电磁换向阀符号和图怎么看前进印刷包装设计电

来源:http://www.nbacal.com 作者:产品中心 人气:165 发布时间:2020-01-28
摘要:请大牛帮忙系统的科普一下,虽然百度上也能搜到一些,但总感觉不是很专业和形象,希望万能的知乎能够用图文比较的方式解释一下原理和区别,谢谢了! 顺便问一下,他们三比较准

  请大牛帮忙系统的科普一下,虽然百度上也能搜到一些,但总感觉不是很专业和形象,希望万能的知乎能够用图文比较的方式解释一下原理和区别,谢谢了! 顺便问一下,他们三比较准确的英文分别是什么? 步进电机,Stepping Motor 伺服电机,Servo motor 舵机,也是Servo?这里有点搞不清楚,舵机和伺服电机的英文是同一个? 下面是百度搜到的信息: 【步进电机:是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。简单的说…

  这个问题底下出现了一点小分歧,一个是@冷哲说的「伺服电机其实是个系统」,另一个是@詹姆斯艾伦说的「伺服电机确实就是电机」。

  如果从原理角度来看,只把最核心的定子转子算作电机,那伺服电机当然是个系统,因为伺服控制电路是在电机之外的;

  如果从设备分类来看,整个外壳里面都算电机,那伺服电机就是个单独的电机啦。

  其实在工程上并不像做理论研究那样需要特别严格的定义,至少在伺服电机到底是什么东西这点上,大家都是没有分歧的,也不可能有人单独拿一个不带伺服电路的核心电机出来销售吧。

  其实三者不是并列关系,因为步进电机和伺服电机是可以在功能上对比的;而舵机指的是伺服电机在航模、小型机器人等领域下常用的一个特殊版本,一般来说比较轻量、小型、简化和廉价,并附带减速机构。

  而步进电机和伺服电机本质上的最大区别在于,一个是开环控制,一个是闭环控制。

  通俗来讲就是你推一下,我动一下。动的角度就是步距角,是步进电机的固有属性。假如步距角是15°,表示每接收一个脉冲电机就转过15°。

  步进电机接收脉冲后转动,但不保证一定能转到。比如脉冲频率过高或者负载较大,就会造成失步,也就是没转到位。

  所以说使用步进电机的场合,要么不需要位置反馈,要么在其他设备上进行位置反馈。比如模型小车的车轮、光驱的光头、摄像机云台,以及各种行业机械设备等。

  步进电机与普通直流交流电机的原理均不同,步进转动靠的是定子线圈绕组不同相位的电流以及定子和转子上齿槽产生的转矩。

  而伺服电机则是闭环控制,即通过传感器实时反馈电机的运行状态,由控制芯片进行实时调节。

  一般工业用的伺服电机都是三环控制,即电流环、速度环、位置环,分别能反馈电机运行的角加速度、角速度和旋转位置。芯片通过三者的反馈控制电机各相的驱动电流,实现电机的速度和位置都准确按照预定运行。

  伺服电机能保证只要负载在额定范围内,就能达到很高的精度,具体精度首先受制于编码器的码盘,与控制算法也有很大关系。

  与步进电机原理结构不同的是,伺服电机由于把控制电路放到了电机之外,里面的电机部分就是标准的直流电机或交流感应电机。

  一般情况下电机的原始扭矩是不够用的,往往需要配合减速机进行工作,可以使用减速齿轮组或行星减速器。

  而舵机则是国人起的俗称,因为航模爱好者们最初用它控制船舵、飞机舵面而得名。

  伺服电机的英文是servomotor。舵机呢?有人也叫servomotor,有人简称为servo。大概就是「伺服电机」和「小伺伺」的关系吧。

  从结构来分析,舵机包括一个小型直流电机,加上传感器、控制芯片、减速齿轮组,装进一体化外壳。能够通过输入信号(一般是PWM信号,也有的是数字信号)控制旋转角度。

  由于是简化版,原本伺服电机的三环控制被简化成了一环,即只检测位置环。廉价的方案就是一个电位器,通过电阻来检测,高级的方案则会用到霍尔传感器,或者光栅编码器。

  给模型用的舵机很多干脆就是塑料外壳加塑料齿轮组。比如著名的廉价舵机SG90,俗称9g舵机(因为重量是9g):

  随着消费级小型机器人在近两年的热潮,小型轻量的舵机一下子成了最合适的关节元件。但机器人关节对性能的要求远高于船舵,而作为商业产品也比DIY玩家对舵机质量要求高得多。

