伺服驱动基础

“我们为运动控制系统设计和制造伺服驱动器。”

这是当有人问“摩森机电有什么作用？”时我们可能会给出的答案。

对于某些人来说，这就是他们需要知道全部。对于其他人来说，它可能会提出更多的问题而不是答案。我们必须记住，并不是每个人都有运动控制、电子学、甚至科学和工程方面的背景。

因此，我们将在不同的技术水平上复习伺服驱动器的基础知识，以便任何人和每个人都能对我们的工作有所了解。只要你觉得舒服，你就可以停下来。

向 5 岁儿童解释伺服驱动器基础知识

伺服驱动器就像小型计算机一样，可以将电能输送给电机，使它们旋转一圈又一圈。

向 12 岁的孩子解释伺服驱动器基础知识

跟踪到现在？我希望如此。让我们更详细一点。

伺服驱动器是由电路板、微芯片、电线和连接器制成的电子设备。它们连接到电动机以控制电动机的旋转。它们可以使电机随时加速、减速、停止，甚至倒退。

他们通过控制和引导电流通过电机的电线来实现这一点。如果没有伺服驱动器，电机可能会不受控制地旋转或根本不旋转。

一些伺服驱动器控制小型电机，例如机器人手臂的肘关节。其他伺服驱动器控制大型电机，如重型机械或电动汽车的车轮。更强大的电机需要更强大的伺服驱动器

向高中物理学生解释伺服驱动器基础知识

希望你们仍然和我们在一起，但这里开始变得更加技术化。

伺服驱动器如何工作以及使电机旋转的原因是什么？

驱动电机

电机是如何旋转的？

电动机有两个主要部分：一个旋转并连接到轴上的转子，以及一个保持静止并连接到框架上的定子。其中一个组件具有普通磁铁，另一个具有绕组或“电磁铁”，可以通过使电流通过它们来打开。

通过连续打开和关闭不同的绕组，可以获得旋转的磁效应。这会推动常规磁铁并导致转子旋转。

有刷电机的绕组在转子中，磁铁在定子中，而无刷电机的绕组在定子中，磁铁在转子中。

无论哪种方式，通过绕组的电流量控制扭矩量（转动的力度），而电压控制电机的速度（转动的速度）。通过调节提供的电流和电压，伺服驱动器控制电机轴的扭矩、速度和位置。

在无刷电机中，定子中的电磁铁通过通电和断电来旋转磁性转子。

命令与控制

但是你如何告诉伺服驱动器要达到什么扭矩、速度和位置呢？简单的。您只需使用一个控制器，它可以像表盘一样简单，也可以像计算机一样复杂。

控制器向伺服驱动器的命令输入发送一个信号（一个小但特定的电压脉冲）。然后，伺服驱动器实质上将信号放大到电机所需的电流或电压。

伺服驱动电源

插入墙上插座的电源示例。

当然，能量守恒定律告诉我们，能量不可能凭空产生。

那么这种放大的力量从何而来呢？

伺服驱动器连接到某种提供恒定电压的电源单元（电池或插入设备）。然后，伺服驱动器采用该电源电压并根据命令信号在必要时向电机供电。

反馈

如果您一直在跟踪，到目前为止，我们已经讨论了伺服驱动器连接到的 3 个主要组件：电机绕组、控制器和电源。但是伺服驱动器所连接的第 4 个元素使它们如此有效：电机反馈装置。

作为人类，我们一直在使用反馈设备。我们汽车上的速度计会告诉我们行驶的速度，以便我们知道是加速还是减速。烹饪温度计让我们知道肉快熟了。压力表可以让我们知道自行车轮胎何时需要更多或更少的空气。客户反馈调查告诉公司他们需要做出调整的地方。反馈使采取纠正措施变得容易得多。

大多数伺服电机都配备了某种反馈设备，例如编码器，可以直接连接到伺服驱动器。

有一个反馈回路允许伺服驱动器对它发送到电机的电流和电压进行实时校正。这可确保电机以所需扭矩、所需速度旋转并到达所需位置，而不受干扰的影响。

增量编码器反馈装置

增量编码器是电机中常用的反馈装置，用于跟踪旋转运动。

例如，假设外力开始作用在电机轴上，导致其从所需速度减速。来自电机的反馈信号指示真实的电机速度。然后，伺服驱动器会将真实速度与目标速度进行比较，并增加提供给电机的功率以进行补偿，直到达到正确的速度。

这类似于您在汽车中使用巡航控制并开始上山。在不接触任何东西的情况下，您的车载电脑会进行所有必要的更改，以使您的汽车在倾斜时保持相同的速度。在伺服驱动器中，这一切发生的速度比人类感知的要快，每秒进行数千次调整。作为人类，我们一直在使用反馈设备。我们汽车上的速度计会告诉我们行驶的速度，以便我们知道是加速还是减速。烹饪温度计让我们知道肉快熟了。压力表可以让我们知道自行车轮胎何时需要更多或更少的空气。客户反馈调查告诉公司他们需要做出调整的地方。反馈使采取纠正措施变得容易得多。

大多数伺服电机都配备了某种反馈设备，例如编码器，可以直接连接到伺服驱动器。

有一个反馈回路允许伺服驱动器对它发送到电机的电流和电压进行实时校正。这可确保电机以所需扭矩、所需速度旋转并到达所需位置，而不受干扰的影响。

例如，假设外力开始作用在电机轴上，导致其从所需速度减速。来自电机的反馈信号指示真实的电机速度。然后，伺服驱动器会将真实速度与目标速度进行比较，并增加提供给电机的功率以进行补偿，直到达到正确的速度。

这类似于您在汽车中使用巡航控制并开始上山。在不接触任何东西的情况下，您的车载电脑会进行所有必要的更改，以使您的汽车在倾斜时保持相同的速度。在伺服驱动器中，这一切发生的速度比人类感知的要快，每秒进行数千次调整。

增量编码器是电机中常用的反馈装置，用于跟踪旋转运动。