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电流 ——可——编——程——控-制-器-技——术——门——户
在购买电机时,要考虑停转和工作电流(最大和最小值)
停转电流 -在电机被控制不能转动时所需要的电流
运转电流 -当电机受到阻力矩为零时的电流
最好测出与电压、电流和所需转矩有关的电流曲线进行优化
当电机承载力矩变化时,如电机反转,期望承受短期的电流峰值
电流峰值能达到失速电流的两倍,如果没有保护装置,会损坏控制电路
使用二极管防止反转电流损坏你的电路
检查你的电路的额定功率,如果需要的话采用散热片
功率(即电压乘以电流)
电机运行时常常接近停转电流,或在大转矩下的反转电流,可能会引起电机烧毁
如果不能避免的话可用带散热装置的电机
转矩
购买电机时,考虑失速和工作转矩(最大和最小的)
失速转矩—当动力不足以维持电机转动时的转矩
工作转矩—当电机的阴力矩为零时的电机转矩
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速度
电机工作时有效的最大速度
传动装置能使电机转得更快,输出转速越低则力矩越大
记住转矩决定了加速度,因此,一个具较差加速度的高速机器人实际上是低速机器人
如果不确定的话,宁可考虑转矩优于速度
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效率
比直流电机效率更高
一般在额定电压和频率时效率最高
使用齿轮(可选购买有内置齿轮或齿轮在外的电机)
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控制方法
调整交流电频率能够改变速度和转矩
编码器,一种对轮子或电机轴转的圈数计数,测定转速,用以控制反馈环
转速计,测量电机的最大电流来控制输出转矩的一种装置
这个电路可以让你控制交流电机的转速。
桥式整流器从120V交流线处产生直流电压。
这个电流的一部分通过10K欧姆的电位计。
电路由额定功率3W+的10K电位计、两个100欧姆电阻和50微法电容器组成,传送到控制极触发可控硅。
二极管D1保护电路免受反向峰值电压。
桥式整流器和可控硅的额定值为25安培和峰值反向电压(PIV)600伏。
二极管D1额定值为2安培,而峰值反向电压为600伏。
电路能处理的负载达10安培。可控硅应该有很好的散热槽。
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来源:http://www.societyofrobots.com/
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从一开始,直流电机就显得很简单。两端加上电压,它就转动了。你如果要控制电机自转的方向吗?正确的方法是改变电线的方向。现在你如果想电机以一半的速度转动吗?你应该降低它的电压。但是你如何使机器人自动地做这样的事情?而且你怎样知道电机应该得到多大电压?为什么不是50伏而是12伏?电机怎样会过热?使电机运行要比你认为的复杂得多。
你可能知道直流电机电压非两极的,指你可以转换电压不会有什么不利情况发生。一般直流电机是额定电压从6V~12V。再大一些是24V或更大。但是对机器人来说,你可能只会用到6V~12V的范围。这样来说,为什么电机要在不同的电压下工作?就我们所知(或者应该是),电压直接关系到电机转矩的大小。电压越大,转矩越高。但是不能让你的电机工作在100V的情况,那样就不太好了。直流电机在额定电压下工作效率最高。如果你采用过低的电压值,它就不会工作了。如果你采用了过高的电压,它将过热,线圈将会熔化。因此一般的规则是,尝试尽可能采用接近电机额定的电压。此外,尽管24V的电机会更加强劲有力,难道你真的想让你的机器人随身带上24V的电池(那是又重又大)?我的建议是不要超过24V的电机,除非你是真的太需要那样的转矩了。
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电流
对于所有的电路来说,一定要注意到电流。太小不能工作。太大也会彻底毁坏。 在买电机时,你一定要注意两个电流额定值问题。第一个是工作电流, 这是电机工作在预期一般转矩时电流的平均值,该值乘以额定电压就得到电机运行的平均功率。另一个需要注意的电流额定值是停转电流。这就是你起动电机但转矩不足以致它停止转动。这是电机工作的最大电流,因而也是最大功率。所以你设计好全部的电路,能处理这样的停转电流。此外,如果你打算长时间运转电机,或者在高出额定电压时运行,最好给电机加上散热槽避免线圈熔化。
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额定电压
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你能在电机上加上多高的电压?一般所有的电机受(或至少应该)一定的瓦特的限定。瓦特是能量单位。能量转换中的损失直接变为热量输出,太多的热量会使电机线圈(的绝缘部分)熔化。所以(高质量)的电机制造商知道多大的电压会使电机失效,并且在电机性能表中给予说明。做下实验测试看看,你的电机工作在合适的电压下的电流有多大。
方程式为:
功率(瓦)=电压*电流
不断增大电压,测试电流,直到功率为给定的额定功率的90%左右为止。
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.功率峰值WWW_PLC※JS_COM-PmLC-技.术_网
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对于直流电机在改变方向时的特殊情况。为使电机反转,你必须同样反接电压。可是电机已建立了抵抗这种电压改变的感应电动势。因此在短时期内改变电机转向,将会有很大的功率峰值。电压达到工作电压的两倍,电流也会至停转电流。有必要考虑设计合适的机器人功率调节电路,处理任意的电压峰值。
转矩
在购买直流电机时,要注意有关转矩两个额定值。第一个是工作转矩,这是电机设计时所决定的,一般是标称值。另一个额定值是停转力矩,这是电机从转动到停止时的力矩。一般仅考虑工作转矩,但是有些情况下,你可能想知道电机的工作能力范围。如果你设计一个轮式机器人,良好的转矩意味着加速性能好。我个人标准是,如果你的机器人有2个电机,确保每个电机的停转转矩足以超过你的机器人的重量乘以轮子半径。通常偏爱转矩甚于速度。记住,如上面所述,借助所加电压可以改变转矩大小。如果你需要大一些转矩压一只可爱的小猫,提高20%的电压值就很保险了(对你来说,而不是小猫)。不过要记住,这会效率下降,你应该为电机准备散热槽。