  作为一家有追求的消费级机器人公司,我们在六足全地形机器人HEXA上使用的19个舵机均使用了全铝合金外壳、金属轴承、钢齿轮组。全是为了保证这个小东西被买回家后也能一直活蹦乱跳下去而不是玩几天就坏掉。

  不过这样的舵机成本不低,同品质的在市场上至少需要150元,况且我们自己实现的不受力时进入省电模式、超静音无抖动、360度无死角自由定位等特性,在其他舵机上根本是没有的。

  其实伺服电机是这么一种电机,它主要用于比较精准的位置、速度或力矩输出。准确地说,伺服电机不是说一个电机,而是一个系统。所以仅仅一台电机都不能算是伺服电机,因为他们并不具备伺服电机的功能。伺服电机是一个电机系统,它包含电机、传感器和控制器。直流无刷电机可以是伺服电机里面的一部分,交流电机也可以是,但他们并不是伺服电机。作为一个系统,它可以有减速齿轮,也可以没有。前进印刷包装设计电话

  那么舵机是什么呢?舵机是个俗称,是玩航模、船模的人起的。因为这种电机比较常用于舵面操纵。

  所谓舵机,其实就是个低端的伺服电机系统,它也是最常见的伺服电机系统,因此英文叫做Servo,就是Servomotor的简称。它将PWM信号与滑动变阻器的电压相比对,通过硬件电路实现固定控制增益的位置控制。也就是说,它包含了电机、传感器和控制器,是一个完整的伺服电机(系统)。价格低廉、结构紧凑,但精度很低,位置镇定能力较差,能够满足很多低端需求。

  步进电机英文是stepper/step/stepping motor。主要是依靠定子线圈序列通电,顺次在不同的角度形成磁场,推拉定子旋转。

  步进电机的好处是,你可以省掉用于测量电机转角的传感器。因此在结构上和价格上有一定的优势。而且它的位置和速度控制相对简单。其缺点是,第一,与同等功率的电机相比载荷比较小,没有角度传感器的情况下不能输出大力矩。第二,功耗相对较大,要么全开,要么全关。所以要么接近满功耗,要么就不能出力。(具体原因和结构可以查阅相关资料,网上到处都是,并不难以理解,我这里就不冗述了)

  因此步进电机一般只用于载荷较小而且十分确定、位置精度要求并不非常高,对体积敏感或在较低价格想要做到较高可靠性的场合。最常见的就是光驱、扫描仪、复印机等等。当然,它和舵机一样,也受到没有能力自行搭建伺服电机系统的业余爱好者的喜爱,在一些业余项目上面用于替代完整的伺服电机系统。

  那么举个简单的例子。扫描仪(包括现在商务打印机里面的扫描仪)经常有一个动作,就是在真正扫描之前,扫描器要从滑轨一头先快速运动到另一头。其实那是系统在找位置零点。那里面用的是一个步进电机,前进印刷包装设计电话它驱动扫描器运动。但是开始执行扫描任务时,系统并不知道那个扫描器的确切位置(因为没有位置传感器),所以它只能先驱动扫描器向滑轨另一边走。在滑轨的那个尽头,有一个触碰开关,一旦扫描器碰到它,就会产生电信号。这样系统就知道扫描器走到了尽头,这时候就确定了扫描器的位置,这样就可以开始扫描了。这个步进电机在执行完任务后会关闭(因为功耗不低),因此一旦有震动什么的,扫描器很容易移位。所以下一次步进电机上电以后,要重新执行一遍前面说的那个动作去确定扫描器的位置。

  这是回答中的截图,我认为如此说法是不妥的。他可能把伺服电机和伺服系统给搞混淆了。在电机里面是有明确的直流伺服电动机和交流伺服电动机的。而他说的伺服电机应该是指的伺服系统的概念。浙江大学顾绳谷主编由机械工业出版社出版的《电机及拖动基础》上册,第七章“控制电机”的第一节专门讲了交流伺服电机和直流伺服电机的工作原理和特性。

  首先说伺服电机,伺服电机有交流伺服电机和直流私服电机两类。伺服电机的定义:伺服电动机也叫做执行电机,它具有一种服从控制信号的要求而动作的职能,在信号来到之前,转子静止不动;信号来到之后,转子立即转动;信号消失,转子能及时自动停转。由于这种“伺服”的性能而得名。一般长这个样子:

