دستگاههای اتوماسیون، سیستمهای رباتیک، ماشین آلات CNC و فرز کاری و… در حین کار از دقت بالایی برخوردار هستند. بخشهای مکانیکی این سیستمها در موقعیتهای مکانی کاملاً دقیق حرکت میکنند. برای طراحی چنین سیستمهایی از انواع سروو موتور و یا استپر موتور استفاده میکنند. این موتورها به شکلی طراحی شدهاند که میتوانند حرکتی دقیق با تعیین زاویه درست در حین جابجایی بخشهای مکانیکی سیستم داشته باشند.
اما تفاوت استپر موتور با سروو موتور در چیست؟ اصولا چه هنگام باید از سروو موتور و چه هنگام باید از استپر موتور برای طراحی سیستمهای دقیق در ماشین آلات مختلف صنعتی استفاده کنیم؟
مقایسه استپ موتور و سروو موتور براساس الگوی طراحی تا چگونگی کارکرد آنها بررسی میشود. امروزه از این نوع موتورها در طراحی انواع ماشین آلات استفاده میشود. لذا گاها حضور آنها باعث سردرگمی افراد شده است. اینکه هر کدام از این موتورهای الکتریکی با تعریف عملکرد دقیق مناسب چه نوع سیستمهایی هستند بحث جدی در تفاوت استپر موتور با سروو موتور است. در این مقاله همراه نگاه تخصصی کارشناسان گروه اینرژی به بررسی تفاوت استپر موتور با سروو موتور میپردازیم.
تفاوت طراحی میان سروو موتور و استپ موتور
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. مثلا میتوانیم یک سیکل کاری زمانبندی شده با تعریف چندین نقطه مرجع برای حرکت یک بازوی رباتیک را با کمک این موتورها طراحی کنیم. این دو نوع موتور اگر چه در ظاهر قابلیتهای یکسانی دارند؛ اما در ساختار طراحی آنها تفاوتهایی کلیدی به چشم میخورد. عمده تفاوت استپر موتور با سروو موتور در الگوی طراحی آنها است.
برای طراحی استپ موتورها از رتورهای پلهای استفاده میشود. این پلهها دارای خاصیت مغناطیس قدرتمندی هستند و براساس نوع زاویهای که دارند، میتوانند موقعیت مکانی شفت خروجی موتور را تنظیم کنند. یعنی قادر هستند که طبق ورود سیگنال الکتریکی پلهای شده حرکت کاملاً دقیق برای جابجایی مناسب شفت خروجی موتور و در نهایت بازوی مکانیکی داشته باشند.
ساختار طراحی سروو موتور نیز کم و بیش شباهتهایی به استپر موتور دارد. اما تفاوت استپر موتور با سروو موتور در طراحی سروو با تعداد قطبهای مغناطیسی زیادتر است. سروو موتور الگوی دریافت پالس متفاوتی از استپر موتور دارد و به مراتب از عملکرد دقیقتری برای جابجایی زاویه موقعیت مکانی برخوردار است.
هر دو نوع موتور برای راه اندازی نیاز به درایو تخصصی دارند. درایو تجهیز الکترونیکی است که پالس الکتریکی مناسب برای عملکرد دقیق سروو موتور و یا استپر موتور را تولید میکند. البته درایو این دو با یکدیگر متفاوت است. هر برند سازنده نیز از درایو تخصصی برای موتورهایش طراحی خواهد کرد.
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 استپ 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 استپ 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 استپ موتور نیز افزایش پیدا میکند.
اما تفاوت کلیدی در حضور انکودر برای کارکرد دقیق سروو موتورها است. انکودر برای بازخورد حرکت سروو طراحی شده است. سیستم درایو مرکزی با استفاده از سیگنال ارسالی انکودر مقدار جابجایی سروو موتور را محاسبه میکند. به این ترتیب بهتر و سریعتر میتواند حرکت آن را در موقعیت مکانی برنامه ریزی شده تنظیم نماید. حضور انکودر ما را از نصب تعداد زیاد سنسور بینیاز خواهد کرد.
چرا که دیگر دلیلی وجود ندارد که بخواهیم با نصب سنسورها در مسیر حرکت بازوی مکانیکی مقدار جابجایی آنها را بررسی کنیم. تمام پروسه حرکت بازوی مکانیکی توسط سیگنال ارسالی توسط انکودر سروو موتور تحلیل خواهد شد. حضور انکودر باعث شده تا دقت عملکرد سروو موتورها به مراتب بهتر از استپر موتورها باشد. البته در این سالهای اخیر شاهد طراحی و ساخت استپ موتورهای انکودردار هستیم که دقت عمل به مراتب بهتری از نمونههای معمولی دارند. اما به هر حال سروو موتور ظرفیت بهتری برای انجام حرکتهای کاملاً دقیق در جابجایی بازوهای مکانیکی دارد.
توان و گشتاور در سروو و استپ موتور
دقت اصل کلیدی در کار با انواع سروو و یا استپ 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 استپ موتور است. زیرا استپ موتور برای تولید گشتاور زیاد طراحی شده است. اما سروو موتور الگوی طراحی براساس توان دهی دارد.
اینکه گشتاور و توان چه تفاوتهایی دارند، خارج از حوصله این مقاله است. اما در کل برای خرید استپ 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.
