O que é o servo motor?O servo motor é um atuador rotativo, ou atuador linear, que permite movimentar e controlar o posicionamento, aceleração e velocidade da carga sendo atuada. O servo motor tem capacidades que um motor normal não possui. Os servo motores trabalham com sensores para controle preciso do movimento. O controlador é a parte mais sofisticada do servo motor, pois é projetado para a máxima precisão e torque.
Os servomotores são uma combinação de peças específicas, que incluem um motor CC ou CA, e são adequados para uso em sistemas de controle de malha fechada. As aplicações de servomotor incluem robótica, fabricação automatizada e aplicações de usinagem de controle numérico computadorizado (CNC).
Servo motores CA podem trabalhar com correntes mais altas e são mais utilizados em máquinas industriais.
Os servo motores CC não são projetados para altos picos de corrente e geralmente são mais adequados para aplicações menores.
Servomotores são comumente usados para dispositivos de alta tecnologia em aplicações de automação industrial. Esses motores são amplamente utilizados onde uma tarefa específica deve ser executada regularmente de maneira exata.
Entre as muitas aplicações dos servo motores podemos citar as seguintes:
Um servo motor industrial simples consiste em um motor CC de ímã permanente com um tacômetro integrado que fornece uma tensão de saída proporcional à velocidade. A eletrônica do acionamento fornece a tensão e a corrente necessárias ao motor com base na tensão realimentada do tacômetro.
Neste exemplo, uma velocidade comandada (representada como uma tensão de referência de comando) é definida no driver, então o circuito no driver compara a tensão de feedback do tacômetro e determina se a velocidade desejada foi alcançada – conhecida como malha fechada de velocidade. O loop de velocidade está monitorando a velocidade comandada e o feedback do tacômetro, enquanto o driver ajusta a potência do motor para manter a velocidade comandada desejada.
Em um sistema servo mais sofisticado, vários loops incorporados são ajustados para desempenho ideal para fornecer controle de movimento preciso. O sistema consiste em loops de corrente, velocidade e posição que utilizam elementos de feedback de precisão. Cada loop sinaliza o loop subsequente e monitora os elementos de feedback apropriados para fazer correções em tempo real para corresponder aos parâmetros comandados.
O loop (laço) base é o loop de corrente ou torque. A corrente é proporcional ao torque em um motor rotativo (ou força em um motor linear), que fornece aceleração ou empuxo. Um sensor de corrente é o dispositivo que fornece feedback relacionado à corrente que flui através do motor. O sensor envia um sinal de volta para a eletrônica de controle – normalmente um sinal analógico ou digital proporcional à corrente do motor. Este sinal é subtraído do sinal comandado.
Quando o servo motor estiver na corrente comandada, a malha será satisfeita até que a corrente caia abaixo da corrente comandada. O loop então aumentará a corrente até que a corrente comandada seja alcançada, com o ciclo continuando em taxas de atualização (frações de segundo).
A malha de velocidade funciona da mesma forma com tensão proporcional à velocidade. O loop de velocidade envia ao loop de corrente um comando para aumentar a corrente (aumentando assim a tensão) quando a velocidade cai abaixo da velocidade comandada.
A malha de posição aceita um comando vindo de um CLP ou controlador de movimento, que por sua vez fornece um comando de velocidade que é alimentado na malha de velocidade, que por sua vez comanda a corrente necessária para acelerar, manter e desacelerar o motor para mover para a posição comandada. Todos os três loops funcionam em sincronia otimizada para fornecer controle suave e preciso do servomecanismo.
Motores de passo possuem um grande número de polos, pares magnéticos gerados por um ímã permanente ou uma corrente elétrica. Os servomotores têm muito poucos polos; cada polo oferece um ponto de parada natural para o eixo do motor.
O torque de um motor de passo em baixas velocidades é maior que um servo motor do mesmo tamanho.
A operação do motor de passo é sincronizada pela saída de sinais de pulso de comando do gerador de pulso. Em contraste, a operação do servomotor fica atrás dos pulsos de comando.
Embora os motores de passo sejam fáceis de usar e mais baratos em comparação com os servos, os servos têm vantagens sobre os servos, que são a precisão do movimento e a capacidade de conhecer o ângulo exato do eixo. Portanto, os motores de passo são usados principalmente em aplicações onde seu torque de carga não é alto, e um pequeno erro no posicionamento é aceitável. E os servos são usados em projetos com maior nível de confiabilidade e precisão.
Para fins de exemplo de funcionamento, a figura ao lado apresenta um servo padrão para hobby composto de três componentes principais: um motor CC, um circuito controlador e um potenciômetro ou mecanismo de feedback semelhante.
O motor DC é conectado a uma caixa de engrenagens e eixo de saída/transmissão para aumentar a velocidade e o torque do motor. O motor DC aciona o eixo de saída. O circuito controlador interpreta os sinais enviados pelo controlador e o potenciômetro atua como feedback para o circuito controlador monitorar a posição do eixo de saída.
Quase todos os servos de hobby têm um conector padrão de três pinos com para alimentar e controlar o servo. Quando combinados, você pode alimentar e controlar a direção, velocidade e posição do eixo de saída com apenas três fios.
Os motores desse tipo são alimentados por uma corrente CA monofásica ou trifásica. Os servo motores CA têm dois tipos que são chamados de motores CA assíncronos e motores CA síncronos. Este tipo de motor elétrico é mais confiável e rígido que os motores CC e está disponível em potências mais altas. A velocidade de rotação dos motores CA é determinada pela frequência de entrada.
