Động cơ RC Servo có moment xoắn cao so với kích thước của nó, có thể cho vị trí góc chính xác bằng cách cung cấp xung theo phương thức điều biến độ rộng xung PWM; độ rộng của xung sẽ quy
Trang 15
ĐỘNG CƠ RC SERVO
5.1 GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ RC SERVO
Động cơ RC (Radio Control) Servo đầu tiên được thiết kế để sử dụng trong điều khiển máy bay hoặc xe hơi Về sau, động cơ này được sử dụng phổ biến như là các cơ cấu chấp hành được điều khiển bằng vi xử lý, vừa nhỏ gọn, vừa tiết kiệm năng lượng lại rẻ tiền
Hình 5.1 Động cơ RC Servo
GVHD: TS NGUYỄN VĂN GIÁP SVTH: Nguyễn Nhật Tân-Nguyễn Lê Tùng
Trang 2Động cơ RC Servo có moment xoắn cao so với kích thước của nó, có thể cho vị trí góc chính xác bằng cách cung cấp xung theo phương thức điều biến độ rộng xung (PWM); độ rộng của xung sẽ quyết định vị trí góc của trục động cơ
5.2 CẤU TẠO ĐỘNG CƠ RC SERVO
Động cơ RC Servo cực kỳ tiện dụng trong lĩnh vực Robotics Sáu động cơ
RC Servo HS300 của hãng HITEC (hình 5.1) đã được chọn sử dụng trong đề tài này Động cơ này khá nhỏ với kích thước: 41 x 20 x 36,5mm, trọng lượng 47,1g và các thông số kỹ thuật khác như sau:
- Điện áp sử dụng 4,8V ÷ 6V
- Nhiệt độ vận hành -20 ÷ +60oC
- Tốc độ quay tối đa 60o/0,19 giây
- Dòng tiêu thụ 8mA ở trạng thái nghỉ, 150mA lúc làm
việc không tải
Hình 5.2 Kích thước của động cơ RC Servo
Bên trong động cơ có tích hợp mạch điều khiển, bộ truyền bánh răng (hình 5.3) và một thiết bị hồi tiếp là một biến trở xoay được nối với trục ngoài của động cơ (hình 5.4) Biến trở này có tác dụng theo dõi vị trí góc của trục động cơ thông qua cường độ dòng đưa vào Nếu trục động cơ đạt được vị trí góc yêu cầu GVHD: TS NGUYỄN VĂN GIÁP SVTH: Nguyễn Nhật Tân-Nguyễn Lê Tùng
Trang 3thì động cơ sẽ được tắt, ngược lại thì động cơ sẽ quay đến khi nào đạt được vị trí góc được quy định bởi độ rộng xung đưa vào
Hình 5.3 Bộ truyền bánh răng
Trục động cơ chỉ có thể quay một góc giới hạn là 1800 hoặc 2100 (tùy thuộc vào hãng sản xuất động cơ) là do có một chốt nhựa ở bên trong Nếu muốn động
cơ RC Servo quay toàn vòng, ta phải cắt bỏ chốt này đi (hình 5.5)
Động cơ có 3 dây ra: 1 dây nguồn (đỏ), 1 dây mass (đen), 1 dây tín hiệu điều khiển (màu vàng/trắng)
Hình 5.4 Cấu tạo bên trong của RC Servo
GVHD: TS NGUYỄN VĂN GIÁP SVTH: Nguyễn Nhật Tân-Nguyễn Lê Tùng
Trang 4Hình 5.5 Chốt nhựa giới hạn trước và sau khi bị cắt
5.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ RC SERVO
Như đã nói ở trên vị trí góc của động cơ RC Servo điều khiển dựa trên nguyên lý PWM Để điều khiển động cơ RC Servo, ta sẽ cấp xung mỗi 20ms một lần Và độ rộng của xung cấp sẽ quyết định vị trí góc của trục động cơ Chẳng hạn với xung có độ rộng 1.5ms thì trục động cơ sẽ quay đến vị trí góc 900
(thường được gọi là Neutral), nếu độ rộng nhỏ hơn 1.5ms thì trục động cơ sẽ quay gần về vị trí góc 00 và ngược lại nếu lơn hơn 1.5ms thì trục động cơ sẽ quay gần đến vị trí góc 1800 (hình 5.6)
Hình 5.6 Giản đồ xung kích RC Servo
Với nguyên tắc điều khiển như vậy thì ta có một phương án cấp xung cho động cơ như sau: góc quay của một động cơ là 1800, để quay hết 1800 đó, ta cần cấp xung có độ rộng từ 1,25ms cho đến 1,75ms, tức là khoảng 500µs Càng chia nhỏ khoảng này thì vị trí góc của động cơ đạt được càng nhiều Ví dụ: nếu ta có thể cấp xung với độ rộng chia nhỏ khoảng 2µs thì trong khoảng 500µs ta thu GVHD: TS NGUYỄN VĂN GIÁP SVTH: Nguyễn Nhật Tân-Nguyễn Lê Tùng
Trang 5được 255 vị trí góc của động cơ, điều này có nghĩa là mỗi vị trí góc của động cơ là 0,70, còn nếu ta có thể cấp xung với độ rộng chia nhỏ khoảng 1µs thì trong khoảng 500µs đó, ta có thể thu được 500 vị trí góc của động cơ, tức là mỗi vị trí góc là 0,350 Điều này có ý nghĩa rất lớn đến độ chính xác khi điều khiển tay máy Trong luận văn này, độ chia đạt được đến 0,320, tức 560 vị trí góc của động
cơ
5.4 KẾT LUẬN
Chương này chúng ta đã nghiên cứu về động cơ RC Servo, chúng ta đã biết được nguyên tắc xác định góc, cũng như các đặc tính về kỹ thuật khác của nó Tiếp theo chương sau chúng ta sẽ tiến hành nghiên cứu về vi xử lý họ AVR Đây là một họ vi xử lý khá mạnh, có thời gian đáp ứng rất cao rất thuận tiện cho việc điều khiển động cơ
GVHD: TS NGUYỄN VĂN GIÁP SVTH: Nguyễn Nhật Tân-Nguyễn Lê Tùng
