一文看懂步進電機和舵機及伺服電機的區別

萬泰電機商城 發佈 2022-07-12T05:55:21.043329+00:00

一、步進電機和舵機及伺服電機的區別步進電機:是將電脈衝信號轉變為角位移或線位移的開環控制元步進電機件。簡單的說是靠電脈衝信號來控制角度與轉動圈數。所以說他只靠脈衝信號來決定轉動多少。因沒有傳感器,所以停止角度會有偏差。但是精確的脈衝信號則會將偏差減至最低。

一、步進電機和舵機及伺服電機的區別

步進電機:是將電脈衝信號轉變為角位移或線位移的開環控制元步進電機件。簡單的說是靠電脈衝信號來控制角度與轉動圈數。所以說他只靠脈衝信號來決定轉動多少。因沒有傳感器,所以停止角度會有偏差。但是精確的脈衝信號則會將偏差減至最低。

伺服電機:靠伺服控制電路來控制電機的轉速,通過傳感器來控制轉動位置。所以位置控制十分精確。而轉速也是可變的。

舵機(電子舵機):舵機的主要組成部分為伺服電機。其中包含伺服電機控制電路+減速齒輪組。伺服電機沒有減速齒輪組。而舵機有減速齒輪組。

如果是限位舵機,靠輸出軸下面的電位器來確定舵臂轉向角度。舵機信號控制是一種脈寬調製(PWM)信號,凡是微控制器能輕鬆的產生這種信號。

二、步進電機基本原理

工作原理:

通常電機的轉子為永磁體,當電流流過定子繞組時,定子繞組產生一矢量磁場。該磁場會帶動轉子旋轉一角度,使得轉子的一對磁場方向與定子的磁場方向一致。當定子的矢量磁場旋轉一個角度。轉子也隨著該磁場轉一個角度。每輸入一個電脈衝,電動機轉動一個角度前進一步。它輸出的角位移與輸入的脈衝數成正比、轉速與脈衝頻率成正比。改變繞組通電的順序,電機就會反轉。所以可用控制脈衝數量、頻率及電動機各相繞組的通電順序來控制步進電機的轉動。

發熱原理:

通常見到的各類電機,內部都是有鐵芯和繞組線圈的。繞組有電阻,通電會產生損耗,損耗大小與電阻和電流的平方成正比,這就是我們常說的銅損,如果電流不是標準的直流或正弦波,還會產生諧波損耗;鐵心有磁滯渦流效應,在交變磁場中也會產生損耗,其大小與材料,電流,頻率,電壓有關,這叫鐵損。銅損和鐵損都會以發熱的形式表現出來,從而影響電機的效率。步進電機一般追求定位精度和力矩輸出,效率比較低,電流一般比較大,且諧波成分高,電流交變的頻率也隨轉速而變化,因而步進電機普遍存在發熱情況,且情況比一般交流電機嚴重。

三、舵機的構造

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,於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,並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;並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,主要是採用 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。

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