步進(jìn)電機(jī)舵機(jī)伺服電機(jī)的區(qū)別
怎么去區(qū)分伺服電機(jī)、舵機(jī)、步進(jìn)電機(jī)呢?電機(jī)種類有很多種,不同的電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)各不相同,因此用途也不同。這里簡單的講下伺服電機(jī)、舵機(jī)、步進(jìn)電機(jī)的區(qū)別,盡量的讓大家通熟易懂。
伺服電機(jī)、舵機(jī)、步進(jìn)電機(jī)的區(qū)別
其實(shí)伺服電機(jī)是這么一種電機(jī),它主要用于比較精準(zhǔn)的位置、速度或力矩輸出。準(zhǔn)確地說,伺服電機(jī)不是說一個(gè)電機(jī),而是一個(gè)系統(tǒng)。所以僅僅一臺(tái)電機(jī)都不能算是伺服電機(jī),因?yàn)樗麄儾⒉痪邆渌欧姍C(jī)的功能。伺服電機(jī)是一個(gè)電機(jī)系統(tǒng),它包含電機(jī)、傳感器和控制器。直流無刷電機(jī)可以是伺服電機(jī)里面的一部分,交流電機(jī)也可以是,但他們并不是伺服電機(jī)。作為一個(gè)系統(tǒng),它可以有減速齒輪,也可以沒有。
那么舵機(jī)是什么呢?舵機(jī)是個(gè)俗稱,是玩航模、船模的人起的。因?yàn)檫@種電機(jī)比較常用于舵面操縱。
舵機(jī),其實(shí)就是個(gè)低端的伺服電機(jī)系統(tǒng),它也是最常見的伺服電機(jī)系統(tǒng),因此英文叫做Servo,就是Servomotor的簡稱。它將PWM信號(hào)與滑動(dòng)變阻器的電壓相比對(duì),通過硬件電路實(shí)現(xiàn)固定控制增益的位置控制。也就是說,它包含了電機(jī)、傳感器和控制器,是一個(gè)完整的伺服電機(jī)(系統(tǒng))。價(jià)格低廉、結(jié)構(gòu)緊湊,但精度很低,位置鎮(zhèn)定能力較差,能夠滿足很多低端需求。
步進(jìn)電機(jī)英文是stepper/step/stepping motor。主要是依靠定子線圈序列通電,順次在不同的角度形成磁場(chǎng),推拉定子旋轉(zhuǎn)。
步進(jìn)電機(jī)的好處是,你可以省掉用于測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)角的傳感器。因此在結(jié)構(gòu)上和價(jià)格上有一定的優(yōu)勢(shì)。而且它的位置和速度控制相對(duì)簡單。其缺點(diǎn)是,第一,與同等功率的電機(jī)相比載荷比較小,沒有角度傳感器的情況下不能輸出大力矩。第二,功耗相對(duì)較大,要么全開,要么全關(guān)。所以要么接近滿功耗,要么就不能出力。(具體原因和結(jié)構(gòu)可以查閱相關(guān)資料,網(wǎng)上到處都是,并不難以理解,我這里就不冗述了)
因此步進(jìn)電機(jī)一般只用于載荷較小而且十分確定、位置精度要求并不非常高,對(duì)體積敏感或在較低價(jià)格想要做到較高可靠性的場(chǎng)合。最常見的就是光驅(qū)、掃描儀、復(fù)印機(jī)等等。當(dāng)然,它和舵機(jī)一樣,也受到?jīng)]有能力自行搭建伺服電機(jī)系統(tǒng)的業(yè)余愛好者的喜愛,在一些業(yè)余項(xiàng)目上面用于替代完整的伺服電機(jī)系統(tǒng)。
那么舉個(gè)簡單的例子。掃描儀(包括現(xiàn)在商務(wù)打印機(jī)里面的掃描儀)經(jīng)常有一個(gè)動(dòng)作,就是在真正掃描之前,掃描器要從滑軌一頭先快速運(yùn)動(dòng)到另一頭。其實(shí)那是系統(tǒng)在找位置零點(diǎn)。那里面用的是一個(gè)步進(jìn)電機(jī),它驅(qū)動(dòng)掃描器運(yùn)動(dòng)。但是開始執(zhí)行掃描任務(wù)時(shí),系統(tǒng)并不知道那個(gè)掃描器的確切位置(因?yàn)闆]有位置傳感器),所以它只能先驅(qū)動(dòng)掃描器向滑軌另一邊走。在滑軌的那個(gè)盡頭,有一個(gè)觸碰開關(guān),一旦掃描器碰到它,就會(huì)產(chǎn)生電信號(hào)。這樣系統(tǒng)就知道掃描器走到了盡頭,這時(shí)候就確定了掃描器的位置,這樣就可以開始掃描了。這個(gè)步進(jìn)電機(jī)在執(zhí)行完任務(wù)后會(huì)關(guān)閉(因?yàn)楣牟坏?,因此一旦有震動(dòng)什么的,掃描器很容易移位。所以下一次步進(jìn)電機(jī)上電以后,要重新執(zhí)行一遍前面說的那個(gè)動(dòng)作去確定掃描器的位置。
步進(jìn)電機(jī)
他的優(yōu)勢(shì)在于角度控制,一個(gè)脈沖就偏轉(zhuǎn)一個(gè)固定的角度,固定角度可調(diào),可以引入反饋。
但是扭力較小,連續(xù)快速旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定。
伺服電機(jī)
優(yōu)勢(shì)在于低精度的步進(jìn)控制和較大的扭力??梢钥刂菩D(zhuǎn)圈數(shù)。本身一般自帶pid調(diào)制器,可以加入閉環(huán),半閉環(huán)控制調(diào)整。
扭力大!!轉(zhuǎn)速快!!
