تفاوت استپ موتور و سروو موتور

تفاوت استپ موتور با سروو موتور

استپر موتور CNC در مقایسه با سرو موتور از قطب های بیشتری برخوردار است. همچنین سروو موتور همراه با یک انکودر برای گرفتن فیدبک و ایجاد یک سیستم حلقه بسته استفاده می شود و استب موتورها به علت حرکت های پله ای خود بدون نیاز به وسیله اضافی برای فیدبک گرفتن قابل استفاده باشد. اما با این حال در بعضی از مدل های آن انکودر پشت موتور متصل می گردد و دقت به نسبت خوبی هم به ما میدهد.

تفاوت های کلی این دو موتور پر کاربرد در صنعت در جدول زیر آمده است:

در این ویدئو به لحاظ ساختار عملکردی، قیمت، سرعت، دقت، پیچیدگی های نصب و راه اندازی، نگهداری و تعمیرات و موارد کاربرد استپ موتورها رو با سروو موتورها مقایسه می کنیم. به مزایا و معایب فنی کاربردی آنها اشاره می کنیم و در آخر بین استپ موتورهای انکودردار و سروو موتورها مقایسه ای انجام خواهیم داد.

مقایسه استپ موتور و سروو موتور

تفاوت های ساختاری

استپ‌موتورها حرکت‌ پله ای انجام می‌دهند و معمولاً در سیستم‌های کنترل حلقه باز استفاده می‌شوند، یعنی اگر خطایی رخ بدهد، موتور متوجه نمی شود و نمی تواند اصلاح داشته باشد. در حالی که سرووموتورها کنترل حلقه‌ بسته دارند، یعنی به واسطه داشتن انکودر، موقعیت و سرعت رو با دقت بالایی کنترل می‌کنند. برای انتخاب بین این دو نوع موتور، لازم است مواردی مثل قیمت، دقت، سرعت، پیچیدگی کنترل، و نصب و نگهداری را در نظر گرفته و بعد تصمیم بگیریم.

از لحاظ قیمت

معمولاً استپ‌موتورها مقرون به صرفه‌تر از سرووموتورها هستند. ساختار ساده‌تری دارند و نیازی به قطعات اضافی مثل انکودر و مدارهای پیچیده درایور ندارند. در عمل، برای توان‌ها و سرعتهای کم تا متوسط، سرووموتور ممکن است چند برابر گران‌تر از یک استپ‌موتور شود، برای همین برای کاربردهایی با بودجه محدود یا دستگاه‌های کوچک و ساده، اغلب استپ‌موتورها انتخاب اقتصادی‌تری هستند.

از لحاظ سرعت

سرووموتورها با سرعت بالا و پاسخ دینامیکی سریع تری می توانند حرکت کنند. یک سرووموتور صنعتی می‌تواند چند هزار دور بر دقیقه را پشتیبانی کند، در حالی که استپ‌موتورها معمولاً برای سرعت‌های پایین و در حد چند صد دور بر دقیقه طراحی شده‌ اند. با افزایش سرعت، گشتاور استپ‌موتورها کاهش پیدا می کند و در سرعت بالا عملکرد ضعیف‌تری دارند؛ در حالی که سرووها گشتاور قابل توجهی را حفظ می‌کنند.

از لحاظ دقت

از نظر دقت، سرووموتورها چون انکودر دارند، در بازخوردهای لحظه‌ای، کنترل موقعیت خوبی دارند. استپ‌موتورها با گام‌های از پیش تعریف‌شده دقت نسبتاً خوبی دارند که با میکرواستپینگ این دقت را می شود افزایش داد. به طور کلی سرووموتورها دقت عملیاتی بالایی دارند و خطای موقعیت‌یابی آنها معمولاً کمتر است و بنابراین در سیستمهای چابک و سرعتی مناسب تر هستند، اما استپ‌موتورها در کاربردهای کنترل‌شده که معمولا تاثیر عوامل بیرونی روی آنها کمتر هست، یا اینرسی بار زیاد است و یا حرکت کندتر انجام می شود و جاهایی مثل سیستم های بال اسکرو و لید اسکرو بیشتر به کا رمی آیند.

