Stepper Motors vs. Servo Motors

Επιλογή μεταξύ σερβοκινητήρα και α βηματικός κινητήρας μπορεί να είναι μια μεγάλη πρόκληση που περιλαμβάνει την εξισορρόπηση πολλών παραγόντων σχεδιασμού. Οι εκτιμήσεις κόστους, η ροπή, η ταχύτητα, η επιτάχυνση και το κύκλωμα κίνησης παίζουν ρόλο στην επιλογή του καλύτερου κινητήρα για την εφαρμογή σας. Εξετάσαμε τις χρήσεις και τα δυνατά τους σημεία για να σας βοηθήσουμε να επιλέξετε τον κατάλληλο κινητήρα για την εφαρμογή σας.

Συνολικά ευρήματα

Οι βηματικοί και οι σερβοκινητήρες διαφέρουν με δύο βασικούς τρόπους: τη βασική τους κατασκευή και τα μέσα ελέγχου τους. Και οι δύο παρέχουν περιστροφική δύναμη για την κίνηση ενός συστήματος. Τα stepper έχουν περισσότερα σκαλοπάτια ή θέσεις που μπορεί να κρατήσει ο κινητήρας.

Συνολικά, οι σερβοκινητήρες είναι οι καλύτεροι για εφαρμογές υψηλής ταχύτητας και υψηλής ροπής. Ο σχεδιασμός του βηματικού κινητήρα παρέχει σταθερή ροπή συγκράτησης χωρίς την ανάγκη τροφοδοσίας του κινητήρα. Η ροπή ενός βηματικού κινητήρα σε χαμηλές στροφές είναι μεγαλύτερη από έναν σερβοκινητήρα ίδιου μεγέθους. Ωστόσο, οι σερβομηχανισμοί μπορούν να επιτύχουν υψηλότερη συνολική ταχύτητα.

Αριθμός βημάτων: Οι Stepper Motors προσφέρουν μεγαλύτερη ποικιλία

Οι βηματικοί κινητήρες έχουν συνήθως 50 έως 100 μαγνητικά ζεύγη βόρειων και νότιων πόλων που παράγονται είτε από μόνιμο μαγνήτη είτε από ηλεκτρικό ρεύμα. Συγκριτικά, οι σερβοκινητήρες έχουν λιγότερους πόλους, συχνά 4 έως 12 συνολικά.

Κάθε ένα προσφέρει ένα φυσικό σημείο ακινητοποίησης για τον άξονα του κινητήρα. Ο μεγαλύτερος αριθμός στάσεων επιτρέπει σε έναν βηματικό κινητήρα να κινείται με ακρίβεια και ακρίβεια μεταξύ του καθενός και του επιτρέπει να λειτουργεί χωρίς ανάδραση θέσης για πολλούς εφαρμογές. Οι σερβοκινητήρες συχνά απαιτούν α περιστροφικός κωδικοποιητής για να παρακολουθείτε τη θέση του άξονα του κινητήρα, ειδικά εάν χρειάζεται να κάνει ακριβείς κινήσεις.

Μηχανισμός οδήγησης: Τα stepper είναι πιο ακριβή

Η οδήγηση ενός βηματικού κινητήρα σε μια ακριβή θέση είναι πολύ πιο απλή από την οδήγηση ενός σερβοκινητήρα. Με έναν βηματικό κινητήρα, ένας μόνος παλμός κίνησης θα μετακινήσει τον άξονα του κινητήρα ένα βήμα, από τον έναν πόλο στον επόμενο. Δεδομένου ότι το μέγεθος βήματος ενός δεδομένου κινητήρα είναι σταθερό σε ένα ορισμένο ποσοστό περιστροφής, η μετάβαση σε μια ακριβή θέση είναι θέμα αποστολής του σωστού αριθμού παλμών.

Αντίθετα, οι σερβοκινητήρες διαβάζουν τη διαφορά μεταξύ της τρέχουσας θέσης κωδικοποιητή και της θέσης στην οποία δόθηκε εντολή και προσαρμόζουν το ρεύμα που απαιτείται για να μετακινηθούν στη σωστή θέση. Με το σημερινό ψηφιακά ηλεκτρονικά, Οι βηματικοί κινητήρες ελέγχονται πολύ πιο εύκολα παρά σερβοκινητήρες.

