本文主要討論的是普通電機,減速電機、步進(jìn)電機,舵機伺服電機指的是直流電的微型電機,平常我們接觸到的也以直流電的居多。電機的學(xué)問(wèn)很深,本文只是為初學(xué)者大致講一下制作機器人常用的各種電機。
電機,俗稱(chēng)“馬達”,是指依據電磁感應定律實(shí)現電能的轉換或傳遞的一種電磁裝置。電動(dòng)機也稱(chēng)(俗稱(chēng)馬達),在電路中用字母“M”(舊標準用“D”)表示。它的主要作用是產(chǎn)生驅動(dòng)轉矩,作為用電器或各種機械的動(dòng)力源,發(fā)電機在電路中用字母“G”表示。
普通電機
普通電機是我們平時(shí)間的比較多的電機,電動(dòng)玩具,刮胡刀等里面都有。這種電機有轉速過(guò)快,扭力過(guò)小的特點(diǎn),一般只有兩個(gè)引腳,用電池的正負極接上兩個(gè)引腳就會(huì )轉起來(lái),然后電池得正負極再相反的接在兩引腳上電機也會(huì )向反轉。
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玩具車(chē)上的普通電機
減速電機
減速電機就是普通電機加上了減速箱,這樣便降低了轉速,增加了扭力,使得普通電機有的更廣泛的使用空間。
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微型齒輪減速電機
步進(jìn)電機
步進(jìn)電機是將電脈沖信號轉變?yōu)榻俏灰苹蚓(xiàn)位移的開(kāi)環(huán)控制元步進(jìn)電機件。在非超載的情況下,電機的轉速、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(jìn)驅動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號,它就驅動(dòng)步進(jìn)電機按設定的方向轉動(dòng)一個(gè)固定的角度,稱(chēng)為“步距角”,它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的?梢酝ㄟ^(guò)控制脈沖個(gè)數來(lái)控制角位移量,從而達到準確定位的目的;同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機轉動(dòng)的速度和加速度,從而達到調速的目的。

步進(jìn)電機
舵機
舵機主要是由外殼、電路板、無(wú)核心馬達、齒輪與位置檢測器所構成。其工作原理是由接收機發(fā)出訊號給舵機,經(jīng)由電路板上的IC判斷轉動(dòng)方向,再驅動(dòng)無(wú)核心馬達開(kāi)始轉動(dòng),透過(guò)減速齒輪將動(dòng)力傳至擺臂,同時(shí)由位置檢測器送回訊號,判斷是否已經(jīng)到達定位。位置檢測器其實(shí)就是可變電阻,當舵機轉動(dòng)時(shí)電阻值也會(huì )隨之改變,藉由檢測電阻值便可知轉動(dòng)的角度。
廠(chǎng)商所提供的舵機規格資料,都會(huì )包含外形尺寸(mm)、扭力(kg/cm)、速度(秒/60°)、測試電壓(V)及重量(g)等基本資料。扭力的單位是kg/cm,意思是在擺臂長(cháng)度1公分處,能吊起幾公斤重的物體。這就是力臂的觀(guān)念,因此擺臂長(cháng)度愈長(cháng),則扭力愈小。速度的單位是sec/60°,意思是舵機轉動(dòng)60°所需要的時(shí)間。
伺服電機又稱(chēng)執行電動(dòng)機,在自動(dòng)控制系統中,用作執行元件,把所收到的電信號轉換成電動(dòng)機軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動(dòng)機兩大類(lèi),其主要特點(diǎn)是,當信號電壓為零時(shí)無(wú)自轉現象,轉速隨著(zhù)轉矩的增加而勻速下降。
伺服電機
伺服主要靠脈沖來(lái)定位,基本上可以這樣理解,伺服電機接收到1個(gè)脈沖,就會(huì )旋轉1個(gè)脈沖對應的角度,從而實(shí)現位移,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(gè)角度,都會(huì )發(fā)出對應數量的脈沖,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(lái),系統就會(huì )知道發(fā)了多少脈沖給伺服電機,同時(shí)又收了多少脈沖回來(lái),這樣,就能夠很精確的控制電機的轉動(dòng),從而實(shí)現精確的定位,可以達到0.001mm。

直流伺服電機分為有刷和無(wú)刷電機。有刷電機成本低,結構簡(jiǎn)單,啟動(dòng)轉矩大,調速范圍寬,控制容易,需要維護,但維護不方便(換碳刷),產(chǎn)生電磁干擾,對環(huán)境有要求。因此它可以用于對成本敏感的普通工業(yè)和民用場(chǎng)合。 |