از لحاظ پیچیدگی نصب و راه اندازی

از نظر نصب و راه‌اندازی، استپ‌موتورها معمولاً راحت‌تر هستند. کافی ست موتور، درایو و کنترلر پالس را وصل کنید و تنظیمات اولیه‌ی کمی را انجام دهید. استپ موتورها کنترلرهای ساده ای نیاز دارند و نیاز به پارامترهای پیچیده ندارند. اما در مورد سرووموتورها باید پارامترهای کنترل حلقه بسته‌ آنها را تنظیم کرد. درایو سروو معمولاً به تنظیم گین‌های کنترل سرعت و گشتاور نیاز دارد و ممکن است لازم باشد که انکودر را کالیبره کنید. به همین دلیل راه‌اندازی سروو به مهارت فنی بیشتری نیاز دارد و ممکنه زمان بیشتری صرف شود

از لحاظ نگهداری و تعمیرات

به طور کلی، نگهداری استپ‌موتورها آسان‌تر است، انکودر ندارند و نیاز به کالیبراسیون خاصی هم ندارند. در حالی که سرووموتورها با توجه به داشتن انکودر، باید به صورت دوره‌ای بررسی شوند. انکودر سروو باید تمیز نگه داشته شود و تنظیمات آنها هم گاهی نیاز به بازبینی دارد و طبیعتا هزینه‌ی سرویس و تعمیر قطعات آن معمولاً بیشتر است

از لحاظ کاربرد

سروو موتورها در صنایع سنگین و نیمه سینگین، خیلی کاربرد دارند. در صنایعی مثل رباتیک، خودروسازی و هوافضا به دلیل نیاز به دقت و سرعت بالا، سرووها پرکاربردترند. جاهایی مثل ربات‌های صنعتی، CNCهای سنگین و فرزهای بزرگ و دستگاه‌های بسته‌بندی با سرعت بالا. در مقابل، استپ‌موتورها با قیمت پایین‌تر در ماشین‌آلات کوچک‌تر و نیمه‌صنعتی و صنایع کوچک و متوسط کاربرد زیادی دارن. برای مثال، صنایعی مثل صنایع چوب، سنگ، فلزکاری، شیشه و سرامیک، چاپ، تبلیغات و بسته بندی، پرینترهای سه‌بعدی، دستگاه‌های ابزار خانگی، تجهیزات بسته‌بندی با سرعت پایین، سیستم‌های ایندکسینگ، نقاله‌های ساده، و بطور کلی تجهیزات کوچک صنعتی که دقت متوسط و هزینه کم اغلب از استپ‌موتورها استفاده می‌کنند.

مزایا و معایب فنی و کاربردی

• مزایای استپ‌موتور

هزینه‌ی کمتر و ساختار ساده تر دارند. کنترل معمولاً به سادگی و با ارسال پالس انجام می‌شود. گشتاور نگه‌دارنده‌ی بالایی در حالت سکون دارند و نگهداری‌ آنها ساده است.

• معایب استپ‌موتور

گشتاور در سرعت‌های بالا کاهش پیدا می کند، احتمال گم کردن پالس و بروز خطای موقعیتی زیر بار سنگین وجود دارد. لرزش یا رزونانس در بعضی فرکانس‌ها ممکن است رخ بدهد و به طور کلی گشتاور و دور خروجی آنها محدود است.

• مزایای سرووموتور

باید به دقت بالا و پاسخ دینامیکی سریع به‌خاطر سیستم حلقه بسته اینها اشاره کنیم. سرووها گشتاور یکنواختی در سرعت‌های مختلف دارند و با داشتن انکودر، خطا را تصحیح می‌کنند. توانایی کار در سرعت‌ها و بارهای بالا را دارند و چون سرعت خوبی دارند، می شود با گیربکس های مختلف کوپل شوند.

• معایب سرووموتور

باید به هزینه‌ی بالا، پیچیدگی کنترل، نصب و راه‌اندازی پیچیده تر، و هزینه های نصب و نگهداری بیشتر اشاره کرد.

به عنوان یک قاعده کلی (و نه کامل) می توان گفت، در مواردی که

• سرعت کار پایین است (کمتر از 200 الی 300 دور بر دقیقه)
• دقت کار از حساسیت بالایی برخوردار نیست (یا امکان Homing مکانیزم وجود دارد)
• سرعت حداکثری موتور کمتر از 200 الی 300 دور بر دقیقه است
• هزینه تمام شده اهمیت دارد
• می توان به مکانیزم انکودر نصب کرد و توسط PLC یا کنترلر آن را کنترل نمود
• حجم اشغال شده توسط موتور و درایور آن مهم است
• برق متناوب AC در دسترس نیست

استپر موتور انتخاب به صرفه تر و مناسب تری خواهد بود، و در غیر این صورت می بایست سرو موتور را به کار گرفت.

