انتخاب گیربکس و انواع آن راه اندازی استپ موتور انکودر دار
هنگام انتخاب یک استپ موتور برای پروژه خود، احتمالا این سوال را از خود خواهید پرسید که باید استپ موتور ساده تهیه کنید یا استپ موتور انکودر دار؟؟! برای پاسخ به این سوال، باید تفاوت این دو نوع استپ موتور را به لحاظ مشخصات فنی، عملکرد، قیمت، کاربرد و... بدانید. موتور پله ای انکودر دار، مکانیزمی است که برای اندازه‌گیری و گزارش موقعیت و جهت چرخش استپ موتور استفاده می شود. انکودر ها برای تعیین موقعیت دقیق و جهت چرخش استپ موتور در پروژه هایی که به حرکت و کنترل دقیق موتور نیاز است، مورد استفاده قرار میگیرند. استپ موتور انکودر دار معمولاً شامل یک سیستم انکودر نوری یا مغناطیسی است که به استپ موتور متصل می‌شود و اطلاعاتی مانند تعداد گام‌ها، جهت چرخش، سرعت و موقعیت دقیق استپ موتور را به کنترلر یا میکروکنترلر ارسال می‌کند. با استفاده از این اطلاعات، می‌توان کنترل دقیق‌تری بر روی استپ موتور داشت و به طور هوشمندانه‌تری برنامه‌های حرکتی و کنترلی را پیاده‌سازی کرد که در مواردی مانند روباتیک، ماشین‌آلات CNC، پرینترها، دستگاههای پزشکی و سیستم‌های اتوماسیون صنعتی کاربرد دارد. در این نوع از استپر موتورها امکان افزایش سرعت نیز وجود دارد، به طوریکه سرعت آن تا 1000 دور بر دقیقه می تواند افزایش یابد
.
استپ موتور انکودر دار چیست؟
موتورهای پله‌ای براساس تعداد پالس‌های کنترل شده کار می‌کنند. درایور این موتورها قادر است تا با تغییر رشته کد دیجیتالی، سرعت و موقعیت حرکت استپ موتور را در دست بگیرد. اما بازخوردی از مقدار حرکت و یا سرعت موتور ندارد. اما حالا نمونه‌های مدرن استپ انکودر دار ابداع شده است.
استپر انکودر دار نوعی موتور پله‌ای است که به یک انکودر برای تشخیص سرعت و یا موقعیت حرکت موتور مجهز شده است. این انکودر مقدار جابجایی را از طریق یک پالس الکتریکی برای درایور استپ موتور انکودر دار مخابره می‌کند. حضور این انکودر نقش تعیین کننده در بهبود دقت، کنترل و عملکرد موتور در سیستم‌های موقعیت یابی دارد.
ساختار و اجزای اصلی استپ انکودر دار
ساختار فنی و روش طراحی استپ انکودر دار به مانند موتورهای پله‌ای معمولی است. با این تفاوت که می‌تواند بازخورد دقیقی از موقعیت حرکتی خود را مخابره کند. هر دستگاه استپر انکودر دار از دو بخش اصلی تشکیل شده است:
- موتور پله‌ای: موتور الکتریکی است که حرکت آن براساس پالس‌های الکتریکی کنترل می‌شود. هر کدام از این پالس‌ها باعث چرخش موتور به اندازه یک گام (Step) هستند.
- انکودر (Encoder): نوعی سنسور دیجیتالی است که حرکت و موقعیت شفت موتور را تشخیص می‌دهد. در انواع استپ انکودر دار از دو نوع انکودر نوری (Optical) و مغناطیسی (Magnetic) استفاده می‌کنند. خروجی انکودر نیز به شکل پالس‌های A و B است که برای تعیین جهت و سرعت چرخش شفت موتور به درایور استپ موتور انکودر دار متصل می‌شوند.
در هنگام خرید استپ انکودر دار حتماً به نوع انکودر کار شده در آن و تناسب آن با قیمت موتور توجه کنید. اگر به فکر خرید استپ انکودر دار هستید، می‌توانید محصولات اورجینال بازار از قبیل استپ موتور انکودر دار آرتلیجنت را از طریق سایت ماناموتور با بهترین قیمت در سراسر کشور تهیه نمایید.
