Servo Motor Systems

Servo Basic Concepts (Jun 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Servo Motor Systems

Litar Bersepadu Analog


soalan 1

Terangkan operasi litar kawalan motor "H-jambatan" ini:

Di mana-mana masa yang diberikan, berapa banyak transistor dihidupkan dan berapa banyak dimatikan "# 1"> Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Dua transistor sedang berada pada bila-bila masa sahaja, dan dua lagi berada di luar. Sekiranya R1 tidak terbuka, motor tidak dapat masuk ke arah "ke hadapan" (Fwd).

Soalan cabaran: jenis motor DC apakah litar pemacu ini direka untuk? Shunt-wound, luka siri, kompaun, atau magnet kekal? Terangkan jawapan anda.

Nota:

Litar "H-drive" adalah kaedah yang sangat umum untuk mengalihkan polariti kepada motor DC (atau beban polariti yang sensitif), menggunakan hanya satu tiang suis. Sangat, motor elektrik yang sangat besar "pemacu" telah berdasarkan reka bentuk yang sama.

Soalan 2

Huraikan bagaimana fungsi motor dalam litar ini akan terjejas akibat daripada kerosakan berikut. Pertimbangkan setiap kesalahan secara berasingan (iaitu satu pada satu masa, tidak banyak kesalahan):

Transistor Q 1 gagal dibuka (pemungut kepada pemancar):
Transistor Q 2 gagal dibuka (pemungut kepada pemancar):
Transistor Q 3 gagal dibuka (pengumpul-pemancar):
Transistor Q 4 gagal dibuka (pemungut kepada pemancar):
Resistor R 1 gagal dibuka:
Resistor R 2 gagal dibuka:
Resistor R 3 gagal dibuka:
Transistor Q 3 gagal dipendekkan (pemungut kepada pemancar):
Transistor Q 4 gagal dipendekkan (kolektor-ke-pemancar):

Untuk setiap syarat ini, terangkan mengapa kesan yang dihasilkan akan berlaku.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Transistor Q 1 gagal dibuka (kolektor-ke-pemancar): Motor gagal untuk menghidupkan arah "terbalik", masih boleh mengarahkan arah "ke hadapan".
Transistor Q 2 gagal terbuka (kolektor-ke-pemancar): Motor gagal untuk menghidupkan arah "ke hadapan", masih boleh menghidupkan arah "terbalik".
Transistor Q 3 tidak terbuka (pengumpul-pemancar): Motor gagal untuk menghidupkan arah "ke hadapan", masih boleh menghidupkan arah "terbalik".
Transistor Q 4 gagal terbuka (pengumpul-pemancar): Motor gagal untuk menghidupkan arah "terbalik", masih boleh mengarahkan arah "ke hadapan".
Resistor R 1 gagal dibuka: Motor gagal untuk menghidupkan arah "ke hadapan", masih boleh menghidupkan arah "terbalik".
Resistor R 2 gagal terbuka: Motor gagal untuk menghidupkan arah "terbalik", masih boleh mengarahkan arah "ke hadapan".
Resistor R 3 gagal terbuka: Motor tidak boleh berputar dalam arah yang sama.
Transistor Q 3 gagal dipendekkan (kolektor-ke-pemancar): Motor bertukar arah "ke hadapan" walaupun suis berada di kedudukan tengah (mati).
Transistor Q 4 gagal dipendekkan (kolektor-ke-pemancar): Motor bertukar arah "terbalik" walaupun suis berada di kedudukan tengah (mati).

Nota:

Tujuan soalan ini adalah untuk mendekati domain pemecahan litar dari perspektif mengetahui apa yang salah, bukan hanya mengetahui apa gejala. Walaupun ini tidak semestinya perspektif yang realistik, ia membantu pelajar membina pengetahuan asas yang diperlukan untuk mendiagnosis litar yang salah dari data empirikal. Soalan-soalan seperti ini harus diikuti (akhirnya) dengan soalan lain yang meminta pelajar mengenal pasti kemungkinan kesalahan berdasarkan pengukuran.

