جستجو
Persian
شما هیچ موردی در سبد خرید خود ندارید
دسته‌بندی ها
همه پست های وبلاگ

مقایسه سروو و استپر موتور Servo Vs Stepper

مقایسه سروو و استپر موتور Servo Vs Stepper

 در این مقاله  تلاش میکنیم تفاوت های موتور پله ای و سروو و نحوه انتخاب بهترین موتور را برای پروژه مورد نظر بررسی کنیم. ما اصول موتور شامل ساختار ، جریان ، توابع و ویژگی ها ، سوالاتی را که باید هنگام انتخاب موتور بپرسید ، مثالهای کاربردی ، اصطلاحات کلیدی و موارد دیگر را پوشش خواهیم داد.

 

مبانی موتور: موتور استپر چگونه کار می کند

ساختار موتور STEPPER

بیشتر موتورهای استپ صنعتی از نوع استپ موتورهای ترکیبی هستند که از روتور آهنربای دائمی و استاتور سیم پیچی شده تشکیل شده اند. 

موتور پله ای

جریان موتور استپ

از جریان مستقیم برای انرژی دادن به سیم پیچ های موتور پله ای استفاده می شود.

جریان موتور استپ

جریان تأمین شده از درایو یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند که موجب رانش روتور میشود . در زیر نمای اصلی نحوه کار این فرآیند آورده شده است.

نحوه کار موتور پله ای

1. الکترومغناطیسی فوقانی فعال شده و دندانه های مجاور آن روی روتور در جهت میدان صف آرایی می کنند.

2. آهنربای الکتریکی بالا غیرفعال شده وسیم پیچ  سمت راست فعال میشود. در دندانه های مجاور سیم پیچ 2 با میدان هم راستا می شوند . این امر باعث گردشی به اندازه یک پله (step)  می شود (به عنوان مثال چرخش 1.8 درجه ای).

3. آهنربای الکتریکی سمت راست غیرفعال شده و قسمت پایین آن روشن می شود. دندانه های روتور مجاور سیم پیچ 3 می پرند تا با آهن ربا پایین تراز شوند. این باعث رانش یک پله دیگر می شود.

4- آهنربای الکتریکی پایین غیرفعال شده و سیم پیچ چپ به حالت روشن است و دندانه های مجاور4 در جهت میدان صف آرایی می کنند. این باعث یک گام یا پله دیگر می شود. در موتوری که دارای زاویه گام 1.8 درجه باشد ، برای چرخش کامل 200 پله لازم است.

 

سایر مواردی که باید در مورد استپر بدانیم

  1.  میکرو استپینگ تعداد پله ها در دور را افزایش می دهد.
  2.  افزایش جریان باعث افزایش گشتاور موتور می شود.
  3.  هرچه فرکانس پله ها بالاتر باشد سرعت موتور نیز بیشتر می شود.
  4.  با افزایش دور موتور EMF معکوس می تواند گشتاور موتور را کاهش دهد.
  5. معمولن نیازی به فیدبک موقعیت نیست ، با این حال ممکن است استفاده شود. 

خلاصه مبانی STEPPER

عبورجریان مستقیم از سیم پیچ یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند. این یک سیستم حلقه باز و جریان ثابت است. در حالی که موتور در حالت استراحت است برای حفظ موقعیت؛ جریان موتور باید برقرار باشد.

مزایا

  •  طراحی / کنترل ساده
  •  بدون نیاز به بازخورد
  •  گشتاور عالی در سرعت کم
  •  نرمی حرکت در سرعت کم
  •  هرینه کم

   معایب

  •  با افزایش سرعت گشتاور کاهش می یابد
  •  جریان ثابت بدون توجه به شرایط مورد نیاز
  •  نمی تواند در برابر تغییرات بار واکنش دهد

 

 اولین کاربرد موتور پله ای

در سال 1920 ، موتورهای پله ای برای اولین بار عملن مورد استفاده قرار گرفت ، نخستین موتورهای پله ای  از نوع رلوکتانس متغییر VR (Variable Reluctance) توسط نیروی دریایی انگلیس برای کنترل موقعیت و کنترل از راه دور استفاده شد.

