098 164 5020Miền Nam
097 5897066Miền Bắc

Hướng Dẫn Điều Khiển Động Cơ Servo

25 thg 1 2021 16:35

Cách điều khiển động cơ servo như thế nào cho hiệu quả luôn là một vấn đề khiến cho nhiều người phải “đau đầu”. Bởi lẽ, động cơ servo motor chính là một thiết bị được tích hợp trong các thiết bị dây chuyền của các máy móc sản xuất nhằm giúp cho quá trình điều khiển thiết bị hoạt động thông suốt theo mong muốn của người sử dụng. Để làm được như vậy, các bạn đừng bỏ qua bài viết dưới đây!  

1. Khái niệm động cơ motor servo

Hiện nay, có nhiều loại động cơ servo với những tính năng chính là điều khiển chính xác được vị trí của trục. Việc điều khiển động cơ servo giúp cho một hệ thống vòng kín có thể sử dụng phản hồi vị trí để điều khiển được chuyển động và vị trí cuối cùng của nó.

Điều khiển động cơ servo giúp cho hệ thống vòng kín phản hồi vị trí

Điều khiển động cơ servo giúp cho hệ thống vòng kín phản hồi vị trí

Trong sản xuất công nghiệp, động cơ servo motor chính là loại cảm biến giúp phản hồi vị trí, thông thường là một bộ code hóa đem lại độ chính xác cao, trong khi trong đó các động cơ RC hoặc động cơ nhỏ hơn, cảm biến vị trí thường dùng là một chiết áp đơn giản. 

Vị trí thực tế được các thiết bị này tìm thấy sẽ được đưa trở lại bộ phát hiện lỗi ở nơi này, nó sẽ được so sánh cùng với vị trí đích. Sau đó, tùy theo lỗi mà bộ điều khiển sửa đổi vị trí thực tế của động cơ để cho khớp với vị trí đích. 

Động cơ thường được sử dụng là bộ truyền động có kích thước nhỏ được sử dụng để điều khiển những phương tiện như xe ô tô, thuyền, máy bay,... Chúng cũng được các sinh viên ngành kỹ thuật dùng để chế tạo robot, tạo ra bộ phận cánh tay robot, chế tạo ra robot lấy cảm hứng sinh học hay robot có hình người,...

2. Nguyên tắc điều khiển động cơ servo

Chúng ta hãy tiến hành kiểm tra những thông tin ở trên và làm một ví dụ thực tế về điều khiển một động cơ servo motor cổ điển bằng Arduino. Tốt nhất bạn nên sử dụng MG996R - đây là một động cơ servo có mô men xoắn cao và cả bánh răng kim loại, cùng với mô men xoắn là 10 kg-cm. Mô men xoắn cao của động cơ có dòng ổn định đo được là 2.5A. Dòng điện khi đó sẽ chạy từ 500mA - 900mA và điện áp của động cơ sẽ hoạt động từ 4,8 - 7,2V.

Xếp hạng hiện tại thể hiện rằng các bạn không thể kết nối trực tiếp được servo motor này với Arduino. Cho nên chúng ta phải sử dụng nguồn điện riêng biệt dành cho nó. 

Chúng ta chỉ cần kết nối phần chân điều khiển của servo motor với bất kỳ chân kỹ thuật số nào của board Arduino, đồng thời kết nối Ground và dây dương với nguồn điện 5V từ bên ngoài và kết nối ground của Arduino vào vị trí chân GND của động cơ servo.

3. Sơ đồ mạch điều khiển động cơ servo

Trước tiên, chúng ta hãy nói về con servo, có thể thấy rằng đa phần để tiết kiệm chi phí sản xuất, người ta hay sử dụng những con servo motor đã qua sử dụng. Và để chọn lựa được một dòng động cơ servo cũ có thể hoạt động ổn định và độ chuẩn cao không phải điều dễ dàng, chúng ta nên test thật kỹ nó.

Chỉ cần đấu dây điện của con servo với bộ điều khiển có tính năng hiển thị các thông số chi tiết, sau đó bấm để hiệu chỉnh cho đến khi trên màn hình hiển thị luôn dòng chữ servo. Sau đó, bạn hãy lấy cây tua vít nhấn vào các nút có hình tam giác hướng lên hoặc hướng xuống cho đến khi thấy con servo hoạt động là được.

