Já se interrogou sobre como é que as máquinas conseguem movimentos precisos? Este blogue mergulha no fascinante mundo dos modos de controlo de servomotores. Do controlo por impulsos ao controlo analógico, vamos explorar como cada método funciona e onde é melhor aplicado. Prepare-se para descobrir os segredos por detrás da precisão e eficiência das máquinas modernas!
Em alguns pequenos equipamentos autónomos, a seleção do controlo por impulsos para realizar o posicionamento do motor deve ser o modo de aplicação mais comum.
Este modo de controlo é simples e fácil de compreender.
Ideia básica de controlo: a quantidade total de impulsos determina a deslocação do motor e a frequência dos impulsos determina a velocidade do motor.
O impulso é selecionado para realizar o controlo do servomotor.
Abra o manual do servomotor e encontrará a seguinte tabela:
| Forma do impulso de comando | Nome do sinal | Comando de direção positiva | Comando de direção negativa |
| Diferença de fase de 90 bits
Impulso bifásico fase A + fase B | SINAL DE PULSOS |
 B é 90 graus mais rápida do que a fase a |
 B é 90 graus mais lento do que a fase a |
| Trem de impulsos positivo + trem de impulsos negativo | SINAL DE PULSOS |
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| Impulso + símbolo | SINAL DE PULSOS |
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Ambos são controlados por impulsos, mas o método de implementação é diferente:
Primeiro, o condutor recebe dois impulsos de alta velocidade (a, b) e determina o sentido de rotação do motor através da diferença de fase dos dois impulsos.
Como se pode ver na figura acima, se B for 90 graus mais rápido do que a fase a, trata-se de uma rotação positiva; se B for 90 graus mais lento do que a fase a, trata-se de uma rotação inversa.
Durante o funcionamento, os impulsos bifásicos deste controlo são alternados, pelo que também designamos este método de controlo por controlo diferencial.
Tem características diferenciais, o que também mostra que este modo de controlo tem uma maior capacidade anti-interferência.
Em alguns cenários de aplicação com fortes interferências, este modo é preferível.
No entanto, desta forma, um veio de motor tem de ocupar duas portas de impulsos de alta velocidade, o que não é aplicável à tensão da porta de impulsos de alta velocidade.
Em segundo lugar, o condutor continua a receber dois impulsos de alta velocidade, mas os dois impulsos de alta velocidade não existem ao mesmo tempo.
Quando um impulso está no estado de saída, o outro deve estar no estado inválido.
Ao selecionar este modo de controlo, temos de garantir que existe apenas uma saída de impulsos em simultâneo.
Dois impulsos, um emitido no sentido positivo e o outro no sentido negativo.
Tal como no caso anterior, este modo é também um veio de motor, que precisa de ocupar duas portas de impulsos de alta velocidade.
Em terceiro lugar, apenas um sinal de impulso precisa de ser dado ao condutor e o funcionamento para a frente e para trás do motor é determinado por um sinal IO unidirecional.
Este método de controlo é mais simples de controlar e a ocupação de recursos da porta de impulsos de alta velocidade é mínima.
Em sistemas geralmente pequenos, este método pode ser preferido.
No cenário de aplicação em que o servomotor precisa de ser utilizado para realizar o controlo de velocidade, podemos selecionar a quantidade analógica para controlar a velocidade do motor.
O valor da grandeza analógica determina a velocidade de funcionamento do motor.
A quantidade analógica pode ser selecionada de duas formas: corrente ou tensão.
Basta adicionar uma determinada tensão à extremidade do sinal de controlo.
Em alguns cenários, pode mesmo utilizar um potenciómetro para efetuar o controlo, o que é muito simples.
No entanto, quando a tensão é selecionada como sinal de controlo, no cenário com ambiente complexo, a tensão é fácil de ser perturbada, resultando num controlo instável.
É necessário um módulo de saída de corrente correspondente, mas o sinal de corrente tem uma forte capacidade anti-interferência e pode ser utilizado em cenários complexos.
As formas mais comuns de realizar o controlo do servomotor através de comunicação incluem can, EtherCAT, MODBUS e PROFIBUS.
A utilização da comunicação para controlar o motor é o método de controlo preferido em alguns cenários de aplicação de sistemas complexos e de grande escala.
