La diferencia entre motores servo y motores paso a paso

Los motores servo y los motores paso a paso son ambos componentes actuadores eléctricos comunes, utilizados para el control preciso de posición, velocidad y par. Tienen diferencias fundamentales en su estructura, principio de funcionamiento y características de rendimiento.
I. Principio de funcionamiento y estructura
Motor de servicio:
Estructura: Consiste en el cuerpo del motor (normalmente un motor síncrono de imán permanente), un sensor de posición de alta precisión (como un codificador) y un controlador de accionamiento, formando un sistema de lazo cerrado.
Principio de funcionamiento: el conductor recibe la secuencia de pulsos y la señal de dirección del controlador y hace girar el motor. El codificador situado en el extremo posterior del eje del motor detecta la posición y la velocidad del rotor en tiempo real y transmite las señales al conductor. El conductor compara la señal de retroalimentación con la señal de comando, calcula el error y ajusta la salida para eliminar este error.
Motor paso a paso:
Estructura: Compuesto por el cuerpo del motor (con enroscamientos de varias fases en el estator y un imán permanente o rotor de núcleo reactivo) y un conductor de circuito abierto.
Principio de funcionamiento: El conductor recibe señales de pulso y activa secuencialmente los devanados de cada fase del motor, haciendo que el rotor gire gradualmente en un ángulo fijo (ángulo de paso). Su funcionamiento no depende de la retroalimentación de la posición y es un control de circuito abierto.
II. Las condiciones de trabajo Método de control
Motor servo: Se emplea un control en lazo cerrado. El sistema recibe continuamente retroalimentación para corrección en tiempo real, asegurando que la salida se ajuste a la orden recibida.
Motor paso a paso: Utiliza un control en lazo abierto. Después de que el sistema emite una instrucción, se asume que el motor ha ejecutado con precisión, sin disponer de un mecanismo de verificación por retroalimentación.
III. Comparación de características de rendimiento
Características de par:
Motor servo: Tiene una característica de par constante y puede entregar el par nominal dentro del rango de velocidad nominal. Además, posee capacidad de sobrecarga y normalmente puede entregar entre 2 y 3 veces el par nominal durante un período corto de tiempo.
Motor paso a paso: El par de salida disminuye bruscamente conforme aumenta la velocidad de rotación. Carece de capacidad de sobrecarga. Si el par de carga supera el par máximo de retención del motor, se producirá desfase.
Rango de velocidad y estabilidad:
Motor servo: Funciona suavemente a bajas velocidades, tiene un excelente rendimiento a altas velocidades y posee un amplio rango de ajuste de velocidad, de hasta más de 1:5000.
Motor paso a paso: Es propenso a vibraciones a bajas velocidades. A altas velocidades, el par disminuye rápidamente y el rango efectivo de velocidad de operación es relativamente estrecho.
Precisión y error:
Motor servo: Su precisión depende de la resolución del codificador. El error del sistema (la diferencia entre el comando y la retroalimentación) es transitorio y será corregido en tiempo real por el sistema de lazo cerrado. No existe error acumulativo.
Motor paso a paso: La precisión depende del ángulo de paso del motor. Existe un error acumulativo, lo que significa que el error de cada paso individual se irá acumulando gradualmente. Durante una sobrecarga, el motor perderá sincronización, lo que provocará errores de posición.
Rendimiento de respuesta:
Motor servo: Respuesta rápida, excelente rendimiento de aceleración, adecuado para aplicaciones que requieren arranque/detención rápida y cambios dinámicos de carga.
Motor paso a paso: respuesta lenta, pobre capacidad de arranque a alta velocidad y tiempo de aceleración prolongado.
Vibración y ruido:
Motor servo: Funciona suavemente con bajo nivel de ruido, especialmente a bajas velocidades.
Motor paso a paso: Tiene problemas inherentes de vibración y ruido, que son particularmente notorios cerca del punto de resonancia.
IV. Escenarios de Aplicación
Motor servo: Adecuado para aplicaciones que requieren alta precisión, alta velocidad, alta respuesta dinámica y sobrecarga de par. Ejemplos incluyen robots industriales, máquinas CNC, equipos de automatización de gama alta y campos aeroespaciales.
Motor paso a paso: Adecuado para aplicaciones sensibles al costo, de velocidad media-baja, carga estable y escenarios con bajos requisitos de suavidad en controles en lazo abierto. Ejemplos incluyen impresoras 3D, máquinas CNC de escritorio, escáneres y equipos de automatización de oficina.
V. Costo y complejidad
Motor servo: El sistema es complejo (incluye el motor, un codificador de alta resolución y un controlador avanzado), y el costo es elevado.
Motor paso a paso: Sistema sencillo, bajo costo, fácil de instalar y depurar.
La elección depende de los requisitos generales de la aplicación específica en cuanto a rendimiento, precisión, respuesta dinámica y costo.