  步进电机也是指的一种特定的电动机,也属于控制电机范畴,我们钟表的指针一般就属于步进电机,他能够精确的控制电机的转动角度。步进电机是一种感应电机,它的工作原理是利用电子电路,将直流电变成分时供电的,多相时序控制电流,用这种电流为步进电机供电,步进电机才能正常工作,驱动器就是为步进电机分时供电的,多相时序控制器。步进电机一般长这个样子。

  舵机本来是指轮船上的一种大甲板机械,确实是后来一些玩船模、航模还有小型机器人的人用来指他们用的伺服电机的,他们把自己用的电机叫“舵机”,所以说舵机确实不是指的某一种电动机,其实舵机主要还是指的直流伺服电机,他把伺服电机换了个包装就都叫做舵机了。所以舵机这个词指的并不是一种特定的电机,所以英文中把舵机这个词叫做伺服电机Servo motor一点也不奇怪吧。舵机一般都长这个样子。

  (2)伺服电机和步进电机指的是有特定的结构和工作原理的电机,其中伺服电机有直流伺服电机和交流伺服电机之分,而舵机这个词一般是指玩航模、船模和机器人的那些人指的他们用的一类直流伺服电机;

  至于伺服电机和步进电机的工作原理,他们都不属于传统的电力电机,所以运行原理有异于我们传统的直流电机和交流电机,最好能先搞清楚传统直流电机和交流电机的工作原理再来看他们的工作原理。

  伺服电机和步进电机的工作原理网上一搜一大把,讲的不够简单明了清楚是真的,所以很多人不愿意看,如果有人看我的回答的话我抽时间更新一下,用最简单的方法说明一下他们的工作原理。

  您先看看这个答案写的是否够简单明了:直流电机和交流电机的原理和区别是什么? - 詹姆斯艾伦的回答

  讲一下普通电机,减速电机、步进电机,舵机伺服电机指的是直流电的微型电机,平常我们接触到的也以直流电的居多。

  普通电机普通电机是我们平时间的比较多的电机,电动玩具,刮胡刀等里面都有,一般为直流有刷电机。这种电机有转速过快,扭力过小的特点,一般只有两个引脚,用电池的正负极接上两个引脚就会转起来,然后电池得正负极再相反的接在两引脚上电机也会向反转。

  减速电机减速电机就是普通电机加上了减速箱,这样便降低了转速,增加了扭力,使得普通电机有的更广泛的使用空间。

  步进电机步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度,称为“步距角”,它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。

  舵机舵机主要是由外壳、电路板、无核心马达、齿轮与位置检测器所构成。其工作原理是由接收机发出讯号给舵机,经由电路板上的 IC判断转动方向,再驱动无核心马达开始转动,透过减速齿轮将动力传至摆臂,同时由位置检测器送回讯号,判断是否已经到达定位。位置检测器其实就是可变电阻,当舵机转动时电阻值也会随之改变,藉由检测电阻值便可知转动的角度。 厂商所提供的舵机规格资料,都会包含外形尺寸(mm)、扭力(kg/cm)、速度(秒/60°)、测试电压(V)及重量(g)等基本资料。扭力的单位是 kg/cm,意思是在摆臂长度 1 公分处,能吊起几公斤重的物体。这就是力臂的观念,因此摆臂长度愈长,则扭力愈小。速度的单位是 sec/60°,意思是舵机转动 60°所需要的时间。 伺服电机又称执行电动机,在自动控制系统中,用作执行元件,把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类,其主要特点是,当信号电压为零时无自转现象,转速随着转矩的增加而匀速下降。

  伺服电机伺服主要靠脉冲来定位,基本上可以这样理解,伺服电机接收到1个脉冲,就会旋转1个脉冲对应的角度,从而实现位移,因为,伺服电机本身具备发出脉冲的功能,所以伺服电机每旋转一个角度,都会发出对应数量的脉冲,这样,和伺服电机接受的脉冲形成了呼应,或者叫闭环,如此一来,系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机,同时又收了多少脉冲回来,这样,就能够很精确的控制电机的转动,从而实现精确的定位,可以达到0.001mm。 直流伺服电机分为有刷和无刷电机。有刷电机成本低,结构简单,启动转矩大,调速范围宽,控制容易,需要维护,但维护不方便(换碳刷),产生电磁干扰,对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。

  3. 直流电机在一般精度要求不是很高的场合用的较多,分为无刷直流电机和有刷直流电机:无刷电机输出扭矩小,有刷电机输出扭矩大。现在直流电机一般订做电机的扭矩可以达到很大,一般不用再加减速机升扭矩,对于精度要求不是很高的场合,加些接近开关、限位开关可以满足工况和要求,成本可以大大降低!

