I. Diferencias entre motores paso a paso y servos y servomotores

Motor paso a paso: es la señal de pulso eléctrico en desplazamiento angular o desplazamiento de la línea de las piezas del motor del elemento de control abierto. En pocas palabras, se basa en la señal de pulso eléctrico para controlar el ángulo y el número de giros. Por lo tanto, solo confía en la señal de pulso para determinar cuánta rotación. Como no hay sensor, el ángulo de parada puede desviarse. Sin embargo, la señal de pulso precisa minimiza la desviación.

Servo Motor: confíe en el circuito de control de servo para controlar la velocidad del motor, a través del sensor para controlar la posición de rotación. Entonces el control de posición es muy preciso. Y la velocidad de rotación también es variable.

Servo (servo electrónico): el componente principal del servo es el servomotor. Contiene el circuito de control de servomotor + juego de engranajes de reducción. Oh sí, el servomotor no tiene engranajes de reducción. Y el servo tiene un juego de engranajes de reducción.

En el caso de un servo límite, se basa en un potenciómetro debajo del eje de salida para determinar el ángulo de dirección del brazo del timón. El control de la señal de servo es una señal modulada de ancho de pulso (PWM), donde un microcontrolador puede generar fácilmente esta señal.

II. Principio básico del motor paso a paso

Cómo funciona:

Normalmente, el rotor de un motor es un imán permanente, y cuando la corriente fluye a través de los devanados del estator, los devanados del estator producen un campo magnético vectorial. Este campo magnético impulsará el rotor a girar por un ángulo, de modo que la dirección del par de campos magnéticos del rotor sea la misma que la dirección del campo magnético del estator. Cuando el campo magnético vectorial del estator gira por un ángulo. El rotor también gira por un ángulo con este campo magnético. Para cada pulso eléctrico de entrada, el motor gira un paso angular hacia adelante. Su desplazamiento angular de salida es proporcional al número de pulsos de entrada, y su velocidad de rotación es proporcional a la frecuencia de los pulsos. Al cambiar el orden en el que se energizan los devanados, el motor se invierte. Por lo tanto, el número y la frecuencia de los pulsos y el orden de energizar los devanados de cada fase del motor se pueden controlar para controlar la rotación del motor paso a paso.

Principio de generación de calor:

Por lo general, se ve todo tipo de motores, los internos son el núcleo de hierro y la bobina de la devanada. La resistencia al devanado, la potencia producirá pérdida, el tamaño de la pérdida y la resistencia y la corriente es proporcional al cuadrado, que a menudo se conoce como pérdida de cobre, si la corriente no es la onda DC o sinusoidal estándar, también producirá pérdida armónica; El núcleo tiene un efecto de corriente de Eddy de histéresis, en el campo magnético alterno, también producirá pérdida, el tamaño del material, corriente, frecuencia, voltaje relacionado, que se llama pérdida de hierro. La pérdida de cobre y la pérdida de hierro se manifestará en forma de generación de calor, lo que afecta la eficiencia del motor. El motor de paso generalmente persigue la precisión del posicionamiento y la salida de torque, la eficiencia es relativamente baja, la corriente es generalmente más grande y los componentes armónicos son altos, la frecuencia de la corriente que se alterna con la velocidad y el cambio, por lo que los motores de paso generalmente tienen una situación de calor, y la situación es más grave que el motor de CA general.

Iii. Construcción del timón

El servo se compone principalmente de una carcasa, una placa de circuito, un motor de accionamiento, un reductor de engranajes y un elemento de detección de posición. Su principio de funcionamiento es que el receptor envía una señal al servo, y el IC en la placa de circuito impulsa el motor sin núcleo a comenzar a girar, y la potencia se transmite al brazo oscilante a través del engranaje de reducción, y al mismo tiempo, el detector de posición devuelve una señal para determinar si ha llegado al posicionamiento o no. El detector de posición es en realidad una resistencia variable. Cuando el servo gira, el valor de la resistencia cambiará en consecuencia, y el ángulo de rotación se puede conocer detectando el valor de la resistencia. El servomotor general es un alambre de cobre delgado envuelto alrededor de un rotor de tres polos, cuando la corriente fluye a través de la bobina generará un campo magnético, y la periferia del imán del rotor para producir repulsión, que a su vez genera la fuerza de rotación. Según la física, el momento de inercia de un objeto es directamente proporcional a su masa, por lo que cuanto mayor sea la masa del objeto a girar, mayor es la fuerza requerida. Para lograr una velocidad de rotación rápida y un bajo consumo de energía, el servo está hecho de alambres de cobre delgados torcidos en un cilindro hueco muy delgado, formando un rotor hueco muy liviano sin postes, y los imanes se colocan dentro del cilindro, que es el motor de taza hueca.