از آنجا که در طراحی هر دو نوع موتور تعداد قطبهای زیادی وجود دارد، لذا هر دو نوع ظرفیت تولید گشتاور بالایی دارند. اما در مقایسه کلی گشتاور استپ موتورها خیلی بیشتر از سروو موتورها است. لکن نکته کلیدی در چگونگی کنترل گشتاور میباشد. استپ موتورها اگر چه گشتاور بالایی دارند؛ اما کنترلی به مقدار گشتاور تولید شده خود ندارند. کنترل سرعت استپ موتورها براساس فرکانس انجام میشود.
بنابراین مقدار گشتاور آنها تقریباً همیشه و در هر مقدار سرعت ثابت است. قاعدتا با افزایش سرعت از کارایی استپ موتورها کاسته خواهد شد. اما در طراحی سروو موتورها از مدهای کنترل گسترده برای تنظیم گشتاور و توان موتور برخوردار هستیم. مدهای کنترلی قابلیت برتر در تفاوت میان استپر موتور با سروو موتور است. این مدهای کنترلی به قرار زیر هستند.
- مد سرعت: شرایطی که سرعت سروو موتور را ثابت کرده اما شرایط تغییر گشتاور فراهم است.
- مد موقعیت: شرایطی که برای الگوی موقعیت مناسب حرکت سروو استفاده میشود. در این شرایط امکان تغییر سرعت و گشتاور وجود دارد.
- مد گشتاور: شرایطی است که برای تنظیم گشتاور سروو موتور پیش بینی شده است. در این حالت با هر مقدار تنظیم سرعت، سروو سعی میکند تا مقدارگشتاور خود را تحت شرایط ثابتی نگه دارد.
در نظر داشته باشید که گشتاور تعریف شده برای سروو یک مقدار نامی است. سروو حتی میتواند تحت جریان کشی زیاد این مقدار گشتاور نامی را پوشش دهد. اما گشتاور استپ موتور مقداری ثابت است. گشتاور از موضوعات اصلی برای تحلیل فنی و کاربردی Stepper vs Servo است. در سرعت زیاد استپ موتور قادر نیست تا با الگوی اضافه جریان، گشتاور اسمی سیستم را تامین نماید. لذا نهایت سرعت ایدهآل استپ موتورها برای تامین گشتاور ایدهآل چیزی در حدود ۲۰۰ الی ۳۰۰ دور بر دقیقه است. اما سروو موتورها با چنین چالشی مواجه نیستند. گشتاور سرووها کمتر است، اما میتوانند با سرعتهای بالایی تا مرز ۳۰۰۰ دور نیز کار کنند.
کاربرد سروو موتور و استپ موتور
هر دو نوع سیستم الکتریکی استپ 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 استپ موتورها منطقیتر و به صرفهتر است.
انواع سروو موتور از امکانات الکترونیکی و کنترل بهتری به نسبت استپ 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 استپ موتور و سروو موتور است. چرا که معمولاً نمیتوانیم درایور استپ 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.
توصیه هایی برای خرید استپ موتور و یا سروو موتور
سروو موتورها در کنار استپ 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. اما در نهایت لازم است تا درک فنی مناسبی از تفاوت استپر موتور با سروو موتور داشته باشید.
قیمت شاید مهمترین تفاوت استپ موتور و سروو موتور باشد. تفاوتی که ارتباطی با دیدگاه فنی برای طراحی سیستمهای خودکار ندارد. اما قطعاً تاثیری عمیق در انتخاب نهایی شما خواهد گذاشت. سروو موتورها سیستمهای به مراتب گرانتری از استپ موتورها هستند. لذا در صورتی که سیستم شما ظرفیت کار کردن با استپر موتورها را دارد، منطقی نیست که هزینه سنگین نصب پیچیده سروو موتورها را تقبل نمایید.
قیمت بحث نهایی در تفاوت استپر موتور با سروو موتور (The difference between a stepper motor and a servo motor) است. خرید استپ موتور قیمت طراحی دستگاه را به مراتب کاهش می دهد. اما در مقابل دست شما را برای طراحی سیستم پیچیده تر با قایبلیت کنترل بهتر را می بندد. برای طراحی سیستم های کنترل دقیق می توانید از انکودر در سروو موتورها استفاده کنید. این روش طراحی نیاز شما به نصب تعداد زیاد سنسور را بر طرف می کند و به شکلی دیگر باعث صرفه جویی برای طراحی دستگاه خواهد شد. به این ترتیب مقایسه استپ موتور و سروو موتور تاثیری عمیق در چگونگی طراحی دستگاه دارد.
سلام وقتتان بخیر.تفاوت استپر موتور با سروو موتور در چیست؟ اصولا چه هنگام باید از سروو موتور و چه هنگام باید از استپر موتور برای طراحی سیستمهای دقیق در ماشین آلات مختلف صنعتی استفاده کنیم؟ممنون از پاسخ دوستان
استپ موتور و یا سروو موتور رو می تونیم به خودتون سفارش بدیم؟
محمد رضا عزیز ممنون که مطالب وبلاگ مارو دنبال می کنید. برا اطلاعات بیشتر می توانید با کارشناسان ما تماس بگیرید.