步进电机——步进伺服对比
注意步进电机应用于低速场合--每分钟转速不超过1000r/min,zuijia工作区间是150~500r/min,(闭环步进可达1500)。
2相步进电机在60~70r/min容易出现低速共振现象,产生振动和噪音,需要通过改变减速比、增加细分数、添加磁性阻尼器等方式避免。
细分精度注意事项,当细分等级大于4后,步距角的精度不能保证,精度要求高,zuihao换用相数更多(即步距角更小)的步进电机或闭环步进、伺服电机。
(开环)步进电机与伺服电机的7不同:
A控制精度——伺服电机控制精度可以根据编码器设置,精度更高;
B低频特性——步进电机低频容易振动,伺服电机不会;
C矩频特性——步进电机随转速提高力矩变小,其Zui高工作转速一般在<1000r/min,伺服电机在额定转速内(一般3000r/min)内都能输出额定力矩,在额定转速以上为恒功率输出,Zui高转速可达5000r/min;
D过载能力——步进电机不能过载,伺服电机Zui大力矩可过载3倍;
E运行性能——步进电机为开环控制,伺服电机时闭环控制;
F速度响应——步进电机启动时间0.15~0.5s,伺服电机0.05~0.1,Zui快可s达到 额定3000r/min;
G效率指标——步进电机效率约60%,伺服电机约80%;
实际使用中会发现:伺服电机贵,贵出很多,同步电机应用更广泛,特别是在定位精度要求不是很高的同步带传动、平带输送机等场合经常使用步进电机。
5. 步进电机——闭环步进电机
闭环步进电机:除了开环步进电机,还有在电机尾部添加了编码器,可以实现闭环控制的步进电机。
步进电动机的闭环控制是采用位置反馈和(或)速度反馈来确定与转子位置相适应的相位转换,可大大改进步进电动机的性能。
没有失步现象的伺服系统。
闭环步进电动机的优势:
1.高速响应,相对于服电机,闭环步进对定位指令具有非常强的跟随性,定位时间非常短。在频繁启停的应用中,可显著缩短定位时间。
2.比普通伺服产生更大的扭矩。弥补普通步进系统失步、低速振动不足。
3.在负载情况下也可可产生高扭矩,无失步运行,无需像普通步进系统一样考虑扭矩损失等问题。
4.应用闭环驱动,效率可增到7.8倍,输出功率可增到3.3倍,速度可增到3.6倍。
可得到比开环控制更高的运行速度,更稳定、更光滑的转速。
5.步进电机停止时会完全静止,无普通伺服的微振动现象。
需要低成本、高精度定位的场合,可取代通用伺服系统的应用。
5. 步进电机——步进闭环伺服对比
闭环步进电机根据负载大小自动调节绕组电流大小,发热和振动小于开环步进,有编码器反馈精度高于普通步进电机,电机响应比开环步进慢比伺服电机快,运行过程中存在位置误差,误差会在指令停止后数毫秒逐渐降低。
高速力矩比开环步进大,常见应用在0-1500rpm场合。
闭环步进电机具有低成本、高效、无抖动、无停止微振动、高刚性、无整定、高速、高动态响应等特点,是替代高成本伺服系统、低端开环步进系统等性价比Zui高的解决方案
6. 伺服电机——普通伺服电机
伺服电机(servomotor)也叫执行电机,可使控制速度,位置精度非常准确,可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。
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。
伺服电机靠脉冲来定位,伺服电机接收到1个脉冲,就会旋转1个脉冲对应的角度。
电机每旋转一个角度,编码器都会发出对应数量的反馈脉冲,反馈脉冲和伺服驱动器接收的脉冲形成闭环控制,这样伺服驱动器就能够很jingque的控制电机的转动,从而实现jingque的定位。
伺服电机的控制: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。
交流伺服具备额定转速下力矩恒定的特点,常见200W,400W低中惯量交流伺服额定转速为3000rpm,Zui高转速5000rpm,转速高。
力矩与电流成正比,可以工作在力矩模式,例如锁螺丝,压端子等需要恒定力矩的场合。
交流伺服工作噪音振动极小,发热低。
同体积下电机惯量转子惯量小,400W伺服惯量仅相当于57基座2NM步进电机的转子惯量。
伺服具备短时间过载能力,选型时需考虑加减速时电机过载倍数。
伺服采用闭环控制,同闭环步进一样存在位置跟踪误差。
伺服需要调试才能使用。
步进和伺服电机的原始扭矩不够用的情况下,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。
6. 伺服电机——舵机
舵机(servo)国人起的俗称,是一类直流伺服电机,Zui先是用于小型航模,现在用于小型机器人关节。
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,gaoji的方案则会用到霍尔传感器,或者光栅编码器。
一般舵机价格低廉、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。
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Zui合适的关节元件。
但机器人关节对性能的要求远高于航舵,而作为商业产品也比DIY玩家对舵机质量要求高得多。