucesso à impressora colorida para computador, que pode realizar o controle estável do processo de impressão e controlar com precisão a posição de impressão.
O servomotor pertence a uma classe de motor de controle, dividido em servomotor dc e servomotor ac. Porque o servomotor ac tem as vantagens de tamanho pequeno, peso leve, grande saída de torque, baixa inércia e bom desempenho de controle, é amplamente utilizado em o sistema de controle automático e o sistema de detecção automática como elemento executivo para converter o sinal elétrico de controle na rotação mecânica do eixo. Devido à alta precisão de posicionamento do servo motor, mais e mais modernos sistemas de controle de posição adotaram o servo motor CA como parte principal do sistema de controle de posição, o design deste documento também é usado no sistema de controle de posição da impressora.
Este sistema de controle adota o servo motor AC Panasonic MSMA082A1C e realiza o controle do servomotor através do controlador de microcomputador de chip único. O modo de controle do servomotor inclui principalmente controle de posição e controle de velocidade. A fim de melhorar a suavidade de acionar o bico injetor, o modo de controle de controle de velocidade é selecionado para realizar o controle do servo motor, de modo a fazer uso do modelo de controle de curva em forma de s do sistema servo motor para alcançar o ideal O diagrama de blocos da composição do sistema é mostrado na figura 1, na qual o controlador de microcomputador de chip único envia para o sinal de controle do servoconversor e, em seguida, pelos movimentos do servo motor do servo atuador conforme necessário, ao mesmo tempo, o controlador recebe uma codificação fotoelétrica fixa na placa do rotor do servo motor, derivada da rotação do sinal de pulso de feedback do motor, de modo a realizar o bico do servo motor para acionar a detecção e o controle da posição de funcionamento, formam um sistema de controle em circuito fechado. Para realizar o controle preciso da posição de impressão, o disco de codificação fotoelétrico com resolução de 2000p / r é selecionado como a unidade de detecção de posição para converter a posição de ângulo de rotação do servo motor em sinal de pulso elétrico, de modo a fornecer ao controlador de microcomputador de chip único controle de rastreamento da posição de impressão
Este sistema escolhe o servo-driver CA digital completo da série MINAS A da Panasonic MSDA083A1A (seu principal índice de desempenho é: a tensão da fonte de alimentação é de 200V trifásica, a potência nominal do motor adaptável é de 750W, o tipo de codificador é 3000p / r). o sinal CN I / F (50 pinos) do conector do servo driver serve como entrada / saída do sinal de controle externo e o conector CN SIG (20 pinos) serve como fio de conexão do codificador do servo motor.
No final da vida útil do rolamento, a vibração e o ruído do motor aumentarão significativamente. Quando a folga radial do rolamento atingir o seguinte valor, o rolamento deverá ser substituído.
Remova o motor, da extremidade de extensão do eixo ou da extremidade sem extensão do rotor pode ser removida.Se não for necessário remover o ventilador, é mais conveniente remover o rotor da extensão não axial. Quando o rotor é extraído do estator, deve-se evitar danos aos enrolamentos ou isolamento do estator.
Substituir o enrolamento deve registrar a forma do enrolamento original, tamanho e voltas, bitola do fio, quando a perda desses dados, deve ser solicitada ao fabricante, alterar o design original do enrolamento, fazer com que o motor sofra uma ou várias deteriorações no desempenho , ou mesmo incapaz de usar.
1. Parallax feedback 360 ° servo de alta velocidade arduino
O feedback do paralaxe O servo arduino de alta velocidade em 360 ° é amplamente utilizado em vários sistemas de controle. Eles podem converter o sinal de tensão de entrada na saída mecânica do eixo do motor e arrastar os componentes controlados para atingir o objetivo de controle.
O servo motor tem CC e CA, o servo motor mais antigo é um motor CC geral, a precisão do controle não é alta, o uso do servo motor geral do motor CC.Em termos de estrutura, o servo motor CC é um motor CC de baixa potência. Sua excitação é geralmente controlada pela armadura e pelo campo magnético, mas geralmente é controlada pela armadura.