اولین استپر

 

مبانی موتور: موتور سروو چگونه کار می کند

ساختار موتور سروو

یک سروو AC متشکل از یک استاتور سه فاز و یک روتور آهنربای دائمی است. بعلاوه برای کنترل جریان مناسب ، بکارگیری ابزار بازخورد موقعیت موتور مانند رزولور یا انکودر (resolver or encoder) ضروری است. 

ساختار سروو

جریان موتور SERVO

از جریان AC  سه فاز برای انرژی دهی به سیم پیچ های مغناطیسی سرو موتور استفاده می شود.

 جریان سروو

با تغییر جریان در استاتور ، میدان مغناطیسی سه فاز دوار بوجود آمده و باعث رانش آهنربای دائمی روتور همگام با میدان مربوطه می شود.

مبانی سروو

سایر مواردی که درباره سرووموتور باید بدانیم

  1. افزایش جریان باعث افزایش گشتاور سروو موتور می شود.
  2.  هرچه فرکانس جریان بالاتر باشد ، موتور سریعتر می چرخد.
  3. سروو درایو جریان موتور را برای کنترل دقیق تر گشتاور کنترل و تنظیم می کند.
  4. برای کنترل جریان مناسب ، بازخورد موتور لازم است.

 

خلاصه مبانی سروو

جریان سه فاز AC یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند. این یک سیستم حلقه بسته است که به طور مداوم موقعیت را نسبت به موقعیت فرمان کنترل می کند و جریان را متناسب با آن تنظیم می کند. برای گشتاور نگهداری در سرعت صفر ترمز موتور ضروری است.

  مزایا

  • کنترل حلقه بسته
  • گشتاور بیشتر در سرعت بالاتر
  • دمای کمتر موتور
  • انتخاب مناسب برای سیستم های با بار متغیر

 

   معایب

  •  کنترل پیچیده تر
  •  بازخورد موقعیت لازم است
  •  هزینه کلی سیستم بالاتر

 

یک کاربرد جالب سروو

در فوکوس خودکار دوربین از یک سروو موتور دقیق استفاده شده در که موقعیت لنز را برای وضوح تصاویر خارج از فوکوس تنظیم می کند. 

 کاربرد سروو

انتخاب موتور: سروو یا استپر؟

انتخاب موتور صحیح

هنگامی که شما یک پروژه حرکت را شروع می کنید ، آیا موتور سروو را بر اساس عادت انتخاب میکنید یا  معیارهای طراحی را در نظر میگیرید؟ آیا سروو را انتخاب می کنید زیرا همان چیزی است که همیشه از آن استفاده می کنید؟ آیا شما فقط برای کاربردهای ساده یک استپر انتخاب می کنید؟

این بخش به شما کمک می کند سوالاتی را بپرید که برای یافتن موتور مناسب برای کاربرد شما لازم است.

 

سوالاتی که باید پاسخ دهیم

  1.  ماهیت باری که جابجایی میشود چیست؟
  2. به چه سرعتهایی نیاز داریم؟
  3.  آیا بار من در طول حرکت متغیر است؟
  4. آیا عملکرد خاصی مانند نگه داشتن گشتاور یا محدود کردن گشتاور نیاز دارم؟
  5. بودجه من چقدر است؟
  6. کدام موتور برای کاربرد من بهترین است؟

 

1. ماهیت باری که جابجایی میشود چیست؟(گشتاور)

وقتی موتور را برای کاربردی انتخاب می کنیم باید بدانیم که موتور می تواند چه میزان گشتاور را تأمین کند. برای این منظور از منحنی گشتاور-سرعت موتور استفاده می کنیم. در اینجا یک منحنی معمول گشتاور سروو موتور وجود دارد.

منحنی گشتاور

2. به چه سرعتهایی نیاز داریم؟ (TORQUE + SPEED)

اغلب فرض بر این است که موتور سروو از موتورپله ای با اندازه معادل پیشی می گیرد. اما همیشه چنین نیست. در اینجا نمونه منحنی گشتاور- سرعت موتور پله ای در مقایسه با سروو با اندازه مشابه آمده است.