  他的优势在于角度控制,一个脉冲就偏转一个固定的角度,固定角度可调,可以引入反馈。

  优势在于低精度的步进控制和较大的扭力。可以控制旋转圈数。本身一般自带pid调制器,可以加入闭环,半闭环控制调整。

  常常出现在小型机械器件中,扭力较小,可以活动的角度范围较小。调整角度较慢,精度一般,可以加入反馈调整。

  大家都把步进电机和伺服电机说的很彻头彻尾了。这里就不再复述,我只讲一下大家忽略的舵机吧,因为我本身是从事机器人行业的,做的项目有机器人,机器狗和一些产业上有用到舵机的项目,曾经有一段时间接触的比较多,就分享一下我的观点,和大家一起交流成长,纯手机码字,嗯,谢谢。

  大家可以把舵机认为是低配版的直流伺服电机。但是这个低配未来很有可能会演变成高配,就不要纠结了,哈哈,实用才是王道。

  也许大家对舵机只停留在航模、车模、机器人的表面上,但近几年的人工智能的发展,互联网+、机器人、物联网、AI产业、AR产业等等,可谓是对舵机的影响是至关重要的,有的舵机还是用在航模车模船模上,但有的舵机就不安分了,为什么这么说呢?因为舵机本身是一个模块化产品,而模块化产品是对未来的智能化产业的一个战略把控,现在领域越来越细分,专业越来越突出,许多公司专注自己的优势领域发展,再整合其他公司的模块来完善自身产品,让产品在剧烈的竞争中以最快的速度占领市场。呃,题外话就不多说了。

  舵机与伺服电机差别最大的地方就是它的体积小,在一些设计紧凑的智能化产品中将会充当一个小角色,就像一个螺丝钉,没有它整个配备都有可能运转困难。所以说未来的舵机将会分为两个门派:一类就是传统的pwm模式的航模舵机,一类便是在结构受限的小体积中开发出符合智能化产品需求功能的舵机,也可以称为“智能舵机”。

  “智能舵机”在非航模领域当中扮演的角色可以有很多很多:电控装置,电磁换向阀符号和图怎么看牵引机构,转向机构,挡板装置,提拉装置,夹取装置,关节运动,多圈转动,甚至充当轮子等等。这些功能应用当中也会存在步进电机,伺服电机的应用场景,“智能舵机”以它特有的小体积优势,会占领一分田地。那有人就不服气了,说了这么多功能应用,如何体现它的“智能”呢?又如何去胜任它的角色呢?

  没有金刚钻,不揽瓷器活,“智能舵机”从硬件到软件再到算法整个控制系统中,从内到外都要进行系统性改良。首先扮演的角色可能需要大扭力、精度高、寿命长、闭环、可控、响应快、质量好、控制稳定等等的一系列“岗位职责”。那就需要有一套综合性能更强大的硬件和电子软件算法支撑。小米扫地机1和1s

  大扭力首先在舵机的电机、齿轮材料、外壳上进行把控,电机根据功能需求可以选择有刷电机,有强磁版本的,空芯杯,无刷电机,电压越高功率越大,扭力就越大。齿轮有不同材质的塑料,尼龙、工程塑料、聚碳酸酯等等,有金属的纯度不同的铜齿,钢齿,肽齿等,这里还要说明下不同材料的组合很大程度上会影响到舵机的工作噪音,这个噪音又分多种因素,如精度,润滑油,模具等个各方面影响,这个有时间专题再陈述。第三个是外壳,有尼龙外壳,聚碳酸酯外壳,尼龙加玻璃纤维外壳,工程塑料外壳,铝合金外壳等等。外壳的材料和开模工艺水平对舵机综合性能有很大影响。

  精度高硬件主要体现在齿轮的精度把控和齿轮轴孔位与外壳固定孔的精准度,好的结构设计能够很精准控制齿轮的配比,不上轮滑油运行都很顺畅低音,还有就是传感器的效果,好的传感器除了进口好的电位器,霍尔传感器,磁编码传感器再算法的配合下能够让精度达到更高水准,目前磁编码能有控制的最小分辨率再0.088°左右,已经相当不错了。除以上两点之外,还有齿轮输出轴的虚位控制,舵机安装的固定方式,也会有不同程度的影响。

