步進馬達和伺服馬達的區別

2022-09-01 07:24:02 字數 3008 閱讀 2251

步進馬達由直流脈衝訊號控制的,靠一種叫環形分配器的電子開關器件通過功率放大器使勵磁繞組按照順序輪流接通直流電源運轉。由於勵磁繞組在空間中按一定的規律排列,輪流與直流電源接通後就會在空間形成一種階躍變化的旋轉磁場,使轉子步進式的轉動,隨著脈衝頻率的增高轉速也會增大。步進電機不需要a/d轉換,能夠直接將數字脈衝訊號轉化成為角位移。

一般說來功率比較小,用於精度要求不高的開環自控系統中,它有乙個缺點是容易失步!伺服馬達分為交流和直流兩大類,功率相對較大,精度高;兩者主要的區別是看馬達的端部是否有光電編碼器!伺服馬達就是靠光電編碼器來反饋位置訊號的。

步進電機是一種將電子脈衝轉化為角位移的執行機構。當步進驅動器收到乙個脈衝訊號時它就驅動步進電機按設定的方向轉動乙個固定的角度(稱為「步距角」),它的旋轉是已固定的角度一步一步執行的。可以通過控制脈衝頻率來控制電機的速度和加速度。

從而達到調速的目的,主要用於各種開環控制。

servo motor的轉子是永磁鐵u/v/w三相電形成電磁場,轉子在磁場的作用下轉動,同時電機內部的encoder把角位移訊號反饋給driver,driver根據反饋值與目標值進行比較,調整轉子的轉動角度。其主要特點是當訊號電壓為零時無自轉現象,轉速隨著轉矩的增加而勻速下降。

步進電機的精度和效能都不如servo motor,但**便宜,所以在精度要求不高的場合下使用。

1. 步進電機的控制原理

步進電機兩個相鄰磁極之間的夾角為60。。線圈繞過相對的兩個磁極,構成一相(a-a』,b-b』,c-c』)。磁極上有5個均勻分布的矩形小齒,轉子上沒有繞組,而有40個小齒均勻分布在其圓周上,且相鄰兩個齒之間的夾角為9。。

當某組繞組通電時,相應的兩個磁極就分別形成n-s極,產生磁場,並與轉子形成磁路。如果這時定子的小齒與轉子沒有對齊,則在磁場的作用下轉子將轉動一定的角度,使轉子齒與定子齒對齊,從而使步進電機向前「走」一步

步進電機有如下優點:

1.不需要反饋,控制簡單。

2.與微機的連線、速度控制(啟動、停止和反轉)及驅動電路的設計比較簡單。

3.沒有角累積誤差。

4.停止時也可保持轉距。

5.沒有轉向器等機械部分,不需要保養,故造價較低。

6.即使沒有感測器,也能精確定位。

7.根椐給定的脈衝週期,能夠以任意速度轉動。

但是,這種電機也有自身的缺點。

8.難以獲得較大的轉矩

9、不宜用作高速轉動

10.在體積重量方面沒有優勢,能源利用率低。

11.超過負載時會破壞同步,速工作時會發出振動和雜訊。

步進電機和普通電動機不同之處是步進電機接受脈衝的控制。步進電機的旋轉同時與相數、分配數、轉子齒輪數有關。,所以被認為是理想的數控工具機的執行元件。

伺服電動機又稱執行電動機,在自動控制系統中,用作執行元件,把所收到的電訊號轉換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。其主要特點是當訊號電壓為零時無自轉現象,轉速隨著轉矩的增加而勻速下降。

分為直流和交流伺服電動機兩大類,,優點有:

⑴無電刷和換向器,因此工作可靠,對維護和保養要求低。

⑵定子繞組散熱比較方便。

⑶慣量小,易於提高系統的快速性。

⑷適應於高速大力矩工作狀態。

⑸同功率下有較小的體積和重量。

微型伺服馬達原理與控制

2、微型伺服馬達內部結構

乙個微型伺服馬達內部包括了乙個小型直流馬達;一組變速齒輪組;乙個反饋可調電位器;及一塊電子控制板。其中,高速轉動的直流馬達提供了原始動力,帶動變速(減速)齒輪組,使之產生高扭力的輸出,齒輪組的變速比愈大,伺服馬達的輸出扭力也愈大,也就是說越能承受更大的重量,但轉動的速度也愈低。

