步進(jìn)電機(jī)控制器與伺服電機(jī)控制器的區(qū)別

要了解兩者的區(qū)別，我們需要先對(duì)每一個(gè)對(duì)象都要深入了解一 下。 首先了解一下工作原理， 步進(jìn)電機(jī)的工作原理是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步-一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^(guò)控制發(fā)出脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到控制位移的目的；同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。而伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn) 子是永磁鐵，驅(qū)動(dòng)器控制的U/V/W三相電形成電磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子在此磁場(chǎng)的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)電機(jī)自帶的編碼器反饋信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。伺服電機(jī)的精度決定于編碼器的分辨率。

第一，步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)的控制方式不同，步進(jìn)電機(jī)是通過(guò)控制脈沖的個(gè)數(shù)控制轉(zhuǎn)動(dòng)角度的，一個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)一個(gè)步距角，但是沒(méi)有反饋信號(hào)，電機(jī)不知道具體走到了什么位置，位置精度不夠高。 伺服電機(jī)也是通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)，伺服電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一 個(gè)角度，都會(huì)發(fā)出對(duì)應(yīng)數(shù)量的脈沖，同時(shí)驅(qū)動(dòng)器也會(huì)接收到反饋回來(lái)的信號(hào)，和伺服電機(jī)接受的脈沖形成比較，這樣系統(tǒng)就會(huì)知道發(fā)了多少脈沖給伺服電機(jī)，同時(shí)又收了多少脈沖回來(lái)，就能夠很精確的控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)精確的定位，可以達(dá)到0.001mm。

第二， 過(guò)載能力不同步進(jìn)電機(jī)一般不具有過(guò)載能力。交流伺服電機(jī)具有較強(qiáng)的過(guò)載能力。以皮爾磁交流伺服系統(tǒng)為例，它具有速度過(guò)載和轉(zhuǎn)矩過(guò)載能力。其最大轉(zhuǎn)矩為額轉(zhuǎn)矩的3倍，可用于克服慣性負(fù)載在啟動(dòng)瞬間的慣性力矩。步進(jìn)電機(jī)因?yàn)闆](méi)有這種過(guò)載能力，在某些工作場(chǎng)合就不能用步進(jìn)電機(jī)工作了。

第三， 速度響應(yīng)性能不同步進(jìn)電機(jī)從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速（一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn)） 需要200 ~ 400ms。交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好，以皮爾磁交流伺服電機(jī)為例，從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速3000 r/min。僅需幾ms，可用于要求快速啟停并且位置精度要求較高的控制場(chǎng)臺(tái)。

步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)是工控領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的兩類(lèi)產(chǎn)品，而它們的核心分別是步進(jìn)電機(jī)控制器與伺服電機(jī)控制器。

步進(jìn)電機(jī)控制器：它是一種能夠發(fā)出均勻脈沖信號(hào)的電子產(chǎn)品，它發(fā)出的信號(hào)進(jìn)入步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器后，會(huì)由驅(qū)動(dòng)器轉(zhuǎn)換成步進(jìn)電機(jī)所需要的強(qiáng)電流信號(hào)，帶動(dòng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。步進(jìn)電機(jī)控制器能夠準(zhǔn)確的控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)每一個(gè)角度。驅(qū)動(dòng)器所接收的是脈沖信號(hào)，每收到一個(gè)脈沖，驅(qū)動(dòng)器會(huì)給電機(jī)一個(gè)脈沖使電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)固定的角度，就因?yàn)檫@個(gè)特點(diǎn)，步進(jìn)電機(jī)才會(huì)被廣泛的應(yīng)用到現(xiàn)在的各個(gè)行業(yè)里。

伺服電機(jī)控制器：它是用來(lái)控制伺服電機(jī)的一種控制器，其作用類(lèi)似于變頻器作用于普通交流馬達(dá)，屬于伺服系統(tǒng)的一部分，主要應(yīng)用于高精度的定位系統(tǒng)。一般是通過(guò)位置、速度和力矩三種方式對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)高精度的傳動(dòng)系統(tǒng)定位，目前是傳動(dòng)技術(shù)的高端產(chǎn)品。

1、步進(jìn)電機(jī)控制器的三大電路

電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路：在H橋電路的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。采用分立元件MOS管搭建雙H橋驅(qū)動(dòng)電路是成熟的電機(jī)控制方案，電路不復(fù)雜，根據(jù)MOS管的不同工作電流的上限甚至可以高達(dá)數(shù)十安培，是理想的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器方案。

電機(jī)參數(shù)測(cè)量電路：電機(jī)電流采樣電阻選用康銅電阻，一端連接H橋下方，另一端接GND。電壓電流信號(hào)調(diào)理電路采用LM324運(yùn)放搭建，電壓跟隨后送入MCU，由MCU內(nèi)置10Bit A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行A/D采樣。機(jī)殼溫度監(jiān)測(cè)選用數(shù)字溫芯片DS18B20，將其貼至電機(jī)外殼表面，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度參數(shù)并送入MCU。

電源及MCU控制電路：系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)電路用輸入電壓供電，MCU和藍(lán)牙模塊需要額外的3.3V電壓供電，傳統(tǒng)的線(xiàn)性穩(wěn)壓器效率低、尺寸大且發(fā)熱嚴(yán)重，因此使用DC—DC開(kāi)關(guān)電源方式提供3.3V電壓，保證器件的正常工作。

2、伺服電機(jī)控制器的電路組成

電機(jī)整流電路：整流單元主要的拓?fù)潆娐肥侨嗳珮虿豢卣麟娐罚瑢?shí)質(zhì)是一組共陰極與一組共陽(yáng)極的三相半波可控整流電路的串聯(lián)，習(xí)慣將其中陰極連接在一起的三個(gè)晶間管稱(chēng)為共陰極組；陽(yáng)極連接在一起的三個(gè)晶閘管稱(chēng)為共陽(yáng)極組。

功率驅(qū)動(dòng)電路：功率驅(qū)動(dòng)單元一般采用智能功率模塊，通過(guò)三相全橋整流電路對(duì)輸入的三相電或者市電進(jìn)行整流，得到相應(yīng)的直流。功率單元是使用功率電力電子器件進(jìn)行整流、濾波、逆變的高壓變頻器部件，主要由整流橋、可控硅、電解電容、IGBT等器件組成。功率驅(qū)動(dòng)單元的整個(gè)過(guò)程可以簡(jiǎn)單的說(shuō)就是AC-DC-AC的過(guò)程。

電機(jī)控制電路：主電路采用數(shù)字信號(hào)處理器作為控制核心，可以實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的控制算法，進(jìn)行智能控制。