Diferența dintre motoarele servo și motoarele pas cu pas

Motoarele servo și motoarele pas cu pas sunt ambele componente electrice de acționare comune, utilizate pentru controlul precis al poziției, vitezei și cuplului. Ele prezintă diferențe fundamentale în ceea ce privește structura, principiul de funcționare și caracteristicile de performanță.
I. Principiul de funcționare și structura
Motor servo:
Structură: Este compus din corpul motorului (de obicei un motor sincron cu magnet permanent), un senzor de poziție de înaltă precizie (cum ar fi un encoder) și un controller de acționare, formând un sistem în buclă închisă.
Principiul de funcționare: Driverul primește secvența de impulsuri și semnalul de direcție de la controller și comandă rotația motorului. Encoderul situat la capătul posterior al arborelui motorului detectează în timp real poziția și viteza rotorului și trimite înapoi semnalele către driver. Acesta compară semnalul de feedback cu semnalul de comandă, calculează eroarea și ajustează ieșirea pentru a elimina această eroare.
Motor pas cu pas:
Structură: Compusă din corpul motorului (cu înfășurări multiphase pe stator și un rotor cu magnet permanent sau cu miez reactiv) și un driver în buclă deschisă.
Principiul de funcționare: Driverul primește semnale pulsate și alimentează secvențial înfășurările fiecărei faze ale motorului, determinând rotirea rotorului treptat, cu un unghi fix (unghi de pas). Funcționarea sa nu depinde de feedback-ul de poziție și reprezintă o comandă în buclă deschisă.
II. Metoda de control
Motor servo: Se utilizează o comandă în buclă închisă. Sistemul primește continuu date de feedback pentru corecție în timp real, asigurându-se că ieșirea este conformă cu comanda.
Motor pas cu pas: Folosește o comandă în buclă deschisă. După ce sistemul emite o instrucțiune, se presupune că motorul a executat-o corect, fără un mecanism de verificare prin feedback.
III. Comparație a caracteristicilor de performanță
Caracteristici de cuplu:
Motor servo: Are o caracteristică de ieșire a cuplului constant și poate livra cuplul nominal în întregul domeniu de viteză nominală. De asemenea, are capacitate de suprasarcină și poate genera tipic de 2-3 ori cuplul nominal pentru o perioadă scurtă de timp.
Motor pas cu pas: Cuplul de ieșire scade abrupt pe măsură ce viteza de rotație crește. Nu are capacitate de suprasarcină. Odată ce cuplul de sarcină depășește cuplul maxim de menținere al motorului, va apărea fenomenul de decuplare.
Domeniul de viteză și stabilitate:
Motor servo: Funcționează lin la viteze joase, are o performanță excelentă la viteze mari și o gamă largă de reglare a vitezei, ajungând la peste 1:5000.
Motor pas cu pas: Tinde să vibreze la viteze joase. La viteze mari, cuplul scade rapid, iar domeniul efectiv de funcționare este relativ îngust.
Precizie și eroare:
Motor servo: Precizia sa depinde de rezoluția codorului. Eroarea sistemului (diferența dintre comandă și feedback) este tranzitorie și va fi corectată în timp real de sistemul cu buclă închisă. Nu există erori cumulative.
Motor pas cu pas: Precizia depinde de unghiul pasului motorului. Există o eroare cumulativă, ceea ce înseamnă că eroarea fiecărui pas individual se va acumula treptat. În cazul suprasarcinii, motorul își pierde sincronizarea, ceea ce duce la erori de poziție.
Performanța răspunsului:
Motor servo: Răspuns rapid, performanță excelentă la accelerare, potrivit pentru aplicații care necesită porniri/opriri rapide și schimbări dinamice ale sarcinii.
Motor pas cu pas: Răspuns lent, capacitate slabă de pornire la viteză mare și timp lung de accelerare.
Vibrații și zgomot:
Motor servo: Funcționează lin, cu zgomot scăzut, mai ales la viteze mici.
Motor pas cu pas: Are în mod inherent probleme de vibrații și zgomot, care sunt deosebit de vizibile în apropierea punctului de rezonanță.
IV. Scenarii de aplicare
Motor servo: Potrivit pentru aplicații care necesită precizie ridicată, viteză mare, răspuns dinamic ridicat și suprasarcină de cuplu. Exemple includ roboți industriali, mașini CNC, echipamente automate de înaltă performanță și domeniul aerospațial.
Motor pas cu pas: Potrivit pentru aplicații sensibile la cost, cu viteză medie-scazută, sarcină stabilă și cerințe reduse privind liniaritatea în sistemele de comandă în buclă deschisă. Exemple includ imprimante 3D, mașini CNC de birou, scanere și echipamente de automatizare de birou.
V. Cost și complexitate
Motor servo: Sistemul este complex (include motorul, un codor de înaltă rezoluție și un driver avansat) și are un cost ridicat.
Motor pas cu pas: Sistem simplu, cost scăzut, ușor de instalat și depus în funcțiune.
Alegerea depinde de cerințele generale ale aplicației specifice privind performanța, precizia, răspunsul dinamic și costul.