Este documento presenta un esquema de control de servomotor con microordenador de un solo chip. El esquema se ha aplicado con éxito a la impresora de computadora en color, que puede realizar el control estable del proceso de impresión y controlar con precisión la posición de impresión.
El servomotor pertenece a una clase de motor de control, dividido en servomotor de CC y servomotor de CA. Debido a que el servomotor de CA tiene las ventajas de tamaño pequeño, peso ligero, salida de par grande, baja inercia y buen rendimiento de control, es ampliamente utilizado en El sistema de control automático y el sistema de detección automática como elemento ejecutivo para convertir la señal eléctrica de control en la rotación mecánica del eje. Debido a la alta precisión de posicionamiento del servomotor, cada vez más sistemas de control de posición modernos han adoptado el servomotor de corriente alterna. Como parte principal del sistema de control de posición, el diseño de este documento también se utiliza en el sistema de control de posición de la impresora.
Este sistema de control adopta el servomotor ac panasonic MSMA082A1C y realiza el control del servomotor a través del controlador de microordenador de un solo chip. El modo de control del servomotor incluye principalmente control de posición y control de velocidad. Para mejorar la suavidad de conducir la boquilla para que funcione, el modo de control de control de velocidad se selecciona para realizar el control del servomotor, a fin de utilizar el modelo de control de curva en forma de s del sistema de servomotor para lograr el ideal efecto de control El diagrama de bloques de composición del sistema se muestra en la figura 1, en la que el controlador de microordenador de un solo chip emite a la señal de control del servoaccionamiento, y luego por los movimientos del servomotor servo actuador según sea necesario, al mismo tiempo, el controlador recibe Una codificación fotoeléctrica fija en la placa del rotor del servomotor derivada de la rotación de la señal de pulso de retroalimentación del motor, a fin de realizar la boquilla del servomotor para impulsar la detección y el control de la posición de funcionamiento, forma un sistema de control de circuito cerrado. Para realizar el control preciso de la posición de impresión, el disco de codificación fotoeléctrico con resolución de 2000p / r se selecciona como la unidad de detección de posición para convertir la posición del ángulo de rotación del s ervo motor en señal de pulso eléctrico, para proporcionar el controlador de microordenador de un solo chip con control de seguimiento de la posición de impresión
Este sistema elige el servocontrolador de CA completamente digital de la serie MINAS A de Panasonic MSDA083A1A (su índice de rendimiento principal es: el voltaje de la fuente de alimentación es trifásico 200V, la potencia nominal del motor adaptativo es 750W, el tipo de codificador es 3000p / r). La señal CN I / F (pin 50) del conector del servocontrolador sirve como entrada / salida de la señal de control externa, y el conector CN SIG (pin 20) sirve como el cable de conexión del codificador del servomotor.
Al final de la vida útil del rodamiento, la vibración y el ruido del motor aumentarán significativamente. Cuando la holgura radial del rodamiento alcanza el siguiente valor, se debe reemplazar el rodamiento.
Retire el motor, del extremo de extensión del eje o del extremo sin extensión del rotor se puede sacar.Si no es necesario quitar el ventilador, es más conveniente quitar el rotor de la extensión no axial. Cuando se extrae el rotor del estator, se debe evitar dañar los devanados o el aislamiento del estator.
Reemplazar el devanado debe registrar la forma del devanado original, el tamaño y las vueltas, el calibre del cable, cuando la pérdida de estos datos debe ser solicitada por el fabricante, cambiar el diseño original del devanado, a menudo deteriora el rendimiento del motor , o incluso no se puede usar.
1 Parallax feedback 360 ° servo arduino de alta velocidad
La retroalimentación de paralaje 360 ° servo arduino de alta velocidad se usa ampliamente en varios sistemas de control. Pueden convertir la señal de voltaje de entrada en la salida mecánica del eje del motor y arrastrar los componentes controlados para lograr el propósito de control.
