الفرق بين محركات السيرفو ومحركات الخطوات

محركات السيرفو ومحركات الخطوات كلاهما مكونات كهربائية مشغلة شائعة تُستخدم للتحكم الدقيق في الموقع والسرعة والعزم. ولديهما اختلافات جوهرية من حيث البنية ومبدأ العمل وخصائص الأداء.
أولاً: مبدأ العمل والبنية
محرك الخدمة:
البنية: تتكون من جسم المحرك (عادة ما يكون محركًا متزامنًا ذو مغناطيس دائم)، ومستشعر موقع عالي الدقة (مثل مشفر)، ووحدة تحكم في القيادة، مشكلة بذلك نظامًا مغلقًا
مبدأ العمل: يستقبل السائق تسلسل النبضات وإشارة الاتجاه من وحدة التحكم، ثم يُدير المحرك للدوران. ويقوم جهاز التشفير الموجود في الطرف الخلفي لمغزل المحرك بكشف موقع الدوار والسرعة في الوقت الفعلي، ويعيد إرسال الإشارات إلى السائق. يقوم السائق بمقارنة إشارة التغذية المرتدة مع إشارة الأمر، ويحسب الخطأ، ثم يُعدّل المخرجات للتخلص من هذا الخطأ.
محرك خطوي:
الهيكل: يتكون من جسم المحرك (مع لفات متعددة الطور على الثابت ودوار مغناطيسي دائم أو نواة تفاعلية) وسائق حلقة مفتوحة.
مبدأ العمل: يستقبل السائق إشارات نبضية ويُمرر التيار تسلسليًا عبر لفات كل طور من المحرك، مما يؤدي إلى دوران الدوار خطوة بخطوة بزاوية ثابتة (زاوية الخطوة). ولا يعتمد تشغيله على التغذية المرتدة للموقع، بل هو تحكم ذو حلقة مفتوحة.
ثانيًا. طريقة التحكم
محرك مؤازر: يتم استخدام التحكم المغلق. يستقبل النظام باستمرار إشارات تغذية راجعة من أجل التصحيح في الوقت الفعلي، ويضمن أن يكون المخرج مطابقًا للإمرة.
المحرك الخطوي: يعتمد على نظام تحكم مفتوح. بعد أن يصدر النظام تعليمات، يُفترض أن المحرك نفذها بدقة دون وجود آلية للتحقق من خلال التغذية الراجعة.
ثالثًا: مقارنة خصائص الأداء
خصائص العزم:
المحرك المؤازر: يتمتع بخاصية إخراج عزم ثابت، ويمكنه إنتاج عزم مقدر ضمن النطاق السرعي المقنن. كما يمتلك قدرة على التحميل الزائد، ويمكنه عادةً إنتاج عزم يتراوح بين 2 إلى 3 أضعاف العزم المقنن لفترة قصيرة.
المحرك الخطوي: ينخفض عزم الإخراج بشكل حاد مع زيادة السرعة الدورانية. ولا يمتلك قدرة على التحميل الزائد. وبمجرد تجاوز عزم الحمل الحد الأقصى لعزم التثبيت للمحرك، يحدث فقدان للخطوات.
نطاق السرعة والاستقرار:
محرك الخدمة: يعمل بسلاسة عند سرعات منخفضة ، وله أداء ممتاز عند سرعات عالية ، وله نطاق واسع لضبط السرعة ، يصل إلى أكثر من 1: 5000.
محرك خطوة: إنه عرضة للتذبذب عند سرعات منخفضة. عند السرعات العالية ، ينخفض عزم الدوران بسرعة ومدى سرعة العمل الفعالة ضيق نسبياً.
الدقة والخطأ:
محرك الخدمة: تعتمد دقة الحركة على دقة الترميز. خطأ النظام (الفرق بين الأمر والردود الفعلية) عابر وسيتم تصحيحه في الوقت الحقيقي من قبل نظام الحلقة المغلقة. لا يوجد خطأ تراكمي
محرك خطوة: تعتمد الدقة على زاوية خطوة المحرك. هناك خطأ تراكمي، مما يعني أن خطأ كل خطوة واحدة سوف يتراكم تدريجيا. أثناء الإفراط في الحمل، سيفقد المحرك التزامًا، مما يؤدي إلى أخطاء في الموقع.
أداء الاستجابة:
محرك الخدمة: استجابة سريعة، أداء تسريع ممتاز، مناسبة للتطبيقات التي تتطلب بدء / وقف سريع وتغييرات الحمل الديناميكية.
محرك خطوة: استجابة بطيئة، ضعف القدرة على بدء التشغيل بسرعة عالية، ووقت تسريع طويل.
الاهتزاز والضوضاء:
محرك الخدمة: يعمل بسلاسة مع ضوضاء منخفضة ، خاصة عند السرعات المنخفضة.
محرك خطوة: لديه مشاكل هزة وصوتية متأصلة ، وهي ملحوظة بشكل خاص بالقرب من نقطة الرنين.
IV. سيناريوهات التطبيق
محرك الخدمة: مناسب للتطبيقات التي تتطلب دقة عالية، سرعة عالية، استجابة ديناميكية عالية، وفرط حركة الدوران. وتشمل الأمثلة الروبوتات الصناعية، وآلات CNC، ومعدات الأتمتة المتطورة، ومجالات الطيران.
محرك خطوة: مناسب لتكلفة حساسة، متوسط-منخفضة السرعة، الحمل المستقر، والسيناريوهات مع متطلبات منخفضة للسلاسة في تطبيقات التحكم في الحلقة المفتوحة. وتشمل الأمثلة طابعات ثلاثية الأبعاد، وأجهزة CNC المكتبية، والماسحات الضوئية، ومعدات أتمتة المكاتب.
الخامس: التكلفة والتعقيد
محرك الخدمة: النظام معقد (بما في ذلك المحرك ، ومدمج الدقة العالية ، وسائق متقدم) ، وتكلفة مرتفعة.
محرك خطوة: نظام بسيط، منخفض التكلفة، سهل التثبيت وإصلاح الأخطاء.
يعتمد الاختيار على المتطلبات الشاملة للتطبيق المحدد من حيث الأداء والدقة والاستجابة الديناميكية والتكلفة.