TRNG I HC M THÀNH PH H CHÍ MINH

KHOA XÂY DNG VÀ IN
 ÁN TT NGHIP
K S NGÀNH C – IN T
IU KHIN NG C SERVO AC
SVTH : NGUYN VIT THNG
MSSV : 20662094
GVHD : TS.NGUYN TRNG THNG
LI CÁM N
Trong sut thi gian ngi trên gh ging đng, đc s ch dn tn tình ca thy
cô ging viên em đã dn dn hoàn thành chng trình hc ca mình. Vi tình hình chung
ca nc ta thiu điu kin thc hành, thí nghim hc nng v lý thuyt thì mt đ án tt
nghip s giúp em hiu rõ hn v nhng gì đã hc và bám sát đc công vic trong tng
lai ca mình.
Trong sut quá trình làm đ án em xin chân thành s giúp đ ca quý thy cô
trong khoa xây dng và đin. c bit là thy Nguyn Trng Thng đã dõi theo em sut
12 tun làm đ án hng dn em hoàn thành đ tài này.
Trong quá trình thit k môn hc vì thi gian có hn và kin thc còn hn ch, nên
không khi thiu sót. Mong các thy, cô cho nhn xét đ đ án này đc hoàn thin hn
.

 án tt nghip k s c đin t GVHD: TS. Nguyn Trng Thng

SVTH: Nguyn Vit Thng MSSV: 20662094

MC LC
Li nói đu
Li cm n
Mc lc
CHNG I: GII THIU NG C SERVO 1
1.1 Phân loi đng c 1
1.1.1 ng c servo DC 1
1.1.2 ng c AC servo 5
1.1.3 La chn đng c 6
CHNG II: H THNG SERVO 8

4.1 Phng hng phát trin đ tài 49
4.2 Li kt 49
PH LC NHNG THÔNG S CA SERVO AMPLIFIER 50
DANH MC TÀI LIU THAM KHO 71  án tt nghip k s c đin t GVHD: TS. Nguyn Trng Thng

SVTH: Nguyn Vit Thng MSSV: 20662094 Trang 1

CHNG I: GII THIU NG C SERVO

1.1 Phân loi đng c Servo
ng có Servo có 2 loi:
1.1.1 ng c Servo DC
- iu khin đng c 1 chiu: Dn đng chy dao máy công c điu khin s
NC/CNC đòi hi h điu khin phi có kh nng điu khin đng thi c tc
đ và v trí. Mc dù vi s phát trin ca công nghip đin t, đng c xoay
chiu điu khin tc đ bng bin tn ngày càng phát trin mnh m nhng
đng c Servo DC vn đc s dng ph bin trong các máy công c điu
khin s. Nhng nm trc 1995 ca th k trc 95% đng c dùng trong
xích chuyn đng chy dao máy đng c NC/CNC đu đc s dng đng c
DC điu khin Servo. ng c Servo DC có 2 loi: đng c 1 chiu có chi
than và đng c 1 chiu không có chi than
.
a. ng c Servo DC có chi than
- ng c servo DC có chi than đc trình bày trên (hình 1.1) gm 4 thành
phn c bn: stator ca đng c DC là mt nam châm vnh cu, cun dây phn
ng lp trên roto. Trong quá trình hot đng, t trng c đnh đc sinh ra t
nam châm vnh cu gn trên stator tng tác vi dòng t sinh ra t cun dây

và ln nht khi góc 
 án tt nghip k s c đin t GVHD: TS. Nguyn Trng Thng

SVTH: Nguyn Vit Thng MSSV: 20662094 Trang 2

=90
o
có ngha là khi vect t trng c đnh vuông góc vi vect dòng phn
ng, moment trên trc đng c là ln nht khi và khi  = 0
o
vect dòng phn
ng song song vi vect t trng c đnh, ti đó moment trên trc là nh
nht.  đm bo moment trên trc đng c luôn đt đc giá tr ln nht cn
thit phi điu khin chuyn mch cp đin cho cun dây roto sao cho vect
dòng phn ng luôn luôn vuông góc vi t trng c đnh. Vi cách điu khin
quá trình cp đin nh trên, mômen đng c s bin thiên t l vi dòng cp
cho cun dây phn ng. Hình 1.2: Vect t trng c đnh vect dòng và momen đng c Servo
DC
- Mt mi liên h khác gia các thông s ca đng c mt chiu là tc đ
quay ca rôto t l vi sc đin đng phn đin đng phn đin sinh ra trong
cun dây phn ng
- Mômen và tc đ ca đng c Servo DC điu khin có th mô t bng hai
phng trình sau: T
đc
= K
m
.I