تفاوت استپ موتور معمولی و انکودر دار
استپ موتورهای معمولی و استپ موتورهای با انکودر دارای ویژگی‌ها و کاربردهای مختلفی هستند. در ادامه به تفاوت‌های اصلی آنها پرداخته می‌شود:
در نگاه اول، استپ‌موتور معمولی و انکودردار از بیرون خیلی شبیه به‌هم هستند، ولی تفاوت آنها در قلب سیستم کنترل حرکت آنهاست. موتور معمولی (اوپن‌لوپ - Open Loop) فقط دستورات را اجرا می‌کند و نمی داند خروجی چیست، اما موتور انکودردار (کلوزلوپ - Closed Loop) با داشتن انکودر پشت شفت، دائماً موقعیت واقعی را به درایور گزارش می‌دهد. این یعنی اگر گامی از دست برود، سیستم متوجه می شود و اصلاح خواهد کرد. در حرکت‌های افقی ساده و با بار سبک (مخصوصا در سرعتهای پایین)، معمولاً استپ‌موتور معمولی کافی است، ولی وقتی قرار باشد در محور Z کار کنید، یا با بار سنگین طرف هستید، یا موقعیت‌یابی دقیق نیاز دارید، موتور انکودردار مطمئن‌تر هست، چون اگر نیروی گرانشی یا بار ناگهانی اتفاق بیافتد، ممکن است گام از دست برود.
دقت موتور معمولی، با میکرواستپ تا 0/02 درجه هم می‌رسد، ولی اگر بار ناگهانی اضافه شود یا نیروی خارجی وارد شود، چون فیدبک ندارد، ممکن است به راحتی از موقعیت واقعی خارج شود. انکودردارها این خطا را اصلاح می‌کنند، مخصوصاً در کاربردهای حساس مثل CNC یا رباتهای pick & place. این اصلاح بستگی به دقت انکودر نصب شده روی استپ موتورهای انکودردار دارد که به طور معمول تا 0/09 درجه است، ولی اگر انکودر با دقت بالا نصب شود، می تواند تا 0/02 درجه هم برسد. استپ موتورهای معمولی دارای دقت محدودی در حرکت هستند. هرگاه به آنها پالس داده شود، یک گام به اندازه زاویه معینی می‌چرخند، اما دقت آنها به دلیل عدم بازخورد مکانیکی محدود است. از طرف دیگر، انکودر موجود در استپ موتورهای انکودر دار، به آنها امکان ارائه بازخورد مکانیکی در مورد موقعیت و سرعت فعلی را می‌دهد. بدین ترتیب، دقت حرکت و قابلیت کنترل دقیق‌تری در مقایسه با موتورهای معمولی دارند.
از نظر سرعت، هر دو نوع (استپر معمولی / استپر انکودر دار) می‌توانند عملکرد خوبی داشته باشند، ولی اگر سرعت بالا همراه با دقت بالا بخواهید (بدون گم کردن پوزیشن)، استپ انکودردار گزینه مطمئن‌تری است. از اونجا که در درایورهای انکودردار پارامترهای موتور و پارامترهای حرکت، به صورت خودکار مانیتور می شوند، در مورد شتاب‌گیری مثبت و منفی یا حرکت‌های ناگهانی، یا سرعتهای بالاتر، استپ‌موتور انکودردار بهتر کنترل می‌شود، یعنی حرکت نرم تر، دقیق تر و مطمئن تر است. این موضوع مخصوصاً وقتی مهمتر خواهد بود که در حال جابه‌جایی بارهای متغیر هستید، مثل حرکت‌های عمودی یا زاویه دار که در موقعیتهای مختلف بارهای متفاوتی به موتور اعمال می شود. در کاتالوگ ها اعداد بالایی رو برای سرعت استپ موتور معمولی و انکودردار عنوان می کنند که چندان قابل قبول ما نیست. در گزارش این اعداد، شرایط ولتاژ دهی و شرایط تست را بسیار ایده آل در نظر میگیرند. به طور تجربی ما به مشتری ها می گوییم که استپ موتورهای انکودردار تحت بار تا 600 دور بر دقیقه و استپ‌موتورهای معمولی تا 300 دور بر دقیقه قابل استفاده هستند. با افزایش سرعت، دقت و کارایی استپ موتورهای معمولی کاهش می‌یابد و ممکن است با مشکلاتی مانند افت توان و گرمای زیاد مواجه شوند. اما استپ موتورهای دارای انکودر به دلیل وجود انکودر و بازخورد مکانیکی، این نوع موتورها قادرند تا در سرعتهای بالا نیز دقت و کنترل مناسبی داشته و عملکرد بهتری ارائه دهند.
