La selezione tra un servomotore e un motore passo-passo può rappresentare una vera sfida per il bilanciamento di diversi fattori di progettazione. Considerazioni sui costi, coppia, velocità, accelerazione e circuiteria di azionamento giocano un ruolo importante nella selezione del miglior motore per la vostra applicazione.
Differenze di base tra stepper e servomotori
Stepper e servomotori si differenziano in due modi chiave, nella loro struttura di base e in come sono controllati. I motori passo-passo hanno un numero elevato di poli, coppie magnetiche di poli nord e sud generati da un magnete permanente o da una corrente elettrica, in genere da 50 a 100 poli. In confronto, i servomotori hanno pochissimi poli, spesso da 4 a 12 in totale. Ogni polo offre un punto di arresto naturale per l'albero motore. Il maggior numero di poli consente a un motore passo-passo di muoversi in modo preciso e preciso tra ogni polo e consente di azionare uno stepper senza alcun feedback di posizione per molte applicazioni. I servomotori spesso richiedono un encoder di posizione per tenere traccia della posizione dell'albero motore, soprattutto se sono richiesti movimenti precisi.
Guidare un motore passo-passo in una posizione precisa è molto più semplice che guidare un servomotore. Con un motore passo-passo, un singolo impulso di azionamento sposterà l'albero motore di un passo, da un polo all'altro. Poiché la dimensione del passo di un dato motore è fissata a una certa quantità di rotazione, il passaggio a una posizione precisa è semplicemente una questione di invio del giusto numero di impulsi. I servomotori in contrasto leggono la differenza tra la posizione attuale dell'encoder e la posizione a cui sono stati comandati e solo la corrente richiesta per spostarsi nella posizione corretta. Con l'elettronica digitale di oggi, i motori passo-passo sono molto più facili da controllare rispetto ai servomotori.
Vantaggi passo passo
I motori passo-passo offrono numerosi vantaggi rispetto ai servomotori oltre al maggior numero di poli e un controllo più semplice della trasmissione. Il design del motore passo-passo fornisce una coppia di tenuta costante senza la necessità di alimentare il motore. La coppia di un motore passo-passo alle basse velocità è maggiore di un servomotore delle stesse dimensioni. Uno dei maggiori vantaggi dei motori stepper è il loro costo relativamente basso e la loro disponibilità.
Servo vantaggi
Per le applicazioni in cui è necessaria alta velocità e coppia elevata, i servomotori brillano. I motori passo-passo raggiungono la velocità di 2.000 giri / min, mentre i servomotori sono disponibili molte volte più velocemente. I servomotori mantengono anche il loro valore di coppia ad alta velocità, fino al 90% della coppia nominale disponibile da un servo ad alta velocità. I servomotori sono anche più efficienti dei motori passo-passo con efficienze tra 80-90%. Un servomotore può erogare circa il doppio della coppia nominale per brevi periodi, fornendo un pozzo di capacità da cui attingere quando necessario. Inoltre, i servomotori sono silenziosi, disponibili nelle unità CA e CC, e non vibrano o soffrono di problemi di risonanza.
Limitazioni al passo
Per tutti i loro vantaggi, i motori passo-passo hanno alcune limitazioni che possono causare significativi problemi di implementazione e funzionamento a seconda dell'applicazione. I motori passo-passo non hanno alcuna potenza di riserva. Infatti, i motori passo-passo perdono una parte significativa della loro coppia mentre si avvicinano alla loro massima velocità di guida. Una perdita dell'80% della coppia nominale al 90% della velocità massima è tipica. Anche i motori passo-passo non sono buoni come i servomotori per accelerare un carico. Il tentativo di accelerare un carico troppo veloce in cui lo stepper non è in grado di generare una coppia sufficiente per passare alla fase successiva prima del prossimo impulso di guida, comporterà un salto saltato e una perdita di posizione. Se la precisione posizionale è essenziale, il carico sul motore non deve mai superare la sua coppia o lo stepper deve essere combinato con un encoder di posizione per garantire la precisione posizionale. I motori passo-passo soffrono anche di problemi di vibrazione e di risonanza. A determinate velocità, parzialmente dipendenti dalla dinamica del carico, un motore passo-passo può entrare in risonanza e non essere in grado di guidare il carico.
Ciò si traduce in passaggi saltati, motori in stallo, vibrazioni eccessive e rumore.
Servo Limitazioni
I servomotori sono in grado di fornire più potenza rispetto ai motori passo-passo, ma richiedono un circuito di azionamento molto più complesso e feedback posizionale per un posizionamento accurato. I servomotori sono anche molto più costosi dei motori passo-passo e sono spesso più difficili da trovare. I servomotori spesso richiedono riduttori, specialmente per operazioni a bassa velocità. Il requisito di un cambio e di un encoder di posizione rendono i progetti di servomotori più complessi dal punto di vista meccanico e aumentano i requisiti di manutenzione del sistema. Per completare il tutto, i servomotori sono più costosi dei motori passo-passo prima di aggiungere il costo di un encoder di posizione.
Sommario
La selezione del miglior motore per la propria applicazione dipende da alcuni criteri di progettazione chiave per il proprio sistema, compresi costi, requisiti di precisione posizionale, requisiti di coppia, disponibilità di potenza del motore e requisiti di accelerazione. Complessivamente, i servomotori sono i migliori per applicazioni ad alta velocità e coppia elevata, mentre i motori passo-passo sono più adatti per applicazioni con accelerazione ridotta, alta coppia di ritenuta.