3、微行伺服馬達的工作原理

乙個微型伺服馬達是乙個典型閉環反饋系統,其原理可由下圖表示:

減速齒輪組由馬達驅動,其終端(輸出端)帶動乙個線性的比例電位器作位置檢測,該電位器把轉角座標轉換為一比例電壓反饋給控制線路板,控制線路板將其與輸入的控制脈衝訊號比較,產生糾正脈衝,並驅動馬達正向或反向地轉動,使齒輪組的輸出位置與期望值相符,令糾正脈衝趨於為0,從而達到使伺服馬達精確定位的目的。

4、如何控制伺服馬達

標準的微型伺服馬達有三條控制線,分別為:電源、地及控制。電源線與地線用於提供內部的直流馬達及控制線路所需的能源,電壓通常介於4v—6v之間,該電源應盡可能與處理系統的電源隔離(因為伺服馬達會產生噪音)。

甚至小伺服馬達在重負載時也會拉低放大器的電壓,所以整個系統的電源**的比例必須合理。

輸入乙個週期性的正向脈衝訊號,這個週期性脈衝訊號的高電平時間通常在1ms—2ms之間,而低電平時間應在5ms到20ms之間,並不很嚴格,下表表示出乙個典型的20ms週期性脈衝的正脈衝寬度與微型伺服馬達的輸出臂位置的關係:

在參照上表設計控制脈衝寬度時應注意以下的注意事項。

5、伺服馬達的電源引線

電源引線有三條,如圖中所示。伺服馬達三條線中紅色的線是控制線,接到控制晶元上。中間的是servo工作電源線,一般工作電源是5v。 第三條是地線。

6、伺服馬達的運動速度

伺服馬達的瞬時運動速度是由其內部的直流馬達和變速齒輪組的配合決定的,在恆定的電壓驅動下,其數值唯一。但其平均運動速度可通過分段停頓的控制方式來改變,例如,我們可把動作幅度為90的轉動細分為128個停頓點,通過控制每個停頓點的時間長短來實現0—90變化的平均速度。對於多數伺服馬達來說,速度的單位由「度數/秒」來決定。

7、使用伺服馬達的注意事項

l 除非你使用的是數碼式的伺服馬達,否則以上的伺服馬達輸出臂位置只是乙個不準確的大約數。

l 普通的模擬微型伺服馬達不是乙個精確的定位器件,即使是使用同一品牌型號的微型伺服馬達產品,他們之間的差別也是非常大的,在同一脈衝驅動時,不同的伺服馬達存在±10的偏差也是正常的。

l 正因上述的原因,不推薦使用小於1ms及大於2ms的脈衝作為驅動訊號,實際上,伺服馬達的最初設計表也只是在±45的範圍。而且,超出此範圍時,脈衝寬度轉動角度之間的線性關係也會變差。

l 要特別注意,絕不可載入讓伺服馬達輸出位置超過±90的脈衝訊號,否則會損壞伺服馬達的輸出限位機構或齒輪組等機械部件。

l 由於伺服馬達的輸出位置角度與控制訊號脈衝寬度沒有明顯統一的標準,而且其行程的總量對於不同的廠家來說也有很大差別,所以控制軟體必須具備有依據不同伺服馬達進行單獨設定的功能。

線性馬達

步進馬達的描述

步進馬達是行業中人士對 步進電機 的另一種稱呼,步進馬達是將電脈衝訊號轉變為角位移或線 位移的開環控制項。在非超載的情況下,馬達的轉速 停止的位置只取決於脈衝訊號的頻率和脈衝數,而不受負載變化的影響,即給馬達加乙個脈衝訊號,馬達則轉過乙個步距角。這一線性關係的存在,加上步進馬達只有週期性的誤差而無累...

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