步进电机、伺服电机、舵机的原理和区别
步进电机、伺服电机、舵机的原理和区别@TOC
三者不是并列关系，因为步进电机和伺服电机是可以在功能上对比的；而舵机指的是伺服电机在航模、小型机器人等领域下常用的一个特殊版本，一般来说比较轻量、小型、简化和廉价，并附带减速机构。而步进电机和伺服电机本质上的最大区别在于，一个是开环控制，一个是闭环控制。步进电机接收的是电脉冲信号，根据信号数量转过相应的步距角。通俗来讲就是你推一下，我动一下。动的角度就是步距角，是步进电机的固有属性。假如步距角是15°，表示每接收一个脉冲电机就转过15°。所谓开环，就是只管控制，不管反馈。步进电机接收脉冲后转动，但不保证一定能转到。比如脉冲频率过高或者负载较大，就会造成失步，也就是没转到位。所以说使用步进电机的场合，要么不需要位置反馈，要么在其他设备上进行位置反馈。比如模型小车的车轮、光驱的光头、摄像机云台，以及各种行业机械设备等。
步进电机一般长这样：
内部结构则是这样：
步进电机与普通直流交流电机的原理均不同，步进转动靠的是定子线圈绕组不同相位的电流以及定子和转子上齿槽产生的转矩。而伺服电机则是闭环控制，即通过传感器实时反馈电机的运行状态，由控制芯片进行实时调节。一般工业用的伺服电机都是三环控制，即电流环、速度环、位置环，分别能反馈电机运行的角加速度、角速度和旋转位置。芯片通过三者的反馈控制电机各相的驱动电流，实现电机的速度和位置都准确按照预定运行。伺服电机能保证只要负载在额定范围内，就能达到很高的精度，具体精度首先受制于编码器的码盘，与控制算法也有很大关系。与步进电机原理结构不同的是，伺服电机由于把控制电路放到了电机之外，里面的电机部分就是标准的直流电机或交流感应电机。一般情况下电机的原始扭矩是不够用的，往往需要配合减速机进行工作，可以使用减速齿轮组或行星减速器。伺服电机常用于需要高精度定位的领域，比如机床、工业机械臂、机器人等。常见的伺服电机长这样：（里面有三环控制电路）
内部结构是这样：（这款是空心杯无刷直流电机）
而舵机则是国人起的俗称，因为航模爱好者们最初用它控制船舵、飞机舵面而得名。伺服电机的英文是servomotor。舵机呢？有人也叫servomotor，有人简称为servo。大概就是「伺服电机」和「小伺伺」的关系吧。从结构来分析，舵机包括一个小型直流电机，加上传感器、控制芯片、减速齿轮组，装进一体化外壳。能够通过输入信号（一般是PWM信号，也有的是数字信号）控制旋转角度。由于是简化版，原本伺服电机的三环控制被简化成了一环，即只检测位置环。廉价的方案就是一个电位器，通过电阻来检测，高级的方案则会用到霍尔传感器，或者光栅编码器。给模型用的舵机很多干脆就是塑料外壳加塑料齿轮组。比如著名的廉价舵机SG90，俗称9g舵机（因为重量是9g）：
稍一拆解就看到里面是这样的：
可以看到塑料齿轮组、电机、电位器、电路板等。
电机分类@TOC
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