Motor de passo
O motor de passo é aplicado principalmente no campo da fabricação de máquinas-ferramenta nc. Como o motor de passo não precisa de conversão A / D e pode converter diretamente o sinal de pulso digital em deslocamento angular, ele foi considerado o elemento de execução mais ideal da máquina-ferramenta nc.
Além de sua aplicação em máquinas-ferramentas CNC, os motores de passo também podem ser usados em outras máquinas, como motores em alimentadores automáticos, motores em unidades de disquete, impressoras e plotadoras em geral.
3. servo arduino
O servo arduino possui as características de baixa velocidade e grande torque.Geralmente na indústria têxtil costumava usar motor de torque CA, seu princípio e estrutura de trabalho e motor assíncrono monofásico da mesma forma.
4. Motor de relutância comutado
O motor de relutância comutada (SRM) é um novo tipo de motor de regulação de velocidade com estrutura simples e forte, baixo custo e excelente desempenho de regulação de velocidade.
5, motor dc sem escova
Motor cc sem escova das características mecânicas e características de ajuste da linearidade, faixa de velocidade, vida útil longa, ruído conveniente de manutenção, não há escovas causadas por uma série de problemas, portanto esse motor no sistema de controle tem uma ótima aplicação.
6. Motor Dc
O motor dc tem as vantagens de um bom desempenho de regulação de velocidade, partida fácil, pode carregar a partida, de modo que a aplicação do motor dc ainda é muito ampla, principalmente após o surgimento da fonte de alimentação dc tiristor.
7. Motor assíncrono
O motor assíncrono tem as vantagens de uma estrutura simples, fabricação, uso e manutenção convenientes, operação confiável, menor qualidade e menor custo.O motor de indução é amplamente utilizado em máquinas-ferramentas de acionamento, bombas de água, sopradores de ar, compressores, equipamentos de guincho de elevação, máquinas de mineração, máquinas industriais leves, máquinas de processamento de produtos agrícolas e secundários e a maioria das máquinas de produção industrial e agrícola, bem como eletrodomésticos e equipamento médico.
É amplamente utilizado em eletrodomésticos, como ventiladores, geladeiras, condicionadores de ar e aspiradores de pó.[3]
8. Motor síncrono
Os motores síncronos são usados principalmente em máquinas de grande porte, como sopradores, bombas de água, moinhos de bolas, compressores, laminadores, além de pequenos e micro instrumentos ou como elementos de controle.Entre eles, o motor síncrono trifásico é o corpo principal.Também pode ser usado como sintonizador para transmitir energia reativa indutiva ou capacitiva à rede.
A tecnologia de conversão de frequência é, na verdade, o uso da teoria de controle do motor, através do chamado conversor de frequência, o controle do motor.O motor usado para esse controle é chamado de motor de frequência variável.
O motor de conversão de frequência comum inclui: motor assíncrono trifásico, motor sem escova CC, motor sem escova CA e motor de relutância comutado.
Princípio de controle do motor de frequência variável
Em geral, a estratégia de controle do motor de conversão de frequência é a seguinte: controle de torque constante na velocidade base, controle de potência constante acima da velocidade base, controle magnético fraco na faixa de velocidade ultra-alta.
Velocidade base: porque o motor produzirá uma força contra eletromotriz ao funcionar, e o tamanho da força contra eletromotriz geralmente é proporcional à velocidade.Portanto, quando o motor opera a uma determinada velocidade, porque o tamanho da força eletromotriz reversa é igual ao tamanho da tensão aplicada, a velocidade nesse momento é chamada de velocidade base.
Controle de torque constante: motor na velocidade básica, controle de torque constante.Nesse ponto, a força eletromotriz E do motor é proporcional à velocidade do motor.E a potência de saída do motor e o produto de torque e velocidade do motor são proporcionais, portanto a potência e a velocidade do motor são proporcionais.
