Trabalho servomotor

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Servomecanismo
Seminários Integrados em automação industrial
Membros do grupo:
Alex Vieira Ramos - 201301454532
Kenya Neiva De Carvalho Ramos - 201301454508
Herlem Rodrigues – 201703080416
Daniel
SERVOMECANISMO
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INTRODUÇÃO
	O estudo do emprego de servo motores vem desde a Segunda Guerra Mundial, quando buscavam evolução em tudo que era feito. Nesse processo de melhoria estava diretamente relacionado o aumento da demanda industrial, e consequentemente a melhoria das máquinas até então utilizadas. A melhor forma encontrada foi fazer o Retrofitting das mesmas utilizando servo motores, os quais são muito utilizados nesse sentido de melhoria, devido a sua dinâmica, controle e precisão.
	O Servo motor é um dispositivo eletromecânico que possui uma parte fixa (estator) e outra parte móvel (rotor), como muitas outras máquinas síncronas. O estator possui bastante semelhança ao de uma máquina elétrica convencional, porém com restrições quanto à alimentação. O rotor é composto por imãs permanentes, os quais são posicionados alinhadamente sobre o rotor e com o controlador ou gerador de sinais, resolver ou encoder que monitora seu posicionamento.
 
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	Os servomotores possuem uma grande aplicabilidade e funcionalidade, que se estendem desde o setor da robótica de pequeno porte até as indústrias e seus dispositivos automáticos. A precisão do controle do movimento é monitorada através da resposta de um encoder, operando assim como um controle em malha fechada, garantindo a posição, velocidade ou torque desejado.
	O servo acionamento é o resultado da automação industrial, pois além da tecnologia eletromagnética empregada na construção desse tipo de motor, com imãs especiais e da eletrônica de potência envolvida no drive de controle, o qual pode ser programado e/ou monitorado via software por um técnico, trabalha diretamente ligado a uma rede de automação composta por mais drivers e controladores lógicos programáveis (CLP) que gerenciam a operação. Além de estarem interligados a uma IHM, facilitando possíveis alterações e monitoramentos pela operação. 
	Esta comunicação entre os dispositivos e componentes é realizada através de protocolos específicos do ambiente industrial, os quais através do desenvolvimento tecnológico permitem um alto grau de confiabilidade da informação transmitida.
 
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CARACTERÍSTICAS
	Diferente dos motores comuns o servomotor pode trabalhar com uma velocidade alta ou baixa mantendo sempre o mesmo torque, sua precisão de movimento se da ao encolder podendo exercer uma precisão muito grande em movimento, sua capacidade de carga também é muito mais elevada.
 
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	A medida do esforço necessário para girar o eixo do motor é denominado conjugado (torque). Sua unidade de medida é o newton metro (Nm). O torque é determinado multiplicando-se a força necessária para a execução da tarefa, em newton (N), pela distância o qual a força está sendo aplicada, em metros.
T = F * d
	Nos motores comum a frequência e inversa a velocidade, ou seja se é aumentado a frequência do motor ganha-se velocidade e perde-se torque, no caso dos servos motores trabalha-se a 60hz (frequência da rede) modulando rpm do motor, assim mantenho sempre o mesmo torque a qualquer velocidade.
TORQUE
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VELOCIDADE
A velocidade de rotação
Fornece a razão entre o número de rotações de um eixo pelo período de tempo necessário para efetuar este número de rotações.
Usualmente a velocidade de rotação é representada pela letra “n”.
N(rpm) = 120 * f(Hz)
Onde:
f = frequência
p = número de polos do motor
	Os servo motores trabalham em velocidades mínimas ou muito elevada dependendo do processo , mantendo sempre o mesmo ciclo, diferentes dos motores comum que trabalham com uma velocidade limite, quando ultrapassada tanto para mais quanto para menos sofre alteração em sua estrutura.
 
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DRIVER
	O servo driver é uma classe de equipamento de amplificação eletrônica, divididos em diferentes classificações . Tais mecanismos, por meio de um sinal de resposta, indicam o desvio em relação aos parâmetros solicitados ou programados, de modo que o servo drive pode aumentar ou diminuir a energia fornecida de maneira gradual, de modo a controlar um determinado parâmetro.
	O servo drive serve para controlar em campo alguns parâmetros industriais como posição, velocidade, torque, potência ou outros parâmetros, sendo portanto de suma importância dentro do controle de processos, e por conta disso, um dos principais componentes da automação industrial.
ENCODER
	O encoder é um dispositivo eletrônico capaz de medir deslocamentos angulares ou lineares, fisicamente, se assemelha a um motor DC.
	Seu funcionamento baseia-se no processo óptico eletrônico, conectado ao eixo do motor, será submetido a uma rotação, proporcionando um conjunto de sinais elétricos a cada volta do seu eixo.
	Esses sinais, ainda na forma analógica serão convertidos em pulsos digitais, podendo ser processados e convertidos em medidas de deslocamento. 
	Ele monitora o posicionamento do servo motor e informa o mormente de executa a operação programada.
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Processos de Fabricação Mecânica
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Processos de Fabricação Mecânica
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TIPOS DE ENCODER
	O encoder é um dispositivo usado na automação industrial que transforma o movimento rotatório em formal de sinal analógico ou de impulsos elétricos(digital) servindo para determinar o deslocamento de movimentos circulares ou lineares. Existem os seguintes tipos de encoders: Encoder Absoluto Encoder Incremental, resolver, sensor hall.
Processos de Fabricação Mecânica
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ENCODER ABSOLUTO
	O encoder absoluto usa um código binário para cada posição angular.
Este código de valores está disponível imediatamente após o aparelho ser ligado. O disco codificado é firmemente montado no eixo e dividido em segmentos separados que são alternadamente transparente ou opaco gerando um código.
	A fonte emite um feixe de luz orientado paralelamente que ilumina todos os segmentos do disco codificado, foto sensores recebem a luz modulada e convertem esta luz em sinais que são tratados e digitalizados fornecendo uma saída na forma de onda quadrada via driver e cabo.
	Não requer sinal de referencia para obter a posição atual, o mesmo após ser desligado ao religar mantem sua posição de referencia
 
