سروو موتور در مقابل استپر موتور: درک تفاوت ها

هنگامی که به موقعیت یابی و کنترل سرعت دقیق نیاز است، اکثر مهندسان به سراغ سروو موتور و استپر موتور (موتور پله ای) می‌روند. اما تفاوت این دو چیست و کدام گزینه مناسب است؟

هنگامی که مهندسان اصطلاح “موتور” را می‌شنوند، معمولاً به موتورهای AC و DC فکر می‌کنند. 

این موتورها در کاربردهای حرکت ثابت مانند چرخ فلایویل یا تسمه نقاله یافت می‌شوند. در اتوماسیون صنعتی می‌توانید دو نوع موتور دیگر پیدا کنید: سروو موتور و استپر موتور. 

این موتورها در کاربردهایی استفاده می‌شوند که حرکت، سرعت و گشتاور دقیق مورد نیاز است. در این مقاله، تفاوت‌های بین سروو موتورها و موتورهای پله‌ای را با هم مقایسه می‌کنیم و کاربردهای معمولی را برای هر دو نشان می‌دهیم.

سروو موتورها به دلیل حلقه بازخورد و سیستم درایوشان با موتورهای حرکت پیوسته متفاوت هستند.

سروو موتور چیست؟

موتور سروو واقعاً کاملاً شبیه یک موتور حرکت مداوم معمولی است. موتورهای سروو AC و DC، موتورهای برس (brush) دار و بدون برس و موتورهای سنکرون یا ناهمزمان (القایی) وجود دارند. 

چیزی که سروو موتورها را از موتورهای معمولی متمایز می‌کند، حلقه بازخورد و سیستم درایو است.

هر سروو موتور دارای یک انکودر و کنترل کننده درایو است: انکودر موقعیت شفت را به کنترل کننده درایو گزارش می‌دهد، بنابراین یک سیستم حلقه بسته ایجاد می‌کند. 

سیستم درایو قبل از اعمال جریان به موتور، ولتاژ ورودی را تقویت و فیلتر می‌کند. PLC موقعیت و سرعت موتور را به سیستم درایو می‌گوید. 

با توجه به ماهیت AC یا DC موتور، سرعت موتور توسط سیگنال‌های موج سینوسی و PWM نسبتاً معمولی کنترل می‌شود.

درست مانند یک موتور AC معمولی، تنظیم فرکانس باعث تغییر سرعت موتور می‌شود.

مشابه یک موتور DC معمولی، تغییر ولتاژ باعث تغییر سرعت می‌شود. با سروو موتور AC، درایو سیگنال الکتریکی را از یک PLC یا سایر کنترلرها می‌پذیرد و سیستم درایو جریان را با فرکانس خاصی تا رسیدن به موقعیت مورد نظر شفت موتور ارسال می‌کند.

استپر موتور چیست؟

یک موتور پله ای هنوز از یک میدان مغناطیسی دوار برای تبدیل جریان الکتریکی به حرکت چرخشی استفاده می‌کند، اما دارای چگالی بسیار بالاتری از قطب های مغناطیسی است. 

موتورهای پله ای یک چرخش کامل را به بخش های مساوی زیادی تقسیم می‌کنند. 

هنگامی که یک قطب مغناطیسی فعال می‌شود، شفت خروجی یک بخش یا یک “پله” را حرکت می‌دهد و نام موتور “استپر” را می‌دهد. اگر قطب ها به ترتیب در فرکانس بالا انرژی داده شوند، حرکت چرخشی صاف به نظر می‌رسد.

این نوع کنترل معمولاً با کارت های خروجی خاصی انجام می‌شود که می‌توانند فرکانس خروجی بالای مورد نیاز را کنترل کنند. با افزایش چگالی قطعات، دقت موقعیت شفت خروجی نیز افزایش می‌یابد. 

موتورهای پله ای معمولاً انکودر ندارند زیرا قطعات به طور دقیق تقسیم می‌شوند. یک موتور پله ای می‌تواند به سادگی با شمارش تعداد دفعاتی که خروجی ها انرژی می‌گیرند، فرمان بچرخاند تعداد درجه خاصی را بچرخاند.

موتورهای پله ای نیازی به انکودر ندارند زیرا قطعات به طور دقیق تقسیم می‌شوند.

کاربردهای سروو موتور و استپر موتور

سرو موتور (Servo Motor)

به طور معمول، یک سروو موتور با یک جعبه دنده، کنترل کننده درایو و یک محرک خطی ترکیب می‌شود که می‌تواند یک پیچ سرب یا تسمه و سیستم قرقره باشد که حرکت چرخشی را به حرکت خطی تبدیل می‌کند. 

این سیستم برای جابجایی دقیق و دقیق ابزار از یک نقطه به نقطه دیگر استفاده می‌شود.

سروو موتورها به دلیل سرعت و دقت در کاربردهای انتخاب و جابجایی به خوبی کار می‌کنند

در داخل PLC، نسبت گیربکس و نسبت های محرک وارد یک الگوریتم مقیاس بندی می‌شوند.

به طوری که وقتی PLC به سروو فرمان می‌دهد که یک فاصله مشخص را با سرعت خاصی حرکت کند، سیستم درایو قادر خواهد بود فرکانس خاص را محاسبه کند و سروو را متوقف کند. 

پس از اینکه انکودر تعداد صحیح چرخش ها را گزارش کرد. این نوع سیستم معمولاً در ایستگاه‌های انتخاب و مکان یافت می‌شود که در آن یک قطعه باید از یک مکان برداشته شود و در مکان دیگری قرار گیرد. 

