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步進電機——開環步進電機

（開環）步進電機是將電脈沖信號轉變為角位移的開環控制電機，應用極為廣泛。

在非超載的情況下，電機的轉速和停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數，而不受負載變化的影響，當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機轉動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的。

可以通過控制脈沖個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。（視頻傳送門）

步進電機是一種感應電機，它的工作原理是利用電子電路，即驅動器，將直流電變成分時供電的多相時序控制電流。

步進電機雖然由直流電流供電，但是不能理解為直流電機，直流電機是將直流電能轉換為機械能的動力電機，而步進電機是將電脈沖信號轉變為角位移的開環控制電機。

步進電機——步進伺服對比

注意步進電機應用于低速場合--每分鐘轉速不超過1000r/min，zuijia工作區間是150~500r/min，（閉環步進可達1500）。

2相步進電機在60~70r/min容易出現低速共振現象，產生振動和噪音，需要通過改變減速比、增加細分數、添加磁性阻尼器等方式避免。

細分精度注意事項，當細分等級大于4后，步距角的精度不能保證，精度要求高，zuihao換用相數更多（即步距角更小）的步進電機或閉環步進、伺服電機。

（開環）步進電機與伺服電機的7不同：

A控制精度——伺服電機控制精度可以根據編碼器設置，精度更高；

B低頻特性——步進電機低頻容易振動，伺服電機不會；

C矩頻特性——步進電機隨轉速提高力矩變小，所以其Zui高工作轉速一般在＜1000r/min，伺服電機在額定轉速內(一般3000r/min)內都能輸出額定力矩，在額定轉速以上為恒功率輸出，Zui高轉速可達5000 r/min；

D過載能力——步進電機不能過載，伺服電機Zui大力矩可過載3倍；

E運行性能——步進電機為開環控制，伺服電機時閉環控制；

F速度響應——步進電機啟動時間0.15~0.5s，伺服電機0.05~0.1，Zui快可s達到   額定3000r/min；

G效率指標——步進電機效率約60%，伺服電機約80%；

實際使用中會發現：伺服電機貴，貴出很多，所以同步電機應用更廣泛，特別是在定位精度要求不是很高的同步帶傳動、平帶輸送機等場合經常使用步進電機。

步進電機——閉環步進電機

閉環步進電機：除了開環步進電機，還有在電機尾部添加了編碼器，可以實現閉環控制的步進電機。

步進電動機的閉環控制是采用位置反饋和（或）速度反饋來確定與轉子位置相適應的相位轉換，可大大改進步進電動機的性能。

沒有失步現象的伺服系統。

 閉環步進電動機的優勢：

1.高速響應，相對于服電機，閉環步進對定位指令具有非常強的跟隨性，因此定位時間非常短。在頻繁啟停的應用中，可顯著縮短定位時間。

2.比普通伺服產生更大的扭矩。彌補普通步進系統失步、低速振動不足。

3.在負載情況下也可可產生高扭矩，無失步運行，無需像普通步進系統一樣考慮扭矩損失等問題。

4.應用閉環驅動，效率可增到7.8倍，輸出功率可增到3.3倍，速度可增到3.6倍。

可得到比開環控制更高的運行速度，更穩定、更光滑的轉速。

5.步進電機停止時會完全靜止，無普通伺服的微振動現象。

需要低成本、高精度定位的場合，可取代通用伺服系統的應用。

步進電機——步進閉環伺服對比

閉環步進電機根據負載大小自動調節繞組電流大小，發熱和振動小于開環步進，有編碼器反饋所以精度高于普通步進電機，電機響應比開環步進慢比伺服電機快，運行過程中存在位置誤差，誤差會在指令停止后數毫秒逐漸降低。

高速力矩比開環步進大，常見應用在0-1500rpm場合。

總結：閉環步進電機具有低成本、高效、無抖動、無停止微振動、高剛性、無整定、高速、高動態響應等特點，是替代高成本伺服系統、低端開環步進系統等性價比Zui高的解決方案

伺服電機——普通伺服電機

伺服電機（servo motor）也叫執行電機，可使控制速度，位置精度非常準確，可以將電壓信號轉化為轉矩和轉速以驅動控制對象。

與步進電機原理結構不同的是，伺服電機由于把控制電路放到了電機之外，里面的電機部分就是標準的直流電機或交流感應電機。

伺服電機靠脈沖來定位，伺服電機接收到1個脈沖，就會旋轉1個脈沖對應的角度。

電機每旋轉一個角度，編碼器都會發出對應數量的反饋脈沖，反饋脈沖和伺服驅動器接收的脈沖形成閉環控制，這樣伺服驅動器就能夠很jingque的控制電機的轉動，從而實現jingque的定位。

伺服電機的控制：一般工業用的伺服電機都是三環控制，即電流環、速度環、位置環，分別能反饋電機運行的角加速度、角速度和旋轉位置。

芯片通過三者的反饋控制電機各相的驅動電流，實現電機的速度和位置都準確按照預定運行。      

交流伺服具備額定轉速下力矩恒定的特點，常見200W,400W低中慣量交流伺服額定轉速為3000rpm，Zui高轉速5000rpm，轉速高。

力矩與電流成正比，可以工作在力矩模式，例如鎖螺絲，壓端子等需要恒定力矩的場合。

交流伺服工作噪音振動極小，發熱低。

同體積下電機慣量轉子慣量小，400W伺服慣量僅相當于57基座2NM步進電機的轉子慣量。

伺服具備短時間過載能力，選型時需考慮加減速時電機過載倍數。

伺服采用閉環控制，同閉環步進一樣存在位置跟蹤誤差。

伺服需要調試才能使用。

步進和伺服電機的原始扭矩不夠用的情況下，往往需要配合減速機進行工作，可以使用減速齒輪組或行星減速器。

伺服電機——舵機

舵機（servo）國人起的俗稱,是一類直流伺服電機，Zui先是用于小型航模，現在用于小型機器人關節。

從結構來分析，舵機包括一個小型直流電機，加上傳感器、控制芯片、減速齒輪組，裝進一體化外殼。

能夠通過輸入信號（一般是PWM信號，也有的是數字信號）控制旋轉角度。

由于是簡化版，原本伺服電機的三環控制被簡化成了一環，即只檢測位置環。

廉價的方案就是一個電位器，通過電阻來檢測，gaoji的方案則會用到霍爾傳感器，或者光柵編碼器。一般舵機價格低廉、結構緊湊，但精度很低，位置鎮定能力較差，能夠滿足很多低端需求。隨著消費級小型機器人在近兩年的熱潮，小型輕量的舵機一下子成了Zui合適的關節元件。

但機器人關節對性能的要求遠高于航舵，而作為商業產品也比DIY玩家對舵機質量要求高得多。