我不确定我是否理解步进电机和伺服电机之间的区别。有人可以向我解释一下吗?
此外,这些电机在暂停或关闭时的表现如何,它们是否有足够的阻力来将某些东西固定在适当的位置(比如 1 公斤),还是我需要为此做一些特别的事情?
对于我希望以小步缓慢移动的应用程序,您认为这两个中的哪一个是更好的选择(即,我需要一个非常小的步,然后在该位置暂停,然后是另一个小步,等等开,我希望每个步骤都以完全相同的程度变化)。
这个问题的背景:我想创建一个延时装置,可以在一段时间内平移和倾斜数码单反相机。
我不确定我是否理解步进电机和伺服电机之间的区别。有人可以向我解释一下吗?
此外,这些电机在暂停或关闭时的表现如何,它们是否有足够的阻力来将某些东西固定在适当的位置(比如 1 公斤),还是我需要为此做一些特别的事情?
对于我希望以小步缓慢移动的应用程序,您认为这两个中的哪一个是更好的选择(即,我需要一个非常小的步,然后在该位置暂停,然后是另一个小步,等等开,我希望每个步骤都以完全相同的程度变化)。
这个问题的背景:我想创建一个延时装置,可以在一段时间内平移和倾斜数码单反相机。
这个问题的答案有很多噪音,似乎将“伺服电机”混为一谈,作为各种闭环反馈伺服系统的通用术语,而“伺服电机”基本上只在 RC 模型社区中使用。
请注意,“伺服电机”并不具体 指RC 模型和爱好者社区中使用的脉冲持续时间控制的电位器反馈非连续旋转“伺服”执行器。它在各种工业控制和 CNC 应用中具有广泛的用途,其中绝大多数对于将“伺服电机”视为您放入 RC 模型或玩具机器人中的小东西的人来说是无法识别的.
无论如何,从根本上说,伺服电机是电机和反馈机制的组合,它与控制电机功率的伺服控制器一起使用以控制电机的位置。控制器、电机和反馈系统组成一个伺服系统。
现在,您可能会意识到,这是一个非常广泛的定义。这是真实的。事实上,如果将反馈和控制元件添加到步进电机,步进电机可以是伺服电机(的一部分)!(我实际上有一个运动控制的 XY 平台,它使用带有光学编码器的步进器进行反馈,因此对于我正在从事的项目来说是“伺服控制的”)。
RC 伺服机构通常与更通用的伺服电机术语混为一谈,确实是一种伺服电机系统,但它是术语的一个子集,而不是全部。
大概 99% 的工业自动化和计算机控制使用属于“伺服电机”旗帜下的驱动机构,但它们在互联网上的曝光率要低得多(这是一个专业领域),因此爱好“伺服”已经占据了主导地位。该术语的常见用法,并使刚刚对电子产品感兴趣的人感到困惑。
关于您的问题,我们需要您在提问时澄清您是指具体的爱好风格的 RC 舵机还是更通用的“舵机”。
实际上,一个设计合理的伺服电机系统除了易于设计之外,在所有类别中的性能都优于步进电机,但您的应用可能不需要足够的性能来使额外的努力变得有价值,而步进系统可能完全能够胜任这项任务。
此外,您可以通过在电机周围添加闭环反馈(通常通过某种编码器),将步进电机用作伺服系统中的电机元件。
但是,通常使用步进器,因为它们通常可以在没有闭环反馈的情况下工作得很好,并且不需要额外的编码器,从而降低了整体系统成本。
一旦有了编码器,您通常可以通过使用同等价格的有刷直流伺服电机代替步进电机来获得更好的扭矩特性,控制回路提供使用有刷伺服电机所损失的所需精度。
虽然这个问题的另一个当前答案引用了维基百科提供的足够全面的答案,但这里有一个简化的 TL;DR:
步进电机:步进式移动,每转固定步数。因此,在步长的跳跃中,可以控制任何转数。
可以是单向的,也可以是双向的。每一步的度数完全相同。
保持扭矩(相对)高,即使线圈断电,保持扭矩也会降低。
