在伺服系�(tǒng)中控制機械元件運�(zhuǎn)的發(fā)動機.是一種補助馬達間接變速裝�。伺服電�,可使控制速度,位置精度非常�(zhǔn)確。將電壓信號�(zhuǎn)化為�(zhuǎn)矩和�(zhuǎn)速以�(qū)動控制對��
步進電機作為一種開�(huán)控制的系�(tǒng),和�(xiàn)代數(shù)字控制技�(shù)有著本質(zhì)的聯(lián)�。在目前國內(nèi)的數(shù)字控制系�(tǒng)�,步進電機的�(yīng)用十分廣�。隨著全�(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出�(xiàn),交流伺服電機也越來越多地應(yīng)用于�(shù)字控制系�(tǒng)中。為了適�(yīng)�(shù)字控制的�(fā)展趨�,運動控制系�(tǒng)中大多采用步進電機或全數(shù)字式交流伺服電機作為�(zhí)行電動機。雖然兩者在控制方式上相似(脈沖串和方向信號�,但在使用性能和應(yīng)用場合上存在著較大的差異?,F(xiàn)就二者的使用性能作一比較�
一、控制精度不�
兩相混合式步進電機步距角一般為 1.8°�0.9°,五相混合式步進電機步距角一般為0.72 °�0.36°。也有一些高性能的步進電機通過�(xì)分后步距角更�。如三洋公司(SANYO DENKI)生�(chǎn)的二相混合式步進電機其步距角可通過撥碼開關(guān)�(shè)置為1.8°�0.9°�0.72°�0.36°�0.18°�0.09°�0.072°�0.036°,兼容了兩相和五相混合式步進電機的步距��
交流伺服電機的控制精度由電機軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。以三洋全數(shù)字式交流伺服電機為例,對于帶�(biāo)�(zhǔn)2000線編碼器的電機而言,由于驅(qū)動器�(nèi)部采用了四倍頻技�(shù),其脈沖�(dāng)量為360°/8000=0.045°。對于帶17位編碼器的電機而言,驅(qū)動器每接�131072個脈沖電機轉(zhuǎn)一�,即其脈沖當(dāng)量為360°/131072=0.0027466°,是步距角為1.8°的步進電機的脈沖�(dāng)量的1/655�
二、低頻特性不�
步進電機在低速時易出�(xiàn)低頻振動�(xiàn)�。振動頻率與�(fù)載情況和�(qū)動器性能有關(guān),一般認(rèn)為振動頻率為電機空載起跳頻率的一�。這種由步進電機的工作原理所決定的低頻振動現(xiàn)象對于機器的正常運轉(zhuǎn)非常不利。當(dāng)步進電機工作在低速時,一般應(yīng)采用阻尼技�(shù)來克服低頻振動現(xiàn)�,比如在電機上加阻尼�,或�(qū)動器上采用細(xì)分技�(shù)��
交流伺服電機運轉(zhuǎn)非常平穩(wěn),即使在低速時也不會出�(xiàn)振動�(xiàn)�。交流伺服系�(tǒng)具有共振抑制功能,可涵蓋機械的剛性不足,并且系統(tǒng)�(nèi)部具有頻率解析機能(FFT�,可檢測出機械的共振�,便于系�(tǒng)�(diào)整�
�、矩頻特性不�
步進電機的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降,且在較高�(zhuǎn)速時會急劇下降,所以其工作�(zhuǎn)速一般在300�600RPM。交流伺服電機為恒力矩輸�,即在其額定�(zhuǎn)速(一般為2000RPM�3000RPM)以�(nèi),都能輸出額定轉(zhuǎn)矩,在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸�� �、過載能力不�
步進電機一般不具有過載能力。交流伺服電機具有較強的過載能力。以山洋交流伺服系統(tǒng)為例,它具有速度過載和轉(zhuǎn)矩過載能�。其�(zhuǎn)矩為額定�(zhuǎn)矩的二到三倍,可用于克服慣性負(fù)載在啟動瞬間的慣性力�。步進電機因為沒有這種過載能力,在選型時為了克服這種慣性力矩,往往需要選取較大轉(zhuǎn)矩的電機,而機器在正常工作期間又不需要那么大的轉(zhuǎn)矩,便出�(xiàn)了力矩浪費的�(xiàn)��
