Lựa chọn giữa một mô tơ servo và động cơ bước có thể là một thách thức liên quan đến sự cân bằng của một số yếu tố thiết kế. Xem xét chi phí, mô-men xoắn, tốc độ, gia tốc, và mạch ổ đĩa tất cả đóng một vai trò trong việc lựa chọn động cơ tốt nhất cho ứng dụng của bạn.
Sự khác biệt cơ bản giữa động cơ bước và động cơ servo
Động cơ bước và động cơ servo khác nhau theo hai cách chính, trong cấu trúc cơ bản của chúng và cách chúng được điều khiển. Động cơ bước có một số cực lớn, các cặp từ cực bắc và cực nam được tạo ra bởi một nam châm vĩnh cửu hoặc một dòng điện, thường là từ 50 đến 100 cực. Trong khi đó, động cơ servo có rất ít cực, thường là từ 4 đến 12. Mỗi cực cung cấp một điểm dừng tự nhiên cho trục động cơ. Số cực lớn hơn cho phép một động cơ bước di chuyển chính xác và chính xác giữa mỗi cực và cho phép một bước được vận hành mà không có bất kỳ phản hồi vị trí nào cho nhiều ứng dụng. Động cơ servo thường yêu cầu bộ mã hóa vị trí để theo dõi vị trí của trục động cơ, đặc biệt nếu cần phải di chuyển chính xác.
Lái xe một động cơ bước đến một vị trí chính xác là đơn giản hơn nhiều so với lái xe một động cơ servo. Với một động cơ bước, một xung ổ đĩa đơn sẽ di chuyển trục động cơ một bước, từ một cực đến tiếp theo. Vì kích thước bước của một môtơ cụ thể được cố định ở một mức quay nhất định, việc di chuyển đến một vị trí chính xác chỉ đơn giản là vấn đề gửi đúng số xung. Trong các động cơ servo tương phản, hãy đọc sự khác biệt giữa vị trí bộ mã hóa hiện tại và vị trí mà chúng được chỉ huy đến và chỉ dòng điện cần thiết để di chuyển đến vị trí chính xác. Với các thiết bị điện tử kỹ thuật số ngày nay, động cơ bước có thể dễ dàng điều khiển hơn các động cơ servo.
Ưu điểm bước
Động cơ bước cung cấp một số lợi thế hơn động cơ servo vượt ra ngoài số cực lớn hơn và điều khiển ổ đĩa dễ dàng hơn. Thiết kế của động cơ bước cung cấp một mô-men xoắn giữ liên tục mà không cần động cơ được cấp nguồn. Mô-men xoắn của động cơ bước ở tốc độ thấp lớn hơn mô tơ servo có cùng kích thước. Một trong những lợi thế lớn nhất của động cơ bước là chi phí tương đối thấp và tính khả dụng của chúng.
Ưu điểm Servo
Đối với các ứng dụng cần tốc độ cao và mô-men xoắn cao, động cơ servo tỏa sáng. Động cơ bước cao nhất xung quanh tốc độ 2.000 RPM, trong khi động cơ servo có sẵn nhanh hơn nhiều lần. Động cơ servo cũng duy trì mức mô-men xoắn của chúng ở tốc độ cao, tới 90% mô-men xoắn danh định có sẵn từ một servo ở tốc độ cao. Động cơ servo cũng hiệu quả hơn động cơ bước với hiệu suất từ 80-90%. Một mô tơ servo có thể cung cấp gần gấp đôi mô-men xoắn định mức của chúng trong thời gian ngắn, cung cấp khả năng rút ra từ khi cần thiết. Ngoài ra, động cơ servo là khá, có sẵn trong ổ đĩa AC và DC, và không rung hoặc bị các vấn đề cộng hưởng.
Giới hạn Stepper
Đối với tất cả các lợi thế của họ, động cơ bước có một vài hạn chế có thể gây ra vấn đề thực hiện và hoạt động đáng kể tùy thuộc vào ứng dụng của bạn. Động cơ bước không có bất kỳ nguồn dự trữ nào. Trong thực tế, động cơ bước mất một số lượng đáng kể mô-men xoắn của họ khi họ tiếp cận tốc độ lái xe tối đa của họ. Mất 80% mô-men xoắn danh định ở 90% tốc độ tối đa là điển hình. Động cơ bước cũng không tốt như động cơ servo trong việc tăng tốc tải. Cố gắng đẩy nhanh tải quá nhanh, nơi bộ tạo không thể tạo ra mô-men xoắn đủ để chuyển sang bước tiếp theo trước khi xung lái tiếp theo sẽ dẫn đến bước bị bỏ qua và mất vị trí. Nếu độ chính xác vị trí là cần thiết, thì tải trọng trên động cơ không bao giờ vượt quá mô-men xoắn của nó hoặc bộ điều khiển phải được kết hợp với bộ mã hóa vị trí để đảm bảo độ chính xác vị trí. Động cơ bước cũng bị rung và các vấn đề cộng hưởng. Ở tốc độ nhất định, một phần phụ thuộc vào động lực tải, động cơ bước có thể nhập cộng hưởng và không thể điều khiển tải.
Điều này dẫn đến các bước bị bỏ qua, động cơ bị ngưng trệ, rung động quá mức và tiếng ồn.
Giới hạn Servo
Động cơ servo có khả năng cung cấp nhiều năng lượng hơn động cơ bước, nhưng yêu cầu nhiều mạch phức tạp hơn và phản hồi vị trí để định vị chính xác. Động cơ servo cũng đắt hơn nhiều so với động cơ bước và thường khó tìm hơn. Động cơ servo thường yêu cầu hộp số, đặc biệt là cho hoạt động tốc độ thấp hơn. Yêu cầu đối với hộp số và bộ mã hóa vị trí làm cho động cơ servo thiết kế phức tạp hơn về cơ học và tăng yêu cầu bảo trì cho hệ thống. Để đầu nó tất cả ra, động cơ servo đắt hơn động cơ bước trước khi thêm vào chi phí của một bộ mã hóa vị trí.
Tóm lược
Chọn động cơ tốt nhất cho ứng dụng của bạn phụ thuộc vào một vài tiêu chí thiết kế quan trọng cho hệ thống của bạn bao gồm chi phí, yêu cầu độ chính xác vị trí, yêu cầu mô-men xoắn, tính khả dụng của ổ đĩa và yêu cầu tăng tốc. Nhìn chung, động cơ servo là tốt nhất cho tốc độ cao, các ứng dụng mô-men xoắn cao trong khi động cơ bước là phù hợp hơn cho các ứng dụng mô-men xoắn tăng tốc thấp, giữ cao.