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ENCODER INCREMENTAL
	O encoder incremental fornece normalmente dois pulsos quadrados defasados em 90º, que são chamados usualmente de canal A e canal B. A leitura de somente um canal fornece apenas a velocidade, enquanto que a leitura dos dois canais fornece também o sentido do movimento. Um outro sinal chamado de Z ou zero dá a posição "zero" do encoder. Este sinal é um pulso quadrado em que a fase e a largura são as mesmas do canal A. 
	A resolução do encoder incremental é dada por pulsos/revolução (normalmente chamado de PPR), isto é, o encoder gera uma certa quantidade de pulsos elétricos por uma revolução dele próprio Para determinar a posição. 
	Os pulsos são adicionados de acordo com a referência e, no caso de falta de energia, é necessário retornar à referência para iniciar a monitoração da posição.
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ENCOLDER RESOLVER
	O resolver é um transdutor de posição absoluto que gera sinais analógicos. Os sinais analógicos produzidos, têm de ser digitalizados em uma placa no servoconversor.Os “resolvers” são transformadores de alta frequência (5 a 10 kHz). O primário está situado no rotor e existem dois secundários em quadratura no estator.
	As amplitudes e fases das tensões induzidas no secundário são função da posição do rotor . O resolver é enrolado com dois enrolamentos secundários defasados de 90 graus montado no estator, estes enrolamentos geram os sinais de seno e cosseno, o enrolamento primário está localizado no eixo do resolver e é denominado rotor.
	Quando o eixo gira o rotor gera uma tensão com frequência, a amplitude destes sinais será de acordo com a posição do eixo.
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SENSOR HALL
	Os encoders magnéticos incorporam um ímã multipolar que é montado diretamente no eixo do motor. Conforme o eixo do motor gira, as variações do fluxo magnético são detectadas por sensores de efeito Hall, que geram dois sinais de saída com um retardo de fase de 90° entre os canais A e B. 
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SERVOMOTOR
	Os servomotores, também chamados de servos, são muito utilizados quando o assunto é robótica. De forma simplificada, um servomotor é um motor na qual podemos controlar sua posição angular através de um sinal 9PWM. Dessa forma, um servomotor é um atuador eletromecânico utilizado para posicionar e manter um objeto em uma determinada posição. Para isso, ele conta com um circuito que verifica o sinal de entrada e compara com a posição atual do eixo.
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	De acordo com a composição, funcionamento e aplicabilidade, os servo motores são classificados em três categorias:
Síncrono: servo motor que depende de realimentação fornecida por meio de um resolver, um tipo de transformador de alta frequência (entre 5KHz e 10KHz) que funciona como um gerador;
 Assíncrono: servo motor mais robusto, com funcionamento similar aos motores trifásicos do tipo “gaiola de esquilo” e outros motores convencionais, porém com a controlabilidade de um servo motor síncrono e realimentação fornecida por encoder, um tipo de transdutor de posição angular;
Corrente Contínua (DC): um servo motor DC funciona de forma semelhante a um motor DC comum, entretanto dispõe de um controlador para realimentação.
TIPOS DE SERVO MOTOR
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	O motor de indução (gaiola de esquilo) possui o seu motor construído de alças de fio encurtadas em uma armadura giratória. A tensão é “induzida” no rotor através de indução eletromagnética. A principal diferença do servo motor de indução com um motor de indução comum é que o rotor da gaiola do servo é construído com barras condutoras mais finas, de modo que a resistência do servo motor seja menor do que a de um motor de indução comum. Eles são robustos, versáteis e podem fornecer potência considerável, sendo mais encontrados em aplicações maiores pois não possuem bom rendimento a baixas potências.
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	O servo motor CA síncrono é o mais encontrado na indústria e é composto de estator e rotor. Seu estator consiste em uma estrutura cilíndrica e núcleo, sendo que a bobina de indução é enrolada em volta do núcleo do estator e a extremidade da bobina é ligada a um fio condutor através do qual é fornecida corrente ao motor. O rotor é constituído por um ímã permanente e assim o servo motor não depende do tipo de indução de corrente alternada no rotor.
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	Um servo motor CC consiste em um conjunto de um pequeno motor de corrente contínua, um potenciômetro de realimentação, uma caixa de engrenagem e pelo circuito eletrônico do acionamento e loop de controle. Um servo motor CC é semelhante a um motor de corrente contínua normal sendo que o estator dele é constituído por uma estrutura cilíndrica e o ímã é acoplado ao interior de sua armação
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	O servo motor funciona para determinar com precisão velocidade e posição, ele é controlado por um drive que receba a informação do encoder que monitora constantemente a posição do motor, o drive colhe a informação envia ao controlador que em seguida reenvia a informação ao drive que através do monitoramento do encoder controla a posição do servo motor, realizando movimento síncrono ou monitorando velocidade contínua.
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