步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)在選型使用上最大的區(qū)別是
1.轉(zhuǎn)速要求不同。步進(jìn)適合低轉(zhuǎn)速場(chǎng)合,轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍較小的場(chǎng)合。伺服電機(jī)可控轉(zhuǎn)速較大的場(chǎng)合。
2.可控可靠性不同。因?yàn)樗欧姍C(jī)有反饋信號(hào),因此在控制系統(tǒng)里里,可以實(shí)現(xiàn)高可靠性控制。
3.輸出轉(zhuǎn)矩要求不同。目前國外和國內(nèi),步進(jìn)電機(jī)最大系列為130框。最大輸出靜轉(zhuǎn)矩為50牛.米。伺服電機(jī)可以有180框以上,60牛.米以上的輸出轉(zhuǎn)矩可選。
糾正幾個(gè)方面認(rèn)識(shí)上的誤區(qū):
一:步進(jìn)電機(jī)精度比伺服電機(jī)低。實(shí)際上控制精度夠則可!精度高低是相對(duì)的。
二:步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)同功率的情況下,步進(jìn)電機(jī)扭矩小。步進(jìn)電機(jī)輸出扭矩與工作轉(zhuǎn)速有關(guān)系。伺服電機(jī)則為恒扭矩。以750W步進(jìn)與交流伺服電機(jī)為例,低速情況下,步進(jìn)輸出的扭矩是伺服的幾倍甚至十幾倍!
三.步進(jìn)電機(jī)用在低精度場(chǎng)合!
錯(cuò)!!!步進(jìn)電機(jī)也可以用在好多高精度場(chǎng)合,步進(jìn)電機(jī)使用遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止答主上列的幾項(xiàng)。無論從哪個(gè)方面講伺服電機(jī)也不可能把步進(jìn)電機(jī)淘汰掉。未來相當(dāng)長的時(shí)間里,這兩種電機(jī)都會(huì)平行存在。
四:伺服電機(jī)與伺服系統(tǒng)!
電機(jī)是電機(jī),系統(tǒng)是系統(tǒng)。簡單的講,伺服電機(jī)就是把一個(gè)電機(jī)加上了反饋控制信號(hào),就是成了伺服電機(jī)。給直流電機(jī)上加就是直流伺服電機(jī),給交流電機(jī)上加就是交流伺服電機(jī)!要是分類的話伺服電機(jī)應(yīng)該隸屬直流和交流電機(jī)類別目錄下!
很有意思的是,知乎上點(diǎn)贊最多的冷哲的回復(fù)和臧風(fēng)強(qiáng)調(diào)的認(rèn)識(shí)上的誤區(qū)有一定矛盾:
其實(shí)伺服電機(jī)是這么一種電機(jī),它主要用于比較精準(zhǔn)的位置、速度或力矩輸出。準(zhǔn)確地說,伺服電機(jī)不是說一個(gè)電機(jī),而是一個(gè)系統(tǒng)。所以僅僅一臺(tái)電機(jī)都不能算是伺服電機(jī),因?yàn)樗麄儾⒉痪邆渌欧姍C(jī)的功能。伺服電機(jī)是一個(gè)電機(jī)系統(tǒng),它包含電機(jī)、傳感器和控制器。直流無刷電機(jī)可以是伺服電機(jī)里面的一部分,交流電機(jī)也可以是,但他們并不是伺服電機(jī)。作為一個(gè)系統(tǒng),它可以有減速齒輪,也可以沒有。
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