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转速
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当说道直流电机时,转速是比较复杂问题。一般规则是,当电机以最大的可能速度运行时效率最高。不过这显然是不可能的,很多时候我们也想让我们的机器人运行的慢一些。因此,首先需要调速,这样电机能转的快,也能够得到额外的转矩,可惜传动装置自动降低了效率,不会高于90%左右,因此在考虑传动装置时,一对齿轮啮合应该包括速度和转矩减少为90%。例如,如果有3个齿轮,因此在一起啮合两次,效率将为:90%x 90% = 81%。电压和工作阻力矩也明显会影响速度。
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控制方法
最主要的直流电机的控制方法是H桥。当你把H桥与电机连结,要用到译码器测试轮子的转速和位置。接下来,你应该好好读一下直流电机制动方法的内容(原文此处有链接)。
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其它情况
用一只小的微法级的电容接接在电机两端以延长电机寿命。这样做对于有噪音和价格便宜的电机确实好,几乎是电机的两倍寿命。不过,用这种技术对价格较贵的高端电机改善很小。
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有刷电机与无刷电机的区别
无刷电机有更高的效率
无刷电机持续工作时间更长
无刷电机价格较贵
无刷电机需要专用的控制器
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电压WWW※PLCJS_COM-PL#C-技.术_网(可编※程控※制器技术门户)
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一般从5-12V, 但对于特定用途的电机能达到极大的范围
较高的电压意味着更大的转矩,但是需要更大的电能
电机能在高于或低于额定电压时使用(应符合其它的设计要求)
在额定电压时效率最高 WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户
电流 WWW_P※LCJS_COM-PLC-)技.术_网
购买电机时,要考虑停转电流和运行电流(最大值和最小值)
停转电流 当提供动力时电机受到阻力不能运转时的电流
运行电流- 当电机受到阻力矩为零时的电流
最好测出与电压、电流和所需转矩有关的电流曲线进行优化
当电机承载力矩变化时,如电机反转,期望承受短期的电流峰值
电流峰值能达到失速电流的两倍,如果没有保护装置,会损坏控制电路
使用二极管防止反转电流损坏你的电路
检查你的电路的额定功率,如果需要的话采用散热片
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功率(即电压乘以电流)
电机运行时常常接近停转电流,或在大转矩下的反转电流,可能会引起电机烧毁
如果不能避免的话可用带散热装置的电机
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转矩
购买电机时,考虑失速和工作转矩(最大和最小的)
失速转矩—当动力不足以维持电机转动时的转矩
工作转矩—当电机的阴力矩为零时的电机转矩
改变电压将会改变转矩
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转速
电机以最大的可能速度运行时效率最高
调节电机可以使电机转得更快,也可以得到更慢的输出速度而转矩更大
记住转矩决定了加速度,因此加速度很差的机器人实际上低速机器人
如果不能肯定,定可考虑转矩优先于转速 WWW_PLCJS※COM-PLC-技.术_网(可※编程控※制器技术门户)
效率 WWcW_PLCJS_COM-PLC-技.术_网
在额定电压时效率最高
电机在最高的可能速度下运行时效率最高
使用齿轮(可选购买有内置齿轮或齿轮在外的电机) WWW_PLCJS_COM-PLC-技.术_网
控制方法plcjs.技.术_网
无刷电机通过感应工作,必须使用专门的控制器
有许多不同类型的无刷直流电机,这些电机能以2极或4极工作
译码器 - 一种能对轮或电机架的转速计数, 为反馈回路测出转速的装置
转速计 - 测出电机电流变化以控制输出转矩的装置
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驱动器--线性电机
来源:http://www.societyofrobots.com/
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(此部分内容尚会进一步修改)
有关线性电机的点滴记录
*线性电机如同X-Y平面异步电动机
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*电机平面末端的磁场难以预测但必须要解决
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*有许多种类线性电机:音圈马达,无刷交流伺服电机,步进电机以及它们的变种
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*无刷铁芯线性电机齿槽力要小2%或更多
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*三相电机要求力的波动小
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*推力—移动质量比决定了线性电机的承载能力。
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移动质量越小意味承受外载能力越大。此外,由于在很大的加速度和减速度下移动质 量而产生的作用力,将使机器产生很大的振动。因些,好的线性电机工作时要保持移动质量尽可能小。
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*要考虑使两轴同时移动或独立运动
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*工作循环必须保持低温,避免过热
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*好的线性电机工作时必须使移动电缆长度尽可能短而寿命长