Para adaptarse a diferentes entornos de trabajo, hay servos con diseños impermeables y a prueba de polvo; Y en respuesta a diferentes requisitos de carga, hay engranajes de plástico y metal para servos, y los engranajes de metal para servos son generalmente de alta torque y alta velocidad, con la ventaja de que los engranajes no se astillan debido a cargas excesivas. Los servos de mayor grado estarán equipados con rodamientos de bolas para que la rotación sea más rápida y precisa. Hay una diferencia entre un rodamiento de bolas y dos rodamientos de bolas, por supuesto, los dos rodamientos de bolas son mejores. Los nuevos servos FET están utilizando principalmente FET (transistor de efecto de campo), que tiene la ventaja de una baja resistencia interna y, por lo tanto, menos pérdida de corriente que los transistores normales.

IV. Principio de operación servo

Desde la onda PWM hacia el circuito interno para generar un voltaje de polarización, el generador de contactores a través del engranaje de reducción para impulsar el potenciómetro para que se mueva, de modo que cuando la diferencia de voltaje es cero, el motor se detiene, para lograr el efecto del servo.

Los protocolos para servo PWM son todos iguales, pero los últimos servos que aparecen pueden ser diferentes.

El protocolo es generalmente: ancho de alto nivel en 0.5ms ~ 2.5ms para controlar el servo para girar a través de diferentes ángulos.

V. Cómo funcionan los servomotores

La siguiente figura muestra un circuito de control de servomotor hecho con un amplificador operacional de energía LM675, y el motor es un servomotor de CC. Como se puede ver en la figura, el amplificador operacional de potencia LM675 se suministra por 15 V, y el voltaje de 15 V se agrega a la entrada en fase del amplificador operacional LM675 a RP 1, y el voltaje de salida del LM675 se agrega a la entrada del Servo Motor. El motor está equipado con un generador de señal de medición de velocidad para la detección en tiempo real de la velocidad del motor. De hecho, el generador de señal de velocidad es un tipo de generador, y su voltaje de salida es proporcional a la velocidad de rotación. La salida de voltaje del generador de señal de medición de velocidad G se vuelve a encender a la entrada de inversión del amplificador operacional como una señal de error de velocidad después de un circuito de divisor de voltaje. El valor de voltaje establecido por el potenciómetro de comando de velocidad RP1 se agrega a la entrada en fase del amplificador operacional después de la división de voltaje por R1.R2, que es equivalente al voltaje de referencia.

Esquema de control del servomotor

Servomotor: indicado por la letra M para servomotor, es la fuente de energía para el sistema de accionamiento. Amplificador operativo: denotado por el nombre del circuito, es decir, LM675, es una pieza de amplificador en el circuito de control de servo que proporciona la corriente de accionamiento para el servomotor.

Potenciómetro de comando de velocidad RP1: Establece el voltaje de referencia del amplificador operativo en el circuito, es decir, configuración de velocidad. Potenciómetro de ajuste de ganancia del amplificador RP2: se usa en el circuito para ajustar la ganancia del amplificador y el tamaño de la señal de retroalimentación de velocidad, respectivamente.

When the load of the motor changes, the voltage fed back to the inverted input of the operational amplifier also changes, i.e., when the load of the motor is increased, the speed decreases, and the output voltage of the speed signal generator also decreases, so that the voltage at the inverted input of the operational amplifier decreases, and the difference between this voltage and the reference voltage increases, and the output voltage of the operational El amplificador aumenta. Por el contrario, cuando la carga se vuelve más pequeña y la velocidad del motor aumenta, el voltaje de salida del generador de señal de medición de velocidad aumenta, el voltaje de retroalimentación agregado a la entrada invertida del amplificador operacional aumenta, la diferencia entre este voltaje y el voltaje de referencia disminuye, el voltaje de salida del amplificador operativo del amplificador y la velocidad del motor disminuye la velocidad de la rotura de la rotura de la velocidad del establecimiento.