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什么是伺服电机?伺服与步进比较分析

时间:2023-09-29 06:16:24 来源:博亿堂byt98网址登陆 点击:1次

  伺服电动机又称执行电动机,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,其主要特征是,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。

  永磁交流伺服电动机同直流伺服电动机比较,主要优点有:⑴无电刷和换向器,因此工作可靠,对维护和保养要求低。⑵定子绕组散热较为方便。⑶惯量小,易于提高系统的快速性波纹管联轴器。⑷适应于高速大力矩工作状态。⑸同功率下有较小的体积和重量。

  伺服主要靠脉冲来定位,基本上能这样理解,伺服电机接收到1个脉冲,就会旋转1个脉冲对应的角度,以此来实现位移,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,以此来实现精确的定位,能够达到0.001mm。

  步进电机作为一种开环控制的系统,和现代数字控制技术有着本质的联系。在目前国内的数字控制管理系统中,步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的出现,交流伺服电机也慢慢变得多地应用于数字控制管理系统中。为了适应数字控制的发展的新趋势,运动中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。虽然两者在控制方式上相似(脉冲串和方向信号),但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。现就二者的使用性能作一比较。

  两相混合式步进电机步距角一般为1.8°、0.9°,五相混合式步进电机步距角一般为0.72°、0.36°。也有一些高性能的步进电机通过细分后步距角更小。如三洋公司(sanyodenki)生产的二相混合式步进电机其步距角可通过拨码设置为1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°,兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角。

  步进电机在低速时易出现低频振动现象。振动频率与负载情况和驱动器性能有关,一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。当步进电机工作在低速时,一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象,比如在电机上加阻尼器,或驱动器上采用细分技术等。

  交流伺服电机运转非常平稳,即使在低速时也不可能会出现振动现象。交流伺服系统具有共振抑制功能,可涵盖机械的刚性不足,并且系统内部具有频率解析机能(fft),可检测出的共振点,便于系统调整。

  步进电机的输出力矩随转速升高而下降,且在较高转速时会急剧下降,所以其最高工作转速一般在300~600rpm。交流伺服电机为恒力矩输出,即在其额定转速(一般为2000rpm或3000rpm)以内,都能输出额定转矩,在额定转速以上为恒功率输出。

  步进电机一般不具有过载能力。交流伺服电机具有较强的过载能力。以三洋交流为例,它具有速度过载和转矩过载能力。其最大转矩为额定转矩的二到三倍,可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。步进电机因没有这种过载能力,在选型时为客服这种惯性力矩,往往需要选取较大转矩的电机,而机器在正常工作期间又不需要那么大的转矩,便出现了力矩浪费的现象。

  步进电机的控制为开环控制,启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象,停止时转速过高易出现过冲的现象,所以为保证其控制精度,应处理好升、降速问题。交流伺服驱动系统为闭环控制,可直接对电机反馈信号进行采样,内部构成位置环和速度环,正常情况下不会出现步进电机的丢步或过冲的现象,控制性能更为可靠。

  步进电机从静止加速到工作转速(一般为每分钟几百转)需要200~400毫秒。交流伺服系统的加速性能较好,以山洋400w交流伺服电机为例,从静止加速到其额定转速3000rpm仅需几毫秒,可用于要求快速启停的控制场合。

  交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机。但在一些要求不高的场合也经常用步进电机来做执行电动机。所以,在控制管理系统的设计过程中要考虑控制要求、成本等多方面的因素,选用适当的控制电机。

  步进电机是一种将电脉冲信号变换成相应的角位移或直线位移的机电执行元件。控制步进电机的输入脉冲数量、频率及电机各相绕组的接通顺序,能够获得各种需要的运行特性。尤其与数字设备配套时,体现了更大的优越性,因此大范围的应用于数字控制管理系统中。     本文介绍已实现的单片机对步进电机的数字控制管理系统。该控制管理系统中,控制器担负着产生脉冲以及发送、接收控制命令的任务。本文对控制器的设计,尤其是脉冲产生电路的设计作了详细的介绍。 1系统设计     步进电机开环控制管理系统框图如图1所示。系统由步进电机控制器、步进电机驱动电源、步进电机和LED状态显示等4部分所组成,这篇文章着重介绍步进电机控制器、步进电机驱动电源、LED 显示状态3部分。

