LOGO
BRUSH DC SERVO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
TP.HCM
BRUSH DC SERVO
Thực hiện:
TRẦN ĐỨC LÂM
ÂU DƯƠNG NAM
1.Tổng quan về động cơ servo
1.1 Servo motor là gì?
 Servo theo tiếng Hy Lạp là Servus (Servant-nô
lệ)
 Đáp ứng một cách trung thành và chính xác theo
các lệnh điều khiển vị trí
 Là hệ thống điều khiển dựa trên quan sát sai lệch
giữa giá trị đặt và giá tri hồi tiếp
1.1 Servo motor là gì?
 Servo theo tiếng Hy Lạp là Servus (Servant-nô
lệ)
 Đáp ứng một cách trung thành và chính xác theo
các lệnh điều khiển vị trí
 Là hệ thống điều khiển dựa trên quan sát sai lệch
giữa giá trị đặt và giá tri hồi tiếp
Giá trị đáp ứng được phản hồi về sau khi
thực hiện lệnh
Sai lệch giữa giá trị đáp ứng và giá trị điều
khiển sẻ được hệ thống điều chỉnh về
bằng 0
Giá trị đáp ứng được phản hồi về sau khi
thực hiện lệnh

Sai lệch giữa giá trị đáp ứng và giá trị điều
khiển sẻ được hệ thống điều chỉnh về
bằng 0
1.3 Các đặc điểm của động cở servo
1.3 Các đặc điểm của động cơ servo
1.4 Phân loại động cơ servo
 Servo AC
 Servo DC: Servo DC không chổi than
Servo DC có chổi than
1.4 Phân loại động cơ servo
 Servo AC
 Servo DC: Servo DC không chổi than
Servo DC có chổi than
Một số hình ảnh về động cơ servo
2.1Đặc điểm của Servo DC có chổi than
Ưu điểm:
 Cung cấp chuyển động êm
 Giá thành rẻ
 Đơn giản trong điều khiển
 Tốc độ ổn định
 Chịu được tín hiệu điều khiển có tần số cao
 Mô-men xoắn khởi động cao
Ưu điểm:
 Cung cấp chuyển động êm
 Giá thành rẻ
 Đơn giản trong điều khiển
 Tốc độ ổn định
 Chịu được tín hiệu điều khiển có tần số cao
 Mô-men xoắn khởi động cao
Nhược điểm:

 Chuyển mạch cơ khí gây ra tiếng ồn
 Tăng nhiệt độ trên vành góp
 Quán tính của rotor cao khi giảm tốc độ
 Khó sửa chữa
 Độ tin cậy thấp
 Đòi hỏi sự bảo trì
Nhược điểm:
 Chuyển mạch cơ khí gây ra tiếng ồn
 Tăng nhiệt độ trên vành góp
 Quán tính của rotor cao khi giảm tốc độ
 Khó sửa chữa
 Độ tin cậy thấp
 Đòi hỏi sự bảo trì
2 Động cơ Servo DC có chổi than
2.2 Hình ảnh về Brush Servo DC thực tế
2.2 Cấu tạo Servo DC có chổi than
Các thành phần của động cơ
Các thành phần của động cơ
Stator:được gắn liền với vỏ động cơ
Rotor: là thành phần tạo chuyển động quay
Chổi than và vành góp : giúp đưa điện vào Rotor
Encoder: hay còn gọi là bộ mã hóa vòng quay,
phản hồi xung, đơn vị tính (xung/vòng)
Phanh điện từ: giúp hãm động cơ trong trường
hợp cần thiết
Tachometer: là thành phần phản hổi tương tự,
thực chất là một máy phát điện nhỏ, với điện áp
phản hồi được tính bằng (vol/vòng quay)
Stator:được gắn liền với vỏ động cơ
Rotor: là thành phần tạo chuyển động quay

Chổi than và vành góp : giúp đưa điện vào Rotor
Encoder: hay còn gọi là bộ mã hóa vòng quay,
phản hồi xung, đơn vị tính (xung/vòng)
Phanh điện từ: giúp hãm động cơ trong trường
hợp cần thiết
Tachometer: là thành phần phản hổi tương tự,
thực chất là một máy phát điện nhỏ, với điện áp
phản hồi được tính bằng (vol/vòng quay)
3 Nguyên lý hoạt động
Trong quá trình hoạt động, từ trường cố
định được sinh ra từ nam châm vĩnh cửu
gắn trên stator tương tác với dòng từ sinh
ra từ cuộn dây trên roto khi có dòng điện
chạy qua nó. Quá trình tương tác đó sinh
ra moment tác động lên trục roto.
Moment này biểu diễn theo phương trình
T
m
=k
e
.ϕ.I
e
.sinƟ
Trong quá trình hoạt động, từ trường cố
định được sinh ra từ nam châm vĩnh cửu
gắn trên stator tương tác với dòng từ sinh
ra từ cuộn dây trên roto khi có dòng điện
chạy qua nó. Quá trình tương tác đó sinh
ra moment tác động lên trục roto.
Moment này biểu diễn theo phương trình

