استپر موتور چیست؟
هنگامی که یک قطب مغناطیسی فعال می‌شود، شفت خروجی یک بخش یا یک “پله” را حرکت می‌دهد.بر این اساس است که به این موتورها استپر یا پله‌ای گفته می‌شود. اگر قطب‌ها به ترتیب در فرکانس بالا انرژی داده شوند، حرکت چرخشی صاف به‌نظر می‌رسد.
معمولاً این نوع کنترل با کارت‌های خروجی خاصی که میتوانند فرکانس خروجی بالای مورد نیاز را کنترل کنند، انجام می‌شود. با افزایش چگالی قطعات، دقت موقعیت شفت خروجی نیز افزایش می‌یابد.
موتورهای پله‌ای معمولاً رمزگذار ندارند. زیرا قطعات به‌طور دقیق تقسیم می‌شوند. به یک موتور پله‌ای می توان دستور داد که تعداد درجه خاصی را با شمارش تعداد دفعاتی که خروجی‌ها انرژی می‌گیرند، بچرخاند.
سروو موتور چیست؟
سروو موتور کاملاً شبیه یک موتور حرکت مداوم معمولی دارد . چیزی که به‌عنوان تفاوت اصلی استپر موتور و سروو موتور مطرح می‌باشد و سروو موتورها را از موتورهای معمولی متمایز میکند، حلقه بازخورد و سیستم درایو است.
سروو موتور دارای یک رمزگذار و کنترل کننده درایو می‌باشد که موقعیت شفت را به کنترل کننده درایو گزارش می‌دهد؛ بنابراین یک سیستم حلقه بسته ایجاد می‌نماید. سیستم درایو قبل از اعمال جریان به موتور، ولتاژ ورودی را تقویت و فیلتر میکند.
بسته به ماهیت AC یا DC موتور، سرعت موتور توسط سیگنال‌های موج سینوسی کنترل می‌شود. درست مانند یک موتور AC معمولی، تنظیم فرکانس باعث تغییر سرعت موتور و مشابه یک موتور DC معمولی، تغییر ولتاژ باعث تغییر سرعت می‌شود.
با سروو موتور AC، درایو، سیگنال الکتریکی را از یک PLC یا کنترل کننده دیگر می‌پذیرد و سیستم درایو جریان را با فرکانس خاصی تا رسیدن به موقعیت مورد‌نظر شفت موتور ارسال میکند.
کاربرد سروو موتور و استپ موتور
هر دو نوع سیستم الکتریکی استپر موتور و سروو موتور با هدف تعیین موقعیت مکانی برای جابجایی دقیق بازو‌های مکانیکی و یا حرکت دقیق اجزای فیزیکی دستگاه‌های صنعتی با کاربردهای متفاوت طراحی شده‌اند. کاربرد بحث جدی در تفاوت استپر موتور با سروو موتور است.
در یک نگاه کلی برای هر دستگاه و یا سیستمی که در آنجا نیاز به سرعت بالا و گشتاور قابل تنظیم داریم، بهتر است تا از سروو موتورها استفاده کنیم. اما برای کارکرد در سرعت‌های کم، استفاده از استپر موتورها منطقی‌تر و به صرفه‌تر است.
انواع سروو موتور از امکانات الکترونیکی و کنترل بهتری به نسبت استپر موتورها برخوردار هستند. معمولاً تمامی درایو‌های طراحی شده برای کنترل سروو موتورها از قابلیت شبکه شدن برخوردار هستند و این موضوع از نکات مهم در تفاوت استپر موتور و سروو موتور است. چرا که معمولاً نمی‌‌توانیم درایور استپر موتورها را تحت شبکه راه اندازی کنیم. لذا برای طراحی تعداد زیاد موتورها با عملکرد دقیق در یک سیستم یکپارچه استفاده از سروو موتورها عملکرد بهتری دارد.
به طور کلی کاربرد این دو موتور به شرح زیر می باشد :
• ماشین‌کاری CNC:
موتورهای پله‌ای حرکات دقیقی را در ماشین‌آلات CNC انجام می‌دهند و از دقت در فرآیندهای برش و ماشین‌کاری اطمینان می‌دهند. این در حالی است که موتورهای سروو از بازخورد بلادرنگ برای تنظیمات سریع و دقیق مسیر ابزار درایو سروو در کاربردهای ماشین‌کاری CNC استفاده میکنند.
