一、步進(jìn)電機和伺服電機的區(qū)別
步進(jìn)電機:是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓位移的開環(huán)控制元步進(jìn)電機件。簡單的說是靠電脈沖信號來控制角度與轉(zhuǎn)動圈數(shù)。所以說他只靠脈沖信號來決定轉(zhuǎn)動多少。因沒有傳感器,所以停止角度會有偏差。但是精確的脈沖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(zhuǎn)速,通過傳感器來控制轉(zhuǎn)動位置。所以位置控制十分精確。而轉(zhuǎn)速也是可變的。
二、步進(jìn)電機基本原理
工作原理:
通常電機的轉(zhuǎn)子為永磁體,當(dāng)電流流過定子繞組時,定子繞組產(chǎn)生一矢量磁場。該磁場會帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一角度,使得轉(zhuǎn)子的一對磁場方向與定子的磁場方向一致。當(dāng)定子的矢量磁場旋轉(zhuǎn)一個角度。轉(zhuǎn)子也隨著該磁場轉(zhuǎn)一個角度。每輸入一個電脈沖,電動機轉(zhuǎn)動一個角度前進(jìn)一步。它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比、轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。改變繞組通電的順序,電機就會反轉(zhuǎn)。所以可用控制脈沖數(shù)量、頻率及電動機各相繞組的通電順序來控制步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)動。
發(fā)熱原理:
通常見到的各類電機,內(nèi)部都是有鐵芯和繞組線圈的。繞組有電阻,通電會產(chǎn)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(biāo)準(zhǔn)的直流或正弦波,還會產(chǎn)生諧波損耗;鐵心有磁滯渦流效應(yīng),在交變磁場中也會產(chǎn)生損耗,其大小與材料,電流,頻率,電壓有關(guān),這叫鐵損。銅損和鐵損都會以發(fā)熱的形式表現(xiàn)出來,從而影響電機的效率。步進(jìn)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(zhuǎn)速而變化,因而步進(jìn)電機普遍存在發(fā)熱情況,且情況比一般交流電機嚴(yán)重。
如下圖所示是一種采用功率運算放大器LM675制成的伺服電動機控制電路,電動機采用直流伺服電動機。從圖可見,功率運算放大器LM675由15V供電,15V電壓經(jīng)RP 1加到運算放大器LM675的同相輸入端,LM675的輸出電壓加到伺服電動機的輸入端。電動機上裝有測速信號產(chǎn)生器,用于實時檢測電動機的轉(zhuǎn)速。實際上測速信號產(chǎn)生器是一種發(fā)電機,它輸出的電壓與轉(zhuǎn)速成正比。測速信號產(chǎn)生器G輸出的電壓經(jīng)分壓電路后作為速度誤差信號反饋到運算放大器的反相輸入端。速度指令電位器RP1設(shè)定的電壓值經(jīng)R1.R2分壓后加到運算放大器的同相輸入端,相當(dāng)于基準(zhǔn)電壓。
伺服電動機的控制原理圖
伺服電動機用字母M表示伺服電動機,是驅(qū)動系統(tǒng)的動力之源。運算放大器:用電路名稱表示,即LM675,是伺服控制電路中的放大器件,為伺服電動機提供驅(qū)動電流。
速度指令電位器RP1:在電路中設(shè)定運算放大器的基準(zhǔn)電壓,即速度設(shè)定。放大器增益調(diào)整電位器RP2:在電路中分別用于微調(diào)放大器的增益和速度反饋信號的大小。
當(dāng)電動機的負(fù)載發(fā)生變動時,反饋到運算放大器反相輸入端的電壓也會發(fā)生變化,即電動機負(fù)載加重時,速度會降低,測速信號產(chǎn)生器的輸出電壓也會降低,使運算放大器反相輸入端的電壓降低,該電壓與基準(zhǔn)電壓之差增加,運算放大器的輸出電壓增加。反之,當(dāng)負(fù)載變小、電動機速度增加時,測速信號產(chǎn)生器的輸出電壓上升,加到運算放大器反相輸入端的反饋電壓增加,該電壓與基準(zhǔn)電壓之差減小,運算放大器的輸出電壓下降,會使電動機的速度隨之下降,從而使轉(zhuǎn)速能自動穩(wěn)定在設(shè)定值。