  寿命长需要整体的把控,外壳选择铝合金,具备强度更高,散热性能更好更持久,齿轮选择钢齿,强度够高,齿轮配比设计合理,运行顺畅,电机这一块当然无刷电机是最好的。无刷电机具备一下特点:无刷电机去除了电刷,没有了有刷电机运转时摩擦力大大减小,运行顺畅,噪音会低许多;寿命长,低维护成本

  少了电刷,无刷电机的磨损主要是在轴承上,从机械角度看,无刷电机几乎是一种免维护的电动机了,必要的时候,只需做一些除尘维护即可。上下一比较,就知道无刷电机相对于有刷电机的优势在哪里了。

  闭环,可控,响应快、质量好、控制稳定可以一起讲,都属于电子软件算法这块,普通舵机是配有一块PWM控制板,价格低廉,市场上都是大批量批发。“智能舵机”目前已有厂家做的自己的控制板和整套控制系统。可能玩过机器人的或者科研的应该熟悉韩国的Robotis的DYNAMIXEL舵机,这款舵机的控制性能和硬件性能确实是非常不错的,但是高昂的价格实在让人受不了,几乎占据了研发经费的一大块了,也试过很多国内厂商的PWM舵机做项目,硬件和控制仍停留在航模领域里,我同事淘宝选购的春天,银燕等厂商这些都用过,硬件结构也还行,但跟韩国品质还是有差距的,控制这块仍然达不到要求,这里我讲一个有趣的故事,希望大家不要认为是在打广告哈,有一次跟谁团队去马来西亚参观科技展,说来也巧,在一个机器人展馆里,一台机器人摆在台上演示主持人,我好奇就过去看了下,发现这位“美女”主持人动作演示还不错,就多瞄了几眼,无意中透过机器人后劲部位看到了里面的舵机,印有FEETECH的舵机牌子,出于困扰我的舵机问题就百度查了下,原来是来自我们大中国的,这让我兴奋的马上吆喝同事过来:这里有中国货,哈哈。后来的后来,改了机票行程去了深圳,走访了这家国内看不到,国外就找到的舵机厂商。我们去他们实验室看了舵机测试,他们的舵机质量和控制性能真的不错,可以媲美DYNAMIXEL了,哈哈。手机码字很累,故事讲完发现说多了,怕大家误会就误会吧也赖得删除了。我跟同事说中国货中国货,只有出了中国才叫中国货,在国内那就国产,哈哈。我觉得还是有必要举个例子:我有一个物流项目需要安装两个舵机控制挡板的方向,安装的时候需要找到中间的位置,另外设备一运转,就需要舵机控制的挡板停留在中间位置,否则出现偏差,传感器感应到就会停止设备运转。这让我后期的维护成本大大提高,产品运行时也会出现不流畅情况,如果使用步进电机,没有闭环功能,将无法实现,数据反馈,另外本身空间的限制只能适用于小的模块,我们是用了很多淘宝上采购的PWM舵机都无法解决以上两个问题。后来FEETECH针对我们的问题给我们定制了两个功能,一个是安装通过位置补偿的方式解决安装困难的问题,另外一个是通过上电后自动回到中位来解决设备启动初始化的问题,让我是佩服的五体投地。所以说专业的事还是要交给专业的人来做,我们缺少了不是发现美的眼睛,而是缺少走出去的勇气。“智能舵机”未来会在各个领域都有所涉及,只要符合它的定位,符合它的“岗位职责”,也许不久将来,你的智能家居里都有它的身影。

  定子就是主动轮,转子就是从动轮,电磁力就是传动媒介。(实际上应该说是定子磁链和转子磁链)。

  伺服电机(舵机)的媒介就像一个皮带,简单粗暴,连续性好,但起动和重载时会

  步进电机的媒介就像一个链条,因为齿和齿啮合的很好,稳定运行不打滑,不用传感器亦可以通过计算得到位置信号;

  那么他们的区别是什么呢,除了结构,其实并没有什么区别,只是因应用场景不同而不同,在需要高速大转矩运行的场合,用伺服,其余的可以考虑步进。你问为啥?显然链条都摩擦掉了(无功)。