• چاپ سه بعدی:
موتورهای پله‌ای جزء پرینترهای سه بعدی هستند و برای چاپ‌های دقیق و پیچیده مناسب می‌باشند.
• رباتیک:
موتورهای پله‌ای دقت لازم را برای حرکت کنترل‌شده بازوها و اندام‌های رباتیک فراهم میکنند؛ اما موتورهای سروو برای کارهایی مانند عملیات انتخاب و جابه‌جایی که نیاز به حرکات سریع و دقیق دارند، چابکی و پاسخگویی را ارائه می‌دهند.
• دقت مقرون به صرفه:
سادگی و مقرون‌به‌صرفه بودن موتورهای پله‌ای، آنها را برای کاربردهایی که دقت در آنها اهمیت دارد، مناسب میکند.
• گیمبال‌های دوربین و هوافضا:
موتورهای سروو، حرکات صاف و پایدار را در گیمبال‌های دوربین تضمین میکنند و به کنترل سطوح و سیستم‌های تثبیت کننده در هوافضا کمک می‌‌نمایند.
تفاوت بین استپ موتور و سروو موتور
سیستم بازخورد
اولین تفاوت استپر موتور و سروو موتور این است که استپر موتور یک سیستم حلقه باز است به این معنی که هیچ بازخورد رمزگذار داخلی از موتور به درایو ندارد.
در این موتور کنترل‌کننده منطقی قابل برنامه‌ریزی (PLC) پالس‌های PWM/PTO و دستورات به درایو پله‌ای را همراه با سیگنال جهت، تولید میکند.
سپس درایو پله‌ای منبع تغذیه را به موتور می‌دهد و موتور شروع به چرخش در پله‌ها میکند و براساس تعداد پالس‌های شما موتور به‌صورت مرحله‌ای می‌چرخد.
اما سروو موتور سیستم حلقه بسته است. سروو موتور دارای یک رمزگذار داخلی است و بازخورد موقعیت فعلی را به درایو سروو می‌دهد، به‌همین دلیل یک سیستم حلقه بسته است. سپس سروو درایو منبع تغذیه را به موتور می‌دهد و موتور شروع به چرخش میکند.
موتور با کابل انکودر به سروو درایو، بازخورد در حال اجرا می‌دهد و ما میتوانیم این بازخورد را از طریق کابل‌های کنترل در PLC دریافت کنیم.
نقش انکودر در تفاوت استپر موتور با سروو موتور
حضور انکودر بحث کلیدی در تفاوت استپر موتور با سروو موتور می‌باشد. انکودر نوعی پالس شمار الکتریکی است که معمولاً در بخش انتهایی سروو موتورها نصب می‌شود. استپر موتورهای معمولی فاقد انکودر هستند. این انکودر وظیفه دارد تا مقدار جابجایی شفت موتور را برحسب تعداد پالس بشمارد و آن را به شکل سیگنال الکتریکی در اختیار درایو قرار بدهد. به نوعی حضور انکودر برای بازخورد اطلاعات حرکت انجام شده در سروو موتور است. به این ترتیب سیستم درایو مرکزی براساس پالس شمارش شده انکودر اطلاعات کافی از مقدار حرکت انجام شده سروو موتور را محاسبه میکند.
تفاوت دقت عملکرد سروو موتور و استپر موتور
دقت، اصلی‌ترین فاکتور در بررسی فنی و کاربردی انواع سروو موتور و استپر موتور می‌باشد. هر چند دقت موتور کاملا وابسته به تکنولوژی ساخت و دقت طراحی کمپانی سازنده دارد؛ اما در کل دقت کارکرد سروو موتورها خیلی بیشتر و بهتر از انواع استپر موتور می‌باشد. دقت بحث چالشی در تفاوت استپر موتور با سروو موتور است.
اگر پلاک درج شده بر بدنه هر نوع از این موتورها را با دقت مطالعه کنید، به عبارت Degree per Step خواهید رسید. این عبارت معرف مقدار جابجایی شفت خروجی موتور به ازای هر پالس ارسالی از جانب درایو موتور است. به این ترتیب با اعمال هر پالس محدوده خروجی موتور با زاویه به اندازه عدد قید شده در این عبارت جابجا می‌شود. هر اندازه این عدد کوچکتر باشد، قاعدتا دقت کارکرد سروو موتور و یا استپر موتور نیز افزایش پیدا میکند.
