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如何驱动伺服电机,控制伺服电机需要使用哪些组件?

发布时间:2023-04-18 16:57:35点击量:

 在许多消费品和工业产品中发现的一种电机是伺服电机。虽然这种类型的电机需要闭环反馈、集成编码器和控制算法,但它们提供的位置和速度控制使它们在许多应用中具有很强的适应性。


 如何驱动伺服电机的问题需要查看传感的实现方式和驱动电机的类型。除非您使用的是大功率伺服系统,否则无需使用分立半导体来构建驱动电路。相反,您可以使用合适的电子搜索引擎在市场上找到伺服控制器。让我们看看驱动和控制伺服电机所需的组件,以及市场上为您的下一个机电系统提供的一些组件选项。

如何驱动伺服电机,控制伺服电机需要使用哪些组件?(图1)

 一、如何驱动伺服电机?


 在了解如何驱动伺服电机之前,刚接触伺服电机的人应该知道伺服电机不是特定类型的电机。相反,术语“伺服”是指驱动电机并控制其位置、速度和加速度的方式。在伺服电机中,控制是通过电机和控制器之间的反馈回路进行的,电机的位置/速度是通过电机中的集成编码器检测的。一些提供此功能的传感器是集成电位器、霍尔效应传感器或带有光电门和光电二极管的LED。


 作为驱动和控制电路的一部分,驱动伺服电机包含两个关键要素:


 ·可调驱动信号。伺服电机中使用PWM信号来强制转子转到特定位置。通过调整占空比,可以调整旋转速率。

 ·传感和控制电路。控制和传感电路确定电机运行时转子的位置和速度。通过反馈控制可以保持高精度的速度。

 ·反馈回路和驱动调整。这可以通过专用驱动控制器或MCU来完成。请注意,并非所有伺服电机都有编码器。

 ·刹车。我们总是喜欢谈论驱动电机,但你很少听到有人谈论制动电机。伺服系统需要制动电路和逻辑来使转子减速并在制动后保持其位置。


 在为电机供电时,通过控制线发送PWM信号来驱动伺服电机。根据脉冲宽度,伺服电机中的转子可以转动一定角度,即占空比决定了轴的最终位置。伺服电机可以用直流或交流电压供电,编码器信号(如果存在)关闭与处理器或驱动器的反馈回路。


 二、伺服电机及其控制器/驱动器的基本架构如下所示。

如何驱动伺服电机,控制伺服电机需要使用哪些组件?(图2)

 三、使用伺服保持位置


 伺服系统的伟大之处在于它可以配置为在驱动步骤之间保持其位置。伺服电机提供的保持扭矩可与步进电机相媲美。如果外力将转子推离其静止位置,编码器可以检测到这种偏差并使控制器抵抗外力驱动,从而保持转子位置。伺服将在其指定扭矩范围内保持任何力。


 四、伺服驱动器剖析


 伺服驱动控制器有多种选择,您也可以使用通用组件构建合适的驱动器和控制电路。驱动和控制舵机的一些简单方法包括:


 ·双MOSFET驱动器。这种方法最适用于可以在逻辑电平切换的低压伺服系统和MOSFET。

 ·DAC驱动。可以直接生成驱动波形,而不是依赖于PWM驱动器。

 ·PWM控制的H桥。这种方法可以为伺服电机提供高同步电流。

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