伺服驱动器,亦称作“伺服控制器”或“伺服放大器”,主要功能是控制伺服电机。其作用与变频器对普通交流马达的控制相似,是伺服系统中不可或缺的一部分,尤其在高精度定位系统中发挥着关键作用。通过精确控制位置、速度和力矩,实现传动系统的高精度定位。
舵机的构造解析
舵机是一个集成化的伺服单元,内部包含直流电机、电机控制器和减速器等组件,并封装在易于安装的外壳中。它能够依据简单的输入信号精确地转动至预定的角度。舵机内部装有电位器(或其他角度传感器)来检测输出轴的转动角度,控制板则根据电位器的反馈信息来精确控制并维持输出轴的角度。这种直流电机的控制方式被称为闭环控制,因此,舵机也常被称为伺服马达,英文名为servo。
舵机的主体结构如图1所示,主要由外壳、减速齿轮组、电机、电位器和控制电路等部分组成。其工作原理大致为:控制电路接收控制信号并驱动电机转动;减速齿轮组将电机的速度大幅降低并增大输出扭矩;电位器与齿轮组末端一同转动,以测量舵机轴的转动角度;控制电路板则根据电位器的反馈信号判断舵机的转动角度,并控制其转动至目标角度或保持在该角度。
舵机转速特性
舵机的转速通常以其无负载情况下转过60度角所需的时间来衡量。常见的舵机速度范围在0.11秒/60度至0.21秒/60度之间。
舵机扭矩特性
舵机的扭矩单位通常为KG·CM,这是一个表示扭矩大小的单位。可以理解为,在距离舵机轴中心水平1厘米的位置,舵机能够带动的物体重量。
舵机工作电压要求
舵机的工作电压对其性能有显著影响。常见的测试电压有4.8V和6V两种,不同电压下舵机的性能参数会有较大差异。例如,MG995舵机在4.8V时的速度为0.17秒/60度,而在6.0V时的速度则提升至0.13秒/60度。因此,选择适当的工作电压对于确保舵机的性能至关重要,推荐的电压通常为4.8V或6V。
舵机的工作原理详解
舵机作为一个微型的伺服控制系统,其工作原理可以通过以下图示进行说明:
舵机的工作原理简述为:控制电路接收来自信号源的控制脉冲,并驱动电机进行转动;减速齿轮组将电机的速度大幅降低并增大输出扭矩;电位器与齿轮组末端一同转动,以精确测量舵机轴的转动角度;控制电路板根据电位器的反馈信号判断舵机的实际转动角度,并相应地调整控制信号,确保舵机能够精确地转动至目标角度或保持在该角度。对于模拟舵机而言,需要一个外部控制器产生脉宽调制信号来控制舵机的转动角度。脉宽调制信号的脉冲宽度代表了舵机控制器所需的编码信息。通常,舵机的控制脉冲周期为20毫秒,脉宽在0.5毫秒至2.5毫秒之间变化,对应着舵机从-90度到+90度的转动范围(对于180度舵机而言)。
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