Desta forma, o tamanho do sistema e o número de veios do motor são fáceis de cortar, e não há cablagem de controlo complexa. O sistema construído tem uma grande flexibilidade.
O modo de controlo do binário consiste em definir o binário de saída externo do veio do motor através da entrada de uma quantidade analógica externa ou da atribuição direta de endereços.
Por exemplo, se 10V corresponde a 5nm, quando a quantidade analógica externa é definida para 5V, a saída do veio do motor é de 2,5nm.
Se a carga no veio do motor for inferior a 2,5nm, o motor roda para a frente, o motor não roda quando a carga externa é igual a 2,5nm e o motor inverte quando é superior a 2,5nm (normalmente sob carga gravitacional).
O binário definido pode ser alterado alterando a definição da quantidade analógica em tempo real, ou alterando o valor do endereço correspondente através de comunicação.
É utilizado principalmente em dispositivos de enrolamento e desenrolamento que têm requisitos rigorosos quanto à tensão dos materiais, tais como dispositivos de enrolamento ou equipamento de extração de fibras ópticas.
A definição do binário deve ser alterada em qualquer altura de acordo com a alteração do raio de enrolamento, de modo a garantir que a tensão dos materiais não se altera com a alteração do raio de enrolamento.
No modo de controlo de posição, a velocidade de rotação é geralmente determinada pela frequência dos impulsos de entrada externos e o ângulo de rotação é determinado pelo número de impulsos.
Alguns servos podem atribuir valores à velocidade e ao deslocamento diretamente através da comunicação.
Uma vez que o modo de posição pode controlar rigorosamente a velocidade e a posição, é geralmente utilizado em dispositivos de posicionamento, Máquina CNC ferramentas, máquinas de impressão, etc.
A velocidade de rotação pode ser controlada através da entrada de quantidade analógica ou frequência de impulsos.
Quando existe o controlo PID de circuito externo do dispositivo de controlo superior, o modo de velocidade também pode ser posicionado, mas o sinal de posição do motor ou o sinal de posição da carga direta tem de ser reenviado para o computador superior para funcionamento.
O modo de posição também suporta o anel exterior de carga direta para detetar o sinal de posição.
Neste momento, o codificador na extremidade do veio do motor apenas detecta a velocidade do motor e o sinal de posição é fornecido pelo dispositivo de deteção direta na extremidade da carga final.
Isto tem a vantagem de poder reduzir o erro no processo de transmissão intermédio e aumentar a precisão do posicionamento de todo o sistema.
O servo é geralmente controlado por três circuitos. Os chamados três circuitos são três sistemas de regulação PID de feedback negativo em circuito fechado.
O loop PID mais interno é o loop de correnteque é totalmente efectuada no interior do servo condutor.
A corrente de saída de cada fase do condutor para o motor é detectada através do dispositivo Hall, e o feedback negativo é definido para a corrente para o ajuste PID, de modo a que a corrente de saída seja o mais próxima possível da corrente definida.
O circuito de corrente controla o binário do motor, pelo que o cálculo do controlador é o mais pequeno no modo de binário e tem a resposta dinâmica mais rápida.
O segundo ciclo é o ciclo de velocidade.
O ajuste PID de feedback negativo é efectuado através do sinal detectado do codificador do motor.
A sua saída PID no loop é diretamente a definição do loop de corrente. Por conseguinte, o controlo do circuito de velocidade inclui o circuito de velocidade e o circuito de corrente.
Por outras palavras, o circuito de corrente tem de ser utilizado para qualquer modo, e o circuito de corrente é a base do controlo.
Ao mesmo tempo que controla a velocidade e a posição, o sistema controla a corrente (binário) para obter o controlo correspondente da velocidade e da posição.
O terceiro ciclo é o ciclo de posição, que é o ciclo mais exterior.
Pode ser construído entre o condutor e o codificador do motor, ou entre o controlador externo e o codificador do motor ou a carga final, dependendo da situação real.
Uma vez que a saída interna do circuito de controlo de posição é a definição do circuito de velocidade, o sistema executa a operação dos três circuitos no modo de controlo de posição.
Neste momento, o sistema tem a maior quantidade de operações e a velocidade de resposta dinâmica mais lenta.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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