一文看懂步进电机和舵机及伺服电机的区别

　　一、步进电机和舵机及伺服电机的区别

　　步进电机：是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。简单的说是靠电脉冲信号来控制角度与转动圈数。所以说他只靠脉冲信号来决定转动多少。因没有传感器，所以停止角度会有偏差。但是精确的脉冲信号则会将偏差减至最低。

　　伺服电机：靠伺服控制电路来控制电机的转速，通过传感器来控制转动位置。所以位置控制十分精确。而转速也是可变的。

　　舵机（电子舵机）：舵机的主要组成部分为伺服电机。其中包含伺服电机控制电路+减速齿轮组。哦，对了，伺服电机没有减速齿轮组。而舵机有减速齿轮组。

　　如果是限位舵机，靠输出轴下面的电位器来确定舵臂转向角度。舵机信号控制是一种脉宽调制（PWM）信号，凡是微控制器能轻松的产生这种信号。

　　二、步进电机基本原理

　　工作原理：

　　通常电机的转子为永磁体，当电流流过定子绕组时，定子绕组产生一矢量磁场。该磁场会带动转子旋转一角度，使得转子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。当定子的矢量磁场旋转一个角度。转子也随着该磁场转一个角度。每输入一个电脉冲，电动机转动一个角度前进一步。它输出的角位移与输入的脉冲数成正比、转速与脉冲频率成正比。改变绕组通电的顺序，电机就会反转。所以可用控制脉冲数量、频率及电动机各相绕组的通电顺序来控制步进电机的转动。

　　发热原理：

　　通常见到的各类电机，内部都是有铁芯和绕组线圈的。绕组有电阻，通电会产生损耗，损耗大小与电阻和电流的平方成正比，这就是我们常说的铜损，如果电流不是标准的直流或正弦波，还会产生谐波损耗；铁心有磁滞涡流效应，在交变磁场中也会产生损耗，其大小与材料，电流，频率，电压有关，这叫铁损。铜损和铁损都会以发热的形式表现出来，从而影响电机的效率。步进电机一般追求定位精度和力矩输出，效率比较低，电流一般比较大，且谐波成分高，电流交变的频率也随转速而变化，因而步进电机普遍存在发热情况，且情况比一般交流电机严重。

　　三、舵机的构造

　　舵机主要是由外壳、电路板、驱动马达、减速器与位置检测元件所构成。其工作原理是由接收机发出讯号给舵机，经由电路板上的 IC驱动无核心马达开始转动，透过减速齿轮将动力传至摆臂，同时由位置检测器送回讯号，判断是否已经到达定位。位置检测器其实就是可变电阻，当舵机转动时电阻值也会随之改变，藉由检测电阻值便可知转动的角度。一般的伺服马达是将细铜线缠绕在三极转子上，当电流流经线圈时便会产生磁场，与转子外围的磁铁产生排斥作用，进而产生转动的作用力。依据物理学原理，物体的转动惯量与质量成正比，因此要转动质量愈大的物体，所需的作用力也愈大。舵机为求转速快、耗电小，于是将细铜线缠绕成极薄的中空圆柱体，形成一个重量极轻的无极中空转子，并将磁铁置於圆柱体内，这就是空心杯马达。

　　为了适合不同的工作环境，有防水及防尘设计的舵机；并且因应不同的负载需求，舵机的齿轮有塑胶及金属之区分，金属齿轮的舵机一般皆为大扭力及高速型，具有齿轮不会因负载过大而崩牙的优点。较高级的舵机会装置滚珠轴承，使得转动时能更轻快精准。滚珠轴承有一颗及二颗的区别，当然是二颗的比较好。目前新推出的 FET 舵机，主要是采用 FET（Field Effect Transistor）场效电晶体。FET 具有内阻低的优点，因此电流损耗比一般电晶体少。