  @冷哲已经讲得很清楚了,因为之前供职于国内一家大型电机厂商的HR 部门,对电机有一定的了解,所以我还是要补充几点。

  1、步进电机。不论是异步、永磁、混合步进电机原理,各位讲得很细了,但是步进电机的缺点也很明显,比如低频、过载能力方面的问题,而且最重要的问题是,它是开环控制的。打个比方,你家电风扇的电机可以是步进电机的,这样,当你断开电源时,因为惯性,它还会转,这就是开环控制,即便今天能够做出0.75度电机,但是开环终究是开环,无法克服升降速的问题来满足精确控制。

  原理方面:举个外行容易理解的例子,磁铁通常是异性相吸,同性相斥的,而电是可以生磁的,电磁换向阀符号和图怎么看那么我们通过控制电流方向就可以控制磁极了,那么我们利用斥力,就可以实现物体间的移动了。

  2、伺服电机。伺服的出现就是为了克服步进电机的控制问题,交流伺服系统是闭环控制,其驱动器可以通过对编码器的信号采样来进行控制,这样就很容易克服步进电机在爬升减速方面的问题,所以一般不容易出现丢步和过冲现象。而且负载方面也有一定提升。你可以对比两种电机的图对比,伺服的线明显要平稳。

  伺服原理:就是在步进电机上加驱动器,编码器这些智能控制的部分,小米扫地机1和1s就可以实现有效的闭环控制,但是呢,成本就增加了。

  3、舵机,它并不是一种和步进伺服并列的电机,你可以说它是伺服电机的一种,接触的最多的是用于航模上,不同的是,它是伺服适用于航模上的一种改装型,目的是适应环境,比如IP等级,比如扭力要求等等。

  从单机价格来看,步进最便宜,伺服一部分比舵机便宜,前进印刷包装设计电话但还是相当一部分比舵机贵,取决于应用环境。

  无论步进,还是伺服,都属于小型微型电机,更小应该还有一种叫空心杯电机,主要用于手机等3C产品中。微型小型电机是日本厂商的天下,国内也有一些民营企业在努力。电机还有大型,超大型,用处很多,国内基本被国企垄断。

  对于伺服电机的定义的确有多种,有某教材将伺服电机成为“控制电机”,认为控制电机与普通电机的区别在于控制电机着眼于精度、动态响应能力,而普通电机着眼于输出性能指标,也就是说是设计制造的差异。

  对于题主的问题,我个人倾向于认为伺服电机与步进电机、舵机并不是一个概念层面的分类。

  1.步进电机和直流电机、交流电机这种分类法属于按原理分类;2.舵机是电机应用在特定领域的形象化的代称;3.伺服电机与非伺服电机的区别应当在于是否闭环控制,即抓住servo一词的意义:凡是需要进行各种环路闭环控制的即为伺服电机;凡是不需要闭环控制,通电就能用的就是非伺服电机。

  1. 无法静止:由于采用闭环控制,伺服电机本身结构和电机的特性决定,伺服电机在停止时无法绝对静止,在负载扰动小或者伺服电机的参数调试良好的情况下,伺服电机始终在正负1个脉冲之间波动(可以通过观察伺服驱动器上关于编码器位置的数值,它一直在正负1之间波动)。在图像处理场合这就是一个影响精度的因素。

  2. 过冲:在由高速转为低速或者静止时,不可避免地要过冲一段距离,然后在纠正回来。当控制器发一个脉冲给伺服电机时,伺服电机往往不是走一个脉冲,而是走3个脉冲,然后在回退2个脉冲。这对那些需要一个脉冲一个脉冲运动的场合,绝对不允许过冲的场合时致命的。

  3. 调试复杂:伺服驱动器内动辄上百个参数,使用说明书几百页,着实让新手发怵;更换一个品牌的伺服电机,也会让老手着实头痛。这也为售后服务和维修带来了大量的工作。

  由于闭环步进电机不是简单的给步进电机配一个编码器了事,而是按照伺服电机系统的工作原理进行设计和开发。它采用32位的DSP做为主处理器,以保证整个系统的高响应和高速,可以做到每隔25微秒就可以调整一次电机的电流,标配10000个脉冲/圈的编码器,而且是金属码盘的编码器,既保证了精度,也保证了对环境、温度和振动的高适应性、稳定性和可靠性,甚至优于采用玻璃码盘编码器的伺服电机。