El servomotor tiene CC y CA, el primer servomotor es un motor de CC general, en la precisión del control no es alto, el uso del servomotor del motor de CC general.En términos de estructura, el servomotor de CC es un motor de CC de baja potencia. Su excitación generalmente está controlada por la armadura y el campo magnético, pero generalmente está controlada por la armadura.
motor paso a paso
El motor paso a paso se aplica principalmente en el campo de la fabricación de máquinas herramienta nc. Debido a que el motor paso a paso no necesita conversión A / D y puede convertir directamente la señal de pulso digital en desplazamiento angular, se ha considerado como el elemento de ejecución más ideal de la máquina herramienta nc.
Además de su aplicación en máquinas herramienta CNC, los motores paso a paso también se pueden usar en otras máquinas, como motores en máquinas de alimentación automática, motores en general unidades de disquete, impresoras y plotters.
3. servo arduino
El servo arduino tiene las características de baja velocidad y gran torque.En general, en la industria textil a menudo se utiliza el motor de par de CA, su principio de funcionamiento y estructura y el motor asíncrono monofásico son los mismos.
4 Motor de reluctancia conmutado
El motor de reluctancia conmutada (SRM) es un nuevo tipo de motor de regulación de velocidad con estructura simple y fuerte, bajo costo y excelente rendimiento de regulación de velocidad.
5, motor de corriente continua sin escobillas
Motor de CC sin escobillas de las características mecánicas y características de ajuste de la linealidad, rango de velocidad, larga vida útil, mantenimiento de ruido conveniente, no hay cepillo causado por una serie de problemas, por lo que este motor en el sistema de control tiene una gran aplicación.
6 Motor de corriente continua
El motor de CC tiene las ventajas de un buen rendimiento de regulación de velocidad, un arranque fácil, puede arrancar con carga, por lo que la aplicación del motor de CC todavía es muy amplia, especialmente después de la aparición de la fuente de alimentación de tiristores de CC.
7 Motor asincrónico
El motor asíncrono tiene las ventajas de una estructura simple, fabricación, uso y mantenimiento convenientes, operación confiable, menor calidad y menor costo.El motor de inducción se usa ampliamente en máquinas herramientas, bombas de agua, sopladores de aire, compresores, equipos de cabrestante de elevación, maquinaria de minería, maquinaria industrial ligera, maquinaria de procesamiento de productos agrícolas y secundarios y la mayoría de la maquinaria de producción industrial y agrícola, así como electrodomésticos Equipo medico.
Es ampliamente utilizado en electrodomésticos, como ventiladores, refrigeradores, aires acondicionados y aspiradoras.[ 3 ]
8 Motor sincrónico
Los motores síncronos se utilizan principalmente en maquinaria de gran tamaño, como sopladores, bombas de agua, molinos de bolas, compresores, laminadores, así como instrumentos pequeños y micro o elementos de control.Entre ellos, el motor síncrono trifásico es el cuerpo principal.También se puede usar como sintonizador para transmitir potencia reactiva inductiva o capacitiva a la red.
La tecnología de conversión de frecuencia es en realidad el uso de la teoría del control del motor, a través del llamado convertidor de frecuencia, el control del motor.El motor utilizado para dicho control se llama motor de frecuencia variable.
El motor de conversión de frecuencia común incluye: motor asíncrono trifásico, motor sin escobillas de CC, motor sin escobillas de CA y motor de reluctancia conmutada.
Principio de control del motor de frecuencia variable.
En general, la estrategia de control del motor de conversión de frecuencia es la siguiente: control de par constante a velocidad base, control de potencia constante por encima de la velocidad base, control magnético débil en el rango de velocidad ultra alta.
Velocidad base: porque el motor producirá una fuerza contraelectromotriz cuando está funcionando, y el tamaño de la fuerza contraelectromotriz suele ser proporcional a la velocidad.Por lo tanto, cuando el motor funciona a una velocidad determinada, debido a que el tamaño de la fuerza electromotriz inversa es igual al tamaño del voltaje aplicado, la velocidad en este momento se denomina velocidad base.
Control de par constante: motor a la velocidad base, control de par constante.En este punto, la fuerza contraelectromotriz del motor E es proporcional a la velocidad del motor.Y la potencia de salida del motor y el producto de par y velocidad del motor son proporcionales, por lo que la potencia y la velocidad del motor son proporcionales.
