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        上海寅通減速機有限公司
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        伺服電機(舵機)簡單介紹


        來源:http://www.52fxl.com/ 時間:2020/3/10

          【 上海寅通減速機有限公司歡迎您(www.52fxl.com)】

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          一、伺服電機(舵機)的基本概念:

          伺服電機是一種傳統的電機,又稱執行電動機,在自動控制系統中,用作執行元件,把所收到的電信號轉換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動機兩大類,其主要特點是,當信號電壓為零時無自轉現象,轉速隨著轉矩的增加而勻速下降。它是自動裝置的執行元件。伺服電機的最大特點是可控。在有控制信號時,伺服電機就轉動,且轉速大小正比于控制電壓的大小。去掉控制電壓后,伺服電機就立即停止轉動。

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          二、伺服電機的內部結構與基本原理:

          伺服馬達內部包括了一個小型直流馬達;一組變速齒輪組;一個反饋可調電位器;及一塊電子控制板。其中,高速轉動的直流馬達提供了原始動力,帶動變速減速)齒輪組,使之產生高扭力的輸出,齒輪組的變速比愈大,伺服馬達的輸出扭力也愈大,也就是說越能承受更大的重量,但轉動的速度也愈低。

          標準的微型伺服馬達有三條控制線,分別為:電源、地及控制。電源線與地線用于提供內部的直流馬達及控制線路所需的能源,電壓通常介于4V—6V之間,該電源應盡可能與處理系統的電源隔離(因為伺服馬達會產生噪音)。甚至小伺服馬達在重負載時也會拉低放大器的電壓,所以整個系統的電源供應的比例必須合理。

          減速齒輪組由馬達驅動,其終端(輸出端)帶動一個線性的比例電位器作位置檢測,該電位器把轉角坐標轉換為一比例電壓反饋給控制線路板,控制線路板將其與輸入的控制脈沖信號比較,產生糾正脈沖,并驅動馬達正向或反向地轉動,使齒輪組的輸出位置與期望值相符,令糾正脈沖趨于為0,從而達到使伺服馬達精確定位的目的。

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          三、伺服電機的分類與選購品牌:

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          舵機有很多種。例如電機就有有刷和無刷之分,齒輪有塑料和金屬之分,輸出軸有滑動和滾動之分,殼體有塑料和鋁合金之分,速度有快速和慢速之分,體積有大中小三種之分等等,組合不同,價格也千差萬別。

          目前主要應用于工業界的伺服電機包括直流電機、永磁交流伺服電機、感應交流伺服電機,控制器的功能在于提供整個伺服系統的閉環控制,如扭矩控制、速度控制、位置控制等。

          直流伺服系統電機的分類為:

          1、小慣量直流電機

          為減少電機的轉子的轉動慣量,轉子形狀通常做得細長。這種小慣量直流電機特點是:轉動慣量小,基本上是普通電機的1/10;反應快,有良好的換向性能;速度均勻性好,在低速運動中,優勢更為明顯;扭矩大,最大扭矩約為額定值的10倍。

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          2、直流印刷電機

          多層同軸的玻璃膠布板圓盤形轉子的有效組合構成了直流印刷電機的轉子,圓盤的每一層都印刷有銅箔繞組。這樣的結構可以有效地提高繞組的作用力矩,且轉子質量輕,因而所需要的較大的扭矩就可以得到了。此種電機的特點是:簡單的電機結構,成本低;電機繞組和空氣的接觸面很大,幾乎完全接觸,通風散熱性能好,因而過載能力強;既輕又具有小的電磁慣性,這樣良好的條件讓直流印刷電機具有好的換向性能和調速性能。

          3、杯形轉子直流電機

          這種杯形電機如其名字一樣,轉子做成空心杯的形狀,這樣的結構可以把轉動慣量減小,同時就把可靠性提高了。

          4、寬調速直流電機

          這種電機的優點有:a.響應速度快,因此轉子慣性得到了保留,還提高了扭矩;功率能夠得到一個足夠大的值,對要求有大負載和其他特殊配重的系統中比較適

          合。

          大慣量寬調速直流伺服電機和小慣量直流伺服電機通常作為直流伺服系統的伺服電機使用。前者是有刷結構的,而且結構復雜、轉速有限、價格較高。只適應于某些特殊場合。后者結構簡單且快速性好。被應用于眾多的伺服系統中。

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          常見的舵機品牌有:Futaba、JR、TowerPro、SANWA、Hitec、KO、Kraft、