�、運行性能不同
步進電機的控制為開�(huán)控制,啟動頻率過高或�(fù)載過大易出現(xiàn)丟步或堵�(zhuǎn)的現(xiàn)�,停止時�(zhuǎn)速過高易出現(xiàn)過沖的現(xiàn)象,所以為保證其控制精度,�(yīng)處理好升、降速問題。交流伺服驅(qū)動系�(tǒng)為閉�(huán)控制,驅(qū)動器可直接對電機編碼器反饋信號進行采樣,內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度�(huán),一般不會出�(xiàn)步進電機的丟步或過沖的�(xiàn)象,控制性能更為可靠�
�、速度響應(yīng)性能不同
步進電機從靜止加速到工作�(zhuǎn)速(一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn))需�200�400毫秒。交流伺服系�(tǒng)的加速性能較好,以山洋400W交流伺服電機為例,從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)�3000RPM僅需幾毫�,可用于要求快速啟停的控制場合�
綜上所�,交流伺服系�(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進電機。但在一些要求不高的場合也經(jīng)常用步進電機來做執(zhí)行電動機。所以,在控制系�(tǒng)的設(shè)計過程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素,選用適�(dāng)?shù)目刂齐姍C�
一、轉(zhuǎn)速和編碼器分辨率的確�(rèn)�
�、電機軸上負(fù)載力矩的折算和加減速力矩的計算�
�、計算負(fù)載慣�,慣量的匹配,安川伺服電機為�,部分產(chǎn)品慣量匹配可�50�,但實際越小越好,這樣對精度和響應(yīng)速度��
�、再生電阻的計算和選�,對于伺服,一�2kw以上,要外配��
�、電纜選擇,編碼器電纜雙絞屏蔽的,對于安川伺服等日系�(chǎn)品值編碼器�6�,增量式�4��
將伺服電機改成連續(xù)�(zhuǎn)�
任何伺服電機都可以改成雙向變速電�。通常來說控制電機的速度和方向是需要一個電機驅(qū)動芯片以及其他一些元件的,而伺服電機上這些元件已經(jīng)都具備了。改裝伺服電機是最常見且最廉價�,獲取機器人里用的數(shù)字控制變速器的方�,這樣就得到一個連續(xù)�(zhuǎn)動的伺服電機。這個改�,部分是機械�,部分是電氣�。電氣的改動部分是將電位器改成兩個同阻值的固定電阻,機械的改動部分是將阻止電機全方位轉(zhuǎn)動的限位裝置去掉�
首先拆開伺服電機。HTX500伺服電機殼由三塊塑料卡接而成,我們可以用小的一字螺絲刀或者類似的薄片將其撬開。從頂上將齒輪拉�,然后從底下小心地將伺服電機的控制電路板拉出來(見圖I)。里面的機械限位有兩�,用尖嘴鉗彎折可以將�(zhuǎn)動軸旁邊的金屬限位去�,用斜向切割器可以將頂殼上的塑料限位去除(見圖J�。用兩個加起來5kΩ左右的固定電阻來替代5kΩ的電位器,兩�2.2kΩ的電阻就�。將電位器上的三根線解焊下來,再將兩個電阻如圖K所示焊上去。用絕緣膠帶或是熱縮管將這個新組件包好(見圖L�,然后將這些電路都塞回到伺服電機殼子里,再把殼子裝好。改裝完成了,現(xiàn)在可以校�(zhǔn)一下這個連續(xù)�(zhuǎn)動伺服電機,看看起點在哪�。如果兩個電阻阻值精確相等的話,送到伺服電機�90°角的時候電機能停下�。你的電機可能會有一點偏�,可以試試用先前的程序做實驗看看哪個角度能將電機停�。記住這個值,因為每個伺服電機都不一��
兩個連續(xù)�(zhuǎn)動伺服電機完成一個畫圖機器人