Controle de potência constante: quando o motor excede a velocidade base, a força eletromotriz reversa do motor é mantida basicamente constante, ajustando a corrente de excitação, de modo a melhorar a velocidade do motor.Nesse ponto, a potência de saída do motor é basicamente constante, mas o torque e a velocidade do motor diminuem em proporção inversa.
Controle magnético fraco: quando a velocidade do motor excede um determinado valor, a corrente de excitação é muito pequena e basicamente não pode ser ajustada. Nesse momento, ele entra no estágio de controle magnético fraco.
A regulação e controle da velocidade do motor é uma das tecnologias básicas de várias máquinas industriais e agrícolas, equipamentos elétricos de escritório e minsheng.Com o incrível desenvolvimento da tecnologia eletrônica de potência e da tecnologia microeletrônica, a adoção do modo de regulação de velocidade "motor de indução de conversão de frequência especial + conversor de frequência" está levando a uma mudança para substituir o modo tradicional de regulação de velocidade no campo de regulação de velocidade por seu excelente desempenho e desempenho. economia.O evangelho que ele traz para todas as esferas da vida está: aumentar o grau de automação e a eficiência da produção, economizar energia, aumentar a taxa de aprovação e a qualidade do produto, a capacidade do sistema de energia aumentar de acordo, miniaturização de equipamentos, aumentar a condição confortável e substituir a máquina tradicional regulação de velocidade e programa de regulação de velocidade dc com velocidade muito rápida.
Devido à particularidade da fonte de alimentação de frequência variável e à demanda do sistema por operação de alta ou baixa velocidade e resposta dinâmica da velocidade de rotação, o motor como corpo principal de energia foi apresentado com requisitos rigorosos, o que trouxe novos problemas ao motor em estrutura eletromagnética e isolamento.
Aplicação de motor de frequência variável
A regulação de velocidade de frequência variável tornou-se a corrente principal do esquema de regulação de velocidade, pode ser amplamente utilizada em todas as esferas da vida.
Especialmente com o inversor no campo do controle industrial, aplicação cada vez mais difundida, o uso do motor de conversão de frequência é cada vez mais difundido, pode-se dizer que, devido ao motor de conversão de frequência no controle de conversão de frequência, as vantagens do motor comum, onde a conversão de frequência é usado, não é difícil ver a figura do motor de conversão de frequência.
O modo tradicional de acionamento de alimentação de "motor rotativo + parafuso de esfera" na máquina-ferramenta, devido à limitação de sua própria estrutura, é difícil de fazer uma inovação na velocidade de alimentação, aceleração, precisão de posicionamento rápido e outros aspectos. para atender ao corte de velocidade ultra-alta, a usinagem de ultraprecisão no desempenho servo do sistema de alimentação de máquinas-ferramentas apresenta requisitos mais altos.O motor linear converte energia elétrica diretamente em energia mecânica de movimento linear, sem nenhum dispositivo de transmissão com mecanismo de conversão intermediário.Possui as vantagens de um grande impulso inicial, alta rigidez de transmissão, resposta dinâmica rápida, alta precisão de posicionamento e duração ilimitada do curso.No sistema de alimentação de máquinas-ferramenta, a maior diferença entre o acionamento direto do motor linear e o acionamento do motor rotativo original é cancelar o link de transmissão mecânica do motor para a mesa (placa de arrasto) e diminuir o comprimento da cadeia de transmissão de alimentação da máquina-ferramenta a zero, então esse modo de transmissão também é chamado de "transmissão zero".É por causa desse modo "zero drive" que o índice de desempenho e as vantagens que o modo original de acionamento do motor rotativo não pode alcançar são trazidos.
1. Resposta de alta velocidade
Como algumas peças de transmissão mecânica (como parafuso de avanço, etc.) com grande tempo de resposta constante são eliminadas diretamente no sistema, o desempenho da resposta dinâmica de todo o sistema de controle de circuito fechado é bastante aprimorado e a resposta é extremamente sensível e rápida.