یکی از سوالاتی که به طور مکرر پرسیده می شود به این صورت است که

سروو موتور مشخصی بر روی دستگاه خود دارم و به دلایل مختلفی که یکی از مهمترین دلیل آن کاهش هزینه است، می خواهم سروو موتور را با یک استپر موتور جایگزین کنم، حال چه مدلی با چه مشخصات و برندی می تواند جایگزین سروو موتور شود؟

بیایید این کار را با یک مثال انجام دهیم، یک سروو موتور 750 وات 3000 هزار دور داریم و به جای آن می خواهیم استپر موتوری را جایگزین کنیم.

در مرحله اول شما باید چند نکته بسیار مهم را بدانید:

نکته اول:گشتاوری که به سروو موتور عنوان می شود گشتاور نامی آن است و سروو موتور می تواند با جریان کشی بیشتر تا 1/5 یا 2 برابر آن گشتاور را به صورت لحظه ای هم تامین کند ولی گشتاوری که به استب موتور عنوان می شود در حقیقت holding torque آن است و ماکزیمم گشتاوری است که می تواند تامین کند بدین منظور که ما باید گشتاور حداکثر سروو موتور را در نظر بگیریم.

نکته دوم:موتور پله ای با بالا رفتن دور، با افت گشتاور مواجه می شود و حداکثر تا 200 نهایتاً 300 دور بر دقیقه می تواند عملکرد مطلوب داشته باشد ولی سروو موتور محدودیتی ندارد و در رنج دور تا 3000 دور خودش می تواند با گشتاور نامی که دارد اعمال بار کند.

بنابراین اولاً گشتاوری که در اینجا نامی ذکر می شود نباید مستقیم با گشتاور ذکر شده برای استپر موتور CNC مقایسه شود، دوماً افت گشتاوری که استپر موتور بر اساس بالا رفتن دور دارد را هم باید لحاظ کنیم.

به عنوان مثال سروو موتور 750 وات 3000 هزار دور، 2/5 نیوتن متر گشتاور دارد. این 2/5 نیوتن متر تقریباً می تواند 1/5 برابر بیشتر شود هنگامی که به صورت لحظه ای موتور یک باری را اعمال کند و آن بار را رد کند یعنی گشتاور ماکزیمم آن می تواند تا 5 نیوتن متر باشد.

نکته سوم:استپ موتوری که می خواهید جایگزین کنید اگر قرار باشد تا دور حداکثر مطلوبش یعنی تا 200 دور برود، تقریبا نصف گشتاورش را از دست خواهد داد، بنابراین ما باید گشتاور را تقریباً بین 1/8 تا 2 برابر در نظر بگیریم

اگر خواستید به صورت راف سروو موتور را با موتور پله ای جایگزین کنید گشتاور نامی سروو موتور را ضرب در 3 کنید و بعد معادل آن را انتخاب کنید.

به عنوان مثال استپ موتور لیدشاین گشتاورهای 4/5، 6/5، 8/5 و 12 نیوتن متر را دارد و برای معادل کردن این سروو موتور 750 وات با استپر موتورهای لیدشاین، گشتاورهای 8/5 یا 12 نیوتن متر پیشنهاد می شود.

جایگزینی استپ موتور به جای سروو موتور

برای دیدن ادامه این ویدیو به صفحه استپ موتور سایت مانا موتور مراجعه نمایید.

همچنین بخوانید: استپ موتور

مقایسه استپ‌موتور انکودردار با سرووموتور

استپ‌موتورهای انکودردار یا همانClosed-Loop Stepper جدیدا خیلی پرکاربرد شده اند، ویژگی‌های خوب این استپ موتور و سروو موتور را با هم ترکیب کردند. در این نوع استپ موتورها، انکودر پشت موتور، درست مثل سروو موتور، موقعیت شفت رو به درایور فیدبک می دهد و درایو می‌تواند حرکت را تصحیح کند. اینطوری مشکل گم کردن پالس در استپ‌موتور حل شده و دقت کلی سیستم بالا می‌رود. با این حال، استپ موتورهای انکودر دار هم محدودیت‌هایی دارند و مهمترین آنها سرعت نهایی استپرهاست که از سرووها کمتر است.

در پایان باید بگوییم که انتخاب بین استپ‌موتور و سرووموتور به نیازهای خاص پروژه بستگی دارد. اگر هزینه و پیاده‌سازی ساده برایتان اولویت دارد و سرعت و دقت فوق‌العاده بالا لازم نیست، استپ‌موتور گزینه منطقی‌تری است. اما اگر به عملکرد دینامیکی بالا، بار سنگین و یا دقت بسیار زیاد نیاز باشد، سرووموتور نتیجه بهتری دارد.