تفاوت موتورهای سروو و موتورهای استپر

موتورهای سروو و موتورهای استپر هر دو از اجزای رایج الکتریکی محرک هستند که برای کنترل دقیق موقعیت، سرعت و گشتاور استفاده می‌شوند. این دو از نظر ساختار، اصل کار و ویژگی‌های عملکردی تفاوت‌های اساسی دارند.
الف) اصل کار و ساختار
موتور سروو:
ساختار: این موتور شامل بدنه موتور (معمولاً یک موتور سنکرون آهنربای دائمی)، یک حسگر موقعیت با دقت بالا (مانند انکودر) و یک کنترل‌کننده درایو است که یک سیستم حلقه بسته را تشکیل می‌دهند.
اصل کارکرد: درایور سیگنال‌های پالس و جهت را از کنترلر دریافت می‌کند و موتور را به حرکت درمی‌آورد. انکودر قرار گرفته در انتهای محور موتور، موقعیت و سرعت روتور را به‌صورت زمان واقعی تشخیص داده و سیگنال‌ها را به درایور باز می‌فرستد. درایور سیگنال فیدبک را با سیگنال دستور مقایسه کرده، خطای محاسبه شده را تعیین می‌کند و خروجی خود را تنظیم می‌کند تا این خطا را حذف نماید.
موتور پله‌ای:
ساختار: شامل بدنه موتور (دارای سیم‌پیچ‌های چندفاز روی استاتور و روتور آهنربای دائم یا هسته القایی) و درایور حلقه باز است.
اصل کارکرد: درایور سیگنال‌های پالسی را دریافت کرده و به‌ترتیب سیم‌پیچ‌های هر فاز از موتور را تحریک می‌کند که منجر به چرخش روتور به صورت گام‌به‌گام با یک زاویه مشخص (زاویه گام) می‌شود. عملکرد آن به فیدبک موقعیت وابسته نیست و یک کنترل حلقه باز محسوب می‌شود.
روش کنترل
موتور سروو: از کنترل حلقه بسته استفاده می‌شود. سیستم به طور مداوم بازخورد دریافت کرده و اصلاحات لحظه‌ای انجام می‌دهد تا خروجی همواره مطابق دستور باشد.
موتور استپر: از کنترل حلقه باز استفاده می‌کند. پس از اینکه سیستم دستوری صادر می‌کند، فرض بر این است که موتور به طور دقیق عمل کرده است و هیچ مکانیسمی برای تأیید بازخورد وجود ندارد.
III. مقایسه ویژگی‌های عملکرد
ویژگی‌های گشتاور:
موتور سروو: این موتور دارای ویژگی خروجی گشتاور ثابت است و می‌تواند در محدوده سرعت نامی، گشتاور نامی را تولید کند. همچنین قابلیت بار اضافه دارد و معمولاً می‌تواند به مدت کوتاهی ۲ تا ۳ برابر گشتاور نامی را تولید کند.
موتور استپر: گشتاور خروجی با افزایش سرعت چرخش به شدت کاهش می‌یابد. این موتور فاقد قابلیت بار اضافه است. در صورتی که گشتاور بار از حداکثر گشتاور نگهداری موتور فراتر رود، انحراف (از دست دادن گام) رخ می‌دهد.
محدوده سرعت و پایداری:
موتور سروو: در سرعت‌های پایین به‌صورت نرم کار می‌کند، عملکرد عالی در سرعت‌های بالا دارد و دامنه تنظیم سرعت آن گسترده است، تا بیش از ۱:۵۰۰۰.
موتور استپر: در سرعت‌های پایین مستعد لرزش است. در سرعت‌های بالا، گشتاور به سرعت کاهش می‌یابد و محدوده مؤثر سرعت کاری نسبتاً محدود است.
دقت و خطای اندازه‌گیری:
موتور سروو: دقت آن به وضوح رمزگذار (انکودر) بستگی دارد. خطای سیستم (تفاوت بین دستور و فیدبک) موقتی است و توسط سیستم حلقه بسته به‌صورت زمان واقعی اصلاح می‌شود. خطای تجمعی وجود ندارد.
موتور استپر: دقت آن به زاویه گام موتور بستگی دارد. خطای تجمعی وجود دارد، بدین معنا که خطا در هر گام تکی تدریجاً انباشته می‌شود. در صورت بارگذاری بیش از حد، موتور از سنکرون خارج شده و باعث خطای موقعیت‌یابی می‌شود.
عملکرد پاسخ‌دهی:
موتور سروو: پاسخ سریع، عملکرد شتاب‌دهی عالی، مناسب برای کاربردهایی که نیاز به راه‌اندازی و توقف سریع و تغییرات بار دینامیکی دارند.
موتور استپر: پاسخ کند، توانایی ضعیف در راه‌اندازی در سرعت بالا و زمان شتاب‌گیری طولانی.
ارتعاش و نویز:
موتور سروو: به‌صورت نرم و با نویز پایین کار می‌کند، به‌ویژه در سرعت‌های پایین.
موتور استپر: دارای ارتعاش و نویز ذاتی است که به‌ویژه در نزدیکی نقطه تشدید بسیار محسوس است.
چهارم. سناریوهای کاربرد
موتور سروو: مناسب برای کاربردهایی که دقت بالا، سرعت بالا، پاسخ دینامیکی سریع و تحمل بار گشتاوری بالا را می‌طلبد. از جمله ربات‌های صنعتی، دستگاه‌های CNC، تجهیزات اتوماسیون پیشرفته و حوزه‌های هوافضا.
موتور استپر: مناسب برای کاربردهای حساس به هزینه، با سرعت متوسط تا پایین، بار ثابت و نیاز کم به نرمی حرکت در سیستم‌های کنترل حلقه باز. از جمله چاپگرهای سه‌بعدی، دستگاه‌های CNC رومیزی، اسکنرها و تجهیزات اتوماسیون دفتری.
۵. هزینه و پیچیدگی
موتور سروو: سیستم پیچیده (شامل موتور، انکودر با وضوح بالا و درایور پیشرفته) و هزینه آن زیاد است.
موتور استپر: سیستم ساده، هزینه کم، نصب و راه‌اندازی آسان.
انتخاب بستگی به الزامات کلی کاربرد خاص از نظر عملکرد، دقت، پاسخ دینامیکی و هزینه دارد.