近年來(lái)，新的電機(jī)技術(shù)的正在被更多應(yīng)用場(chǎng)景采用，并且成本比其它方案更低。幾乎每個(gè)工業(yè)機(jī)械應(yīng)用都涉及創(chuàng)建和控制某種類(lèi)型的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)設(shè)計(jì)人員考慮價(jià)格和性能要求時(shí)，氣動(dòng)系統(tǒng)可能是一個(gè)很好的低成本選擇，而液壓系統(tǒng)則可以提供更大的推力。不過(guò)，最常見(jiàn)的動(dòng)力仍是某種形式的電機(jī)。本文將重點(diǎn)介紹伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、直流電機(jī)的區(qū)別以及應(yīng)用方案介紹。

對(duì)于工業(yè)應(yīng)用來(lái)講，運(yùn)動(dòng)控制不僅僅是指通過(guò)旋轉(zhuǎn)電機(jī)來(lái)產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)，通常還涉及到使用某種形式的驅(qū)動(dòng)來(lái)精確控制設(shè)備元件的位置、速度和加速度。標(biāo)準(zhǔn)的交流感應(yīng)電機(jī)和直流電機(jī)，最適合以定速或可變速度控制簡(jiǎn)單的開(kāi) / 關(guān)和連續(xù)運(yùn)行，但它們并不適合定位和精細(xì)控制。伺服控制器、驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)為所有類(lèi)型的運(yùn)動(dòng)控制提供了非常高的性能，但其復(fù)雜性使工程和采購(gòu)成本上升。在成本方面，步進(jìn)電機(jī)的成本比伺服解決方案更低，但控制精度卻比標(biāo)準(zhǔn)交流感應(yīng)或直流電機(jī)更高。

而步進(jìn)電機(jī)與伺服電機(jī)都為運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品，但在產(chǎn)品性能上有所不同。步進(jìn)電機(jī)是一種離散運(yùn)動(dòng)的裝置，接到一個(gè)命令就執(zhí)行一步。步進(jìn)電機(jī)把輸入的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰啤．?dāng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器收到一個(gè)脈沖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度。伺服電機(jī)是指在伺服系統(tǒng)中將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象，可控制速度、位置精度。

應(yīng)用方面，步進(jìn)電機(jī)需求與經(jīng)濟(jì)、科技、工業(yè)自動(dòng)化水平以及步進(jìn)電機(jī)自身技術(shù)發(fā)展水平有關(guān)。在傳統(tǒng)行業(yè)如辦公自動(dòng)化、數(shù)碼相機(jī)、家用電器等市場(chǎng)已達(dá)到飽和狀態(tài)，而新興行業(yè)不斷涌現(xiàn)，如 3D 打印、太陽(yáng)能發(fā)電、醫(yī)療設(shè)備、汽車(chē)應(yīng)用等。目前，3D 打印在研發(fā)技術(shù)上不斷突破，在下游應(yīng)用場(chǎng)景不斷拓寬，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)規(guī)模都有約 30%的增速。

3D 打印以數(shù)字模型為基礎(chǔ)，將材料逐層堆積，制造出實(shí)體物品。電機(jī)是 3D 打印機(jī)上重要的動(dòng)力部件，電機(jī)的精度影響 3D 打印效果的好壞，一般 3D 打印采用步進(jìn)電機(jī)。伺服電機(jī)主要適合要求運(yùn)行平穩(wěn)、低噪音、響應(yīng)快、使用壽命長(zhǎng)、高輸出扭矩的應(yīng)用場(chǎng)合。廣泛應(yīng)用于ATM機(jī)、噴繪機(jī)、刻字機(jī)、寫(xiě)真機(jī)、噴涂設(shè)備、醫(yī)療儀器及設(shè)備、計(jì)算機(jī)外設(shè)及海量存儲(chǔ)設(shè)備、精密儀器、工業(yè)控制系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化、機(jī)器人等領(lǐng)域。

直流電機(jī)的應(yīng)用比較廣泛，磁懸浮列車(chē)和地鐵可以由直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)，具有高速、舒適、安全、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。.在工業(yè)方面，直流電機(jī)在DC傳動(dòng)和物料運(yùn)輸方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，如分揀輸送線和電梯。在各種工業(yè)機(jī)床中，也可以廣泛使用直流電機(jī)代替旋轉(zhuǎn)電機(jī)，主要利用氣速快、精度高的特點(diǎn)，如直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的沖床、壓鑄機(jī)、電火花成型機(jī)等。

