I. Różnice między silnikami krokowymi i serwoterami i silnikami serwoterskimi

Silnik krokowy: jest sygnałem impulsu elektrycznego w przemieszczenie kątowe lub przesunięcie linii części silnika sterownika otwartego pętli. Mówiąc najprościej, opiera się na sygnału impulsu elektrycznego, aby kontrolować kąt i liczbę zakrętów. Więc polega tylko na sygnału impulsu, aby ustalić, ile obrotu. Ponieważ nie ma czujnika, kąt zatrzymania może się odchylić. Jednak dokładny sygnał impulsu minimalizuje odchylenie.

Silnik serwo: polegaj na obwodzie sterującym serwomechanizmu, aby kontrolować prędkość silnika, przez czujnik w celu kontrolowania położenia obrotu. Zatem kontrola pozycji jest bardzo precyzyjna. A prędkość obrotowa jest również zmienna.

Servo (elektroniczne serwo): Głównym składnikiem serwomechanizmu jest silnik serwo. Zawiera obwód sterowania silnikiem serwo + zestaw przekładni redukcyjnych. O tak, silnik serwo nie ma zestawu sprzętu redukcyjnego. A serwo ma zestaw przekładni redukcyjnych.

W przypadku serwomechanizmu granicznego opiera się na potencjometrze pod wałem wyjściowym w celu ustalenia kąta sterowania ramienia steru. Kontrola sygnału serwomechanizmu jest sygnałem modulowanym szerokością impulsu (PWM), w którym mikrokontroler może łatwo wygenerować ten sygnał.

Ii. Podstawowa zasada silnika krokowego

How it works:

Zwykle wirnik silnika jest magnesem stałym, a gdy prąd przepływa przez uzwojenia stojana, uzwojenia stojana wytwarzają pole magnetyczne wektorowe. To pole magnetyczne doprowadzi wirnik do obracania się pod kątem, tak że kierunek pary pól magnetycznych wirnika będzie taki sam jak kierunek pola magnetycznego stojana. When the vector magnetic field of the stator rotates by an angle. The rotor also rotates by an angle with this magnetic field. For each input electrical pulse, the motor rotates one angular step forward. Jego wyjściowe przesunięcie kątowe jest proporcjonalne do liczby impulsów wejściowych, a jego prędkość obrotowa jest proporcjonalna do częstotliwości impulsów. By changing the order in which the windings are energized, the motor reverses. Dlatego liczba i częstotliwość impulsów oraz kolejność energetyzowania uzwojeń każdej fazy silnika można kontrolować w celu kontrolowania obrotu silnika krokowego.

Principle of heat generation:

Usually see all kinds of motors, internal are iron core and winding coil. Rezystancja uzwojenia, moc spowoduje straty, wielkość strat oraz opór, a prąd jest proporcjonalny do kwadratu, który jest często określany jako utrata miedzi, jeśli prąd nie jest standardowym DC lub fali sinusoidalnej, również spowoduje utratę harmoniczną; Rdzeń ma efekt prądu wirowego histerezy, w naprzemiennym polu magnetycznym spowoduje również stratę, wielkość materiału, prądu, częstotliwości, związanego napięcia, zwanego utratą żelaza. Copper loss and iron loss will be manifested in the form of heat generation, thus affecting the efficiency of the motor. Silnik stopniowy ogólnie dąży do dokładności pozycjonowania i wyjściu momentu obrotowego, wydajność jest stosunkowo niska, prąd jest ogólnie większy, a składniki harmoniczne są wysokie, częstotliwość prądu na przemian z prędkością i zmianą, więc silniki przesunięcia zwykle mają sytuację cieplną, a sytuacja jest poważniejsza niż ogólny silnik prądu przemiennego.

Iii. Rudder construction

The servo is mainly composed of a housing, a circuit board, a drive motor, a gear reducer and a position detection element. Jego zasada działająca polega na tym, że odbiornik wysyła sygnał do serwomechanizmu, a IC na płycie drukowanej napędza silnik pozbawiony korputu, aby zacząć obracać się, a moc jest przesyłana do ramię wahadłowego przez przekładnia redukcyjna, a jednocześnie detektor pozycji wysyła sygnał z powrotem, aby ustalić, czy dotarł do pozycjonowania, czy nie. The position detector is actually a variable resistor. When the servo rotates, the resistor value will change accordingly, and the angle of rotation can be known by detecting the resistor value. Ogólny silnik serwo jest cienkim drutem miedzianym owiniętym wokół trójkurej wirnika, gdy prąd przepływa przez cewkę wygeneruje pole magnetyczne, a peryferia magnesu wirnika w celu uzyskania odpychania, co z kolei generuje siłę obrotu. Według fizyki moment bezwładności obiektu jest bezpośrednio proporcjonalny do jego masy, więc im większa masa obiektu, którą należy obrócić, tym większa wymagana siła. Aby osiągnąć szybką prędkość obrotową i niskie zużycie energii, serwo wykonuje się z cienkich miedzianych przewodów skręconych w bardzo cienkim pustym cylindrze, tworząc bardzo lekki pusty wirnik bez słupów, a magnesy są umieszczane wewnątrz cylindra, który jest pustym silnikiem kubka.