伺服电机(特别是爱好伺服):从“静止位置”平稳移动到“目标位置”,保持该位置直到控制信号发生变化。没有步骤。
本质上是双向的,但本质上是有限的偏差范围。纯模拟控制是一种选择。不过,不一定是线性控制。
与步进电机不同,保持扭矩取决于通电的电机。
典型的爱好伺服器将从-90度到+90度,或-170度到+170度。多圈伺服系统将从一个方向偏离静止 x 转,到相反方向 x 转。
对于平移/倾斜控制器,步进电机与问题中的描述相匹配,因为平滑平移/倾斜不是必需的。如果需要平滑运动,那么步进器上足够高的齿轮减速可以实现这一点。
谷歌是你的朋友。来自https://www.modmypi.com/blog/whats-the-difference-between-dc-servo-stepper-motors
伺服电机
伺服电机通常由四部分组成:直流电机、齿轮组、控制电路和位置传感器(通常是电位计)。
伺服电机的位置可以比标准直流电机更精确地控制,它们通常有三根线(电源、接地和控制)。不断向伺服电机供电,伺服控制电路调节牵引力以驱动电机。伺服电机设计用于需要准确定义位置的更具体的任务,例如控制船上的方向舵或在一定范围内移动机械臂或机械腿。
伺服电机不像标准直流电机那样自由旋转。相反,旋转角度被限制为来回 180 度(左右)。伺服电机接收代表输出位置的控制信号并向直流电机供电,直到轴转到由位置传感器确定的正确位置。
PWM 用于伺服电机的控制信号。然而,与直流电机不同的是,正脉冲的持续时间决定了伺服轴的位置,而不是速度。取决于伺服的中性脉冲值(通常约为 1.5 毫秒)将伺服轴保持在中心位置。增加该脉冲值将使伺服顺时针转动,而较短的脉冲将使轴逆时针转动。伺服控制脉冲通常每 20 毫秒重复一次,本质上是告诉伺服去哪里,即使这意味着保持在同一位置。
当伺服被命令移动时,它会移动到该位置并保持该位置,即使外力推动它也是如此。伺服器将阻止移出该位置,伺服器可以施加的最大阻力是该伺服器的扭矩额定值。
步进电机
步进电机本质上是一种伺服电机,它使用不同的机动方法。在伺服电机使用连续旋转直流电机和集成控制器电路的情况下,步进电机利用围绕中心齿轮布置的多个带齿电磁铁来定义位置。
步进电机需要一个外部控制电路或微控制器(例如 Raspberry Pi 或 Arduino)来单独为每个电磁铁通电并使电机轴转动。当电磁铁“A”通电时,它会吸引齿轮的齿并对齐它们,稍微偏离下一个电磁铁“B”。当“A”关闭,“B”打开时,齿轮轻微旋转以与“B”对齐,依此类推,齿轮周围的每个电磁铁依次通电和断电以产生旋转。从一个电磁铁到下一个电磁铁的每次旋转称为“步进”,因此电机可以通过完整的 360 度旋转以精确的预定义步进角转动。
步进电机有两种可供选择;单极或双极。双极电机是最强的步进电机类型,通常有四个或八个引线。它们内部有两组电磁线圈,通过改变这些线圈内的电流方向来实现步进。单极电机,可以通过 5,6 甚至 8 根线来识别,也有两个线圈,但每个都有一个中心抽头。单极电机无需反转线圈中的电流方向即可步进,从而使电子设备更简单。然而,由于中心抽头一次仅用于为每个线圈的一半通电,因此它们通常具有比双极小的扭矩。
步进电机的设计提供了恒定的保持扭矩,而无需为电机供电,并且只要电机在其限制范围内使用,就不会发生定位错误,因为步进电机具有物理上预定义的工位。
如果您想节省能源并且长时间保持扭矩,我建议您购买这些带有 EM 制动器(电磁制动器)的电机,通常是 NC(常闭)。您施加电压以释放制动器和电机当你到达你想要的位置时可以自由移动你关闭制动电流,现在机械被启动。