Απόδοση: Οι σερβομηχανισμοί είναι καλύτεροι σε υψηλές ταχύτητες

Για εφαρμογές που απαιτούν υψηλή ταχύτητα και υψηλή ροπή, οι σερβοκινητήρες λάμπουν. Οι βηματικοί κινητήρες κορυφώνονται γύρω στις ταχύτητες των 2.000 RPM, ενώ οι σερβοκινητήρες είναι διαθέσιμοι πολλές φορές πιο γρήγορα. Οι σερβοκινητήρες διατηρούν επίσης την ονομαστική ροπή τους σε υψηλές ταχύτητες, έως και το 90% της ονομαστικής ροπής είναι διαθέσιμο από έναν σερβομηχανισμό υψηλής ταχύτητας.

Οι σερβομηχανισμοί είναι πιο αποδοτικοί από τους βηματικούς κινητήρες, με αποδόσεις μεταξύ 80-90%. Ένας σερβοκινητήρας μπορεί να παρέχει περίπου τη διπλάσια ονομαστική του ροπή για μικρά χρονικά διαστήματα, παρέχοντας μια γεώτρηση χωρητικότητας για ανάληψη όταν χρειάζεται. Επιπλέον, οι σερβοκινητήρες είναι αθόρυβοι, διαθέσιμοι σε Μονάδα AC και DC, και μην δονηθείτε ή υποφέρετε από προβλήματα συντονισμού.

Οι βηματικοί κινητήρες χάνουν σημαντικό μέρος της ροπής τους καθώς πλησιάζουν τη μέγιστη ταχύτητα οδήγησης. Είναι χαρακτηριστική η απώλεια 80% της ονομαστικής ροπής στο 90% της μέγιστης ταχύτητας. Οι βηματικοί κινητήρες δεν είναι επίσης τόσο καλοί όσο οι σερβοκινητήρες στην επιτάχυνση ενός φορτίου. Η απόπειρα επιτάχυνσης ενός φορτίου πολύ γρήγορα όπου το stepper δεν μπορεί να δημιουργήσει αρκετή ροπή για να μετακινηθεί στο επόμενο βήμα πριν από τον επόμενο παλμό μετάδοσης κίνησης, θα έχει ως αποτέλεσμα ένα βήμα παράλειψης και απώλεια θέσης.

Τελική ετυμηγορία

Η επιλογή του καλύτερου κινητήρα για την εφαρμογή σας εξαρτάται από μερικά βασικά κριτήρια σχεδιασμού για το σύστημά σας, συμπεριλαμβανομένων κόστος, απαιτήσεις ακρίβειας θέσης, απαιτήσεις ροπής, διαθεσιμότητα ισχύος μετάδοσης κίνησης και επιτάχυνση απαιτήσεις.

Οι βηματικοί κινητήρες είναι πιο κατάλληλοι για εφαρμογές χαμηλότερης επιτάχυνσης και υψηλής ροπής συγκράτησης. Οι σερβοκινητήρες είναι ικανοί να παρέχουν περισσότερη ισχύ από τους βηματικούς κινητήρες, αλλά απαιτούν πολύ πιο περίπλοκα κυκλώματα μετάδοσης κίνησης και ανάδραση θέσης για ακριβή τοποθέτηση. Συχνά απαιτούν κιβώτια ταχυτήτων, ειδικά για λειτουργία χαμηλότερης ταχύτητας. Η απαίτηση για κιβώτιο ταχυτήτων και κωδικοποιητή θέσης καθιστά τα σχέδια σερβοκινητήρων πιο περίπλοκα μηχανικά και αυξάνουν τις απαιτήσεις συντήρησης για το σύστημα.

Εάν η ακρίβεια θέσης είναι απαραίτητη, είτε το φορτίο στον κινητήρα δεν πρέπει ποτέ να υπερβαίνει τη ροπή του είτε το βήμα πρέπει να συνδυαστεί με έναν κωδικοποιητή θέσης για να διασφαλιστεί η ακρίβεια. Οι βηματικοί κινητήρες υποφέρουν επίσης από προβλήματα δόνησης και συντονισμού. Σε ορισμένες ταχύτητες, εν μέρει ανάλογα με τη δυναμική του φορτίου, α ο βηματικός κινητήρας μπορεί να εισέλθει σε συντονισμό και δεν μπορείτε να οδηγήσετε το φορτίο. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα παραλείψεις βημάτων, ακινητοποιήσεις κινητήρων, υπερβολικούς κραδασμούς και θόρυβο.