而小功率的直流電機(jī)在生活之中的應(yīng)用范圍也非常大。像可以充電用的直流的電動(dòng)推剪，可以遙控的兒童直流電機(jī)的玩具。驅(qū)動(dòng)爆米花用的燒鍋的直流電機(jī)等等。像除草機(jī)、吸塵器等也可以采用直流電機(jī)。

相關(guān)芯片、方案推薦:

高性能驅(qū)動(dòng)HPM6750芯片

HPM6750采用雙RISC-V內(nèi)核，主頻達(dá)816MHz ，憑借先楫半導(dǎo)體的創(chuàng)新總線架構(gòu)、高效的L1緩存和本地存儲(chǔ)器，創(chuàng)下了MCU 高于 9000 CoreMark和 4500以上 的DMIPS性能新記錄，創(chuàng)造了RISC-V 全球主頻和跑分新紀(jì)錄。除了高算力RISC-V CPU，HPM6700系列產(chǎn)品還創(chuàng)造性地整合了一系列高性能外設(shè)：包括支持2D圖形加速的顯示系統(tǒng)、高速USB、千兆以太網(wǎng)、CAN FD等通訊接口，高速12位和高精度16位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，面向高性能電機(jī)控制和數(shù)字電源的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。

此外，HPM6750系列芯片支持4套電機(jī)控制單元，每個(gè)單元包括1個(gè)PWM定時(shí)器，一個(gè)正交編碼器接口，一個(gè)霍爾傳感器接口和1個(gè)互聯(lián)管理接口，配合片上提供的數(shù)模轉(zhuǎn)換ADC模塊和ACMP等外設(shè)，可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)控制4個(gè)電機(jī)。包含1個(gè)同步定時(shí)器，可以用于4套電機(jī)控制單元間進(jìn)行同步，實(shí)現(xiàn)HMI與四軸伺服運(yùn)動(dòng)控制，無(wú)需總線通信反饋與交互控制，片內(nèi)完成所有數(shù)據(jù)采集、處理和顯示，對(duì)伺服控制和四電機(jī)的同步控制效率大大提高。

高速3D打印解決方案

方案簡(jiǎn)介：基于HPM6280高性能CPU，內(nèi)置FOC算法+H橋驅(qū)動(dòng)芯片，以50K電流環(huán)頻率實(shí)現(xiàn)4軸步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)控制，步進(jìn)電機(jī)速度>1200RPM。該方案是專(zhuān)業(yè)為3D打印行業(yè)訂制，也適合舞臺(tái)燈光、雕刻機(jī)、飛達(dá)、橫機(jī)等行業(yè)應(yīng)用。

方案特點(diǎn)：該行業(yè)定制化方案相比3D打印行業(yè)傳統(tǒng)TMC控制方案，具有高速打印、低系統(tǒng)成本、高同步性的優(yōu)勢(shì)。

機(jī)械臂-伺服控制器

方案簡(jiǎn)介：基于HPM6280高性能雙核MCU, 先進(jìn)精準(zhǔn)控制模塊和多達(dá)32路PWM的電機(jī)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)單芯片控制雙軸和四軸伺服驅(qū)動(dòng)器，同時(shí)也可以驅(qū)動(dòng)音圈電機(jī)。該方案非常適合工業(yè)機(jī)器臂、協(xié)同機(jī)器人、AGV、服務(wù)機(jī)器人等行業(yè)的應(yīng)用。

方案特點(diǎn)：該產(chǎn)品充分利用HPM6200的雙核600MHz，支持FPU+DSP指令, 16bit ADC, 數(shù)字濾波器, PLA等特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了高性?xún)r(jià)比的機(jī)器人伺服驅(qū)動(dòng)。

致遠(yuǎn)MR6450核心板/EPC6450-AWI工控板

方案簡(jiǎn)介：MR6450核心板是ZLG致遠(yuǎn)電子推出的首款RISC-V核心板，采用完全國(guó)產(chǎn)自主的RISC-V內(nèi)核的HPM6450處理器，主頻高達(dá)816MHz，內(nèi)置8MB/32MB SDRAM，8MB Flash。EPC6450-AWI工控板搭載MR6450-WB32F8AWI-L核心板，將3路CANFD、2路百兆以太網(wǎng)口、1路USB-Host接口、1路DVP數(shù)字?jǐn)z像頭等資源悉數(shù)引出。

方案特點(diǎn)：816MHz主頻15路串口4路CAN FD2路千兆以太網(wǎng)支持AWorksLP應(yīng)用領(lǐng)域：電機(jī)控制、新能源、汽車(chē)儀表、醫(yī)療儀器、工業(yè)PLC、邊緣計(jì)算、音頻設(shè)備、人機(jī)界面