舵机和电机到底有啥区别？选错直接影响使用效果

舵机和电机在本质上的区别, 其实仅仅用一句话就能说清楚。那就是, 舵机属于位置控制执行器, 而电机则是动力输出源。舵机在出厂的时候, 就已经内置了控制板、减速齿轮组以及位置传感器。

只要接收到一条PWM信号, 它就能够直接转到指定的角度。相比之下, 电机只负责进行转动这一项工作。至于具体的位置确定、转速调节以及启动和停止的控制, 这些全部都得依靠外部的控制器以及机械结构来实现。要是搞不清这一回事, 在采购环节就会选错型号。等到后面需要返工, 那花费的成本, 远远比多花几十块钱买对东西要高得多。

结构层面的根本差异

舵机其实属于集成化的模块类型, 它的外壳内部同时包裹了无刷电机或者有刷电机本体、常见的减速比在1:50到1:200之间的减速齿轮组、霍尔传感器或者编码器这种位置反馈装置, 还有一块专门的控制电路板, 当你接通电源以及信号线之后, 只需要三根电线就能直接进行操作和驱动, 至于普通的无源马达,它仅包含了转子组件、定子组件以及几根引出线伟创动力, 既不包含任何减速装置结构, 也不具备位置反馈机制, 更没有自带控制电路系统, 裸露的电机在通电运转时, 只会表现出一个高速旋转的轴体状态而已。

控制方式完全不同

舵机接收一条脉宽调制信号, 这个信号的频率通常是五十赫兹,周期是二十毫秒伟创动力舵机, 它的脉宽零点五毫秒对应的是一百八十度以外的零度角度, 它的一秒五毫米对应的是九十度角, 它还有一秒二点五厘米的对应着一百八十度的转角, 这条信号用来直接告诉这个机构去转到指定角度然后锁住状态, 如果信号消失, 该机构会维持当前的姿态不发生改变, 这种现象就被称作自锁功能。电机是不具备这种能力的。你需要另外配备伺服驱动器、编码器以及控制板, 并且自己去编写闭环。如果信号中断, 电机是停止转动还是依靠惯性继续旋转, 这完全取决于外部系统是如何进行设计的。

输出特性与适用场景

舵机的输出扭矩很大, 但是转速很低, 这是因为它经过了减速装置, 它的行程是固定的, 包括九十度、一百八十度和三百六十度连续旋转型, 这种特性让它非常适合用在那种转动到位之后就需要立刻锁住的场景里, 电机的转速很高, 扭矩却很小, 处于直驱状态的时候, 配上一个减速箱才能获得足够的扭矩, 它适合用在需要持续旋转或者高速运转的场景。

给大家举一个航模爱好者最常遇到的情况, 做一架固定翼的时候, 副翼、升降舵、方向舵需要精确偏转并保持, 这时候装的是舵机, 把三根线接到飞控上面, 这就搞定了, 而同一架的主动力螺旋桨需要持续高速旋转, 所以要装电机, 需要配电调、配桨叶, 另外进行控制。如果把舵机拿来用来制作螺旋桨动力系统, 就会发现扭矩以及转速方面根本不够用；如果使用普通电机再配合齿轮来制作副翼功能部件, 会导致体积庞大、重量过重、响应速度迟缓等全面超标的情况存在, 并且还需要自行去解决限位控制的问题。

选型行动建议

1. 你需要先把需求给弄明确了一件事情, 那就是到底是要把东西转到确定的那个位置去给它锁住不动了, 这种情形下选舵机就行了呢, 要么就是需要让它一直转下去或者是进行一个高速的驱动工作, 这样的话得选择电机配上减速箱再加上驱动器这一整套东西。

2. 需要看清楚扭矩和转速之间是不是匹配得好, 对于舵机来说, 要关注它的最大保持扭矩, 这个数值常见的范围是一千克厘米到二十五千克厘米, 而对于电机来说, 要先看清楚它为空载时的转速是多少以及额定扭矩又是多少, 然后再去计算减速比。

3. 我们来算一下线缆和空间的情况。舵机只要三根线就够了。电机至少需要动力线, 还需要控制信号线, 还要反馈线。驱动器本身也要占体积。

4. 关于精度的要求大家要给予足够的重视。如果你需要的角度精度控制得非常严格, 误差要保持在正零点五度以内, 那么强烈建议你选择带有霍尔编码器的舵机产品。要是你的应用场景对工业级的精度有更高的要求, 这种情况下, 就应该去考虑采用步进电机或者伺服电机的技术方案来解决。

我们在此再次郑重强调核心结论, 也就是要清楚认识舵机与电机的本质区别, 简单来说, 舵机是一种集成了位置控制功能的执行器, 而电机仅仅是一个纯粹的动力输出装置。

如果你在实际应用中需要实现到达指定位置后立即停止, 并且在不运转时能够保持锁定状态的需求, 请选择舵机；相反, 如果你的应用场景要求设备能够持续不断地旋转、追求更高的转速或者是需要巨大的扭矩配合长距离的运行行程, 那么正确的做法是选定单独的电机并配合控制器来使用。