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      2. 伺服电机:基础,理论与工作原理

        文章来源:锐特步进电机 时间:2019-12-24 14:47:59 浏览:

          什么是伺服电机?

          伺服电机是能够以很高的精度推或旋转对象的电气设备。如果要旋转并以某些特定角度或距离物体,则可以使用伺服电机。它由简单的电动机组成,电动机通过伺服机构运行。如果使用的电机是直流电,则称为直流伺服电动机;如果是交流电的电动机,则称为交流伺服电动机。我们可以使用小巧轻便的包装获得非常高扭矩的伺服电机。由于具有这些功能,它们已在许多应用中使用,例如玩具车,??刂鄙头苫?,机器人技术,机器等。

          伺服电动机的额定值为kg / cm(千克每厘米),大多数业余伺服电动机的额定值为3kg / cm或6kg / cm或12kg / cm。公斤/厘米告诉您在特定距离下伺服电机可以举起多少重量。例如:如果负载悬吊在距电机轴1cm的位置,则6kg / cm的伺服电机应能够举起6kg,该距离越大,承载能力越小。

          伺服电机的位置由电脉冲决定,其电路位于电机旁边。

          伺服机构

          它包括三个部分:

          受控装置

          输出传感器

          反馈系统

          它是一个闭环系统,它使用正反馈系统来控制轴的运动和最终位置。在此,该设备由反馈信号控制,该反馈信号是通过比较输出信号和参考输入信号而生成的。

          在此将参考输入信号与参考输出信号进行比较,第三个信号由反馈系统产生。并且该第三信号用作控制设备的输入信号。只要生成反馈信号或参考输入信号与参考输出信号之间存在差异,该信号就会存在。因此,伺服机构的主要任务是在存在噪声的情况下将系统的输出保持在所需的值。

          伺服电机的工作原理

          伺服系统由电动机(直流或交流),电位计,齿轮组件和控制电路组成。首先,我们使用齿轮组件来降低RPM并增加电动机的扭矩。假设在伺服电机轴的初始位置,电位器旋钮的位置应使在电位器的输出端口上不产生电信号。现在,将电信号提供给错误检测器放大器的另一个输入端子。现在,这两个信号之间的差异(一个来自电位计,另一个来自其他源)将通过反馈机制进行处理,并根据误差信号提供输出。该错误信号用作电动机的输入,电动机开始旋转。现在,电机轴与电位计连接,并且随着电机旋转,电位计将产生信号。因此,随着电位计的角度位置变化,其输出反馈信号也会变化。一段时间后,电位器的位置到达电位器的输出与提供的外部信号相同的位置。在这种情况下,由于外部施加的信号与电位器产生的信号之间没有差异,因此放大器到电动机输入之间将没有输出信号,并且在这种情况下电动机停止旋转。

          控制伺服电机:

          所有电动机都有三根电线。其中两个将用于电源(正和负),一个将用于从MCU发送的信号。

          伺服电机由控制线提供的PWM(带调制脉冲)控制。有最小脉冲,最大脉冲和重复率。伺服电动机可以从其中间位置的任一方向旋转90度。伺服电机期望每20毫秒(ms)看到一个脉冲,脉冲的长度将决定电机旋转多远。例如,一个1.5ms的脉冲将使电动机旋转到90°位置,例如,如果脉冲短于1.5ms,则轴将移至0°,如果脉冲长于1.5ms,则它将使伺服器旋转至180°。

          伺服电机基于 PWM(脉冲宽度调制) 原理工作,这意味着其旋转角度由施加到其控制PIN的脉冲的持续时间控制。伺服电机基本上由直流电机组成,该 直流电机由可变电阻器(电位计)和一些齿轮控制。直流电动机的高速力通过齿轮转换为扭矩。我们知道,工作=力X距离,在直流电动机中,力较小,距离(速度)较大,在伺服中,力较大,距离较小。电位计连接到伺服器的输出轴,以计算角度并将直流电动机停止在所需角度。

          

         

          伺服电动机可以从0到180度旋转,但根据制造商的不同,它可以上升到210度??梢酝ü谄淇刂葡鲜┘邮实笨矶鹊牡缏龀謇纯刂拼诵潭?。伺服每20毫秒检查一次脉冲??矶任? ms(1毫秒)的脉冲可将伺服旋转到0度,将1.5ms的宽度旋转到90度(空档),将2 ms的脉冲将其旋转到180度。

          所有伺服电机都直接在+ 5V电源轨上工作,但是我们必须谨慎考虑电机消耗的电流量,如果您打算使用两个以上的伺服电机,则应设计合适的伺服屏蔽罩。

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