Control de potencia constante: cuando el motor excede la velocidad base, la fuerza electromotriz inversa del motor se mantiene básicamente constante ajustando la corriente de excitación, para mejorar la velocidad del motor.En este punto, la potencia de salida del motor es básicamente constante, pero el par motor y la velocidad disminuyen en proporción inversa.
Control magnético débil: cuando la velocidad del motor excede un cierto valor, la corriente de excitación es bastante pequeña y básicamente no se puede ajustar. En este momento, entra en la etapa de control magnético débil.
La regulación y el control de la velocidad del motor es una de las tecnologías básicas de varias máquinas industriales y agrícolas, equipos de oficina y eléctricos.Con el sorprendente desarrollo de la tecnología electrónica de potencia y la tecnología microelectrónica, la adopción del modo de regulación de velocidad de CA "motor de inducción de conversión de frecuencia especial + convertidor de frecuencia" está liderando un cambio para reemplazar el modo de regulación de velocidad tradicional en el campo de regulación de velocidad con su excelente rendimiento y economía.El Evangelio que trae a todos los ámbitos de la vida radica en: hacer que el grado de automatización de la máquina y la eficiencia de la producción aumenten enormemente, ahorrar energía, aumentar la tasa de aprobación y la calidad del producto, la capacidad del sistema de energía aumenta en consecuencia, la miniaturización del equipo, aumentar la condición cómoda, reemplazar la máquina tradicional Programa de regulación de velocidad y regulación de velocidad de CC con velocidad muy rápida.
Debido a la particularidad de la fuente de alimentación de frecuencia variable y la demanda del sistema de funcionamiento a alta o baja velocidad y la respuesta dinámica de la velocidad de rotación, el motor como cuerpo principal de potencia se ha presentado con requisitos estrictos, lo que ha traído nuevos problemas al motor en electromagnetico, estructura y aislamiento.
Aplicación de motor de frecuencia variable
La regulación de velocidad de frecuencia variable se ha convertido en la corriente principal del esquema de regulación de velocidad, se puede utilizar ampliamente en todos los ámbitos de la transmisión continua.
Especialmente con el inversor en el campo del control industrial de aplicación cada vez más extendida, el uso del motor de conversión de frecuencia está cada vez más extendido, se puede decir que debido al motor de conversión de frecuencia en el control de conversión de frecuencia que las ventajas del motor ordinario, donde la conversión de frecuencia Se utiliza no es difícil ver la figura del motor de conversión de frecuencia.
El modo de accionamiento de alimentación tradicional de "motor giratorio + tornillo de bola" en la máquina herramienta, debido a la limitación de su propia estructura, es difícil de lograr un avance en la velocidad de alimentación, la aceleración, la precisión de posicionamiento rápido y otros aspectos, no ha podido Para cumplir con el corte de ultra alta velocidad, el mecanizado de ultra precisión en el rendimiento del servo del sistema de alimentación de la máquina herramienta presenta requisitos más altos.El motor lineal convierte la energía eléctrica directamente en energía mecánica de movimiento lineal, sin ningún dispositivo de transmisión de mecanismo de conversión intermedio.Tiene las ventajas de un gran empuje de arranque, alta rigidez de transmisión, respuesta dinámica rápida, alta precisión de posicionamiento y longitud de carrera ilimitada.En el sistema de alimentación de la máquina herramienta, la mayor diferencia entre el accionamiento directo del motor lineal y el motor de rotación original es cancelar el enlace de transmisión mecánica del motor a la mesa (placa de arrastre) y acortar la longitud de la cadena de transmisión de alimentación. de máquina herramienta a cero, por lo que este modo de transmisión también se denomina "transmisión cero".Es a causa de este modo de "accionamiento cero" que el índice de rendimiento y las ventajas que el modo de accionamiento original del motor giratorio no puede alcanzar.
