I. Разлики между стъпкови двигатели и сервомотори и серво мотори

Стъпков двигател: е електрическият импулсен сигнал в ъглово изместване или линейно изместване на частите на стъпковия двигател на управляващия елемент с отворен контур. Просто казано, той разчита на електрически импулсен сигнал, за да контролира ъгъла и броя на завъртанията. Така че той разчита само на импулсния сигнал, за да определи колко върти. Тъй като няма сензор, ъгълът на спиране може да се отклони. Прецизният импулсен сигнал обаче минимизира отклонението.

Серво мотор: разчитайте на веригата за серво управление, за да контролирате скоростта на двигателя, чрез сензора, за да контролирате позицията на въртене. Така че контролът на позицията е много прецизен. И скоростта на въртене също е променлива.

Серво (електронно серво): Основният компонент на серво е серво моторът. Съдържа верига за управление на серво мотор + комплект редуктор. О, да, серво моторът няма редуктор. А сервото е с комплект редуктор.

В случай на ограничително серво, то разчита на потенциометър под изходния вал, за да определи ъгъла на завиване на рамото на кормилото. Контролът на серво сигнала е модулиран с ширина на импулса (PWM) сигнал, където микроконтролерът може лесно да генерира този сигнал.

II. Основен принцип на стъпков двигател

Как работи:

Обикновено роторът на двигателя е постоянен магнит и когато токът протича през намотките на статора, намотките на статора създават векторно магнитно поле. Това магнитно поле ще кара ротора да се върти под ъгъл, така че посоката на двойката магнитни полета на ротора ще бъде същата като посоката на магнитното поле на статора. Когато векторното магнитно поле на статора се завърти на ъгъл. Роторът също се върти под ъгъл с това магнитно поле. За всеки входен електрически импулс моторът се завърта с една ъглова стъпка напред. Неговото изходно ъглово изместване е пропорционално на броя на входните импулси, а скоростта на въртене е пропорционална на честотата на импулсите. Чрез промяна на реда, в който намотките се захранват, двигателят се обръща. Следователно броят и честотата на импулсите и редът на захранване на намотките на всяка фаза на двигателя могат да се контролират, за да се контролира въртенето на стъпковия двигател.

Принцип на генериране на топлина:

Обикновено се виждат всички видове двигатели, вътрешните са с желязна сърцевина и намотка. Съпротивлението на намотката, мощността ще доведе до загуба, размерът на загубата и съпротивлението и токът са пропорционални на квадрата, което често се нарича загуба на мед, ако токът не е стандартен DC или синусоида, също ще доведе до загуба на хармоници; ядрото има ефект на хистерезис на вихрови токове, в променливото магнитно поле също ще доведе до загуба, свързана с размера на материала, тока, честотата, напрежението, което се нарича загуба на желязо. Загубата на мед и загубата на желязо ще се проявят под формата на генериране на топлина, което ще повлияе на ефективността на двигателя. Стъпковият двигател обикновено преследва точност на позициониране и изходен въртящ момент, ефективността е сравнително ниска, токът обикновено е по-голям и хармоничните компоненти са високи, честотата на тока се редува със скоростта и промяната, така че стъпковите двигатели обикновено имат топлинна ситуация и ситуацията е по-сериозна от общия AC двигател.

III. Конструкция на руля

Сервото се състои главно от корпус, печатна платка, задвижващ мотор, редуктор и елемент за откриване на позиция. Неговият принцип на работа е, че приемникът изпраща сигнал към сервото, а IC на печатната платка задвижва двигателя без ядро ​​да започне да се върти и мощността се предава към въртящото се рамо през редуктора, като в същото време детекторът за позиция изпраща сигнал обратно, за да определи дали е пристигнал в позицията или не. Детекторът за позиция всъщност е променлив резистор. Когато сервото се върти, стойността на резистора ще се промени съответно и ъгълът на въртене може да бъде известен чрез откриване на стойността на резистора. Общият серво мотор е тънка медна жица, увита около триполюсен ротор, когато токът протича през бобината ще генерира магнитно поле, а периферията на магнита на ротора ще произвежда отблъскване, което от своя страна генерира силата на въртене. Според физиката инерционният момент на даден обект е право пропорционален на неговата маса, така че колкото по-голяма е масата на обекта, който трябва да се върти, толкова по-голяма е необходимата сила. За да се постигне бърза скорост на въртене и ниска консумация на енергия, сервото е направено от тънки медни проводници, усукани в много тънък кух цилиндър, образувайки много лек кух ротор без полюси, а магнитите са поставени вътре в цилиндъра, който е кухият двигател с чаша.