2, precisão,
O sistema de acionamento linear elimina a folga da transmissão e os erros causados pelo mecanismo mecânico, como o parafuso de avanço, e reduz o erro de rastreamento causado pelo atraso do sistema de transmissão durante o movimento de interpolação.Através do controle de realimentação da detecção de posição linear, a precisão de posicionamento da máquina-ferramenta pode ser bastante aprimorada.
3, alta rigidez dinâmica devido ao "acionamento direto", para evitar o início, alterar a velocidade e a direção do link de transmissão intermediário devido à deformação elástica, desgaste por fricção e folga reversa causada pelo fenômeno de defasagem de movimento, mas também melhorar a rigidez da transmissão.
4. Velocidade rápida e processo curto de aceleração e desaceleração
Como o motor linear é usado principalmente para trens maglev (até 500 km / h), é claro que não há problema em atingir a velocidade máxima de alimentação (até 60 ~ 100M / min ou superior) da velocidade ultra-alta corte na alimentação de máquinas-ferramentas.Também devido à resposta de alta velocidade "zero drive" acima mencionada, o processo de aceleração e desaceleração é bastante reduzido.Para alcançar o início da alta velocidade instantânea, a operação em alta velocidade pode ser quase parada instantânea.É possível obter alta aceleração, geralmente de até 2 ~ 10g (g = 9.8m / s2), enquanto a aceleração máxima do acionamento por fuso de esferas geralmente é de apenas 0.1 ~ 0.5g.
5. O comprimento do percurso não é restrito no trilho de guia e pode ser estendido indefinidamente pelo motor linear em série.
6. O movimento é silencioso e o ruído é baixo.Devido à eliminação do parafuso da transmissão e de outras partes do atrito mecânico, e o trilho de guia pode ser usado com trilho de guia ou guia de suspensão da almofada magnética (sem contato mecânico), o ruído será bastante reduzido quando o movimento.
7. Alta eficiência.Como não há link de transmissão intermediário, a perda de energia durante o atrito mecânico é eliminada e a eficiência da transmissão é bastante aprimorada.
A estrutura do motor assíncrono trifásico é composta por estator, rotor e outros acessórios.
(1) estator (parte estacionária)
1. núcleo do estator
Função: parte do circuito magnético do motor no qual o enrolamento do estator é colocado.
Estrutura: o núcleo do estator é geralmente feito de chapa de aço silício de 0.35 a 0.5 mm de espessura com uma camada isolante na superfície e sobreposta. A perfuração interna do núcleo distribui fendas uniformemente para incorporar os enrolamentos do estator.
Os tipos de slots do núcleo do estator são os seguintes:
Slot semi-fechado: a eficiência e o fator de potência do motor são maiores, mas a incorporação e o isolamento do enrolamento são mais difíceis.Geralmente usado em pequeno motor de baixa tensão.Sulco de meia abertura: pode ser incorporado ao enrolamento formado. É geralmente usado para motores de baixa e média tensão.O chamado enrolamento formado, ou seja, o enrolamento pode ser colocado na ranhura após o tratamento de isolamento com antecedência.
Sulco de abertura: usado para embutir formando enrolamento, método de isolamento conveniente, usado principalmente no motor de alta tensão.
2. Enrolamento do estator
Função: é a parte do circuito do motor, que é alimentada com corrente alternada trifásica e gera campo magnético rotativo.
Estrutura: é conectada por três enrolamentos idênticos espaçados em um ângulo elétrico de 120 °, cada um dos quais é incorporado em cada slot do estator de acordo com uma determinada regra.
Os principais itens de isolamento dos enrolamentos do estator são os seguintes: (garantir o isolamento confiável entre as partes condutoras dos enrolamentos e o núcleo e o isolamento confiável entre os próprios enrolamentos).
1) isolamento do solo: o isolamento entre os enrolamentos do estator como um todo e o núcleo do estator.
