مقایسه استپ موتور و سروو موتور (Stepper Vs. Servo)

 انتخاب بین سروو موتور و استپ (استپر) موتور می تواند یک چالش باشد که شامل بالانس بین فاکتورهای مختلف طراحی می باشد. هزینه آن، گشتاور، سرعت، شتاب و درایو همگی در انتخاب موتور برای کار شما تعیین کننده هستند.

تفاوت اولیه بین سروو موتور و استپر موتور

سروو موتور و استپر موتور در دو موضوع عمده با هم تفاوت دارند، در ساختار اولیه شان و اینکه چگونه کنترل می شوند.

استپر موتور تعداد زیادی قطب دارد؛ جفت های مغناطیسی قطب های شمال و جنوب، بوسیله آهن ربای مغناطیسی یا جریان الکتریکی (معمولا 50 تا 100 قطب) تولید می شوند. در مقایسه سروو موتور قطب های کمتری دارد (معمولا بین 4-12 قطب). برای هر قطب یک نقطه استپ برای شفت موتور وجود دارد. تعداد بیشتر قطب ها به استپر موتور اجازه می دهد تا بین هر قطب دقیق تر و صحیح تر حرکت کند، بنابراین به استپر موتور اجازه می دهد که بدون استفاده از فیدپک برای بسیاری از کاربردها مورد استفاده قرار گیرد. سروو موتورها اغلب نیاز به انکودر دورانی دارند تا موقعیت شفت موتور را شناسایی کنند، بخصوص اگر جابجایی های دقیق مورد نیاز باشد.

هدایت کردن سروو موتور به یک موقعیت دقیق با استفاده از سروو موتور بسیار ساده تر است. با یک استپر موتور یک پالس تکی درایو، شفت موتور را یک گام، از این قطب به قطب بعدی، حرکت می دهد. چون اندازه یک گام در یک موتور ثابت استريال حرکت به یک موقعیت دقیق تنها بسته به فرستادن تعداد پالس های صحیح دارد.

در مقابل، سروو موتورها اختلاف بین موقعیت کنونی انکودر و موقعیتی که به آنها فرمان حرکت به آن موقعیت داده شده است را می خوانند و جریانی که نیاز است به موقعیت دلخواه برسد ارسال می کنند. با شرایط موجود امروزه، کنترل استپر موتورها به مراتب ساده تر از سروو موتور های می باشد.

مزایای استپر

استپر موتورها بنا به تعداد قطب های بیشتر و کنترل درایو آسان تر، مزایای گوناگونی نسبت به سروو موتور ها دارند.

طراحی استپر موتورها یک گشتاور یکنواخت و ثابت را بدون اینکه نیاز به موتور باشد، فراهم می کند. گشتاور استپر موتور در سرعت های پایین بیشتر از سروو موتور با همان سایز می باشد. یکی از بزرگترین مزایای استپر موتورها قیمت نسبتا و در دسترس بودن آنها می باشد.

مزایای سروو

برای کاربردهایی که سرعت بالا و گشتاور بالا مورد نیاز می باشد، سروو موتور فوق العاده است.  سرعت استپر موتورها در محدوده 2000 rpm می باشد، در حالی که سروو موتورها بسیار سریع تر هستند. سروو موتورها نرخ گشتاور را می توانند در سرعت های بالا تا90% گشتاور نامی خود نیز به دست آورند. سروو موتورها همچنین از استپر موتورها پربازده تر هستند با بازده بین 80-90%. یک سروو موتور می توانند در بازه های زمانی کوتاه تا دو برابر گشتاور نامی خود ایجاد کنند تا در مواقعی که نیاز است، مورد استفاده قرار گیرد. به اضافه سروو موتورها کم صدا هستند، برای درایوهای AC و DC موجود هستند و بخاطر رزونانس در سیستم دچار لرزش نمی شوند.

محدودیت های استپر

با وجود تمام مزیت ها، استپر موتورها اندکی محدودیت نیز دارند که بسته به کارکرد در دستگاه می تواند موجب مشکلات کارکرد و عملکردی شوند. استپر موتورها هیچ توان جایگزینی ندارند. در واقع استپر موتورها مقدار قابل توجهی از توان خود را با رسیدن به حداکثر سرعت خود از دست می دهند.

از دست دادن 80% از گشتاور نامی در 90% حداکثر سرعت عادی می باشد. استپر موتورها همچنین به خوبی سروو موتورها در شتاب دان به یک بار نیستند. در صورت تلاش برای شتاب دادن سریع به یک بار، در حالی که استپر موتور نتواند گشتاور لازم را تامین کند تا به گام بعدی برسد موجب اختلال در پالس بعدی می شود که موجب از دست رفتن یک گام می شود و موقعیت اشتباه می شود. اگر دقت موقعیت اهمیت داشته باشد، بار موتور نباید از گشتاور نامی موتور فراتر رود و یا استپر باید با یک انکودر ترکیب شود تا موقعیت دچار مشکل نشود. استپر موتورها همچنین موجب ارتعاش و رزونانس در سیستم کاری می شوند. در سرعت های مشخص، بخصوص بسته به بارهای دینامیکی، استپر موتور ممکن است وارد رزونانس شود و قادر به حرکت بار نباشد. این موضوع منجر به گام های از دست رفته، پس زدن موتور و لرزش و سر و صدا می شود.

محدودیت های سروو

سروو موتورها توانایی انتقال قدرت بیشتر نسبت به استپر موتورها دارند اما در عوض نیاز به مدار درایو پیچیده و فیدبک موقعیت برای موقعیت یابی دقیق دارند.  سروو موتورها همچنین گران تر از استپر موتورها هستند. سروو موتورها اغلب نیاز به گیربکس برای عملیات با سرعت پایین دارند. نیاز به گیربکس و انکودر دورانی طراحی سروو موتورها را از لحاظ مکانیکی پیچیده تر و نگهداری و تعمسرات آن را سخت تر می کند. بالاتر از همه، سروو موتورها گرانتر از استپر موتورها بدون در نظ گرفتن هزینه انکودر موقعیت هستند.

نتیجه گیری:

انتخاب بهترین موتور برای کار شما بسته به معیارهای کلیدی برای سیستم شما از جمله هزینه، دقت موقعیت، گشتاور، توان موجود درایو و شتاب مورد نظر دارد. به طور کلی، سروو موتورها برای سرعت های بالا، گشتاور های بالا مناسب می باشد در حالی که استپر موتور برای شتاب های کاری پایین و گشتاورهای نگهدارنده بالا بهتر می باشد.