Quy trình điều khiển động cơ dc servo diễn ra như thế nào? Điều quan trọng nhất trong khi tiến hành sử dụng thiết bị điều khiển servo motor chính là các bạn phải hiểu rõ về vấn đề lập trình con PLC, chú ý sao cho nó có thể đọc được tín hiệu phát xung ra từ con servo.

  • Phần này cũng tương tự như việc calip bộ điều khiển đem đấu nối vào con cảm biến nhiệt độ vậy. Nếu không nắm rõ được quy trình vận hành của bộ điều khiển nhiệt độ thì các bạn sẽ không bao giờ cài đặt được công tắc đóng - ngắt khi dòng nhiệt độ của động cơ tăng lên hay giảm xuống.

Quy trình điều khiển động cơ servo motor

Quy trình điều khiển động cơ servo motor

  • Phần này rất khó, do đó bạn có thể xem các video thể hiện rõ phần lập trình này để cho dễ hiểu hơn. Quy trình đấu dây điều khiển động cơ DC servo motor được tiến hành như sau:
  1. Bạn cần chuẩn bị một con mạch cầu bao gồm có 2 dây output ra ở bộ điều khiển (Thông thường, hệ thống mạch cầu thông dụng của động cơ sẽ có 2 kênh, và trong trường hợp này, các bạn chỉ cần sử dụng 1 kênh trên mạch cầu để điều khiển là đủ). 
  2. Tiếp theo, bạn cần chuẩn bị thêm 1 con DC servo motor được tích hợp gồm có 6 dây. Trong đó, 2 dây sẽ tạo nguồn điện để đi nuôi động cơ vận hành, còn 2 dây nguồn đi nuôi cho động cơ encoder, đồng thời kết hợp 2 dây output về  con encoder và một giắc nguồn + 1 dây điện.
  • Tiến hành đấu nối cấp nguồn cho động cơ servo như sau: 
  1. Lấy 2 dây cấp nguồn điện từ phía động cơ servo motor để đấu vào 2 chân từ kênh của con mạch cầu. Tiếp đến, các bạn hãy cấp nguồn cho con mạch cầu bằng cái giắc nguồn mà ở đó chân dương của giắc cắm vào chân + mạch cầu, còn dây điện âm của giắc sẽ kết hợp 1 đầu dây điện và đem đấu chung.
  2. Sau đó, các bạn tiến hành cấp nguồn cho con encoder bằng cách: Dùng 2 chân âm và dương của động cơ encoder để cắm lần lượt, nối trực tiếp vào chân DND và chân 5V của hệ thống boar mạch arduino. Trên thực tế, nếu chú ý kỹ một chút, các bạn sẽ thấy 2 chân GND và chân 5V được đặt nằm sát nhau tại boar mạch của arduino.
  3. Còn 2 chân tín hiệu trả về còn lại của con encoder, chúng ta sẽ đấu nối với chân cực 2 của các boar mạch arduino. Đối với chân còn lại của con encoder, bạn đem đấu vào bất kỳ chân nào của con arduino, có thể là chân 4 – 6 – 8 đều được.
  4. Tiến hành đấu nối chung dây mát, nhưng trong trường hợp này, chúng ta sẽ lấy mát mạch cầu để đấu nối chung mát với arduino là được.
  5. Sau đó, bạn hãy lấy 2 dây tín hiệu điều khiển từ mạch cầu để đem đấu vào 2 chân output của tín hiệu analog nằm trong boar mạch arduino, đó chính là chân 7 và chân 8. Tất nhiên, con arduino cũng có rất nhiều chân output tín hiệu analog, chính vì lẽ đó, các bạn có thể đấu nối vào các chân analog khác cũng không sao.
  6. Cuối cùng, các bạn sử dụng dây nguồn 12V để cấp vào các giắc cắm là xong.

Sơ đồ mạch điều khiển động cơ servo

Sơ đồ mạch điều khiển động cơ servo

4. Cách điều khiển ac servo motor dùng code arduino

Bây giờ chúng ta hãy sử dụng code Arduino để tiến hành điều khiển động cơ servo. Code cũng rất đơn giản, chúng ta chỉ cần xác định chân mà động cơ servo đang được kết nối. Cần xác định chân đó chính là đầu ra và trong phần vòng lặp để tạo ra các xung với chu kỳ cùng với những tần số cụ thể như ở trên.