T
m
=k
e
.ϕ.I
e
.sinƟ
Quan hệ giữa từ trường và dòng phần ứng
 Moment trên trục động cơ tăng dần từ Ө = 0-90
 Để đảm bảo moment trên trục động cơ luôn
đạt được giá trị lớn nhất cần thiết phải điều
khiển chuyển mạch cấp điện cho cuộn dây roto
sao cho vectơ dòng phần ứng luôn luôn vuông
góc với từ trường cố định
 Moment trên trục động cơ tăng dần từ Ө = 0-90
 Để đảm bảo moment trên trục động cơ luôn
đạt được giá trị lớn nhất cần thiết phải điều
khiển chuyển mạch cấp điện cho cuộn dây roto
sao cho vectơ dòng phần ứng luôn luôn vuông
góc với từ trường cố định
Với cách điều khiển quá trình cấp điện như
trên, mômen động cơ sẽ biến thiên tỉ lệ với
dòng cấp cho cuộn dây phần ứng.
Mô-men và tốc độ động cơ có thể mô tả bằng 2
phương trình sau:
T
đc
= K
m
.I

u
E
b
=K
b
.ω
Với cách điều khiển quá trình cấp điện như
trên, mômen động cơ sẽ biến thiên tỉ lệ với
dòng cấp cho cuộn dây phần ứng.
Mô-men và tốc độ động cơ có thể mô tả bằng 2
phương trình sau:
T
đc
= K
m
.I
u
E
b
=K
b
.ω
Mạch của động cơ
Từ định luật Kirchhoff ta có phương trình
mạch

Thành phần L
ư
nhỏ hơn so với R
ư

nên có
thể bỏ qua L
ư
thì: V
ư
– R
ư
I
ư
= K
b
ω
Từ định luật Kirchhoff ta có phương trình
mạch

Thành phần L
ư
nhỏ hơn so với R
ư
nên có
thể bỏ qua L
ư
thì: V
ư
– R
ư
I
ư
= K
b

ω
u
u b u u u
dI
V K . R .I L .( )
dt
  
Phương trình mômen tải T
m
đặt trên trục
động cơ : T
m
= T
đ
+ T
s
+ T
c
Với:
T
d
=J
đc
(dω/ dt)
T
s
= f
dc
ω
T

c
=J
m
(dω/dt)+f
m
Để động cơ quay thì mômen động cơ phải
bằng với mômen tải: T
m
= T
đc
=K
m
.I
u
Phương trình mômen tải T
m
đặt trên trục
động cơ : T
m
= T
đ
+ T
s
+ T
c
Với:
T
d
=J
đc

(dω/ dt)
T
s
= f
dc
ω
T
c
=J
m
(dω/dt)+f
m
Để động cơ quay thì mômen động cơ phải
bằng với mômen tải: T
m
= T
đc
=K
m
.I
u
4 Điều khiển Servo DC có chổi than
Điều khiển vị trí, vận tốc của động cơ
 Bằng phương pháp xác định góc quay của motor
• Dùng encoder
• Tachometer (thành phần phản hồi tương tự)
• Biến trở xoay
 Phương pháp phổ biến hiện nay dùng optical
encoder
Điều khiển vị trí, vận tốc của động cơ

 Bằng phương pháp xác định góc quay của motor
• Dùng encoder
• Tachometer (thành phần phản hồi tương tự)
• Biến trở xoay
 Phương pháp phổ biến hiện nay dùng optical
encoder
Cấu tạo của 1 optical encoder
 Phối hợp kênh A, B ta sẽ tìm được góc quay
và chiều quay của động cơ.
Cấu tạo của 1 optical encoder
 Phối hợp kênh A, B ta sẽ tìm được góc quay
và chiều quay của động cơ.
Nguyên lý điều khiển độ rộng xung sử
dụng mạch cầu H
1. V->R1->B->A->L2->GND
2. V->L1->A->B->R2->GND
Nguyên lý điều khiển độ rộng xung sử
dụng mạch cầu H
1. V->R1->B->A->L2->GND
2. V->L1->A->B->R2->GND
Mạch cầu H dùng Relay
Mạch cầu H dùng BJT
Mạch cầu H dùng BJT
Mạch cầu H dùng Mosfet
Nguyên lý điều xung PWM
 PWM (pulse width modulation)
 Là phương pháp điều chỉnh điện áp ra tải dựa
trên sự thay đổi độ rộng xung dẫn đến thay đổi
điện áp ra
 Tạo dựng trên nguyên tắc chuyển tải năng

lượng từ A đến B dưới dạng các xung vuông
toàn áp liên tiếp
 Tần số xung trong PWM có thể cố định hay
biến đổi (thường là cố định tầnsố xung chuyển
mạch)
Nguyên lý điều xung PWM
 PWM (pulse width modulation)
 Là phương pháp điều chỉnh điện áp ra tải dựa
trên sự thay đổi độ rộng xung dẫn đến thay đổi
điện áp ra
 Tạo dựng trên nguyên tắc chuyển tải năng
lượng từ A đến B dưới dạng các xung vuông
toàn áp liên tiếp
 Tần số xung trong PWM có thể cố định hay
biến đổi (thường là cố định tầnsố xung chuyển
mạch)