Motor stepper dan motor servo

Stepper dan servos boleh digunakan dengan penggerak Bimba OLE. Mereka adalah teknologi motor terbaik untuk kawalan kedudukan. Pilihan yang mana satu untuk digunakan bergantung pada kelajuan, tork, harga dan selalunya masa penghantaran. Perbincangan berikut menerangkan perbezaan antara kedua-dua teknologi.

Reka Bentuk Motor Stepper

Motor stepper dipanggil "motor digital" kerana ia bergerak mengikut langkah, seperti tangan pada jam. Apabila gegelung pertama ditenagakan, gigi pemutar sejajar dengan gigi dalam kedudukan belitan dan tahan pemegun pertama. Apabila belitan kedua ditenagakan, gigi dalam rotor bergerak sedikit dan sejajar dengan belitan pemegun kedua dan memegang kedudukan. Jumlah pergerakan dalam contoh ini adalah satu langkah lengkap.

Biasanya terdapat 200 langkah setiap pusingan pada 1.8 darjah setiap langkah. Perkembangan pengawal motor stepper elektronik telah menjadikan motor stepper mungkin. Peranti elektronik perlu menghidupkan belitan pada masa yang betul dengan voltan dan arus yang betul, dalam fasa yang betul, dan dalam susunan yang betul. Pengawal telah berkembang untuk dapat menggerakkan motor stepper sehingga 20,000 langkah setiap pusingan, memberikan gerakan 100 kali lebih halus (0.018 darjah setiap langkah).

Komponen Sistem Motor Stepper

Untuk memahami prestasi motor stepper, adalah berguna untuk memahami komponen sistem berasaskan motor stepper.

Motor dan Penggerak:Pertimbangkan motor dan penggerak bersama-sama sebagai setara dengan lengan. Ia tidak akan bergerak tanpa kuasa.

• Output: Tujahan dan kelajuan beban bergerak.
• Input: Kuasa daripada pemandu stepper.

Penggerak:Alat yang menyediakan otot untuk menggerakkan lengan dipanggil penggerak.

• Output: Belitan motor dibekalkan dengan kuasa dalam jumlah yang betul dan dalam urutan yang betul untuk menggerakkan "lengan" penggerak ke arah yang dikehendaki. Penggerak memerlukan sumber kuasa, seperti bekalan kuasa DC. Keluaran voltan bekalan kuasa DC dihantar terus ke belitan motor melalui penggerak. Arus dan voltan merentasi belitan motor adalah berkadar dengan keluaran tork motor dan oleh itu berkadar dengan keluaran tujahan penggerak. Secara umum, semakin tinggi voltan dan arus, semakin tinggi tujahan. Di atas titik tertentu, peningkatan arus hanya akan meningkatkan suhu penggulungan motor, bukan output tork.
• INPUT: Menerima denyutan stepper dan arahan arah daripada pengawal. Setiap nadi melangkah elektronik mengubah cara belitan motor ditenagakan, yang seterusnya menyebabkan motor berputar satu langkah, yang menggerakkan penggerak.

Pengawal:anggap pengawal sebagai otak yang mengarahkan otot.

• Output: Denyutan langkah dan arah disediakan pada pemacu. Pelbagai output juga disediakan kepada PLC, termasuk komunikasi melalui bas (RS232, RS485, IP Ethernet, Profibus, dll.), isyarat di tempat, penggera dan output kerosakan.
• Input: Pengurusan input yang bijak dan sistematik daripada pelbagai sumber.

Suis magnet

Sensor di tempat lain dalam mesin
Output pengawal boleh atur cara
Komunikasi bas daripada PLC
Isyarat pengekod daripada motor

Pengekod:Pengekod ialah "mata" sistem. Ia memberitahu pengawal jika arahannya telah dilaksanakan. Pengawal membandingkan denyutan stepper yang dihantar ke pemacu dengan denyutan yang diterima daripada pengekod. Jika denyutan yang dihantar adalah sama dengan denyutan yang diterimanya, pengawal mengetahui arahannya telah dilaksanakan. Jika ia tidak sama, pengawal melaraskan motor sehingga ia menerima bilangan denyutan pengekod yang betul.

