步進電機舵機伺服電機的區(qū)別
怎么去區(qū)分伺服電機、舵機、步進電機呢?電機種類有很多種,不同的電機的優(yōu)點、缺點各不相同,因此用途也不同。這里簡單的講下伺服電機、舵機、步進電機的區(qū)別,盡量的讓大家通熟易懂。
伺服電機、舵機、步進電機的區(qū)別
其實伺服電機是這么一種電機,它主要用于比較精準的位置、速度或力矩輸出。準確地說,伺服電機不是說一個電機,而是一個系統(tǒng)。所以僅僅一臺電機都不能算是伺服電機,因為他們并不具備伺服電機的功能。伺服電機是一個電機系統(tǒng),它包含電機、傳感器和控制器。直流無刷電機可以是伺服電機里面的一部分,交流電機也可以是,但他們并不是伺服電機。作為一個系統(tǒng),它可以有減速齒輪,也可以沒有。
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。
舵機,其實就是個低端的伺服電機系統(tǒng),它也是最常見的伺服電機系統(tǒng),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(xiàn)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(tǒng))。價格低廉、結構緊湊,但精度很低,位置鎮(zhèn)定能力較差,能夠滿足很多低端需求。
步進電機英文是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,推拉定子旋轉。
步進電機的好處是,你可以省掉用于測量電機轉角的傳感器。因此在結構上和價格上有一定的優(yōu)勢。而且它的位置和速度控制相對簡單。其缺點是,第一,與同等功率的電機相比載荷比較小,沒有角度傳感器的情況下不能輸出大力矩。第二,功耗相對較大,要么全開,要么全關。所以要么接近滿功耗,要么就不能出力。(具體原因和結構可以查閱相關資料,網(wǎng)上到處都是,并不難以理解,我這里就不冗述了)
因此步進電機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,對體積敏感或在較低價格想要做到較高可靠性的場合。最常見的就是光驅、掃描儀、復印機等等。當然,它和舵機一樣,也受到?jīng)]有能力自行搭建伺服電機系統(tǒng)的業(yè)余愛好者的喜愛,在一些業(yè)余項目上面用于替代完整的伺服電機系統(tǒng)。
那么舉個簡單的例子。掃描儀(包括現(xiàn)在商務打印機里面的掃描儀)經(jīng)常有一個動作,就是在真正掃描之前,掃描器要從滑軌一頭先快速運動到另一頭。其實那是系統(tǒng)在找位置零點。那里面用的是一個步進電機,它驅動掃描器運動。但是開始執(zhí)行掃描任務時,系統(tǒng)并不知道那個掃描器的確切位置(因為沒有位置傳感器),所以它只能先驅動掃描器向滑軌另一邊走。在滑軌的那個盡頭,有一個觸碰開關,一旦掃描器碰到它,就會產(chǎn)生電信號。這樣系統(tǒng)就知道掃描器走到了盡頭,這時候就確定了掃描器的位置,這樣就可以開始掃描了。這個步進電機在執(zhí)行完任務后會關閉(因為功耗不低),因此一旦有震動什么的,掃描器很容易移位。所以下一次步進電機上電以后,要重新執(zhí)行一遍前面說的那個動作去確定掃描器的位置。
步進電機
他的優(yōu)勢在于角度控制,一個脈沖就偏轉一個固定的角度,固定角度可調,可以引入反饋。
但是扭力較小,連續(xù)快速旋轉不穩(wěn)定。
伺服電機
優(yōu)勢在于低精度的步進控制和較大的扭力??梢钥刂菩D圈數(shù)。本身一般自帶pid調制器,可以加入閉環(huán),半閉環(huán)控制調整。
扭力大!!轉速快!!
步進電機和伺服電機在選型使用上最大的區(qū)別是
1.轉速要求不同。步進適合低轉速場合,轉速調整范圍較小的場合。伺服電機可控轉速較大的場合。
2.可控可靠性不同。因為伺服電機有反饋信號,因此在控制系統(tǒng)里里,可以實現(xiàn)高可靠性控制。
3.輸出轉矩要求不同。目前國外和國內,步進電機最大系列為130框。最大輸出靜轉矩為50牛.米。伺服電機可以有180框以上,60牛.米以上的輸出轉矩可選。
糾正幾個方面認識上的誤區(qū):
一:步進電機精度比伺服電機低。實際上控制精度夠則可!精度高低是相對的。
二:步進電機和伺服電機同功率的情況下,步進電機扭矩小。步進電機輸出扭矩與工作轉速有關系。伺服電機則為恒扭矩。以750W步進與交流伺服電機為例,低速情況下,步進輸出的扭矩是伺服的幾倍甚至十幾倍!
三.步進電機用在低精度場合!
錯!!!步進電機也可以用在好多高精度場合,步進電機使用遠遠不止答主上列的幾項。無論從哪個方面講伺服電機也不可能把步進電機淘汰掉。未來相當長的時間里,這兩種電機都會平行存在。
四:伺服電機與伺服系統(tǒng)!
電機是電機,系統(tǒng)是系統(tǒng)。簡單的講,伺服電機就是把一個電機加上了反饋控制信號,就是成了伺服電機。給直流電機上加就是直流伺服電機,給交流電機上加就是交流伺服電機!要是分類的話伺服電機應該隸屬直流和交流電機類別目錄下!
很有意思的是,知乎上點贊最多的冷哲的回復和臧風強調的認識上的誤區(qū)有一定矛盾:
其實伺服電機是這么一種電機,它主要用于比較精準的位置、速度或力矩輸出。準確地說,伺服電機不是說一個電機,而是一個系統(tǒng)。所以僅僅一臺電機都不能算是伺服電機,因為他們并不具備伺服電機的功能。伺服電機是一個電機系統(tǒng),它包含電機、傳感器和控制器。直流無刷電機可以是伺服電機里面的一部分,交流電機也可以是,但他們并不是伺服電機。作為一個系統(tǒng),它可以有減速齒輪,也可以沒有。
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