سروو موتورها به دلیل سرعت و دقت خود ابزاری عالی برای ایستگاه های انتخاب و جابجایی هستند.

یک ربات مفصل دار دارای شش سروو موتور و گیربکس است. این ربات یک افکت کننده انتهایی را به صورت کنترل شده به اطراف حرکت می‌دهد. 

با ظرفیت گشتاور بالای سروو موتورها، ربات ها می‌توانند محموله های بزرگی را در سرتاسر پاکت کاری خود جابه جا کنند. سروو موتورها همچنین توانایی کنترل دقیق گشتاور خروجی خود را دارند. این ویژگی موتورهای سروو را به انتخابی عالی برای کاربردهای پرس تبدیل می‌کند.

موتور پله ای (Stepper Motor)

موتورهای پله‌ای به دلیل حرکات تحت کنترل برای ماشین کاری مناسب هستند

موتورهای پله ای دارای ویژگی های منحصر به فردی هستند که آنها را کاندیدای عالی برای پروفایل های حرکتی بسیار خاص می‌کند. 

آنها قابلیت استفاده از گشتاور کامل در حالت سکون را دارند. سرعت را می‌توان با فرکانس پالس های هر قطب کنترل کرد و می‌تواند با سرعت های بسیار پایین بدون خطر گرم شدن بیش از حد بچرخد.

با این ویژگی‌های خاص و قیمت کمتر، موتورهای پله‌ای را می‌توان به طور معمول در ماشین‌های چاپ سه بعدی، مراکز ماشین‌کاری CNC، تجهیزات جوشکاری و روباتیک‌های ارزان قیمت پیدا کرد. 

ضریب فرم کوچک، عملکرد ولتاژ DC و طراحی حلقه باز، موتورهای پله ای را به انتخابی عالی برای علاقه مندان و لوازم الکترونیکی کوچک تبدیل می‌کند. موتورهای پله ای در کاربردهایی که باید حرکات آهسته کوچک انجام شود، به خوبی کار می‌کنند.

مقایسه سروو موتور و استپر موتور

هدف کلی سروو موتور و استپر موتور ارائه کنترل دقیق سرعت و موقعیت یابی است. با این حال این دو طراحی موتور با یکدیگر متفاوت هستند.

سروو موتور از نظر طراحی به یک موتور معمولی نزدیکتر است. اما دارای یک سیستم حلقه بسته و فناوری کنترل کننده پیشرفته است.

یک موتور پله ای از نظر طراحی متفاوت ترین است. و برای دستیابی به موقعیت یابی به سیستم حلقه بسته نیاز ندارد. اگرچه بسیاری از سیستم های پله ای از افزودن انکودر بهره می‌برند.

برخی از کاربردهای این موتورها به دلیل اهداف مشابه با یکدیگر همپوشانی دارند. اما زمانی که به سرعت‌های بالاتر و گشتاور بالاتری نیاز است، 

سروو موتور انتخاب بهتری است. هنگامی که سرعت های آهسته تر و موقعیت یابی با دقت بالاتر مورد نیاز است، موتور پله ای انتخاب بهتری است.

گشتاور

هنگام طراحی یک سیستم حرکتی، قبل از انتخاب یک موتور پله ای یا موتور سروو باید ملاحظات زیادی را در نظر گرفت. من دوست دارم با گشتاور شروع کنم. 

اگر قرار است سیستم شما به مقدار زیادی یا حتی مقدار قابل توجهی گشتاور نیاز داشته باشد، سروو موتور راه حل بهتری است. 

یکی از ویژگی های منحصر به فرد استپر موتور، نگه داشتن گشتاور در سرعت صفر است. اگر برنامه من نیاز به قفل شدن ابزار در جای خود یا نگه داشتن آن دارد، ممکن است یک موتور پله ای مناسب تر باشد.

دقت

با توجه به دقت، یک سروو موتور معمولی در حدود +-۰.۰۲ درجه دقت دارد، در حالی که یک موتور پله ای تا +-۰.۰۰۵ درجه دقیق است.

پاسخگویی (رسپانسیو)

آخرین معیاری که من در نظر می‌گیرم پاسخگو بودن برنامه است. موتورهای پله ای، بر اساس طراحی، به سرعت تغییر موقعیت می‌دهند. به سادگی چند خروجی را روشن کنید و شفت خروجی باید چند درجه بچرخد. 

سروو موتورها قبل از شروع به حرکت، مقدار کمی خطا را در موقعیت خود ایجاد می‌کنند. این تاخیر ممکن است برای چشم انسان کوتاه به نظر برسد. اما هنگام حرکت ابزار برش در امتداد یک محور چرخان، این تاخیر می‌تواند باعث نقص در پرداخت سطح شود.

اهمیت انتخاب موتور

بسیار مهم است که درخواست خود را تجزیه و تحلیل کنید. و مطمئن شوید که موتور صحیح را برای کار انتخاب کرده اید.

در غیر این صورت، ممکن است خیلی بیشتر از نیاز خود پول خرج کنید، یا ممکن است آرزو کنید که ای کاش مقداری بیشتر برای عملکرد مناسب خرج می‌کردید.

امیدوارم از خواندن مقاله (سروو موتور در مقابل استپر موتور: درک تفاوت ها) لذت برده باشید. 

جهت کسب اطلاعات بیشتر اینجا کلیک کنید.