Soalan 3

Sekiranya hujung gelung dawai dilekatkan pada dua jalur logam pekeliling separuh, diatur supaya kedua-dua jalur itu hampir membentuk bulatan lengkap, dan jalur tersebut dihubungi oleh dua "berus" yang menyambung ke kutub bertentangan dengan bateri, yang mana akan gelung wayar berputar "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/00384x01.png">

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Gerak arah jam, secara berterusan.

Nota:

Cabar pelajar anda dengan soalan ini: apakah ada cara kami boleh mendapatkan gelung dawai untuk terus berputar tanpa menggunakan jalur logam setengah bulatan untuk membuat dan memecahkan hubungan dengan bateri? Tanya pelajar anda apa yang dipanggil jalur setengah bulatan logam, dalam istilah motor elektrik / penjana.

Soalan 4

Apabila suis ditutup, ammeter pada mulanya akan mencatatkan sejumlah besar arus, maka arus akan merosot ke nilai yang lebih rendah dari masa ke masa apabila motor berkelajuan tinggi:

Memandangkan Undang-undang Ohm, di mana arus sepatutnya menjadi fungsi langsung voltan dan rintangan (I = E / R ), terangkan mengapa ini berlaku. Lagipun, rintangan penggulungan motor tidak berubah kerana berputar, dan voltan bateri agak tetap. Kenapa, sekarang, perubahan semasa sangat banyak antara permulaan permulaan dan kelajuan operasi penuh "# 4"> Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Arus motor berkadar songsang dengan kelajuan, disebabkan oleh kaunter-EMF yang dihasilkan oleh angker ketika berputar.

Soalan susulan: lukis gambarajah skematik yang menunjukkan litar bersamaan bateri, suis, ammeter, dan motor, dengan kaunter-EMF motor yang diwakili sebagai simbol bateri yang lain. Cara manakah mesti menghadapi voltan kaunter-EMF, menentang voltan bateri, atau membantu voltan bateri?

Nota:

Apa yang disebut "inrush" semasa motor elektrik semasa permulaan boleh agak besar, ke atas sepuluh kali arus beban penuh normal!

Soalan 5

Motor elektrik DC berputar pada 4500 RPM menarik 3 amps semasa dengan 110 volt diukur pada terminalnya. Rintangan lintasan angker, diukur dengan ohmmeter apabila motor berada pada rehat, tanpa kuasa, adalah 2.45 ohm. Berapa kaunter-EMF adalah motor yang menjana pada 4500 RPM?

Berapa arus "terbakar" yang akan berlaku apabila motor pada awalnya dikuasakan (kelajuan sayap = 0 RPM), sekali lagi dengan menganggap 110 volt di terminal?

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

E counter = 102.65 V @ 4500 RPM

Saya mabuk = 44.9 A

Nota:

Pengiraan ini membantu pelajar menyedari betapa pentingnya arus elektrik "terbakar" yang berlaku.

Soalan 6

Terangkan bagaimana sistem motor servo, dengan kata-kata anda sendiri.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Sebuah motor servo adalah satu yang kedudukannya dikawal oleh sistem maklum balas negatif. Saya tahu, takrif ini sangat minimum, tetapi saya mahu anda menyatakan jawapan dengan kata-kata anda sendiri!

Nota:

Servos datang dalam pelbagai jenis dan saiz, tetapi mereka semua berkongsi ciri-ciri yang sama. Pelajar anda sepatutnya tidak mempunyai masalah sama sekali mencari maklumat mengenai mereka.

Soalan 7

Jenis pengekod putar yang biasa adalah satu yang dibina untuk menghasilkan output kuadratur :

Kedua-dua pasangan LED / phototransistor diatur sedemikian rupa sehingga output nadi mereka sentiasa 90 o fasa antara satu sama lain. Pengekod keluaran kuadratur berguna kerana ia membolehkan kita menentukan arah gerakan serta kedudukan tambahan.