用兩個連續(xù)�(zhuǎn)動伺服電機我們就能完成一個畫圖機器人。采用兩個伺服電�、一�9V電池、一個小面包�、一塊Adafruit Boarduino控制板(Arduino 板的克隆版)、一個Sharpie記號筆還有幾個塑料轉(zhuǎn)盤。這個電路和全景攝像頭的一�,而且所有的部件也是用熱熔膠粘在一起的。任何直徑在2�7cm的轉(zhuǎn)盤都可以做輪�,比如說塑料的螺絲頂蓋。想加強引力還可以用膠帶將輪子邊緣包起來。伺服電機的�(shè)定和前面一樣,代碼里要用上剛才實驗得到的電機起點位置的變量(你的電機起點位置可能不一樣)。代碼的邏輯讓一個電機朝某個方向移動一段時�,然后換到另一個電機。現(xiàn)在大功告�,你可以去試試你的機器人了(見圖M)�
一、伺服電機油和水的保�
A:伺服電機可以用在會受水或油滴侵襲的場所,但是它不是全防水或防油�。因�� 伺服電機不應(yīng)�(dāng)放置或使用在水中或油侵的�(huán)境中�
B:如果伺服電機連接到一個減速齒�,使用伺服電機時�(yīng)�(dāng)加油封,以防止減速齒輪的油進入伺服電機�
C:伺服電機的電纜不要浸沒在油或水��
二、伺服電機電纜→減輕�(yīng)�
A:確保電纜不因外部彎曲力或自身重量而受到力矩或垂直�(fù)�,尤其是在電纜出口處或連接��
B:在伺服電機移動的情況下,應(yīng)把電纜(就是隨電機配置的那根)牢固地固定到一個靜止的部分(相對電機),并且應(yīng)�(dāng)用一個裝在電纜支座里的附加電纜來延長它,這樣彎曲�(yīng)力可以減到最��
C:電纜的彎頭半徑做到盡可能大�
�、伺服電機允許的軸端�(fù)�
A:確保在安裝和運�(zhuǎn)時加到伺服電機軸上的徑向和軸向負(fù)載控制在每種型號的規(guī)定值以�(nèi)�
B:在安裝一個剛性聯(lián)軸器時要格外小心,特別是過度的彎曲負(fù)載可能導(dǎo)致軸端和軸承的損壞或磨損�
C:用柔性聯(lián)軸器,以便使徑向�(fù)載低于允許�,此物是專為高機械強度的伺服電機�(shè)計的�
D:關(guān)于允許軸�(fù)載,請參閱“允許的軸負(fù)荷表”(使用說明書)�
四、伺服電機安裝注�
A:在安裝/拆卸耦合部件到伺服電機軸端時,不要用錘子直接敲打軸端。(錘子直接敲打軸端,伺服電機軸另一端的編碼器要被敲壞)�
B:竭力使軸端對齊到狀�(tài)(對不好可能�(dǎo)致振動或軸承損壞��
步進電機是一種離散運動的裝置,它和現(xiàn)代數(shù)字控制技�(shù)有著本質(zhì)的聯(lián)�。在目前國內(nèi)的數(shù)字控制系�(tǒng)中,步進電機的�(yīng)用十分廣�。隨著全�(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出�(xiàn),交流伺服電機也越來越多地應(yīng)用于�(shù)字控制系�(tǒng)�。為了適�(yīng)�(shù)字控制的�(fā)展趨�,運動控制系�(tǒng)中大多采用步進電機或全數(shù)字式交流伺服電機作為�(zhí)行電動機。雖然兩者在控制方式上相似(脈沖串和方向信號�,但在使用性能和應(yīng)用場合上存在著較大的差異?,F(xiàn)就二者的使用性能作一比較�
一、控制精度不�
兩相混合式步進電機步距角一般為3.6°� 1.8°,五相混合式步進電機步距角一般為0.72 °�0.36°。也有一些高性能的步進電機步距角更小。如四通公司生�(chǎn)的一種用于慢走絲機床的步進電�,其步距角為0.09°;德國百格拉公司(BERGER LAHR)生�(chǎn)的三相混合式步進電機其步距角可通過撥碼開關(guān)�(shè)置為1.8°�0.9°�0.72°�0.36°�0.18°�0.09°�0.072°�0.036°,兼容了兩相和五相混合式步進電機的步距��
