步進電機是一種感應電機,它的工作原理是利用電子電路,將直流電變成分時供電的,多相時序控制電流,用這種電流為步進電機供電,步進電機才能正常工作,驅動器就是為步進電機分時供電的,多相時序控制器。伺服系統(tǒng)是使物體的位置、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(或給定值)的任意變化的自動控制系統(tǒng)。伺服電機主要靠脈沖來定位,基本上可以這樣理解,伺服電機接收到1個脈沖,就會旋轉1個脈沖對應的角度,從而實現(xiàn)位移,因為,伺服電機本身具備發(fā)出脈沖的功能,所以伺服電機每旋轉一個角度,都會發(fā)出對應數(shù)量的脈沖,這樣,和伺服電機接受的脈沖形成了呼應,或者叫閉環(huán),如此一來,系統(tǒng)就會知道發(fā)了多少脈沖給伺服電機,同時又收了多少脈沖回來,這樣,就能夠很精確的控制電機的轉動,從而實現(xiàn)精確的定位,可以達到0.001mm。
步進電機和伺服電機是工控領域應用最廣泛的兩類產品,而它們的核心分別是步進電機控制器與伺服電機控制器,那這兩種控制器到底有什么不同了?
一、工作原理的不同
步進電機控制器:它是一種能夠發(fā)出均勻脈沖信號的電子產品,它發(fā)出的信號進入步進電機驅動器后,會由驅動器轉換成步進電機所需要的強電流信號,帶動步進電機運轉。步進電機控制器能夠準確的控制步進電機轉過每一個角度。驅動器所接收的是脈沖信號,每收到一個脈沖,驅動器會給電機一個脈沖使電機轉過一個固定的角度,就因為這個特點,步進電機才會被廣泛的應用到現(xiàn)在的各個行業(yè)里。
伺服電機控制器:它是用來控制伺服電機的一種控制器,其作用類似于變頻器作用于普通交流馬達,屬于伺服系統(tǒng)的一部分,主要應用于高精度的定位系統(tǒng)。一般是通過位置、速度和力矩三種方式對伺服電機進行控制,實現(xiàn)高精度的傳動系統(tǒng)定位,目前是傳動技術的高端產品。
二、組成也不同
1、步進電機控制器的三大電路
(1)電機驅動電路:在H橋電路的基礎上設計步進電機驅動電路。采用分立元件MOS管搭建雙H橋驅動電路是成熟的電機控制方案,電路不復雜,根據(jù)MOS管的不同工作電流的上限甚至可以高達數(shù)十安培,是理想的步進電機驅動器方案。
(2)電機參數(shù)測量電路:電機電流采樣電阻選用康銅電阻,一端連接H橋下方,另一端接GND。電壓電流信號調理電路采用LM324運放搭建,電壓跟隨后送入MCU,由MCU內置10Bit A/D轉換器進行A/D采樣。機殼溫度監(jiān)測選用數(shù)字溫芯片DS18B20,將其貼至電機外殼表面,實時監(jiān)測溫度參數(shù)并送入MCU。
(3)電源及MCU控制電路:系統(tǒng)中的驅動電路用輸入電壓供電,MCU和藍牙模塊需要額外的3.3V電壓供電,傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓器效率低、尺寸大且發(fā)熱嚴重,因此使用DC—DC開關電源方式提供3.3V電壓,保證器件的正常工作。
2、伺服電機控制器的電路組成
(1)電機整流電路:整流單元主要的拓撲電路是三相全橋不控整流電路,實質是一組共陰極與一組共陽極的三相半波可控整流電路的串聯(lián),習慣將其中陰極連接在一起的三個晶間管稱為共陰極組;陽極連接在一起的三個晶閘管稱為共陽極組。
(2)功率驅動電路:功率驅動單元一般采用智能功率模塊,通過三相全橋整流電路對輸入的三相電或者市電進行整流,得到相應的直流。功率單元是使用功率電力電子器件進行整流、濾波、逆變的高壓變頻器部件,主要由整流橋、可控硅、電解電容、IGBT等器件組成。功率驅動單元的整個過程可以簡單的說就是AC-DC-AC的過程。
(3)電機控制電路:主電路采用數(shù)字信號處理器作為控制核心,可以實現(xiàn)比較復雜的控制算法,進行智能控制。
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