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舵機和伺服電機的區別

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舵機和伺服電機的區別

發布日期:2019-01-22 作者: 點擊:

舵機和伺服電機的區別

       伺服主要靠脈沖來定位,基本上可以這樣理解,伺服電機接收到1個脈沖,就會旋轉1個脈沖對應的角度,從而實現位移,因為,伺服電機本身具備發出脈沖的功能,所以伺服電機每旋轉一個角度,都會發出對應數量的脈沖,這樣,和伺服電機接受的脈沖形成了呼應,或者叫閉環,如此一來,系統就會知道發了多少脈沖給伺服電機,同時又收了多少脈沖回來,這樣,就能夠很精確的控制電機的轉動,從而實現精確的定位,可以達到0.001mm。

  那么舵機是什么呢?舵機是個俗稱,是玩航模、船模的人起的。因為這種電機比較常用于舵面操縱。所謂舵機,其實就是個低端的伺服電機系統,它也是最常見的伺服電機系統,因此英文叫做Servo,就是Servomotor的簡稱。它將PWM信號與滑動變阻器的電壓相比對,通過硬件電路實現固定控制增益的位置控制。也就是說,它包含了電機、傳感器和控制器,是一個完整的伺服電機(系統)。價格低廉、結構緊湊,但精度很低,位置鎮定能力較差,能夠滿足很多低端需求。

     舵機類型

  船用舵機目前多用電液式,即液壓設備由電動設備進行遙控操作。有兩種類型: 一種是往復柱塞式舵機,其原理是通過高低壓油的轉換而做功產生直線運動,并通過舵柄轉換成旋轉運動。另一種是轉葉式舵機,其原理是高低壓油直接作用于轉子,體積小而高效,但成本較高。

  舵機構造

  舵機主要是由外殼、電路板、驅動馬達、減速器與位置檢測元件所構成。其工作原理是由接收機發出訊號給舵機,經由電路板上的 IC驅動無核心馬達開始轉動,透過減速齒輪將動力傳至擺臂,同時由位置檢測器送回訊號,判斷是否已經到達定位。位置檢測器其實就是可變電阻,當舵機轉動時電阻值也會隨之改變,藉由檢測電阻值便可知轉動的角度。一般的伺服馬達是將細銅線纏繞在三極轉子上,當電流流經線圈時便會產生磁場,與轉子外圍的磁鐵產生排斥作用,進而產生轉動的作用力。依據物理學原理,物體的轉動慣量與質量成正比,因此要轉動質量愈大的物體,所需的作用力也愈大。舵機為求轉速快、耗電小,于是將細銅線纏繞成極薄的中空圓柱體,形成一個重量極輕的無極中空轉子,并將磁鐵置於圓柱體內,這就是空心杯馬達。

  為了適合不同的工作環境,有防水及防塵設計的舵機;并且因應不同的負載需求,舵機的齒輪有塑膠及金屬之區分,金屬齒輪的舵機一般皆為大扭力及高速型,具有齒輪不會因負載過大而崩牙的優點。較高級的舵機會裝置滾珠軸承,使得轉動時能更輕快精準。滾珠軸承有一顆及二顆的區別,當然是二顆的比較好。目前新推出的 FET 舵機,主要是采用 FET(Field Effect Transistor)場效電晶體。FET 具有內阻低的優點,因此電流損耗比一般電晶體少。

       伺服電機工作原理

  1、伺服系統(servo mechanism)是使物體的位置、方位、狀態等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(或給定值)的任意變化的自動控制系統。伺服主要靠脈沖來定位,基本上可以這樣理解,伺服電機接收到1個脈沖,就會旋轉1個脈沖對應的角度,從而實現位移,因為,伺服電機本身具備發出脈沖的功能,所以伺服電機每旋轉一個角度,都會發出對應數量的脈沖,這樣,和伺服電機接受的脈沖形成了呼應,或者叫閉環,如此一來,系統就會知道發了多少脈沖給伺服電機,同時又收了多少脈沖回來,這樣,就能夠很精確的控制電機的轉動,從而實現精確的定位,可以達到0.001mm。直流伺服電機分為有刷和無刷電機。有刷電機成本低,結構簡單,啟動轉矩大,調速范圍寬,控制容易,需要維護,但維護不方便(換碳刷),產生電磁干擾,對環境有要求。因此它可以用于對成本敏感的普通工業和民用場合。

  無刷電機體積小,重量輕,出力大,響應快,速度高,慣量小,轉動平滑,力矩穩定。控制復雜,容易實現智能化,其電子換相方式靈活,可以方波換相或正弦波換相。電機免維護,效率很高,運行溫度低,電磁輻射很小,長壽命,可用于各種環境。

  2、交流伺服電機也是無刷電機,分為同步和異步電機,目前運動控制中一般都用同步電機,它的功率范圍大,可以做到很大的功率。大慣量,最高轉動速度低,且隨著功率增大而快速降低。因而適合做低速平穩運行的應用。

  3、伺服電機內部的轉子是永磁鐵,驅動器控制的U/V/W三相電形成電磁場,轉子在此磁場的作用下轉動,同時電機自帶的編碼器反饋信號給驅動器,驅動器根據反饋值與目標值進行比較,調整轉子轉動的角度。伺服電機的精度決定于編碼器的精度(線數)。

  交流伺服電機和無刷直流伺服電機在功能上的區別:交流伺服要好一些,因為是正弦波控制,轉矩脈動小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比較簡單,便宜。

  伺服電機作用

  伺服電機的主要作用是隨著電壓的變化控制轉速均勻穩定,伺服電機主要是靠脈沖來定位,當接受到一個脈沖電流,就會相應的旋轉一個脈沖的對應角度,從而實現唯一,因為伺服電機本身也具有發出脈沖電流的功能,每當旋轉一個角度都會發出對應數量的脈沖,和伺服電機接受的脈沖形成了呼應,或者叫閉環,如此一來,系統就會知道發了多少脈沖給伺服電機,同時又收了多少脈沖回來,這樣就能夠精確的控制電機的轉動,精確的定位可以達到0.001mm。


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關鍵詞:伺服電機,伺服電機,伺服電機

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