Membina litar pengesan arah kuadratur mudah, jika anda menggunakan flip-flop jenis D:

Menganalisis litar ini, dan jelaskan bagaimana ia berfungsi.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Operasi litar ini agak mudah difahami jika anda menggambar gambarajah nadi untuk itu dan menganalisis keluaran flip-flop dari masa ke masa. Apabila cakera pengekod berputar mengikut arah jam, output Q menjadi tinggi; apabila berlawanan arah lawan, Q menurun.

Soalan susulan: komen pada notasi yang digunakan untuk keluaran litar ini. Apakah label "CW / (CCW)" memberitahu anda, tanpa perlu menganalisis litar pada semua "nota yang disembunyikan"> Nota:

Litar pengesanan arah kuadratur seperti ini menjadi penting apabila pengekod dikaitkan dengan litar kaunter digital. Notasi yang dilengkapkan juga sangat biasa dalam litar kaunter.

Pelajar boleh menunjukkan keengganan untuk membuat gambarajah masa apabila mereka mendekati masalah ini, walaupun mereka menyedari penggunaan gambarajah sedemikian. Sebaliknya, banyak yang akan cuba memikirkan litar hanya dengan melihatnya. Perhatikan penekanan pada perkataan "cuba." Litar ini lebih sukar untuk difikirkan tanpa gambarajah masa! Memungkiri penjelasan anda tentang litar ini sehingga setiap pelajar menunjukkan rajah masa untuknya. Tekankan fakta bahawa langkah ini, walaupun ia mengambil sedikit masa, sebenarnya adalah penjimat masa pada akhirnya.

Soalan 8

Kereta-kereta mainan, kapal terbang, dan bot yang dikawal oleh radio menggunakan motor servo kecil untuk memposisikan mekanisme stereng, kedudukan pendikit enjin, dan sebagainya. Servo ini mempunyai sensor kedudukan motor, dan kawalan elektronik yang ditempatkan dalam pakej plastik yang sama, menjadikannya sangat padat.

Menyelidik jenis isyarat kawalan yang digunakan untuk mengarahkan unit servo ini. Dengan kata lain, cari jenis isyarat elektronik apa yang mereka perlukan untuk "memerintahkan" mereka pergi ke jawatan tertentu. Kemudian, cadangkan litar yang boleh menghasilkan isyarat ini.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Saya tidak akan memberikan jawapan di sini, bukan hanya kerana saya mahu anda melakukan semua penyelidikan dan berfikir untuk diri sendiri, tetapi juga kerana teknologi RC servo mungkin berubah berubah sejak saya menulis soalan ini!

Nota:

Ketersediaan servo RC yang murah membuatkan mereka sesuai untuk digunakan dalam eksperimen makmal dan projek pelajar. Adalah baik untuk masa pelajar anda (dan anda!) Untuk mengetahui bagaimana peranti kecil yang menakjubkan ini dikawal!

Soalan 9

Tentukan semua penurunan voltan komponen dalam litar ini apabila motor beroperasi dalam arah sebaliknya. Pastikan anda menerangkan bagaimana anda melakukan semua analisis! Anggapkan 0.7 volt sebagai drop voltan ke hadapan standard untuk persimpangan PN yang bersifat bias dan 0.3 volt sebagai drop voltan pemungut piawai standard untuk BJT tepu.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Saya akan memberikan petunjuk: menggunakan Undang-undang Voltan Kirchhoff .

Soalan cabaran: apa jenis motor DC mesti ini, untuk dibalikkan dalam arah putaran dengan pembalikan kutub "nota tersembunyi"> Nota:

Tujuan utama soalan ini adalah untuk memberi pelajar lebih amalan menggunakan Undang-undang Voltan Kirchhoff. Pastikan anda bekerja melalui analisis semua kejatuhan voltan komponen.

  • ← Lembaran Kerja Sebelumnya

  • Indeks Lembaran Kerja

  • Lembaran kerja seterusnya →