За да отговарят на различни работни среди, има сервосистеми с водоустойчив и прахоустойчив дизайн; и в отговор на различни изисквания за натоварване, има пластмасови и метални зъбни колела за серво, а металните зъбни колела за серво мотори обикновено са с висок въртящ момент и висока скорост, с предимството, че зъбните колела няма да бъдат начупени поради прекомерни натоварвания. Сервото от по-висок клас ще бъде оборудвано със сачмени лагери, за да направи въртенето по-бързо и по-точно. Има разлика между един сачмен лагер и два сачмени лагера, разбира се двата сачмени лагера са по-добри. Новите FET сервоприводи използват основно FET (транзистор с полеви ефекти), който има предимството на ниско вътрешно съпротивление и следователно по-малка загуба на ток в сравнение с нормалните транзистори.

IV. Серво принцип на работа

От pwm вълната във вътрешната верига за генериране на преднапрежение, генераторът на контактора през редуктора за задвижване на потенциометъра да се движи, така че когато разликата в напрежението е нула, моторът спира, така че да се постигне ефектът на серво.

Протоколите за серво PWM са еднакви, но най-новите серво, които се появяват, може да са различни.

Протоколът обикновено е: широчина на високо ниво от 0,5 ms ~ 2,5 ms за контролиране на завъртането на сервото през различни ъгли.

V. Как работят серво моторите

Фигурата по-долу показва верига за управление на серво мотор, направена с мощен операционен усилвател LM675, а моторът е DC серво мотор. Както може да се види от фигурата, операционният усилвател на мощност LM675 се захранва от 15 V, а напрежението от 15 V се добавя към синфазния вход на операционния усилвател LM675 през RP 1, а изходното напрежение на LM675 се добавя към входа на сервомотора. Моторът е оборудван с генератор на сигнали за измерване на скоростта за откриване на скоростта на двигателя в реално време. Всъщност генераторът на сигнал за скорост е вид генератор и изходното му напрежение е пропорционално на скоростта на въртене. Изходното напрежение от генератора на сигнала за измерване на скоростта G се подава обратно към инвертиращия вход на операционния усилвател като сигнал за грешка в скоростта след верига на делител на напрежение. Стойността на напрежението, зададена от потенциометъра за управление на скоростта RP1, се добавя към синфазния вход на операционния усилвател след разделяне на напрежението с R1.R2, което е еквивалентно на референтното напрежение.

Схема за управление на серво мотор

Сервомотор: Обозначен с буквата M за сервомотор, той е източникът на енергия за задвижващата система. Операционен усилвател: обозначен с името на веригата, т.е. LM675, е част от усилвателя във веригата за серво управление, която осигурява задвижващия ток за серво мотора.

Потенциометър за управление на скоростта RP1: Задава референтното напрежение на операционния усилвател във веригата, т.е. настройка на скоростта. Потенциометър за регулиране на усилването на усилвателя RP2: Използва се във веригата за фина настройка на усилването на усилвателя и съответно размера на сигнала за обратна връзка по скоростта.

Когато натоварването на двигателя се промени, напрежението, подадено обратно към инвертирания вход на операционния усилвател, също се променя, т.е. когато натоварването на двигателя се увеличи, скоростта намалява и изходното напрежение на генератора на сигнал за скорост също намалява, така че напрежението на инвертирания вход на операционния усилвател намалява и разликата между това напрежение и референтното напрежение се увеличава и изходното напрежение на операционния усилвател се увеличава. Обратно, когато товарът стане по-малък и скоростта на двигателя се увеличи, изходното напрежение на генератора на сигнали за измерване на скоростта се повишава, напрежението на обратната връзка, добавено към инвертирания вход на операционния усилвател, се увеличава, разликата между това напрежение и еталонното напрежение намалява, изходното напрежение на операционния усилвател намалява и скоростта на двигателя съответно намалява, така че скоростта на въртене да може да се стабилизира на зададената стойност автоматично.