  首先,闭环步进电机由于是电机的本体是步进电机,在静止时是绝对静止不动的。

  其次,闭环步进电机由于结合了步进电机的特点和伺服的控制方式,所以不会过冲(因为步进电机的特点就是不会过冲)。

  第三,调试和使用非常简单,只需要调节驱动器的3个电位器的位置,不仅设备制造商可以使用,而且设备使用商也可以使用,对使用者的要求极低。

  第四,驱动器采用真正地正弦波、向量和滤波方式控制电流,最低转速可以控制在0.2转/分,而且电机运行非常平稳和稳定,这一点甚至是伺服电机都无法做到(一般伺服电机理论上可以做到1转/分,实际的应用场合是无法做到1转/分,大致在5rpm以上)。

  步进电机定子和转子之间有很多精心设计的小齿,设计电机的时候这些小齿互相错开,转子是永磁体,定子中某个线圈通电就会让其对应的齿和转子齿对应起来,也就让转子运动了,如果这个通电按一定顺序的话,就会让电机按一定顺序和速度运动了。

  伺服电机种类很多,这里讲比较常见的永磁伺服电机,它也有定子和转子,但是它们没有那么多经过精心设计的小齿,定子通电需要根据转子磁场位置计算出定子通电顺序和大小,从而合成一个磁场刚好和转子磁场成90度,每个控制周期重复上述的计算,就可以使得电机都是最高效的输出。

  上述描述有点多,但如果看懂了就明白,其实步进电机用了一些结构来简化控制的事情(显然有得就有失,电机结构稍复杂,容易出现丢步,扭矩做不大),但永磁伺服电机不一样,虽然增加了检测转子位置的传感器,而且控制也复杂了,但电机控制精度更高,灵活性更好,扭矩输出也更平稳。

  伺服电机分为直流伺服电机,交流伺服电机,步进电机。直流伺服电机又分为有刷直流伺服电机和无刷直流伺服电机。

  直流有刷伺服电机在对调速性能要求较高的场合应用较广,但其电刷与换向器较易磨损,换向器换向时还会产生火花,因此最高速度受到限制。

  交流伺服电机特别是鼠笼式感应电动机无上述缺点,其转子惯量较直流小,动态响应好,在同体积下交流电机输出功率比直流电机大。

  直流无刷电机(即空心杯电机)也弥补了这一点,它最大的特点是无铁芯,消除了铁芯带来的涡流损耗,重量和转动换量大幅度降低,因此具有能量利用率高,响应迅速,转速稳定,质量轻等特点。

  而步进电机虽然与伺服电机一样都采用脉冲和方向进行控制,但与伺服电机最大的区别是其为开环控制,容易出现失步现象,且低速特性较差,适用于对精度要求不高的场合。

  舵机其实还是伺服电机,通过控制占空比达到角度控制,没有严格PID控制,属于低端伺服电机。

  步进电机属于开环控制系统,而伺服电机和舵机(低端舵机可能不是)属于闭环控制系统。所谓步进电机,顾名思义就是一步一步运行,而这个步长与电机设计有关系,输入步进电机驱动电机运行的是脉冲信号,当步进电机接收到脉冲信号后,集成在电机上的控制板会驱动电机转过相应角度,但是实际控制系统并不知道是否到位,所以是开环系统。

  对于伺服电机,可以简单理解为在电机的基础之上加入了一个编码器(Encoder),常见的编码器根据信号产生方式分为磁编码(EMC要求严格场合慎用)和光电编码器(贵,符合EMC),根据定位方式分为增量式编码器和绝对值编码器。一般伺服系统中选用绝对值编码器,绝对值编码器的作用在于当控制信号给入伺服系统后,电机执行,编码器会实时反馈位置信息给伺服系统,系统提供PID调节使执行端(电机)到达相应位置,精度很高,一般在微米级别。

  舵机和伺服电机类似,也有编码器反馈位置信息,以使电机到达正确的位置,从而使舵机转过准确的角度。当然了几块钱的那种玩具舵机是没有位置反馈的,其更类似于步进电机。

  由于电机输出力矩很小,而且转速很高,我们在使用时候都需要使用减速机将电机的速度减速后使用,减速箱有两个作用,降低转速,放大力矩。不同减速机对定位精度的影响较大,常用行星轮减速机和谐波减速机。提到步进,伺服,舵机必须考虑减速机,可以说,无论以上哪种系统,减速机的成本占比是最高的,要想提高精度,减速机的效率和精度是至关重要的。

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