استپ موتورهای انکودردار و درایورهای آنها معمولاً حدود 30٪ تا ۶۰٪ گران‌تر هستند. البته حرکت دقیق تر، نرمتر و سریعتری دارند، در عین حال، مصرف برق و حرارت کمتری دارند.
- تفاوت از نظر شتاب‌گیری و گشتاور:
استپرهای انکودردار با کنترل دقیق جریان، می‌توانند شتاب مثبت و منفی بالاتری بدهند. مثلاً در آزمایش‌ها دیده شد که یک استپ موتور نما 23 انکودردار بدون بار می‌تواند در کمتر از ۰/۲ ثانیه از صفر به 1500 دور بر دقیقه برسد، در حالی که استپ موتور معمولی زمان خیلی بیشتری نیاز دارد و ممکن است گامی را از دست بدهد. در سرعتهای بالا، استپر معمولی ممکن است فقط ۳۰ تا ۴۰ درصد گشتاور اسمی خود را حفظ کند، ولی استپرهای انکودردار تا ۸۰٪ گشتاور را حفظ می کنند. این یعنی برای بارهای متغیر یا کاربردهایی که بار ناگهانی وارد می‌شود، استپر انکودردار انتخاب بهتری است.
نصب استپ موتور انکودردار کمی پیچیده‌تر است، چون باید کابل فیدبک هم به درایور متصل شود. استپرهای انکودردار به دلیل وجود انکودر کمی حساس ترهستند و نگهداری بیشتری نیاز دارند. به دلیل هزینه کمتر و کاربرد گسترده‌تر، برای کاربردهایی که نیاز به دقت و کنترل دقیق ندارند، استپ موتورهای معمولی مورد استفاده قرار می‌گیرد. از سوی دیگر برای کاربردهایی که نیاز به دقت و کنترل بالا دارند، مانند ماشین‌آلات CNC، رباتیک صنعتی، دستگاههای پزشکی و دستگاههای دقیق، از استپ موتورهای انکودر دار استفاده می‌شود.
بنابراین، استفاده از استپ موتورهای با انکودر، علاوه بر افزایش دقت و کنترل، می‌تواند به بهبود عملکرد و کارایی در برنامه‌ها و کاربردهایی که نیاز به دقت بالا دارند، کمک کند.
همچنین استپر موتور انکودر دار مزایای دیگری نیز دارد که برای نمونه می توان به انجام حرکات متوالی در مدت زمان کم اشاره کرد. این استپر موتور در مقایسه با استپ موتورهای معمولی و سایر استپر موتورها با شیب شتاب گیری بسیار سریعی حرکات متوالی را در زمان کم تری انجام می دهد.
.webp)
همانطور که می دانید استفاده از انکودر در استپ موتور باعث حلقه بسته (Close Loop) شدن سیستم می شود. استپ موتور انکودر دار با کنترل بازخورد عملکرد موتور، باعث می شود که دستگاه دیگر خطا نداشته باشد و دقت آن تا حد خوبی افزایش یابد. نکته ای که در استپ موتورهای انکودر دار بسیار مهم است، این است که میکرو استپرهای درایور باید بیشتر از دقت انکودر تنظیم شود. اگر این نکته رعایت نشود، چون دقت حرکت استپ موتور کم تر از انکودر می باشد خطای همیشگی در سیستم خود خواهیم داشت. استپ موتورهای انکودر دار معمولا با انکودرهای 1000 پالس تولید می شوند. گاها به برخی استپر موتورها، ایزی سروو هم گفته می شود که در کدگذاری فنی آن با توجه به نوه و سایز موتور و نیز میزان گشتاور تعیین می شود.
برای روشن شدن این مسئله فکر می کنیم که استپ موتور ما هم انکودر 1000 پالس دارد، در این انکودرها با توجه به لبه های پالس A و B حدود 4000 پالس تولید می کنند. برای همین ما باید تعداد استپرها را بیشتر از 4000 تنظیم کنیم که برای مثال 6400 پالس می توانید انتخابی مناسب باشد. نکته بسیار مهم دیگر این است که ما موقعیت خود را فقط از خروجی انکودر چک می کنیم و کاری به پالس های ارسالی درایو به موتور نداریم زیرا امکان خطا در میکرو استپ ها و جود دارد که در حرکت گم می شود.