          Sawwa、Airtronics、Cirrus、Deahwah、Fleet,國產的品牌深圳的春天等。

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          四、模擬舵機和數字舵機的區別

          模擬舵機由功率運算放大器等接成惠斯通電橋,根據接收到模擬電壓控制指令和機械連動位置傳感器(電位器)反饋電壓之間比較產生的差分電壓,驅動有刷直流電機伺服電機正/反運轉到指定位置。數字比例舵機是模擬舵機最好的類型,由直流伺服電機、直流伺服電機控制器集成電路(IC),減速齒輪組和反饋電位器組成,它由直流伺服電機控制芯片直接接收PWM(脈沖方波,一般周期為20ms,脈寬1~2

          ms,脈寬1 ms為上限位置,1.5ms為中位,2ms為下限位置)形式的控制驅動信號,迅速驅動電機執行位置輸出,直至直流伺服電機控制芯片檢測到位置輸出連動電位器送來的反饋電壓與PWM控制驅動信號的平均有效電壓相等,停止電機,完成位置輸出。 數碼舵機電子電路中帶MCU微控制器故俗稱為數碼舵機,數碼舵機憑借比之模擬舵機具有反應速度更快,無反應區范圍小,定位精度高,抗干擾能力強等優勢已逐漸取代模擬舵機在機器人、航模中得到廣泛應用。在過去的幾年,舵機的技術發展是非常迅速的,更小的體積,更高的速度,更大的扭力,這些都是舵機發展的方向。近年出現的"數碼舵機",是舵機的一大進步。

          數碼舵機在工作方式上的優點: 數碼舵機比傳統的模擬舵機,即使是使用無線圈馬達的模擬舵機,在工作方式上也有很多優點。但是這些優點也同時帶來了一些缺點。在這里,我們嘗試將為大家分析數碼舵機的好的方面和不好的方面,也為大家解除一些疑問。

          首先,數碼舵機和模擬舵機,在微處理器以外并沒有什么分別(微處理器用于分析從接收機的輸入信號,并控制馬達轉動)。但是,我們必須認識到數碼舵機和模擬舵機的差別其實是非常大的,雖然它們有著相同的馬達、齒輪和外殼、同樣的反饋電位器,看起來極其相似。數碼舵機最大的差別是在于它處理接收機的輸入信號的方式。然后控制舵機馬達初始電流的方式,減少無反應區(對小量信號無反應的控制區域),增加分辨率以及產生更大的固定力量。

          傳統的舵機在空載的時候,沒有動力被傳到舵機馬達。當有信號輸入使舵機移動,或者舵機的搖臂受到外力的時候,舵機會作出反應,向舵機馬達傳動動力(電壓)。這種動力實際上每秒五十周期的,被調制成開/關脈沖的最大電壓,并產生小段小段的動力。 當加大每一個脈沖的寬度的時候,如電子變速器的效能就會出現,直到最大的動力/電壓被傳送到馬達,馬達轉動使舵機搖臂指到一個新的位置。然后,當舵機電位器告訴電子部分它已經到達指定的位置,那么動力脈沖就會減小脈沖寬度,并使馬達減速。直到沒有任何動力輸入,馬達完全停止。您可以想象,一個短促的動力脈沖,緊接著很長的停頓,并不能給馬達施加多少激勵,使其轉動。這意味著如果有一個比較小的控制動作,舵機就會發送很小的初始脈沖到馬達,這是非常低效率的。這也是為什么模擬舵機有“無反應區”的存在。比如說,舵機對于發射機的細小動作,反應非常遲鈍,或者根本就沒有反應。

          數碼舵機截然不同的優點和特性:

          第一,因為微處理器的關系,數碼舵機可以在將動力脈沖發送到舵機馬達之前,對輸入的信號,根據設定的參數進行處理。這意味著動力脈沖的寬度,就是說激勵馬達的動力,可以根據微處理器的程序運算而調整,以適應不同的功能要求,并優化舵機的性能。?

          第二,數碼舵機以高得多的頻率向馬達發送動力脈沖。就是說,相對與傳統的50脈沖/秒,現在是300脈沖/秒。雖然,以為頻率高的關系,每個動力脈沖的寬度被減小了,但馬達在同一時間里收到更多的激勵信號,并轉動得更快。這也意味著不僅僅舵機馬達以更高的頻率響應發射機的信號,而且“無反應區”變小;反應變得更快;加速和減速時也更迅速、更柔和;數碼舵機提供更高的精度和更好的固定力量。如果您需要您的舵機具有以下特性:

          更高的精度,更少的無反應區,更準確的定位;更快的控制反應,更強的加速;在舵機的整行程中更平均的扭力;舵機在一個位置上更強的固定力量。那么,數碼舵機是唯一的解決方案。

          ——上海寅通減速機有限公司(www.52fxl.com)是專業生產寅通牌減速機、電動機等傳動設備的專業生產產家。生產技術和市場占有率比較靠前。 歡迎前來選購

         
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