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*其它要考虑的因素:有效行程,分辩率,外加有效载荷,移动质量,精度,重复精度,直线度/平面度,最大速度,最小加速度,线圈电感等
电压
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*取决于线性电机的类型
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*一般电压越高意味着力矩越大,不过需要更大的动力
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*电机可以高于或低于额定电压下工作(适合其它设计要求)
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*在额定电压下工作效率最高
电流
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*买电机时要考虑止转和工作电流(最大和最小值)
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*止转电流—当接通电源而电机不能运转的电流
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*工作电流—当电机的阻力矩为零时的电流
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*最好是测定与电压、电流和所需力矩的关系曲线进行优化
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*当电机力矩变化时(如电机反转)预计有短暂的电流峰值
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*电流峰值—能达到2倍的止转电流,如果不加以保护的话能够损坏控制电路
*用二极管保护你的电路避免反向电流的损害
*检查你的电路的额定功率,如果有必要的话使用散热槽
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功率(电压 x 电流)
*经常使电机在接近止转电流情况下工作,或在大的力矩下经常反转,会使电机熔化
*如果不可避免的话要用电机散热槽
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力矩
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*在购买电机时,考虑止转力矩和工作力矩(最大和最小值)
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*止转力矩—在接通电源时,电机产生的不足以转动的力矩
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*工作力矩—当阻力矩为零时的电机的力矩
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*电压变化将改变力矩
速度
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*电机在速度最高时工作效率最大
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*电机上传动装置可以使电机转得更快,但是输出转速越低则力矩越大
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*记住力矩决定加速度,因此一个加速性能差的高速机器人其实就是低速机器人
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*如果不确定的话,优先考虑力矩而不是速度
效率
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*在额定电压工作时效率最高
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*以最大速度工作时电机效率最高
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*摩擦力与低速运动有关
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*使用传动装置(可选购买有内置齿轮或齿轮在外的电机)
控制方法
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*取决于电机类型
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*大多数线性电机同时提供专门的控制器
什么是伺服电机?inkel.roboticfan.com
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伺服电动机又称执行电动机,在自动控制系统中,用作执行元件,把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类,其主要特点是,当信号电压为零时无自转现象,转速随着转矩的增加而匀速下降。
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伺服电机电流
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除了你现在很难预测并要解决的反馈控制系统外,伺服电机电流工作如同直流电机一样。如果你的直流电机不在指定的角度,它将会很快产生大量电流到达该角度。此外还有其它性能。如果作一个实验,与伺服电机摆臂角度不变,悬挂精确重物, 被测量出的电流将不会是什么你所期待的。你会认为,电流会随重量线性增大而以一定的比例相应增大。然而你将得到的是无法预知曲线和倍率。
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总而言之, 伺服电机的电流情况尤其不可预知。
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止转力矩,止转电流,损耗电流inkel.roboticfan.com
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因为伺服电机包含直流电机,请参阅我的直流电机指南,学习一下有关伺服电机的止转特性。