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电机 伺服电机是如何工作的?

伺服电机是专门设计用于控制应用和机器人的电机。 它们用于高扭矩下的精确位置和速度控制。 它由一个合适的电机,位置传感器和一个复杂的控制器组成。 伺服电机的特点是使用伺服机构来控制电机,如果直流电机采用伺服机构控制,则称为直流伺服电机。 因此,主要类型的伺服电机可以分为 - (i)直流伺服电机,(ii)交流伺服电机。

伺服电机的扭矩高,额定功率从几瓦到几百瓦。 伺服电机的转子直径更小,长度更长,因此惯性很小。


什么是伺服机构?


伺服机构基本上是一个闭环系统,由受控设备,控制器,输出传感器和反馈系统组成。 伺服机构可适用于要控制位置和速度的系统。

伺服电机如何工作?



伺服电机用于非常精确地控制位置和速度,但在简单的情况下,只能控制位置。 轴的机械位置可以通过使用电位器来检测,该电位器通过齿轮与电机轴连接。 轴的当前位置由电位器转换成电信号,然后与命令输入信号进行比较。 在现代伺服电机中,电子编码器或传感器用于检测轴的位置。


输入指令根据轴所需的位置给出。 如果反馈信号与给定输入不同,则会产生误差信号。 接着,这个误差信号会被放大并作为电机的输入加载,从而使电机旋转。 当轴到达目标位置时,误差信号变为零,电机保持停止位置。

输入指令以电脉冲的形式给出。 由于应用于电机的实际输入是反馈信号(当前位置)和施加信号(目标位置)之间的差异,因此,电机速度与当前位置和目标位置之间的差值成比例。 电机所需功率量与它所需移动距离成正比。


伺服电机如何控制?



通常,伺服电机可以在任一方向旋转90°,即最大移动量可达180°。 由于装有内置机械停止装置,普通的伺服电机无法再旋转。

三根导线从伺服机构中取出:正极线,接地线和控制线。 控制线发送脉宽调制(PWM)信号来控制伺服电机。 脉冲每20毫秒发送一次。 脉冲的宽度决定了轴的位置。 例如,1ms的脉冲——轴逆时针移动-90°,1.5ms的脉冲——轴移动到0°的中性位置,2ms的脉冲——轴顺时针移动+90°。(如下图)

当通过施加适当宽度的脉冲指令伺服电机移动时,轴移动并停留在目标位置。 如有外力试图改变轴的位置,电机则会抵制改变。 电机需要重复脉冲才能保持该位置。


伺服电机如何应用


伺服系统广泛用于需要以非常精确的方式重复执行特定任务的应用程序。伺服电机多数被应用于机器人,计算机,CD / DVD播放机,玩具,等等。




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