2) isolamento de fase: isolamento entre os enrolamentos do estator de cada fase.
3) isolamento entre voltas: isolamento entre as voltas de cada enrolamento do estator de fase.
Fiação na caixa de junção do motor:
A caixa de terminais do motor possui uma placa de fiação, seis da rosca de enrolamento trifásica em duas fileiras, para cima e para baixo e da esquerda para a direita são os três arranjos mais montados dos Números para 1 (U1), 2 (V1), 3 ( W1), empilhe três fiações inferiores da esquerda para a direita para organizar os números para 6 (W2), 4 (U2), 5 (V2), os enrolamentos trifásicos na conexão y ou na conexão delta.Toda a fabricação e manutenção devem ser organizadas de acordo com este número de série.
3, suporte
Função: o núcleo do estator e as tampas frontal e traseira são fixos para apoiar o rotor e desempenham o papel de proteção e dissipação de calor.
Construção: a estrutura é geralmente de ferro fundido, a estrutura do motor assíncrona é geralmente soldada em chapa de aço, a estrutura do motor em miniatura é de alumínio fundido.Existem nervuras de dissipação de calor fora da estrutura do motor fechado para aumentar a área de dissipação de calor, e existem orifícios de ventilação nas duas extremidades da estrutura do motor de proteção, para que o ar dentro e fora do motor possa ser diretamente em convecção para facilitar dissipação de calor.
(2) rotor (parte rotativa)
1. Núcleo do rotor do motor assíncrono trifásico:
Função: como parte do circuito magnético do motor e coloque o enrolamento do rotor no slot do núcleo.
Estrutura: o material utilizado é o mesmo do estator, fabricado com punção e sobreposição de chapa de aço silício com 0.5 mm de espessura. A chapa de aço silício distribuiu furos de maneira uniforme na perfuração redonda externa, que é usada para colocar os enrolamentos do rotor.O núcleo do estator é geralmente usado para perfurar o círculo interno de aço de silicone para trás para formar o núcleo do rotor.Geralmente, o núcleo do rotor de um pequeno motor assíncrono é montado diretamente no eixo rotativo, enquanto o núcleo do rotor de um motor assíncrono grande ou de tamanho médio (o diâmetro do rotor é superior a 300 ~ 400mm) é pressionado no eixo rotativo com a ajuda do suporte do rotor.
2. Enrolamento do rotor do motor assíncrono trifásico
Função: o campo magnético rotativo do estator de corte produz força e corrente eletromotriz de indução e forma torque eletromagnético para fazer o motor girar.
Construção: dividida em rotor de gaiola de esquilo e rotor de enrolamento.
1) rotor de gaiola de esquilo: o enrolamento do rotor é composto por várias barras-guia inseridas na fenda do rotor e dois anéis terminais circulares.Se remover o núcleo do rotor, a aparência de todo o enrolamento será como uma gaiola de esquilo, o chamado enrolamento de gaiola.Motores de gaiola pequena são feitos de enrolamentos de rotor de alumínio fundido e tiras de cobre e anéis terminais de cobre são soldados para motores acima de 100KW.
2) rotor do enrolamento: o enrolamento do rotor do enrolamento é semelhante ao do estator. É também um enrolamento trifásico simétrico, geralmente conectado a uma estrela. Os três fios de saída são conectados aos três anéis coletores do eixo rotativo e, em seguida, conectados ao circuito externo através da escova elétrica.
Características: a estrutura é mais complexa, portanto o motor de enrolamento não é tão amplamente usado quanto o motor da gaiola de esquilo.Mas, através do anel coletor e da escova na corda do laço do enrolamento do rotor, resistência adicional e outros componentes para melhorar o desempenho de partida, frenagem e desempenho de regulação de velocidade do motor assíncrono, de acordo com uma certa gama de requisitos para equipamentos de regulação de velocidade suave, como guindaste , elevador, compressor de ar, etc.
