Selección entre un servomotor e un motor paso a paso pode ser un desafío que implica o equilibrio de varios factores de deseño. As consideracións de custo, torque, velocidade, aceleración e circuítos de accionamento desempeñan un papel na selección do mellor motor para a súa aplicación.
Diferenzas básicas entre Stepper e Servo Motors
Os motores de paso e servomotores difieren de dous xeitos clave, na súa construción básica e como se controlan. Os motores paso a paso teñen un gran número de polos, pares magnéticos de polos norte e sur xerados por un imán permanente ou por unha corrente eléctrica, normalmente entre 50 e 100 polos. En comparación, os servomotores teñen moi poucos polos, moitas veces de 4 a 12 en total. Cada polo ofrece un punto de parada natural para o eixe do motor. A maior cantidade de polos permite que un motor paso a paso se mova con precisión e precisión entre cada polo e permite un paso a paso para ser operado sen comentarios de posición para moitas aplicacións. Os servomotores adoitan requirir un codificador de posición para realizar un seguimento da posición do eixe do motor, especialmente se se precisan movementos precisos.
Conducir un motor de paso a unha posición precisa é moito máis sinxelo que o de conducir un motor servo. Cun motor paso a paso, un só impulso de unidade moverá o eixe do motor un paso, dun pole á seguinte. Dado que o tamaño do paso dun determinado motor é fixado a unha certa cantidade de rotación, pasar a unha posición precisa é simplemente unha cuestión de enviar o número correcto de pulsos. En contraste, os servomotores leen a diferenza entre a posición do codificador actual ea posición á que se mandou e só a corrente necesaria para pasar á posición correcta. Coa electrónica dixital de hoxe, os motores paso a paso son moito máis fáciles de controlar que os servomotores.
Vantaxes paso a paso
Os motores paso a paso ofrecen varias vantaxes sobre os servomotores máis alá da maior cantidade de postes e control do disco máis sinxelo. O deseño do motor paso a paso proporciona un torque de espera constante sen a necesidade de que o motor poida ser alimentado. O torque dun motor paso a velocidades baixas é maior que un motor servo do mesmo tamaño. Unha das maiores vantaxes dos motores paso a paso é o seu custo e dispoñibilidade relativamente baixos.
Vantaxes Servo
Para aplicacións onde se precisa alta velocidade e alto par, os servomotores brillan. Os motores paso a paso en torno a velocidades de 2.000 RPM, mentres que os servomotores están dispoñibles moitas veces máis rápido. Os servomotores tamén manteñen a súa velocidade de torque a alta velocidade, ata un 90% do par valorado está dispoñible desde un servo a alta velocidade. Os motores servo tamén son máis eficientes que os motores paso a paso con eficiencia entre o 80-90%. Un motor servo pode fornecer aproximadamente o dobre do par nominal por períodos curtos, proporcionando un pozo de capacidade para deseñar cando sexa necesario. Ademais, os servomotores son bastante dispoñibles en corrente alterna e corrente continua e non vibran nin sufren problemas de resonancia.
Limitacións paso a paso
Para todas as súas vantaxes, os motores paso a paso teñen algunhas limitacións que poden causar importantes problemas de implementación e operación en función da súa aplicación. Os motores paso a paso non teñen ningún poder de reserva. De feito, os motores paso a paso perden unha cantidade significativa do seu torque a medida que se achegan á velocidade máxima do condutor. A perda dun 80% do par nominal nun 90% da velocidade máxima é típica. Os motores paso a paso tampouco son tan bos como servomotores para acelerar unha carga. Intentando acelerar unha carga demasiado rápida, onde o paso non pode xerar un torque suficiente para pasar ao seguinte paso antes do seguinte impulso, o resultado será un paso omitido e unha perda de posición. Se a precisión de posición é esencial, a carga no motor nunca debe exceder o seu par ou o paso debe combinarse cun codificador de posición para garantir a precisión do posicionamento. Os motores paso a paso tamén sofren problemas de vibración e resonancia. A determinadas velocidades, dependendo parcialmente da dinámica de carga, un motor paso a paso pode entrar en resonancia e non poder manexar a carga.
Isto resulta en pasos saltos, motores estancados, vibración excesiva e ruído.
Limitacións Servo
Os motores servo son capaces de ofrecer máis potencia que os motores paso a paso, pero requiren circuítos de unidade moito máis complexos e feedback posicional para o posicionamento preciso. Os motores servo tamén son moito máis caros que os motores paso a paso e adoitan ser máis difíciles de atopar. Os motores servo a miúdo requiren caixas de engrenaxes, especialmente para unha operación de velocidade máis baixa. O requisito para unha caixa de cambios e un codificador de posición fan que os deseños do servo motor sexan máis complexos mecánicamente e que aumenten os requisitos de mantemento do sistema. Para superalo todo, os servomotores son máis caros que os motores paso a paso antes de engadir o custo dun codificador de posición.
Resumo
A selección do mellor motor para a súa aplicación depende dalgúns criterios de deseño clave para o seu sistema, incluíndo o custo, os requisitos de precisión de posición, os requisitos de torque, a dispoñibilidade de enerxía do disco e os requisitos de aceleración. En xeral, os servomotores son mellores para aplicacións de alta velocidade e alta velocidade, mentres que os motores paso a paso son máis axeitados para unha aceleración máis baixa e aplicacións de torque de alta capacidade.