تفاوت‌ها توی مشخصات فنی و ویژگی‌های اصلی استپر موتور و سروو موتور، باعث شده که این دستگاه‌های کاربردهای مختلفی هم پیدا کنن. معمولا دستگاه‌های برش CNC از اصلی‌ترین نمونه‌هایی هستن که باید توی ساختشون از استپر موتور یا سروو موتور استفاده کرد. میشه گفت هر جایی که نیازه سرعت بالا، گشتاور قابل تنظیم و دقت زیاد برای تعیین موقعیت داشته باشیم، باید از سروو موتور استفاده کنیم. ولی هرجایی که نیازه سرعت پایین باشه، استفاده از استپر موتور منطقی‌تر و به‌صرفه‌تره. مارو با این مقاله از وب‌سایت دیفرتو همراهی کنین تا شما رو با تفاوت استپر موتور و سروو موتور بیشتر آشنا کنیم.
استپر موتور (Stepper ) چیه؟
استپر موتور، یک موتور یا روتور پله‌ایه که به اون موتور پله یا استپ پینگ هم گفته میشه، این مدل یک موتور الکتریکی DC بدون جاروبکه (نوعی موتور با آهنربای دائم برای بارهای سبک) که یک چرخش کامل رو به تعدادی مرحله مساوی تقسیم میکنه. مثل تمام موتورهای دیگه، استپرها هم یک استاتور و یک روتور دارن، ولی بر خلاف موتورهای DC معمولی، استاتور اونها از مجموعه‌ای از سیم پیچ‌ها تشکیل شده. تعداد سیم پیچ‌ها بر اساس نوع موتور استپر متفاوت خواهد بود، ولی در حال حاضر فقط اینو درک کنین که توی موتور استپر، روتور از قطب‌های فلزی تشکیل شده و هر قطب توسط مجموعه‌ای از سیم پیچ توی استاتور جذب میشه.
هر دور موتور استپر به تعدادی پله یا مرحله مجزا تقسیم میشه که توی خیلی از موارد تا ۲۰۰ پله هم میرسه و برای هر مرحله باید یک پالس جداگانه برای موتور ارسال بشه. موتور پله‌ای یا استپر تنها میتونه یک پله توی هر زمان انجام بده و هر مرحله یک اندازس. در کل موتور استپر سه نوع اصلی داره که شامل موارد زیر میشه:
- استپر آهنربای دائمی
- استپر بی میلی متغیر
- استپر همزمان هیبریدی
همچنین موتورهای استپر را میشه بر اساس نوع سیم پیچی استاتور به دو دسته تک قطبی یا دوقطبی طبقه بندی کرد.
موتور استپر چه ویژگی‌هایی داره؟
استپر موتورها در اثر اضافه بار مکانیکی کمتر آسیب میبینن چون اونها گشتاور بالایی رو در محدوده سرعت پایین تولید میکنن. استپر از آهنرباهای الکترومغناطیس دندانه دار متعددی که اطراف یک چرخ دنده مرکزی چیده شدن، برای تعیین موقعیت خودش استفاده میکنه.
موتورهای پله‌ای عکس العمل بالایی دارن یعنی عملیات سنکرون راحت‌تری دارن. یاتاقان‌های موتور پله‌ای تنها قطعات پوشیده شده هستن، این مزیت به موتور پله‌ای طول عمر بیشتری میده. این موتور برای بارهای نوسانی مناسبه ولی کمی لرزش و مشکل رزونانس دارن.
موتورهای پله‌ای بدون توجه به بار، جریان اضافی رو میکشن که در این صورت نیروی اضافی به صورت گرما از بین میره. استپر موتور بدون بازخورد محیطی موقعیت و سرعت رو کنترل میکنه. موتورهای پله‌ای قطب‌های زیادی دارن که معمولاً ۵۰ تا ۱۵۰ brushless (جاروبک) هست. قطب قسمتی از موتوره که توی اون یک قطب مغناطیسی شمالی یا جنوبی توسط یک آهنربای دائمی یا با عبور برق از یک سیم پیچ ایجاد میشه.
موتور پله‌ای موقعیت یابی سریع‌تری در زمان حرکت کوتاه داره. همچنین این موتورها نیازی به رمزگذار یا کدبند ندارن چون میتونن به طور دقیقی بین قطب‌های خودشون حرکت کنن. رمزگذار وسیله‌ایه که برای تبدیل کنش فیزیکی به سیگنال الکتریکی و برای ارائه بازخورد حلقه بسته (برنامه‌ای کامپیوتری که چرخه دستورالعملهای اون مرتباً اجرا میشه) استفاده میشه.
موتورهای استپر دو نوع تک قطبی و دو قطبی دارن که موتورهای دوقطبی قوی‌ترین نوع این موتوره و معمولاً چهار یا هشت لید داره. در طرف دیگه، موتورهای تک قطبی هستن که میتونن بدون نیاز به معکوس کردن جهت جریان توی سیم پیچ‌ها حرکت کنن.