مزایای خرید استپ انکودر دار
قیمت استپ موتور انکودر دار قاعدتاً از مدلهای معمولی که فاقد انکودر هستند بالاتر است. اما اگر مدلهای معمولی را تهیه کنید، برای کنترل موقعیت به نصب سنسور نیاز دارید. همین نکته کافی است تا تفاوت هزینه برطرف شود. ولی در این میان از مزایای نصب و کار با استپ انکودر دار برخوردار نیستید، مزایایی مانند:
- افزایش دقت: با نصب استپ انکودر دار دقت سیستم شما در موقعیت‌یابی بالاتر است. مادامیکه می‌توانید از خطاهای گام در تشخیص داده جلوگیری کنید.
- کنترل بهتر موقعیت: با استپ انکودر دار این قابلیت را دارید که بدون نیاز به نصب وسایل اضافی فیدبک دقیق از موقعیت واقعی موتور داشته و اطلاعات را با سرعت برای درایور استپ موتور انکودر دار بفرستید.
- پایداری بیشتر در بارهای متغیر: با نصب استپ انکودر دار به راحتی می‌توانید هر نوع افزایش ناگهانی بار را مدیریت کنید. این استپرها قادر به واکنش سریع در شرایط بحرانی و افزایش بار ناگهانی هستند.
جدول مقایسه استپ موتور انکودر دار و معمولی
| ویژگی | استپ موتور معمولی | استپ انکودر دار |
| سیستم کنترل | حلقه باز (بدون فیدبک) | حلقه بسته (فیدبک از موقعیت موتور) |
| دقت | کم و وابسته به دقت موتور (احتمال از دست رفتن پالس) | بسیار بالا (توانایی اصلاح خطای گام از دست رفته) |
| پایداری تحت بار | ضعیف و با افزایش بار امکان از دست رفتن پالس‌ها وجود دارد | مقاوم در برابر تغییرات ناگهانی بار |
| رزونانس | احتمال خطا زیاد | احتمال خطا کم |
| پیچیدگی نصب و راه‌اندازی | ساده | سخت نیاز به تنظیم انکودر |
| عملکرد در سرعتهای بالا | ضعیف | خوب با قابلیت جبران خطا |
| مقاومت در برابر اختلالات محیطی | فقط وابسته به خود موتور | وابسته به نوع انکودر |
| هزینه | ارزان | گران |
| کاربردهای متداول | پرینترها و دستگاههای ساده موقعیت‌یابی | رباتیک پیشرفته، CNC، سیستم‌های پزشکی |
چند توصیه قبل از خرید استپ موتور
اگر پروژه شما به دقت، سرعت یا اطمینان بالایی نیاز دارد، استپ موتور انکودردار انتخاب مطمئن‌تری است. مخصوصاً زمانی که بارهای متغیر، محور عمودی یا شتاب زیاد دارید. اما اگر پروژه شما اقتصادی هست، و میزان بار و سرعتش بالا نیست، فقط نیاز به کنترل سرعت دارد و کنترل موقعیت چندان مهم نیست، و یا اگر خودتان می‌توانید عملکرد رو کنترل و اصلاح کنید، استپ موتور معمولی همچنان گزینه خوبی برای کار شماست. انتخاب نهایی همیشه به کاربرد بستگی دارد، نه صرفاً امکانات فنی.
بعضی وقتها پرسیده می شود که آیا استپ انکودردار را می شود بدون انکودر هم استفاده کرد؟ باید بگوییم "بله"، بعضی درایورهای انکودر دار می توانند بدون انکودر هم استفاده شوند. تقریبا همه درایورهای انکودردار برند آرتلیجنت این قابلیت را دارند.
همچنین گاهی پرسیده شده که آیا استپ موتور معمولی را می توان انکودردار کرد؟ این بار هم باید بگوییم "بله" اگر استپ موتور شما معمولی هست می توانید در جایی از سیستم مثلا روبه روی شفت خروجی یا روی شفت پشت استپ موتور، انکودر مد نظر را نصب کنید. برخی درایورهای انکودر دار مثل مدلهای T (T86 , T60PLUS) و NT (NT60 , NT86) آرتلیجنت قابلیت تعریف انکودرهای مختلف را دارند.