O servo motor CA possui um detector de rotação (encoder) montado no lado do eixo traseiro do motor para detectar a posição e a velocidade do rotor. Isso permite uma operação de posicionamento de alta resolução e alta resposta.
A figura ao lado mostra a construção de um servo motor CA padrão.
O encoder é um sensor para detectar a velocidade e a posição do motor. A luz do diodo emissor de luz (LED) passa por um padrão de detecção de posição no disco de fenda e é lida pelo elemento receptor de luz. Dezenas de foto transistores estão integrados no elemento receptor de luz.
Todos os padrões para detecção de posição absoluta dependem do ângulo de rotação do encoder. A CPU é montada no codificador para análise dos padrões de detecção de posição absoluta. Os dados da posição atual são transmitidos para o servo driver via transmissão serial.
Um sinal de pulso aplicado externamente (quando é do tipo de entrada de pulso) e a rotação detectada pelo codificador do servo motor são contados e a diferença (desvio) é enviada para a unidade de controle de velocidade. Este contador é referido como o contador de desvio.
Durante a rotação do motor, um pulso acumulado (desvio de posicionamento) é gerado no contador de desvios e é controlado para ir a zero. A função (manter a posição por servo controle) para manter a posição atual é obtida com um loop de posição (contador de desvio).
O servo motor é composto por três elementos: o motor, o codificador e o driver. O driver tem a função de comparar o comando de posição e as informações de posição/velocidade do encoder e controlar a corrente do drive. O servo motor sempre detecta a condição do motor a partir da posição do encoder e das informações de velocidade.
Se o motor parar, o servo motor emite um sinal de alarme para o controlador para detecção de anormalidade. O servo motor deve ajustar os parâmetros do sistema de controle para corresponder à rigidez do mecanismo e às condições de carga, embora nos últimos anos, o autoajuste em tempo real tenha facilitado esse ajuste.
Com base na aplicação, podemos ter diferentes alvos de controle. Existem três tipos principais de controle para um servo que são controle de posição, controle de velocidade e controle de torque. Um ou uma combinação desses alvos de controle podem ser desejados em um sistema de servos.
O controle de posição é o processo de controle mais básico e mais utilizado em servomecanismos. Considere que você deseja mover a posição de um braço robótico, seu smartphone deseja mover sua lente para focar em um objeto ou talvez uma impressora 3D esteja movendo seu braço. Estes são exemplos de quando o controle de posição é implementado. Nesses casos, você precisa controlar a posição exata do atuador com a maior precisão possível.
Com base na aplicação existem dois procedimentos para posicionamento no sistema de controle de posição, que são o posicionamento relativo (distância) e o posicionamento absoluto (posição). No posicionamento à distância, a quantidade de movimento do atuador é importante, mas não onde está. Por exemplo, a tarefa de uma máquina é perfurar uma superfície de metal a cada 10 centímetros. Neste caso, ele move o objeto ou seu braço em 10 centímetros a cada vez.
Por outro lado, no mesmo exemplo, se a posição exata dos furos for importante, o braço deve saber por onde iniciar o processo e para onde ir quando perfurar todas as vezes. Para usar o controle de posição, uma técnica chamada homing é usada. Homing é o processo de determinar a origem da posição de um atuador em que sua posição deve ser controlada. Todo sistema de controle de posição precisa ter um procedimento que possa ser usado para determinar seu ponto zero ou ponto inicial. Todas as medições são feitas com base nessa posição.
Em alguns casos, pode ser necessário controlar a velocidade de movimento de um braço em vez de sua posição. Um sistema de transporte pode ser um bom exemplo de implementação de controle de velocidade. Imagine um sistema cujo objetivo é transportar objetos de um ponto a outro na velocidade desejada, não importa o quanto eles pesem.
O controle de torque é outro modo de controle para servomotores. Neste modo, a quantidade de torque (ou podemos dizer força) que é fornecida à tarefa deve ser controlada. Este modo é usado principalmente quando mudanças no torque podem causar danos ou mau funcionamento. Por exemplo, se o torque de um braço exceder, ele pode quebrar o objeto que ele segura.
A série SDV3 é um sistema servo econômico (motor + drive), que pode ser amplamente utilizado na indústria, em máquinas de gravação a laser, robôs soldadores, braços mecânicos, sistemas de posicionamento linear e rotativo, máquinas operatrizes, injetoras de plástico, indústria cerâmica, indústria têxtil, fresadoras, retíficas, tornos CNC, equipamentos de embalagem, rotuladoras, etc.
O filtro notch (filtro corta banda) é definido automaticamente quando a frequência de ressonância é detectada. Quando o filtro notch automático é acionado, ele realiza a operação de detecção, para que poder sintonizar na frequência de ressonância.
Os servos da série SDV3 são equipados com a nova função de controle de supressão de vibração, que pode maximizar a supressão da vibração das máquinas. Esta função pode minimizar o problema de vibração de braços de baixa rigidez na extremidade e aprimorar a precisão de posicionamento das máquinas.
Função auto-tuningA nova função de ajuste automático, melhora muito o desempenho auto adaptativo do SDV3. Mesmo para máquina com baixa rigidez mecânica, que podem ter seu funcionamento grandemente melhorado pelo uso dessa função.
A função de script incorporada no servo pode substituir o uso de CLP ou computador na aplicação com funções de intertravamento, o que torna os servos desta série muito flexíveis. O script é programado no software de ajuste do servo. As instruções são simples e fáceis de usar.
Assine nossa Newsletter
This post is also available in: Inglês
Inversores de frequência 
Você precisa fazer login para comentar.