منحنی گشتاور
در سرعت های بالا گشتاور موتور پله ای به صفر نزدیک می شود در حالی که موتور سروو گشتاوری ثابت را در کل دامنه سرعت فراهم می کند.

 

 سروو منحنی گشتاور3. آیا بار من در طول حرکت متغیر است؟

سرو موتورها توانایی اعمال گشتاور بالا برای لحظات کوتاه را دارند تا بر تغییرات بار غلبه کرده و شتاب لازم را بوجود آورند.

 منحنی گشتاورسروو

4. عملکردهای ویژه: گشتاور نگهداری

موتورهای پله ای می توانند گشتاور كامل را با جریاندار بودن سیم پیچ در حالت توقف فراهم كنند ودر حالی كه روتور نمی چرخد ​​؛ باری را در برابر یك نیروی خارجی نگه دارند ( گشتاور نگهداری) . این ویژگی باعث می شود موتورهای پله ای گزینه خوبی برای مواردی باشد که باید باری در جای خود نگه داشته شود.

گشتاور نگهداری

4. عملکردهای ویژه: محدود کردن گشتاور

سروو موتورها می توانند گشتاور موتور را از طریق نظارت دقیق بر جریان ارائه شده به موتور کنترل کنند و آن را محدود نمایند؛ بنابراین از یک مقدار خاص گشتاور نمی توان عبور کرد – با استفاده از مزایای کنترل گشتاور ، بسیاری از کاربردهایی که برای فشار دادن ، کشیدن ، چرخاندن و حرکت به کنترل دقیق نیرو نیاز دارند ، می توانند به نتیجه برسند.

محدود کردن گشتاور

5. بودجه من چقدراست: هزینه های موتور استپ

موتورهای پله ای معمولاً نیازی به بازخورد ندارند ، از آهن ربا های ارزان استفاده می کنند و بندرت گیربکس دارند. به دلیل تعداد قطب زیاد و توانایی تولید گشتاور نگهدارنده ، در دور صفر انرژی کمتری مصرف می کنند. در نتیجه ، موتور پله ای به طور کلی قیمت کمتری نسبت به سروو موتور (خرید سروو موتور) هم توان دارد.

بودجه سروو

5. بودجه من چقدراست: هزینه های موتور SERVO

سروو موتورها به بازخورد نیاز دارند ، از آهن ربا های گران تری استفاده می کنند و اغلب از جعبه دنده استفاده می کنند. آنها همچنین در سرعت صفر انرژی بیشتری مصرف می کنند. در نتیجه ، سروو موتور (سروو موتور صنعتی) به طور کلی گرانتر از موتور پله ای هم سطح است.

بودجه سروو

6-کدام موتور برای کاربرد من بهترین است؟

نحوه کنترل موتورها در مقایسه یک استپر با سروو کاملاً متفاوت است. استپر یک سیستم حلقه باز است در حالی که سروو یک سیستم حلقه بسته است. پروژه خود را بررسی کنید تا مشخص شود که کدام روش کنترل ویژگی هایی را ایجاد می کند که آن نسبت به دیگری متمایز میکند.

هنگام بررسی الزامات یک پروژه ، پارامترهای مختلفی وجود دارد که باید مورد توجه قرار گیرند ، و نمودار زیر نقطه شروع خوبی را برای راهنمایی طراح به سمت فناوری مناسب  ارائه می دهد.

 

چه وقت استپپر را انتخاب کنید

  هنگامی که پروژه شما با هر یک از این شرایط مطابقت دارد بهتراست از استپر استفاده کنید

  • گشتاور بالا ، سرعت کم
  • حرکات کوتاه ، سریع و تکراری
  • کنترل ساده مورد نظر است
  • سرعت کم ، دقت بالا

  مزایای Stepper

  • ساختار مقاوم
  • قابلیت اطمینان بالا به معنای عدم نیاز به تعمیر و نگهداری
  • بدون نیاز به تنظیم سیستم
  • هزینه کم سیستم 

کی از سروو استفاده کنیم

هنگامی که پروژه شما با این شرایط مطابقت دارد استفاذه از سروو توصیه میشود.

