第二章 机电一体化系统的组成.ppt

4. 驱动单元 加到步进电机控制绕组上的电脉冲信号，是通过步进电机的驱动单元提供的。 由计算机等控制器发出脉冲指令，送至变频信号源，由变频信号源输出具有一定频率的脉冲串，脉冲串经环形脉冲分配器按一定规律分配给三相电路，且保持三相脉冲间存在一定的相位差，再经功率放大器将脉冲进行功率放大，从而驱动三相步进电机动作。 5. 应用领域与实例 制袋机 教学机器人 数控钻床 应用实例: 应用二维绘图仪在绘图纸上绘制出一个“好”字。首先在计算机的编程软件中编写一段程序，下载存入驱动卡的单片机中，使其发出变频脉冲信号，送至驱动单元，驱动 轴、 轴的步进电机动作，从而带动绘图工作台与绘图笔相对移动，这样在绘图纸上“好”字就勾勒出来。 二维绘图仪伺服与驱动单元实物图 2.2.3 伺服电机 伺服电机是一种机电执行元件，其作用是将输入的电压信号转换成轴上的转速信号或转角信号，从而带动控制对象动作。 SZ系列直流伺服电机 BL(3)系列交流伺服电机 伺服电机与步进电机性能比较 控制方式 控制精度 矩频特性 过载能力 运行性能 伺服电机 连续电压 信号 高 （全数字式） 输出恒力矩 （额定转速内） 强 闭环控制 步进电机 电脉冲 信号 低 输出力矩随转速升高而下降 弱 开环控制 伺服电机按所接电流种类的不同，可分为直流伺服电动机和交流伺服电动机两种类型。 伺服电动机与普通直流、交流电动机相比，除具有转子惯性小、响应快、过载能力强、可靠性好等特点之外，其最大特点是输出转矩和转速变化由控制电压信号控制，即： （1）控制电压信号的有或无 控制 伺服电机的启动或停止 （2）控制电压信号的极性 控制 伺服电机的转向 （3）控制电压信号的大小 控制 伺服电机的转速大小 直流伺服电动机 直流伺服电动机将输入的直流电压信号转换成轴上的转速或转角信号。 永磁直流伺服电动机  基 本 类 型 按传统的励磁方式 电磁直流伺服电动机 他励 并励 串励 按低惯量构成结构 无刷直流伺服电动机 无槽直流伺服电动机 圆盘直流伺服电动机 杯形直流伺服电动机 基本结构与工作原理基本结构与工作原理 以永磁式直流伺服电动机为例。 伺服电机由定子和转子两部分构成。 定子部分是指电机中固定不动的部分，包括永久磁铁（N极、S极）、电刷装置（A、B电刷）、机座、端盖等。 转子部分是指电机中能够转动的部分，包括转子铁心、转子绕组、换向器、轴、轴承等。为减小转动惯量，将转子铁心做得细长些。 简化的电机结构：N、S永久磁铁作磁极，转子铁心省略未画，在铁心槽里嵌放转子绕组，假设转子绕组只有一匝线圈abcd构成。将转子绕组的首尾两端分别焊在两个半圆形的铜质换向片上，在换向片上下分别安置两个静止不动的电刷A和B，电刷与换向片是摩擦接触的。在电刷A、B间连接控制电压信号 当电刷A接电源 +极 电刷B接电源 -极 直流电流经换向片、电刷流入绕组abcd 载流导体在N、S极形成磁场中受到电磁力作用 根据左手定则判断 N极下导体ab所受作用力F 方向向左 S极下导体cd所受作用力F 方向向右 绕组abcd逆时针方向转动 换向片转动 绕组abcd的电流方向改变 转子沿同一方向转动 带动控制对象旋转 思 考 题 若将控制电压信号Uc撤掉，直流伺服电动机能否停止转动 ？ Uc撤掉 无电流I 无力F 停转 驱动方法 将直流控制信号直接进行电压和功率放大，驱动直流伺服电动机。 通常直流伺服电动机采用专门的驱动模块，例如用L165集成电路构成直流伺服放大器。 应用领域与实例 直流位置伺服控制系统，由自整角机、相敏放大器、校正装置、功率放大器、直流伺服电机等元件组成。 当发送机输入的转子偏转机械角度为 ，接收机根据电磁感应现象使转子偏转的机械角度为 ，此时接收机转子绕组产生交流感应电动势 ， 经相敏放大器处理后转换成直流电压，再通过校正和功率放大，来驱动直流伺服电动机，使直流伺服电动机带动接收机偏转，从而使 值逐渐接近 ，直到 ，这样就实现了位置系统的精确跟踪。 ， 2.交流伺服电动机 交流伺服电动机将输入的交流电压信号转换成轴上的转速或转角信号。 基本类型 按转速是否变化 同步伺服电动机 异步伺服电动机 按转子结构 鼠笼式伺服电动机（形状上像装老鼠的笼子） 空心杯形伺服