Untuk memudahkan perbincangan, gambarajah blok sistem dengan mudah memisahkan semua komponen berfungsi. Ia adalah perkara biasa bagi pengeluar untuk menggabungkan fungsi. Sebagai contoh, pengawal selalunya mempunyai pemacu terbina dalam dan sesetengahnya mempunyai bekalan kuasa terbina dalam. Sesetengah motor mempunyai pengekod terbina dalam, dan sesetengahnya mempunyai pemacu dan pengawal terbina dalam. Sesetengah PLC mempunyai pengawal terbina dalam.

Prestasi motor stepper
Motor stepper mempunyai kelebihan tersendiri:

• Motor stepper ialah teknologi motor kawalan kedudukan paling murah.
• Motor stepper boleh digunakan dalam gelung terbuka tanpa memerlukan pengekod.
• Motor stepper memberikan tork yang sangat tinggi pada kelajuan rendah.
• Saiz bingkai NEMA tersedia dengan pelekap standard dan diameter aci.

Motor stepper mempunyai kelemahan yang wujud:

• Walaupun motor stepper memberikan tork yang tinggi pada kelajuan rendah, output tork berkurangan dengan cepat dengan peningkatan kelajuan.
• Motor stepper boleh menjadi tidak segerak; iaitu, tidak selari dengan denyutan stepper yang datang daripada pengawal. Dalam erti kata lain, denyutan stepper dari pengawal ditukar kepada tenaga elektrik untuk belitan motor, tetapi motor tidak berputar. Ini berlaku apabila tork yang diperlukan untuk menggerakkan beban melebihi kapasiti tork motor pada kelajuan yang dikehendaki. Untuk mengelakkan masalah ini:
• Meningkatkan saiz motor. Saiz motor untuk memberikan dua kali ganda tork maksimum yang diperlukan.
• Kurangkan kelajuan ke titik di mana tork motor mencukupi.
• Naikkan voltan pada belitan motor (bekalan kuasa besar).
• Tingkatkan arus ke belitan motor (bekalan kuasa besar).
• Gunakan pengekod untuk memantau kedudukan dan membetulkan langkah yang terlepas.
• Sukar untuk disegerakkan kerana pembetulan ralat dilakukan pada penghujung strok, bukan secara berterusan dalam masa nyata.
   

Reka Bentuk Motor Servo
Mengikut definisi, servo ialah sebarang peranti dengan maklum balas. Servomotors mempunyai gegelung pada stator yang ditenagakan oleh pemacu servo atau penguat dalam urutan yang menyebabkan rotor magnet berputar (berpusing). Agar pengawal menentukan belitan mana yang akan ditenagakan seterusnya, ia mesti mengetahui kedudukan semasa pemutar. Penderiaan ini dicapai menggunakan penderia Hall atau pengekod dwi fungsi.

Komponen Sistem Motor Servo
Gambar rajah blok sistem servo adalah sama seperti sistem motor stepper, walaupun komponennya berbeza secara teknikal. Penguat servo secara fungsinya setara dengan pemacu motor stepper. Seperti motor stepper, fungsi biasanya digabungkan oleh pengeluar.

Prestasi Motor Servo
Servos mempunyai kelebihan yang wujud:

• Kelajuan tinggi
• Pecutan tinggi
• Ketepatan yang tinggi
• Tork yang lebih tinggi pada kelajuan yang lebih tinggi
• Motor berbilang boleh disegerakkan dengan mudah (pembetulan ralat masa nyata)

Servos mempunyai kelemahan yang wujud:

• Sistem yang lebih kompleks daripada motor stepper
• Motor mesti ditala untuk prestasi optimum
• Sistem yang lebih mahal daripada motor stepper
• Kurang tork pada kelajuan terendah daripada motor stepper
• Geometri pelekap bukan standard (berbeza mengikut pengilang) dan diameter aci
• Tork yang lebih rendah pada kelajuan rendah daripada motor stepper dengan saiz yang setara
   

Implikasi untuk digunakan dengan penggerak elektrik
Mana-mana teknologi yang digunakan, ia mesti dipadankan dengan reka bentuk penggerak.

• Servo berkelajuan rendah mungkin tidak mencapai prestasi penggerak kelajuan rendah yang sama seperti motor stepper.
• Menggantikan motor stepper dengan servo pada penggerak yang sama tidak semestinya menghasilkan lebih banyak tujahan pada kelajuan yang lebih tinggi, kerana komponen penggerak lain mungkin mengehadkan prestasi.

Bergantung pada aplikasi, terdapat kelebihan untuk setiap dua teknologi motor. Jadual berikut boleh digunakan sebagai panduan.