Composição do servoacionamento

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1 SERVOACIONAMENTO

2 Composição do servoacionamento O servoacionamento é constituído dos seguintes componentes: Um servomotor, um servoconversor e um transdutor de posição Os Servoacionamentos são utilizados nas mais diversas aplicações industriais em que elevada dinâmica e precisão são fundamentais para o aumento da qualidade e produtividade

3 Composição do servoacionamento

4 Servoconversor O servoconversor é responsável pelo controle eletrônico do funcionamento do servomotor. Basicamente, a estrutura que faz esse controle é composta por: Um microcontrolador; Diversas memórias; Sistema de entrada e saída de dados.

5 Servoconversor As funções básicas de um microcontrolador para controle do servomotor são: Aquisição de posição e velocidade através de um enconder ou resolver; Execução dos algoritmos de controle; Sinais de corrente para controle e proteção; Cálculo de valores de referência do PWM para as tensões de controle.

6 Servoconversor O estágio de potência também está dentro do servoconversor. Tem-se um retificador, um elo de corrente contínua e um inversor a IGBT. Um sinal de tensão PWM senoidal é produzido pelo estágio inversor desse conversor.

7 Topologia completa do estágio de potência O estágio de potência que alimenta um servomotor é um conversor de frequência normal.

8 Servomotor com encoder

9 Corte de um servomotor mostrando parte do estator e do rotor com ímãs permanentes.

10 Esquema de Ligação

11 Característica do servomotor Habilidade para operar em baixas rotações sem sobreaquecimento Possui torque suficiente com rotação nula para manter a posição de uma carga Atualmente usam ímã permanente

12 Característica do servomotor (continuação) Devido à baixa inércia do servomotor, o ciclo de processo é mais rápido (alta resposta dinâmica) Tem melhor precisão porque o servoconversor possui um controle sofisticado Usam encoder ou resolver para a realimentação da posição

13 Inércia da carga O momento de inércia da carga acionada é uma das características fundamentais para verificar,através do tempo de aceleração, se o motor consegue acionar a carga dentro das condições exigidas. Para garantir um bom controle de velocidade, a inércia da carga não deve passar de dez vezes a inércia do motor (WEG).

14 Brushless Servomotors São servomotores sem escovas pois o campo magnético no rotor é produzido por ímãs permanentes O princípio de funcionamento é o do motor síncrono

15 Curva retirada de um catálogo

16 Controle de torque No modo torque o servoconversor funciona somente em "loop" de corrente mantendo o torque constante. A velocidade varia em função da carga, sem controle por parte do servoconversor.

17 Controle de velocidade No modo velocidade o servoconversor mantém a velocidade constante no valor determinado pela referência de velocidade. A corrente varia em função da carga.

18 Controle de posição No modo posicionamento o servoconversor mantém a posição constante no valor determinado pela referência de posição. Enquanto a referência de posição não for alterada, o servomotor ficará travado.

19 Malha de Controle

20 Exemplo: Função MOVE

21 Exemplos de aplicação Máquinas de corte e solda Sistemas de posicionamento Máquinas-ferramenta Máquinas têxteis Máquinas gráficas Bobinadeiras Empacotadeiras (dosadoras)

22 Exemplo de Especificação Técnica de Servomotor Grau de proteção IP55 Classe de isolamento F Proteção térmica por sonda PTC Rolamentos com lubrificação permanente

23 Exemplo de Especificação Técnica de Um Servoconversor Controle vetorial realimentado por resolver Modulação PWM Controle de torque PID Controle de velocidade PID Transistor de frenagem incorporado; Freqüência de saída de 0 a 400 Hz.

24 Interfaceamento Mínimo Entradas analógicas Sinal 10 a +10 V Sinal 0 a +20 ma ou 4 a +20 ma Impedância 400 kω (-10 a +10 V), 500 Ω (0/4 a 20 ma) Entradas digitais isoladas 24 Vcc

25 Proteções Sobrecorrente/curto-circuito na saída Sub/sobretensão Sobretemperatura no servoconversor ou no servomotor Sobrecarga no resistor de frenagem Sobrecarga na saída; Erro na CPU/EPROM; Falta de resolver; Falha de comunicação;

26 Outras Características Programação via IHM ou software Comunicação via rede Devicenet, Modbus RTU, Profibus DP Normas atendidas: IEC 60146: Semiconductor convertors; EN 50178: Eletronic equipament for use in power instalations; EN 61010: Safety requirements for electrical equipament for measurement, control and a laboratory use; EN : EMC product standard for power drive systems.

27 Hobby RC servomotor Existem pequenos atuadores que também são chamados de servomotores. Costumam ser chamados de RC servos (servo radio control). São usados em pequenos sistemas como no controle de pequenos barcos para modelismo.

28 Exemplo de hobby RC servomotor

29 Hobby RC servomotor Um típico RC servo consiste de um pequeno motor elétrico acoplado a um conjunto de engrenagens. Um potenciômetro é conectado ao eixo de saída e funciona como sensor de posição. O valor de sua resistência elétrica indica a posição angular em que se encontra o eixo.

30 Componentes internos de um Hobby RC servomotor

31 Hobby RC servomotor O circuito de Controle é responsável pelo monitoramento do potenciômetro e acionamento do motor visando obter uma posição pré-determinada. As engrenagens reduzem a rotação do motor, transferem mais torque ao eixo de saída e movimentam o potenciômetro junto com o eixo.

32 Hobby RC servomotor No desenho abaixo pode-se observar o motor, o potenciômetro, as engrenagens, etc.

33 Controle O servomotor é alimentado com tensão de 5 V e recebe um sinal no formato PWM não senoidal. Este sinal é 0 V ou 5 V. O circuito de controle do servo fica monitorando este sinal e se o controle detecta uma alteração na largura do sinal, ele altera a posição do eixo.

34 Controle Neste exemplo, o período do sinal tem 20 ms. Ao se variar a largura dos pulsos, o servo se desloca de determinado ângulo.

35 Sinais de Controle Um sinal com largura de pulso de 1ms corresponde a posição do servo a zero graus. Um sinal com largura de pulso de 1,5 ms corresponde a posição de 90 graus. Um sinal com largura de pulso de 2 ms corresponde a posição do servo de180 graus.

36 Sinais de Controle Esse tipo de servo costuma girar 90 ou 180 graus.

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