- T đnh lut Kirchhoff ta có phng trình mch

u
ub uuu
dI
VK. R.IL.()
dt
=ω+ +
(4)
- Thành phn L

nh hn so vi R

nên có th b qua L

. B qua L

phng
trình s là:
V

– R

I

= K
b
 (5)
- Phng trình mômen ti T

- Trong đó :
T
đ
- mômen đng;
T
s
- mômen tnh;
T
c
- mômen cn;
J
đc
- mômen quán tính roto đng c;
F
đc
- h s sc cn nht ca ti;
J
m
– mômen quán tính ti;
F
m
- h s sc cn nht ca ti;
-  đng c quay thì mômen đng c phi bng vi mômen ti:
T
m
= T
đc
=K
m
.I

than hoc không có chi than, sensor hiu ng Hall, resolver, synchro và
encoder.

-

Hình 1.8: Kt cu đng c DC không chi than

- Hình 1.8 là kt cu ca đng c DC không chi than. Trên đng c b trí
h thng phanh, sensor đo tc đ , chuyn mch hiu ng Hall, sensor kim tra
nhit đ đng c. Trong than đòi hi h điu khin đng c cung cp tín hiu
điu khin c v trí và c tc đ. Có 2 kiu c bn ca h điu khin đng c
Servo: tng t và s.
- H điu khin Servo kiu tng t là s dng mch đin đ thc hin bù sai
s v trí và tc đ. H gm 4 cm điu khin c bn: máy tính điu khin v trí,
điu khin tc đ và đng c mt chiu không chi than. Mi quan h gia các
cm điu khin ch rõ trong hình vi tín hiu phn hi v trí t b bin đi
encoder hoc Sesolver qua mch phn hi đ hi sinh ra sai s tc đ và sai s
đc đa đn h điu khin tc đ đ s lí cho phù hp vi v trí. H điu
khin tc đ cha mch phn hitc đ sinh ra t Tachometer. Tín hiu đc
so sánh vi tín hiu đc đa ra t h điu khin v trí và sinh ra đin áp và
dòng phù hp bù cho sai s v trí và tc đ.

 án tt nghip k s c đin t GVHD: TS. Nguyn Trng Thng

SVTH: Nguyn Vit Thng MSSV: 20662094 Trang 5
Hình 1.9: S đ khi ca h điu khin đng c DC kiu tng t CNC
- Hình 1.10 là mt kiu mch điu khin đng c Servo DC dùng trong máy

b) S đ điu khin tc đ đng c AC
1.1.3 La chn đng c
- Khi la chn đng c ngi thit k phi xem sét nhiu yu t và các đc
trng v di tc đ, s bin đi momen tc đ, tính thun nghch, chu kì làm
vic, momen khi đng và công sut yêu cu. Tc đ đng c (vòng/phút)
Hình 1.12: ng cong momen tc đ đng c bc
 án tt nghip k s c đin t GVHD: TS. Nguyn Trng Thng

SVTH: Nguyn Vit Thng MSSV: 20662094 Trang 7

- c bit lu ý ti đng cong momen tc đ đng c bi vì các đng
cong này cho ta nhng thông tin quan trng. Hình -12 ch ra đng cong
momen tc đ khác nhau vi đin áp tiêu th tng ng.  la chn la công
sut chúng ta cn chn l các vn đ sau:
• Momen khi đng đng c.
- Momen  tc đ quay bng 0 đc gi là momen khi đng c.  đng c
t khi đng đc, đng c phi sinh ra momen ln hn momen ma sát và
momen ti đt lên trc ca nó. Nu gi a là gia tc góc ca đng c và đc đo
bng Rad/s
2
, T
m
là momen đng c, T
ti
là momen ti đt lên trc đng c và J
là momen quán tính ca Rôto và ti ta có quan h:
A=(T

đi này th hin trong công thc
:
J
c
= J
ti
(
ti
/ 
đ
)
2
(9)

- Trong đó: 
ti
- Tc đ góc ca ti, Rad/s

đ
- Tc đ góc c đng c, rad/s

 án tt nghip k s c đin t GVHD: TS. Nguyn Trng Thng

SVTH: Nguyn Vit Thng MSSV: 20662094 Trang 8

CHNG II: H THNG SERVO

2.1 H thng Servo là gì ?
H thng servo là h thng điu khin đng c vòng kín. Qua vic hi tip
giá tr thc ca đng c v tc đ, v trí, moment…v b điu khin qua đó x lý

Hình 1.15: iu khin v trí linh hot bi đng c servo
- u đim ca c cu này đó là đ chính xác và đáp ng tc đ cao, có
th d dàng thay đi v trí đích và tc đ ca c cu chp hành. C cu
chuyn đng đnh hng. C cu này chuyn đng theo hng nht đnh
đc ch đnh t b điu khin. Chuyn đng có th là chuyn đng tnh
tin hay quay.
 án tt nghip k s c đin t GVHD: TS. Nguyn Trng Thng