In order to suit different working environments, there are servos with waterproof and dustproof designs; W odpowiedzi na różne wymagania dotyczące obciążenia istnieją plastikowe i metalowe koła zębate dla serwomazów, a metalowe koła zębate dla serwomazów są na ogół wysokotorowe i szybkie, z zaletą, że biegi nie będą rozdrobnione z powodu nadmiernych obciążeń. Higher grade servos will be equipped with ball bearings to make the rotation faster and more accurate. There is a difference between one ball bearing and two ball bearings, of course the two ball bearings are better. Nowe serwomatyki FET używają głównie FET (tranzystor efektu pola), który ma tę zaletę, że jest niską opornością wewnętrzną, a zatem mniejszą utratę prądu niż normalne tranzystory.

Iv. Zasada działania serwomechanizmu

Z fali PWM do obwodu wewnętrznego w celu wygenerowania napięcia odchylenia, generator styczników przez przewód redukcyjny, aby napędzać potencjometr do poruszania się, tak że gdy różnica napięcia wynosi zero, silnik zatrzymuje się, aby osiągnąć efekt serwomechanizmu.

Protokoły serwomechanizmu PWM są takie same, ale najnowsze serwomatyki mogą być inne.

Protokół jest ogólnie: szerokość wysokiego poziomu w 0,5 ms ~ 2,5 ms, aby kontrolować serwo, aby przejść różne kąty.

V. How servo motors work

The figure below shows a servo motor control circuit made with a power operational amplifier LM675, and the motor is a DC servo motor. Jak widać na figurze, wzmacniacz operacyjny Power LM675 jest dostarczany przez 15 V, a napięcie 15 V jest dodawane do wejścia w fazie wzmacniacza operacyjnego LM675 przez RP 1, a napięcie wyjściowe LM675 jest dodawane do wejścia silnika serwowego. The motor is equipped with a speed measurement signal generator for real-time detection of the motor speed. In fact, the speed signal generator is a kind of generator, and its output voltage is proportional to the rotational speed. Wyjście napięcia z generatora sygnału pomiaru prędkości G jest podawane z powrotem do odwracającego wejścia wzmacniacza operacyjnego jako sygnału błędu prędkości po obwodzie dzielnika napięcia. Wartość napięcia ustawiona przez potencjometr poleceń prędkości RP1 jest dodawany do wejścia fazowego wzmacniacza operacyjnego po podziale napięcia przez R1.R2, co jest równoważne napięciu odniesienia.

Control schematic of servo motor

Servomotor: Wskazany przez literę M dla serwomotoru, jest źródłem energii dla systemu napędowego. Wzmacniacz operacyjny: oznaczony nazwą obwodu, tj. LM675, jest elementem wzmacniacza w obwodzie sterowania serwo, który zapewnia prąd napędowy silnika serwomechanizmu.

Komenda prędkości potencjometr RP1: Ustawia napięcie odniesienia wzmacniacza operacyjnego w obwodzie, tj. Ustawienie prędkości. Regulacja wzmocnienia wzmacniacza potencjometr RP2: Zastosowany w obwodzie do dopracowania wzmocnienia wzmacniacza i wielkości sygnału sprzężenia zwrotnego prędkości.

Gdy obciążenie silnika zmienia się, napięcie zasilane z powrotem do odwróconego wejścia wzmacniacza operacyjnego również się zmienia, tj. Gdy obciążenie silnika jest zwiększone, prędkość zmniejsza się, a napięcie wyjściowe generatora sygnału prędkości również zmniejsza się, tak że napięcie na odwróconym wejściowym wejściowym wzmacniaczu operacyjnego zmniejsza się Wzmacniacz operacyjny wzrasta. I odwrotnie, gdy obciążenie staje się mniejsze, a prędkość silnika wzrasta, napięcie wyjściowe generatora sygnału pomiaru prędkości wzrasta, napięcie sprzężenia zwrotnego dodane do odwróconego wejścia wzmacniacza operacyjnego wzrasta, różnica między tym napięciem a napięciem odniesienia zmniejsza się, że wartość wyjściowa zmniejsza się wartość wyjściowa. automatycznie.