Alegerea între un servomotor și un motor pas cu pas poate fi o provocare care implică echilibrarea mai multor factori de proiectare. Considerațiile privind costurile, cuplul, viteza, accelerația și circuitele de acționare joacă un rol în selectarea celui mai bun motor pentru aplicația dvs.
Diferențele de bază între motoarele Stepper și Servo
Motoarele stepper și servomotoare diferă în două moduri-cheie, în construcția lor de bază și în modul în care acestea sunt controlate. Motoarele stepper au un număr mare de poli, perechi magnetice de polii nord și sud generați fie de un magnet permanent, fie de un curent electric, de obicei 50 până la 100 de poli. În comparație, servomotoarele au foarte puțini poli, adesea între 4 și 12 în total. Fiecare pol oferă un punct natural de oprire pentru arborele motorului. Numărul mai mare de poli permite unui motor pas cu pas să se miște exact și precis între fiecare pol și permite unui pas cu pas să funcționeze fără feedback pozitiv pentru multe aplicații. Servo motoarele necesită adesea un codificator de poziție pentru a urmări poziția arborelui motorului, mai ales dacă sunt necesare mișcări precise.
Conducerea unui motor pas cu pas într-o poziție precisă este mult mai simplă decât conducerea unui servomotor. Cu un motor pas cu pas, un singur impuls de acționare va mișca arborele motorului cu un pas, de la un pol la altul. Deoarece dimensiunea pasului unui motor dat este fixată la o anumită rotație, trecerea la o poziție precisă este pur și simplu o problemă de a trimite numărul corect de impulsuri. În contrast, servomotoarele au citit diferența dintre poziția curentă a encoderului și poziția la care au fost comandate și doar curentul necesar pentru a trece la poziția corectă. Cu ajutorul electronicii digitale de astăzi, motoarele pas cu pas sunt mult mai ușor de control decât servomotoarele.
Avantaje Stepper
Motoarele Stepper oferă mai multe avantaje față de servomotoarele dincolo de numărul mai mare de poli și controlul mai ușor al mașinii. Proiectarea motorului pas cu pas asigură un cuplu constante fără a fi necesară alimentarea motorului. Cuplul unui motor pas cu pas la turații reduse este mai mare decât un servomotor de aceeași dimensiune. Unul dintre cele mai mari avantaje ale motoarelor stepper este costul și disponibilitatea lor relativ scăzută.
Servo Avantaje
Pentru aplicații în care este nevoie de turație mare și cuplu mare, servomotoarele strălucesc. Motoarele stepper ating maxime de 2.000 rpm, în timp ce servomotoarele sunt disponibile de mai multe ori mai repede. Servomotoarele își mențin, de asemenea, turația la viteză mare, până la 90% din cuplul nominal este disponibil de la un servo la viteză mare. Servomotoarele sunt, de asemenea, mai eficiente decât motoarele pas cu pas cu eficiență între 80-90%. Un motor servomotor poate furniza aproximativ două ori cuplul nominal pentru perioade scurte de timp, oferind o fantă de capacitate de extragere din momentul în care este necesar. În plus, servomotoarele sunt destul de disponibile, disponibile în unități AC și DC și nu vibrează sau nu suferă probleme de rezonanță.
Stepper Limitations
Pentru toate avantajele lor, motoarele pas cu pas au câteva limitări care pot cauza probleme semnificative de implementare și funcționare în funcție de aplicația dvs. Motoarele Stepper nu au nicio putere de rezervă. De fapt, motoarele pas cu pas pierde o cantitate semnificativă de cuplu când se apropie de viteza maximă a șoferului. O pierdere de 80% din cuplul nominal la 90% din viteza maximă este tipică. Motoarele stepper nu sunt, de asemenea, la fel de bune ca motoarele servo în accelerarea unei sarcini. Încercarea de a accelera o sarcină prea repede, în cazul în care pasagerul nu poate genera un cuplu suficient pentru a trece la următoarea etapă înainte ca următorul impuls de conducere să ducă la un pas depășit și o pierdere în poziție. Dacă precizia poziționării este esențială, fie sarcina pe motor nu trebuie să depășească niciodată cuplul său, fie pasul trebuie combinat cu un encoder de poziție pentru a asigura precizia poziționării. Motoarele Stepper suferă și probleme de vibrații și de rezonanță. La anumite viteze, parțial în funcție de dinamica sarcinii, un motor pas cu pas poate intra în rezonanță și nu poate să conducă sarcina.
Acest lucru duce la trecerea peste etape, motoare blocate, vibrații excesive și zgomot.
Servo Limitations
Motoarele servo sunt capabile să furnizeze mai multă putere decât motoarele pas cu pas, dar necesită circuite de antrenare mult mai complexe și feedback pozițional pentru o poziționare precisă. Motoarele servo sunt, de asemenea, mult mai scumpe decât motoarele pas cu pas și sunt adesea mai greu de găsit. Servo motoarele necesită adesea cutii de viteze, în special pentru funcționarea cu viteză redusă. Cerința pentru o cutie de viteze și un codificator de poziție face ca proiectarea servomotoarelor să fie mai complexă din punct de vedere mecanic și să sporească cerințele de întreținere pentru sistem. În primul rând, servomotoarele sunt mai scumpe decât motoarele pas cu pas înainte de a adăuga costul unui codificator de poziție.
rezumat
Selectarea celui mai bun motor pentru aplicația dvs. depinde de câteva criterii cheie de proiectare pentru sistemul dvs., inclusiv costul, cerințele de precizie a poziției, cerințele de cuplu, disponibilitatea puterii de rulare și cerințele de accelerare. În general, servomotoarele sunt cele mai bune pentru aplicații de mare viteză și cupluri înalte, în timp ce motoarele pas cu pas sunt mai potrivite pentru accelerații mai mici, aplicații cu cuplu ridicat.