1 Respuesta de alta velocidad
Debido a que algunas partes de transmisión mecánica (como el tornillo de avance, etc.) con una constante de tiempo de respuesta grande se eliminan directamente en el sistema, el rendimiento de respuesta dinámica de todo el sistema de control de circuito cerrado se mejora enormemente y la respuesta es extremadamente sensible y rápida.
2, precisión,
El sistema de accionamiento lineal elimina la holgura de la transmisión y el error causado por el mecanismo mecánico, como el tornillo de avance, y reduce el error de seguimiento causado por el retraso del sistema de transmisión durante el movimiento de interpolación.A través del control de retroalimentación de la detección de posición lineal, la precisión de posicionamiento de la máquina herramienta puede mejorarse considerablemente.
3, alta rigidez dinámica debido al "accionamiento directo", para evitar el arranque, cambiar la velocidad y la dirección del enlace de transmisión intermedio debido a la deformación elástica, el desgaste por fricción y la holgura inversa causada por el fenómeno del retraso del movimiento, pero también mejora la rigidez de la transmisión.
4 Velocidad rápida y corto proceso de aceleración y desaceleración
Dado que el motor lineal se utiliza principalmente para trenes maglev (hasta 500km / h) como mínimo, por supuesto, no es un problema cumplir con la velocidad de alimentación máxima (hasta 60 ~ 100M / min o superior) de velocidad ultra alta corte en el accionamiento de alimentación de máquinas herramienta.Además, debido a la respuesta de alta velocidad "accionamiento cero" mencionada anteriormente, el proceso de aceleración y desaceleración se acorta considerablemente.Para lograr el inicio de la alta velocidad instantánea, la operación de alta velocidad puede ser casi instantánea.Se puede obtener una alta aceleración, generalmente hasta 2 ~ 10g (g = 9.8m / s2), mientras que la aceleración máxima del husillo de bolas es generalmente solo 0.1 ~ 0.5g.
5 La longitud del recorrido no está restringida en el riel de guía y puede extenderse indefinidamente por un motor lineal en serie.
6 El movimiento es silencioso y el ruido es bajo.Debido a la eliminación del tornillo de transmisión y otras partes de la fricción mecánica, y el riel de guía se puede usar como riel de guía rodante o guía de suspensión de almohadilla magnética (sin contacto mecánico), el ruido se reducirá en gran medida cuando el movimiento.
7. Alta eficiencia.Debido a que no hay un enlace de transmisión intermedio, se elimina la pérdida de energía durante la fricción mecánica y se mejora enormemente la eficiencia de la transmisión.
La estructura del motor asíncrono trifásico se compone de estator, rotor y otros accesorios.
(1) estator (parte estacionaria)
1 Núcleo del estator
Función: parte del circuito magnético del motor en el que se coloca el devanado del estator.
Estructura: el núcleo del estator generalmente está hecho de chapa de acero al silicio de 0.35 ~ 0.5 mm de espesor con una capa aislante en la superficie y superpuesta. El punzonado interno del núcleo tiene ranuras distribuidas uniformemente para incrustar bobinados del estator.
Los tipos de ranuras del núcleo del estator son los siguientes:
Ranura semicerrada: la eficiencia y el factor de potencia del motor son mayores, pero la integración y el aislamiento del devanado son más difíciles.Generalmente se usa en motores pequeños de baja tensión.Ranura de media abertura: se puede incrustar en el devanado formado. Generalmente se usa para motores grandes y medianos de baja tensión.El llamado devanado formado, es decir, el devanado se puede colocar en la ranura después del tratamiento de aislamiento por adelantado.
Ranura de apertura: se utiliza para embutir formando bobinado, método de aislamiento conveniente, utilizado principalmente en motores de alto voltaje.
2 Bobinado del estator
Función: es la parte del circuito del motor, que se alimenta con corriente alterna trifásica y genera un campo magnético giratorio.
Estructura: está conectado por tres devanados idénticos espaciados en un ángulo eléctrico de 120 °, cada uno de los cuales está incrustado en cada ranura del estator de acuerdo con una determinada regla.