Sau khi thử nghiệm, chúng ta có thể đưa ra các giá trị nhận được trong 1 khoảng thời gian mà các xung hoạt động cùng với động cơ servo. Các xung có thời lượng 0,6ms sẽ tương ứng với vị trí trong khoảng 0 độ - 1,45ms - 90 độ và từ 2,3ms - 180 độ.

Tiến hành kết nối một thiết bị đo vạn năng để có thể nối tiếp với servo nhằm kiểm tra dòng điện. Mức dòng điện tối đa mà các bạn sẽ nhận được có thể lên đến 0,63A. Điều này hoàn toàn đúng, bởi vì đây không phải là bản gốc của động cơ TowerPro MG996R, mà chính là bản sao rẻ hơn, rõ ràng đem lại hiệu suất kém hơn.

Tuy nhiên, chúng ta hãy tham khảo một cách làm thuận tiện hơn để có thể điều khiển các servo motor bằng Arduino tốt nhất, đó là sử dụng thư viện Arduino Arduino. Chúng ta chỉ cần cài đặt thư viện, sau đó xác định đối tượng của servo và sử dụng hàm Attach để xác định chân mà servo motor được kết nối. 

Đồng thời, xác định giá trị tối thiểu và giá trị tối đa của thời lượng xung. Sau đó, bằng cách áp dụng hàm write, các bạn chỉ cần đặt vị trí của servo trong khoảng từ 0 - 180 độ. Với thư viện Arduino, chúng ta có thể điều khiển cùng lúc từ 12 - 48 servo bằng cách sử dụng hệ thống board Arduino Mega.

Sử dụng code Arduino để tiến hành điều khiển động cơ servo

Sử dụng code Arduino để tiến hành điều khiển động cơ servo

5. Trình điều khiển PWM/ Servo bằng Arduino và PCA9685

Bên cạnh đó, còn có một cách khác để có thể điều khiển servo bằng Arduino, đó là sử dụng trình điều khiển động cơ servo PCA9685. Đây là chương trình điều khiển servo và servo bao gồm 16 kênh 12 bit, có thể giao tiếp với Arduino bằng bus I2C. Động cơ này có một chiếc đồng hồ tích hợp giúp cho bạn có thể chạy được tới 16 động cơ cùng lúc, hoặc hoạt động độc lập đối với Arduino.

Chúng ta có thể cùng 1 lúc xâu chuỗi lên tới 62 trình điều khiển này ở trên cùng một bus I2C. Chính vì vậy, về mặt lý thuyết, chúng ta sẽ có thể điều khiển được cùng lúc tới 992 động cơ chỉ với hai chân con I2C từ board Arduino. 6 chân chọn vị trí được sử dụng để đặt cho địa chỉ I2C khác nhau đối với mỗi chương trình điều khiển bổ sung. Cuối cùng, chúng ta chỉ cần kết nối các miếng hàn của sơ đồ theo bảng này là được.

Các linh kiện mà bạn cần chuẩn bị để tiến hành điều khiển đó là động cơ Servo MG996R, trình điều khiển Servo PCA9685 PWM, mạch điều khiển board Arduino, nguồn cung cấp điện có điện áp 5V- 6A DC,... Bây giờ hãy tìm hiểu code Arduino. Để điều khiển được trình điều khiển servo motor hiệu quả, chúng ta sẽ sử dụng thư viện PCA9685, bạn có thể tải xuống từ trang GitHub.

Kết luận

Thông qua bài viết trên đây, chắc hẳn các bạn đã biết được cách điều khiển động cơ servo để cho quy trình sản xuất được thông suốt và hiệu quả. Điều quan trọng là các bạn phải tìm được địa chỉ cung cấp động cơ servo motor uy tín, chất lượng để có được sản phẩm tốt nhất. 

5.929 reviews

Tin tức liên quan

Hướng Dẫn Các Bước Tháo Lắp Hộp Giảm Tốc
Nhập Khẩu Hộp Giảm Tốc. Mã HS, Dán Nhán Năng Lượng Và Thuế
Cách Kiểm Tra Điều Kiện Bôi Trơn Trong Hộp Giảm Tốc. Dầu Bôi Trơn Hộp Giảm Tốc
Hộp Số Giảm Tốc Trục Vít Bánh Vít 1 Cấp
Hộp Giảm Tốc 2 Cấp Đồng Trục. Ứng Dụng Và Thiết Kế