步进电机控制器与伺服电机控制器的区别

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伺服与控制

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描述

要了解两者的区别，我们需要先对每一个对象都要深入了解一下。首先了解一下工作原理，步进电机的工作原理是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，它的旋转是以固定的角度一步-一步运行的。可以通过控制发出脉冲个数来控制角位移量，从而达到控制位移的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。而伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的分辨率。

第一，步进电机和伺服电机的控制方式不同，步进电机是通过控制脉冲的个数控制转动角度的，一个脉冲对应一个步距角，但是没有反馈信号，电机不知道具体走到了什么位置，位置精度不够高。伺服电机也是通过控制脉冲个数，伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，同时驱动器也会接收到反馈回来的信号，和伺服电机接受的脉冲形成比较，这样系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又收了多少脉冲回来，就能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位，可以达到0.001mm。

第二，过载能力不同步进电机一般不具有过载能力。交流伺服电机具有较强的过载能力。以皮尔磁交流伺服系统为例，它具有速度过载和转矩过载能力。其最大转矩为额转矩的3倍，可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。步进电机因为没有这种过载能力，在某些工作场合就不能用步进电机工作了。

第三，速度响应性能不同步进电机从静止加速到工作转速（一般为每分钟几百转）需要200 ~ 400ms。交流伺服系统的加速性能较好，以皮尔磁交流伺服电机为例，从静止加速到其额定转速3000 r/min。仅需几ms，可用于要求快速启停并且位置精度要求较高的控制场台。

步进电机和伺服电机是工控领域应用最广泛的两类产品，而它们的核心分别是步进电机控制器与伺服电机控制器。

一、工作原理的不同

步进电机控制器：它是一种能够发出均匀脉冲信号的电子产品，它发出的信号进入步进电机驱动器后，会由驱动器转换成步进电机所需要的强电流信号，带动步进电机运转。步进电机控制器能够准确的控制步进电机转过每一个角度。驱动器所接收的是脉冲信号，每收到一个脉冲，驱动器会给电机一个脉冲使电机转过一个固定的角度，就因为这个特点，步进电机才会被广泛的应用到现在的各个行业里。

伺服电机

伺服电机控制器：它是用来控制伺服电机的一种控制器，其作用类似于变频器作用于普通交流马达，属于伺服系统的一部分，主要应用于高精度的定位系统。一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服电机进行控制，实现高精度的传动系统定位，目前是传动技术的高端产品。

二、组成也不一样

1、步进电机控制器的三大电路

电机驱动电路：在H桥电路的基础上设计步进电机驱动电路。采用分立元件MOS管搭建双H桥驱动电路是成熟的电机控制方案，电路不复杂，根据MOS管的不同工作电流的上限甚至可以高达数十安培，是理想的步进电机驱动器方案。

电机参数测量电路：电机电流采样电阻选用康铜电阻，一端连接H桥下方，另一端接GND。电压电流信号调理电路采用LM324运放搭建，电压跟随后送入MCU，由MCU内置10Bit A/D转换器进行A/D采样。机壳温度监测选用数字温芯片DS18B20，将其贴至电机外壳表面，实时监测温度参数并送入MCU。

电源及MCU控制电路：系统中的驱动电路用输入电压供电，MCU和蓝牙模块需要额外的3.3V电压供电，传统的线性稳压器效率低、尺寸大且发热严重，因此使用DC—DC开关电源方式提供3.3V电压，保证器件的正常工作。

2、伺服电机控制器的电路组成

电机整流电路：整流单元主要的拓扑电路是三相全桥不控整流电路，实质是一组共阴极与一组共阳极的三相半波可控整流电路的串联，习惯将其中阴极连接在一起的三个晶间管称为共阴极组；阳极连接在一起的三个晶闸管称为共阳极组。

功率驱动电路：功率驱动单元一般采用智能功率模块，通过三相全桥整流电路对输入的三相电或者市电进行整流，得到相应的直流。功率单元是使用功率电力电子器件进行整流、滤波、逆变的高压变频器部件，主要由整流桥、可控硅、电解电容、IGBT等器件组成。功率驱动单元的整个过程可以简单的说就是AC-DC-AC的过程。

电机控制电路：主电路采用数字信号处理器作为控制核心，可以实现比较复杂的控制算法，进行智能控制。

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