توان و گشتاور در سروو و استپر موتور
دقت اصل کلیدی در کار با انواع سروو و یا استپر موتور می‌باشد. به هر صورت از این موتورها برای تولید حرکت‌های کاملاً دقیق استفاده می‌‌کنیم. اما روی دیگر سکه نحوه قدرت نمایی این موتورها است. چرا که در نهایت باید از حضور این موتورها برای حرکت بازو‌های مکانیکی استفاده کنیم. لذا لازم است تا از موتور با قدرت کافی در جابجایی بازو‌های مکانیکی برخوردار باشیم. به این ترتیب با کمیت‌های کلیدی دیگری مانند گشتاور و توان موتور مواجه هستیم. توجه به این دو کمیت یکی از نکات کلیدی در تفاوت میان سروو موتور و استپر موتور است. زیرا استپ موتور برای تولید گشتاور زیاد طراحی شده است. اما سروو موتور الگوی طراحی براساس توان دهی دارد.
برای خرید استپر موتور به ظرفیت تولید گشتاور آن توجه نمایید. استپ موتورها میتوانند حرکت‌های مکانیکی تا حد گشتاور ۴00 کیلوگرم را تولید نمایند. اما سروو موتورها برای خلق حرکت‌های ضربه‌ای تحت گشتاور زیاد طراحی نشده‌اند. آنها حرکت‌های پیوسته با توان بالا را تولید میکنند. از سروو موتورها میتوانیم انتظار تامین توان تا حد ۱۱۰ کیلووات را داشته باشیم. لذا قدرت یکی از مهمترین نکات در تفاوت استپر موتور با سروو موتور است.
• سرعت و گشتاور
• استپر موتور:
• موتور پله‌ای سرعت کمتری نسبت به سروو موتور دارد، استپ موتور معمولی حداکثر سرعت 1500 RPM دارد.
• با افزایش سرعت موتور، گشتاور موتور کاهش می‌یابد.
• گشتاور بسیار خوبی در کاربردهای کم سرعت ارائه می‌دهد.
• استپ موتور در برنامه‌های کنترل گشتاور مفید نیست.
• سرعت و گشتاور
• سروو موتور:
• سروو موتور سرعت بالاتری نسبت به موتور پله‌ای دارد؛ اما در بازار تا 5000 دور در دقیقه درایو با سرعت‌های متفاوت خواهید داشت.
• با افزایش سرعت موتور، گشتاور افزایش می‌یابد
. • گشتاور بسیار خوبی در کاربردهای با سرعت بالا می‌دهد.
• سروو موتور را می‌توان در برنامه‌های کاربردی کنترل گشتاور استفاده کرد.
جریان الکتریکی
• جریان در استپر موتور:
• در استپر موتور جریان DC برای انرژی دادن به سیم پیچ مغناطیسی استفاده می‌شود.
• می‌توان گشتاور را با افزایش جریان افزایش داد.
• برق کمتری مصرف میکند.
• جریان در سروو موتور:
• برای انرژی دادن به سیم پیچ مغناطیسی سروو موتور، جریان متناوب سه فاز استفاده می‌شود.
• گشتاور را می‌توان با افزایش جریان افزایش داد.
• این موتور برق بیشتری از یک موتور پله‌ای مصرف میکند. تفاوت هزینه استپ موتور و سروو موتور یکی دیگر از گزینه‌های تفاوت استپ موتور و سروو موتور هزینه است. سروو موتور و سروو درایو گرانتر از استپر موتور و استپر درایو هستند. توصیه هایی برای خرید استپر موتور و یا سروو موتور سروو موتورها در کنار استپر موتور ها سبک طراحی سیستم‌های اتوماسیون شده، رباتیک و یا هر دستگاه با عملکرد دقیق را متحول کرده‌اند. حضور این موتورها در طراحی دستگاه‌های مدرن الزامی است.
سخن آخر
تفاوت میان سروو موتور و استپ موتور از طراحی آنها آغاز می شود. هر دو نوع موتور قید شده برای ایجاد حرکت‌های دقیق با کنترل زاویه مکانی طراحی شده‌اند. آنها میتوانند موقعیت مکانی یک بازوی مکانیکی را با دقت بالا در نقطه‌ای معین قرار دهند. حتی میتوانیم از الگو‌های برنامه ریزی شده برای کارکرد سروو موتور و یا استپر موتور استفاده کنیم.