Los principales elementos de aislamiento de los devanados del estator son los siguientes: (garantizar el aislamiento confiable entre las partes conductoras de los devanados y el núcleo y el aislamiento confiable entre los propios devanados).
1) aislamiento de tierra: el aislamiento entre los devanados del estator en su conjunto y el núcleo del estator.
2) aislamiento de fase: aislamiento entre devanados del estator de cada fase.
3) aislamiento entre vueltas: aislamiento entre las vueltas de cada devanado del estator de fase.
Cableado en la caja de conexiones del motor:
La caja de terminales del motor tiene una placa de cableado, seis de las roscas de devanado trifásicas en dos filas, arriba y abajo y de izquierda a derecha son las tres disposiciones de la mayor cantidad de cables de Números para 1 (U1), 2 (V1), 3 ( W1), apile los tres cables inferiores de izquierda a derecha para organizar los números para 6 (W2), 4 (U2), 5 (V2), los devanados trifásicos en conexión y conexión delta.Toda la fabricación y el mantenimiento deben organizarse de acuerdo con este número de serie.
3, soporte
Función: el núcleo del estator y las cubiertas delantera y trasera están fijas para soportar el rotor y desempeñan el papel de protección y disipación de calor.
Construcción: el marco suele ser de hierro fundido, el marco del motor asíncrono grande generalmente está soldado a una placa de acero, el marco del motor en miniatura es de aluminio fundido.Hay costillas de disipación de calor fuera del marco del motor cerrado para aumentar el área de disipación de calor, y hay orificios de ventilación en ambos extremos del marco del motor protector, de modo que el aire dentro y fuera del motor puede ser directamente convección para facilitar disipación de calor.
Rotor (2) (pieza giratoria)
1 Núcleo de rotor del motor asíncrono trifásico:
Función: como parte del circuito magnético del motor y colocar el devanado del rotor en la ranura del núcleo.
Estructura: el material utilizado es el mismo que el estator, que está hecho de 0.5 mm de espesor de chapa de acero de silicio de perforación y superposición. La lámina de acero al silicio tiene agujeros distribuidos uniformemente en la perforación redonda exterior, que se utiliza para colocar los devanados del rotor.El núcleo del estator se usa generalmente para perforar el círculo interno de acero al silicio hacia atrás para formar el núcleo del rotor.En general, el núcleo del rotor de un motor asíncrono pequeño se monta directamente en el eje giratorio, mientras que el núcleo del rotor de un motor asíncrono grande o mediano (el diámetro del rotor es mayor que 300 ~ 400mm) se presiona en el eje giratorio con la ayuda del soporte del rotor.
2 Bobinado del rotor del motor asíncrono trifásico
Función: el campo magnético giratorio del estator de corte produce fuerza y corriente electromotriz de inducción, y forma un par electromagnético para hacer girar el motor.
Construcción: dividido en rotor de jaula de ardilla y rotor de bobinado.
1) rotor de jaula de ardilla: el devanado del rotor se compone de varias barras de guía insertadas en la ranura del rotor y dos anillos extremos circulares.Si quita el núcleo del rotor, la apariencia de todo el devanado como una jaula de ardilla, llamado devanado de jaula.Los motores de caja pequeña están hechos de devanados de rotor de aluminio fundido, y las tiras de cobre y los anillos extremos de cobre están soldados para motores sobre 100KW.
2) rotor de devanado: el devanado del rotor de devanado es similar al devanado del estator. También es un devanado simétrico trifásico, generalmente conectado a una estrella. Los tres cables salientes se conectan a los tres anillos colectores del eje giratorio, y luego se conectan al circuito externo a través del cepillo eléctrico.
Características: la estructura es más compleja, por lo que el motor de bobinado no se usa tanto como el motor de la jaula de ardilla.Pero a través del anillo colector y el cepillo en la cuerda del bucle del devanado del rotor, resistencia adicional y otros componentes para mejorar el arranque, el rendimiento de frenado y el rendimiento de regulación de velocidad del motor asíncrono, por lo que en un cierto rango de requisitos para equipos de regulación de velocidad suaves, como la grúa , ascensor, compresor de aire, etc.