تعداد دیگری ازدرایورهای انکودر دار خدمتتان معرفی می گردد:
فایل pdf کاتالوگ محصولات برند لیدشاین
استپر موتور انکودر دار یا سروو موتور
از مهم ترین سوالاتی که در هنگام آشنایی با استپ موتورهای انکودر دار پرسیده می شود، ارزش خرید آن ها به نسبت سروو موتور می باشد. سروو موتورها از سیستم های پیشرفته ای برای کنترل موقعیت استفاده می کنند که دقت هایی به مراتب بالاتر از استپ موتورها دارند. اما نکته اینجاست که قیمت استپ موتورها تا حد زیادی از سرووها کمتر می باشد. اگر می خواهید به صورت کامل با تفاوت این دو موتور کاربردی آشنا شوید می توانید به بلاگ تفاوت استپ موتور و سروو موتور مراجعه نمایید. به طور کل در پروژه هایی که کنترل موقعیت انجام می شود و هزینه تمام شده به نسبت دقت از اهمیت بیشتری برخوردار است بهترین انتخاب استپر موتور انکودر دار می باشد.
ویدئو استپ موتور و سروو موتور
نکته قابل توجه دیگر در مورد این دو موتور این است که سروو موتورها به همراه درایور مخصوص خود به فروش می رسند اما درایور استپ موتورهای انکودر دار می تواند ورودی پالس انکودر داشته باشد و یا می تواند نداشته باشد. در واقع می توان کنترل بازخورد عملکرد موتور را به کمک کنترلر خارجی مثل PLC انجام داد. در هنگام انتخاب درایور استپ موتور انکودر دار، حتما به درایور مخصوص با بازخورد انکودر دقت فرمائید. در درایورهای استپ موتور انکودر دار، حرکت نرم تر خصوصا در سرعت های پایین و خنک کار کردن موتور را شاهد هستیم زیرا میزان جریان موتور متناسب با بار است (بر خلاف درایوهای استپر موتور معمولی که دارای جریان ثابتی هستند).
.webp)
کاربردهای استپ موتور انکودر دار
- ماشین‌های CNC صنعتی: برای دقت بالا و جبران انحراف حرکتی
- رباتهای pick & place: بخاطر سرعت و تکرارپذیری بالا
- دستگاههای بسته‌بندی سریع: برای حرکت‌های پرشتاب و دقیق
- سیستم‌های بالابر یا محورهای عمودی: حفظ موقعیت و ایمنی
برای کارهای سبک یا پروژه‌هایی که حرکت خیلی سریع یا دقیق لازم ندارند مثل CNC های کوچک و متوسط، پرینترهای سه بعدی، فیدرهای با سرعت کم و اتوماسیون دستگاههای ارزان قیمت، استپ موتور معمولی کافی است و هزینه را پایین نگه می‌دارد. استپ موتورهای انکودر دار کاربردهای فراوانی دارند اما دو نمونه از مواردی که مورد استفاده قرار می گیرند، به صورت زیر است:
- سنکرون کردن حرکت سیستم های با دو موتور یا بیشتر در یک محو؛ به این صورت که پالس انکودر موتور اول به درایور موتور دوم متصل می شود و محور را به صورت کاملا دقیق حرکت می دهد.
- بین صنعت گران اشتباهی مصطلح شده است آن هم این است که استپر موتور انکودر دار سرعت بیشتری دارد. که کاملا غلط نیست ولی بهتر است به صورتی دیگر بیان شود. از آنجا که استپ موتورها با دور پایین می چرخند و در دورهای بالا معمولا خطا دارند، این استپ موتور می تواند در سرعت های بالا بدون خطا کار کند و سرعت بالاتری لزوما ندارد. زیرا انکودر متصل خطای آن را پوشش می دهد.
قیمت استپ موتور انکودر دار
قیمت استپ موتور انکودر دار از مدلهای معمولی بالاتر است و به عوامل گوناگون از جمله نوع انکودر، رزولوشن انکودر، توان و سایز موتور و برند سازنده بستگی دارد. حتی تکنولوژی کنترل نیز عامل تعیین کننده قیمت استپ موتور انکودر دار است. با این حال ارزش خرید بالایی دارند. زیرا به حضور این نوع استپرها بدون نیاز به سنسورها قادر به کنترل سیستم های موقعیت محور هستید. اگر به خرید استپ انکودر دار محصول برندهای اصلی نیاز دارید، در ماناموتور به تنوع کامل از این موتورها با قابلیت های فنی گوناگون محصول اورجینال از برندهای اصلی بازار با بهترین قیمت و عرضه در سراسر کشور دسترسی دارید.