交流伺服電機的控制精度由電機軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。以松下全數(shù)字式交流伺服電機為例,對于帶�(biāo)�(zhǔn)2500線編碼器的電機而言,由于驅(qū)動器�(nèi)部采用了四倍頻技�(shù),其脈沖�(dāng)量為360°/10000=0.036°。對于帶17位編碼器的電機而言,驅(qū)動器每接�217=131072個脈沖電機轉(zhuǎn)一圈,即其脈沖�(dāng)量為360°/131072=9.89�。是步距角為1.8°的步進電機的脈沖�(dāng)量的1/655�
�、低頻特性不�
步進電機在低速時易出�(xiàn)低頻振動�(xiàn)象。振動頻率與�(fù)載情況和�(qū)動器性能有關(guān),一般認(rèn)為振動頻率為電機空載起跳頻率的一�。這種由步進電機的工作原理所決定的低頻振動現(xiàn)象對于機器的正常運轉(zhuǎn)非常不利。當(dāng)步進電機工作在低速時,一般應(yīng)采用阻尼技�(shù)來克服低頻振動現(xiàn)象,比如在電機上加阻尼器,或�(qū)動器上采用細(xì)分技�(shù)��
交流伺服電機運轉(zhuǎn)非常平穩(wěn),即使在低速時也不會出�(xiàn)振動�(xiàn)�。交流伺服系�(tǒng)具有共振抑制功能,可涵蓋機械的剛性不足,并且系統(tǒng)�(nèi)部具有頻率解析機能(FFT�,可檢測出機械的共振點,便于系統(tǒng)�(diào)��
三、矩頻特性不�
步進電機的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下�,且在較高轉(zhuǎn)速時會急劇下降,所以其工作�(zhuǎn)速一般在300�600RPM。交流伺服電機為恒力矩輸�,即在其額定�(zhuǎn)速(一般為2000RPM�3000RPM)以�(nèi),都能輸出額定轉(zhuǎn)�,在額定�(zhuǎn)速以上為恒功率輸��
�、過載能力不�
步進電機一般不具有過載能力。交流伺服電機具有較強的過載能力。以松下交流伺服系統(tǒng)為例,它具有速度過載和轉(zhuǎn)矩過載能�。其�(zhuǎn)矩為額定�(zhuǎn)矩的三倍,可用于克服慣性負(fù)載在啟動瞬間的慣性力�。步進電機因為沒有這種過載能力,在選型時為了克服這種慣性力�,往往需要選取較大轉(zhuǎn)矩的電機,而機器在正常工作期間又不需要那么大的轉(zhuǎn)�,便出現(xiàn)了力矩浪費的�(xiàn)��
�、運行性能不同
步進電機的控制為開�(huán)控制,啟動頻率過高或�(fù)載過大易出現(xiàn)丟步或堵�(zhuǎn)的現(xiàn)�,停止時�(zhuǎn)速過高易出現(xiàn)過沖的現(xiàn)�,所以為保證其控制精�,應(yīng)處理好升、降速問�。交流伺服驅(qū)動系�(tǒng)為閉�(huán)控制,驅(qū)動器可直接對電機編碼器反饋信號進行采樣,內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度�(huán),一般不會出�(xiàn)步進電機的丟步或過沖的�(xiàn)象,控制性能更為可靠�
�、速度響應(yīng)性能不同
步進電機從靜止加速到工作�(zhuǎn)速(一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn))需�200�400毫秒。交流伺服系�(tǒng)的加速性能較好,以松下MSMA 400W交流伺服電機為例,從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)�3000RPM僅需幾毫�,可用于要求快速啟停的控制場合�
綜上所�,交流伺服系�(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進電�。但在一些要求不高的場合也經(jīng)常用步進電機來做執(zhí)行電動機。所�,在控制系統(tǒng)的設(shè)計過程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素,選用適�(dāng)?shù)目刂齐姍C�
維庫電子通,電子知識,一查百��
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