SVTH: Nguyn Vit Thng MSSV: 20662094 Trang 10 Hình 1.16: iu khin chy trc tip
- u đim là c cu chp hành đn gin và nâng cao tui th hp s truyn
đng (do truyn đng khá êm).
*Backlash và hiu chnh:
- Backlash hiu nôn na đó là gii hn chuyn đng ca mt h thng servo.
Tt c các thit b c khí đu có mt đim trung tính gia chuyn đng hoc
quay theo chiu dng và âm (cng ging nh đng c trc khi đo chiu thì
vn tc phi gim v 0). Xét mt chuyn đng tnh tin lui và ti nh trong hình
sau:
 án tt nghip k s c đin t GVHD: TS. Nguyn Trng Thng

SVTH: Nguyn Vit Thng MSSV: 20662094 Trang 11 Hình 1.17: S git lùi ca c khí
- Chuyn đng tính tin này đc điu khin bi mt đng c servo. Chuyn
đng ti và lui đc gii hn bi mt khon trng nh trong hình. Nh vy
đng c s quay theo chiu dng hoc chiu âm theo mt s vòng nht đnh
đ chuyn đng ca thanh quét lên toàn b khon trng đó nhng không đc

thuc vào ý đ ca ngi thit k
.
- iu khin vòng kín

Hình 1.20: iu khin vòng kín
- Vòng hi tip lúc này không phi hi tip t trc đng c v mà vòng hi
tip lúc này là hi tip v trí ca bàn chy thong qua mt tht tuyn tính. Lúc
này b điu khin v trí không điu khin s vòng quay ca motor na mà nó
điu khin trc tip v trí ca bàn chy. Ngha là các sai s tnh do sai khác
trong các bánh rng hay h thng truyn đng đc loi b
.

 án tt nghip k s c đin t GVHD: TS. Nguyn Trng Thng

SVTH: Nguyn Vit Thng MSSV: 20662094 Trang 13

2.3 Cu hình ca h thng servo:

Hình 1.21: Cu to ca h thng servo
-
S khác bit ca đng c servo so vi nhng đng c s dng cm ng t
nói chung là nó có mt máy dò đ phát hin tc đ quay và v trí.

- B điu khin (Tính hiu đu vào)
- iu khin tc đ đông c servo quay vi mt tc đ tng ng vi tính
hiu đin áp đu vào. Vì vy nó giám sát tc đ quay ca đông c trong mi
thi đim.


SVTH: Nguyn Vit Thng MSSV: 20662094 Trang 16 3.1.1.4. Các ch đ hot đng ca servo amplifier
 án tt nghip k s c đin t GVHD: TS. Nguyn Trng Thng

SVTH: Nguyn Vit Thng MSSV: 20662094 Trang 17

a. Ch đ điu khin v trí
Có th s dng chui xung có tn s lên đn 500kpps đ điu khin tc đ và
hng quay ca đng c. Vi đ phân gii lên đn 131072 xung / vòng thì nó có th đnh
v chính xác
Chc nng làm mn v trí cung cp mt s la chn ca hai ch đ khác nhau phù
hp cho máy, vì vy mt s khi đu / dng mt mà có th đc thc hin trong đáp
ng vi mt lnh v trí đt ngt
Gii hn mô-men xon đi vi các b khuch đi servo bi các mch kp đ bo
v các transistor công sut trong mch chính t quá dòng do tng / gim tc đt ngt
hoc quá ti.Giá tr mô-men xon gii hn có th đc thay đi giá tr bt k vi mt
tham s đu vào tng t bên ngoài hoc đt các thông s.
b. Ch đ điu khin v trí
S dng tín hiu áp tng t t ngun ngoài t 0 đn ± 10 VDC hay cài đt các
thông s đ chy tc đ ni ( ti đa có 7 tc đ ni) đ điu khin tc đ và hng quay
ca đông c.
Có th điu chnh tng hoc gim thi gian đáp ng vi lnh điu khin và có
chc nng t đng điu chnh bù trong điu khin bi tín hiu tng t bên ngoài (tín
hiu áp tng t 0 ± 10 VDC)
c. Ch đ điu khin mô men xon
S dng tín hiu áp tng t 0 ± 8 VDC t ngun bên ngoài đ điu khin mô
men xon ra trc đng c hoc cài đt các thông s đ xut ra đng c các mô men xon

3.1.2.2 Chi tit ca thông s MODEL  án tt nghip k s c đin t GVHD: TS. Nguyn Trng Thng

SVTH: Nguyn Vit Thng MSSV: 20662094 Trang 20

3.1.2.4 Bng thông s k thut và hình dng ca mt s servo motor thông dng