فواید سروو

  • کنترل گشتاور
  • می تواند دستورات حرکت پیچیده را اجرا کند
  • می تواند با تغییرات بار تنظیم شود
  • مصرف برق کمتر

 

نمونه های کاربردی

 کاربرد STEPPER: 

تنظیم خودکار غلتک

مشخصات: سازنده به دنبال تنظیم خودکار غلتک است.

هدف: کاهش زمان تغییر و افزایش تکرارپذیری بین تنظیمات مختلف تولید.

الزامات پروژه:

  • برنامه کنترل در PLC موجود ادغام شود
  • زمان چرخه زیر 1 دقیقه
  • تنظیمات خرد در صورت نیارانجام شود.
  • موقعیت را کنترل کنید
  • نیاز به نگه داشتن موقعیت در حالت توقف

 راه حل

نرمی حرکت در سرعت کم و

گشتاور نگهداری کافی درحالت توقف باعث می شود موتورپله ایی انتخاب بهتری باشد.

انتخاب سروو

کاربرد SERVO: کنترل قدرت دینامیکی

درب بند بطری

مشخصات: سازنده دستگاههای پرکن و درب بند بطری، به عنوان بخشی از یک عملیات بروز سازی دستگاه درب بند، به یک محرک خطی و دورانی احتیاج دارند.

هدف: بستن دقیق درب روی بطری  و گزارش فقدان درب یا درب های خراب.

الزامات برنامه:

  • برنامه کنترل در PLC موجود ادغام شود
  • توان عملیاتی بسیار بالا
  • کنترل حد گشتاورهنگام درب بندی
  • تنوع در محصولات

راه حل

کنترل حلقه بسته سروو امکان نظارت بر موقعیت موتور و کنترل جریان بهتر را فراهم می کند

محدود کردن گشتاور سروو به سیستم امکان درب بندی با گشتاور کنترل شده را می دهد

 

اصطلاحات کلیدی

Closed Loop حلقه بسته : سیستمی است که در آن میزان خروجی اندازه گیری شده و با ورودی مقایسه می شود. سپس خروجی تنظیم می شود تا به شرایط مطلوب برسد. در سیستم حرکت از سنسور سرعت یا موقعیت (یا هر دو) برای تولید سیگنال های تصحیح در مقایسه با پارامترهای مورد نظر استفاده می شود

 Holding Torque گشتاور نگهداری: حداکثر نیرو یا گشتاور خارجی است که می تواند به شافت موتور متوقف شده و دارای انرژی اعمال شود بدون انکه باعث چرخش آن شود.

Microstepping میکرواستپینگ : یک روش کنترل است که جریان را در سیم پیچ یک موتور پله ای اعمال می کند تا موقعیت های میانی را بین قطب ها فراهم کند.

Open Loop حلقه باز: به سیستمی حرکتی اطلاق می شود که در آن از سنسورهای خارجی برای ارائه سیگنال های تصحیح سرعت یا موقعیت استفاده نمی شود.

Rated Torque گشتاور نامی : ظرفیت تولید گشتاور موتور در سرعت معین. این حداکثر گشتاوری است که موتور می تواند به یک بار بصورت دائمی تحویل دهد و معمولاً با منحنی سرعت / گشتاور تعریف می شود.

Servo سروو: سیستمی متشکل از چندین دستگاه که بطور مداوم اطلاعات واقعی را رصد می کنند ، آن مقادیر را با یک نتیجه مطلوب مقایسه می کند و اصلاحات لازم را برای به حداقل رساندن اختلاف ایجاد می کند.

Step Angle زاویه گام: زاویه ای که شافت با دریافت یک پالس می چرخد. برای یک موتور پله ای دو فاز استاندارد ، زاویه گام 1.8 درجه (200 قدم / دور) است که با یک درایو تمام مرحله کنترل می شود.

 

استپر موتور

نظرات
یک نظر بنویسید: بستن