  传统汽车前照灯的灯光跟车身方向始终一致,在汽车转弯时无法有效照明弯道内侧的盲区,如果弯道内侧恰好存在人或物体,而车速又未恰当降低,则会带来安全风险隐患,如图1所示。相比较而言,汽车自适应前照灯系统(AFS)功能能提供旋转(swiveling)调节效果,可以依据方向盘的角度转动,把有效的光束投射到驾驶者需要看清的前方路面上,帮助降低安全风险隐患。 图1:AFS功能的旋转调节(上图)及水平调节(下图)照明效果。          除了可以有效的进行动态旋转调节,AFS功能还能提供动态水平高度调节。此功能根据负载轴 传感器 的信号来调节前照灯的水平高度,能适应不同的负载及不同的斜坡环境。如图1右侧中,

  大家好,通过以前的学习,我们已对51单片机综合学习系统的使用方法及学习方式知道与熟悉,学会了红外线遥控的基本知识,体会到了综合学习系统的易用性与易学性,这一期我们将一起学习步进电机控制的基础原理与使用方法。 先看一下我们将要使用的51单片机综合学习系统能完成哪些实验与产品研究开发工作:分别有流水灯,数码管显示,液晶显示,按键开关,蜂鸣器奏乐,继电器控制,IIC总线实验,AD模数转换,光耦实验,串口通信,红外线遥控,无线遥控,温度传感,步进电机控制等等。 上图是我们将要使用的51单片机综合学习系统硬件平台,本期实验我们用到了综合系统主机、步进电机,综合系统其它功能模块原理与使用详见前几

  电机控制篇 /

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  汽车前照灯是安全驾驶的重要环节。传统前照灯在汽车转弯时存在照明盲区,影响驾驶人对弯道障碍物的判断,还存在其它安全风险隐患问题。为提升安全性,如今自适应前照灯系统(Adaptive Front-Light System,AFS) 在智能汽车电子科技类产品中的使用愈来愈普遍。AFS采用步进电机来实时调节光束,消除照明盲区,优化弯道可见度,有效增加驾驶安全性。安森美半导体针对AFS系统的步进电机开发了一系列驱动芯片,为客户的设计带来了简化和便捷。这篇文章着重介绍AFS特性、步进电机驱动IC及设计要点,更特别剖析堵转检测这一步进电机驱动难点,帮助设计人员快速、准确地开发出有效的AFS方案。 AFS的应用效果及组成结构 汽车AFS采用步进电机

  步进电机是一种将电脉冲信号转化为角位移或线位移的电磁机械装置。步进电机的稳定性和可靠性直接影响到工业控制领域的精度,特别是在点胶点焊等高精度运动控制管理系统中,对于步进电机的精度和稳定能力要求更高。所以说,对于步进电机控制管理系统的研究,不论是在实际效益还是理论价值方面意义都将是巨大的。近年来不少专家学者研制出性能不错的步进电机控制管理系统,然而这些控制管理系统具有微处理器需处理的任务量大、PCB板元器件较多、系统不够稳定等缺点,这给系统的可靠性带来了较大的隐患。随着电子技术的发展,步进电机的很多功能单元如加减速控制、微步控制等都走向模块化,并且具有体积小、重量轻、工作稳定、可以在一定程度上完成多轴控制等优点,这给步进电机控制管理系统的设计和开发带来了很大的方便。

  51单片机除了几款加强版的带pwm,很多都不带,所以要用51控制伺服电机很多时候就要软件模拟pwm。看了些代码有的是通过延时来输出pwm波,有的也用了定时器但是那些代码要驱动多路伺服电路就显得挺麻烦。下面的代码是通过定时器0产生每0.5ms一次的提醒,程序在大循环中通过调用DJ()函数能返还值给伺服电机信号引脚,DJ()函数能定旋转的角度,但是因为定时器设置是0.5ms的中断这就决定了旋转呢角度只能是-45,-90,0,45,90。如果要提高精度就要通过设置定时器的初值,改变函数的num值来达成。 #include reg52.h unsigned int num=0; //舵机 sbit DJ1=P3^6;

  自动引导车(AGV) 是现代工业自动化物流系统中的关键设备之一, AGV在地面控制管理系统的统一调用下可以在一定程度上完成货物自动搬运、无人传送等 。 AGV的工作特点要求AGV控制管理系统应具备电机多轴控制、多传感器数据实时采集与处理、与上位机数据交换等功能。目前, 由于采用单片机成本低、集成度高、使用起来更便捷, 在运动控制中得到普遍应用, 但其很难控制多轴设备; PLC工作可靠、控制的I/O点数多, 但控制2个电机进行插补运动困难, 控制多轴设备的成本高。DSP运动控制卡可以有效的进行2 轴及多轴控制, 价格不高, 但必须和工控机配合使用, 功能还不够完善, 仍需进行大量的软件开发工作。 本文提出一种以PMAC2 PC - 104运动控制器

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