سروو موتور (Servo) چیه؟
سروو موتور معمولا به‌عنوان Servos (سرووس) شناخته میشه، سرووس وسیله‌ای الکتریکیه که میتونه یک جسم رو با دقت زیادی هل بده یا بچرخانه. توی هرکار یا وسیله‌ای در صورت نیاز به چرخاندن یا جابجا کردن یک جسم توی بعضی زوایا یا فاصله خاص، از موتور سروو استفاده میکنن. این فقط از موتور ساده ای ساخته شده که از طریق مکانیزم سروو کار میکنه.
یک سروو موتور یک کدگذاری داره که حرکت مکانیکی (چرخش شفت) رو به پالس‌های دیجیتالی تبدیل میکنه و به وسیله یک کنترل کننده حرکت تفسیر میشه. همچنین این نوع موتور یک درایور داره که موقعیت، گشتاور و سرعت رو کنترل میکنه.
بخش‌های مختلف سروو موتور
موتور الکتریکی: این موتور وظیفه ایجاد حرکت توی محور خودش رو به عهده داره.
پتانسیومتر: به شفت مرکزی متصله و همیشه زاویه‌ای که شفت موتور توی اون قرار داره رو نشون میده.
سیستم کنترل: این سیستم امکان کنترل حرکت موتور رو با ارسال پالس‌های الکتریکی فراهم میکنه.
سیستم درایور: توسط دنده‌ای تشکیل میشه که ممکنه سرعت و گشتاور رو افزایش یا کاهش بده.
سروو موتور چه ویژگی‌هایی داره؟
عیب سروو موتورها اینه که در صورت اضافه بار مکانیکی ممکنه دچار مشکل بشن. سروو موتورها گشتاور بالایی رو در محدوده سرعتی وسیع تولید میکنن و این موتورها از یک موتور DC با چرخش پیوسته و مدار کنترل کننده یکپارچه استفاده میکنن.
سرور موتورها عکس العمل بالایی ندارن یعنی عملیات سنکرون سخت‌تری دارن. Brusheهای (جاروبک) روی سروو موتورها باید هر ۲۰۰۰ ساعت کارکرد تعویض بشن. Servo Motor، موتورهای بی ارتعاشی هستن و از اونجایی که کشش جریان سروو موتور متناسب با بار اعمال شدس، تولید گرما خیلی کمه.
سروو موتور برای اینکه بتونه سرعت یا موقعیت رو کنترل کنه از دستگاه بازخورد از طریق کنترل حلقه بسته استفاده میکنه. این موتورها فقط ۴ تا ۱۲ قطب دارن و زمان موقعیت یابی سریع‌تری ارائه میدن. سروو موتورها برای کارهای خاص‌تری طراحی شدن چون باید توی اون موقعیت دقیقاً تعریف بشن، مثل کنترل سکان روی قایق یا حرکت دادن یک بازوی روباتیک یا پای ربات در محدوده خاصی.
فرق بین استپر موتور و سروو موتور چیه؟
با توجه به توضیحات بالا، برای اینکه تفاوت استپر موتور و سروو موتور رو راحت‌تر بشناسین، ویژگی‌های اونها رو یکجا به طور مختصر توی جدول مقایسه‌ای زیر جمع کردیم:
| مبنای مقایسه | استپر موتور | سروو موتور |
| اضافه بار مکانیکی | استپر موتورها در اثر اضافه بار مکانیکی کمتر آسیب میبینن. | سروو موتورها در اثر اضافه بار مکانیکی ممکنه دچار مشکل بشن. |
| گشتاور | استپر موتور گشتاور بالایی رو در محدوده سرعت پایین تولید میکنه. | سروو موتورها گشتاور بالایی رو در محدوده سرعتی وسیع تولید میکنن. |
| اجزاء | استپر از آهنرباهای الکترومغناطیس دندانه دار متعددی که در اطراف یک چرخ دنده مرکزی چیده شدن برای تعیین موقعیت استفاده میکنه. | سروو موتور از یک موتور DC با چرخش پیوسته و مدار کنترل کننده یکپارچه استفاده میکنه. |
| عکس العمل | استپ موتورها پاسخگویی بالایی دارن (عملیات سنکرون راحت‌تر). | سروو موتورها پاسخگویی کندی دارن (عملیات سنکرون سخت‌تر). |
| طول عمر | یاتاقان‌های استپ موتور تنها قطعات روکشدار هستن. این به موتور طول عمر زیادی میده. | برس‌های روی سروو موتورها باید هر ۲۰۰۰ ساعت کارکرد تعویض بشن. همچنین ممکنه رمزگذارها نیاز به تعویض داشته باشن. |
| مناسب بودن | برای بارهای نوسانی (مختلف) مناسبه. | برای بارهای نوسانی مناسب نیست. |
| لرزش | استپر موتورها کمی لرزش و مشکل رزونانس دارن. | سروو موتورها ارتعاش و مشکل رزونانس ندارن. |
| تولید حرارت | استپر موتورها بدون توجه به مقدار بار، جریان اضافی رو میکشن و نیروی اضافی به صورت گرما از بین میره. | از اونجایی که کشش جریان سروو موتور متناسب با بار اعمال میشه، پس تولید گرما خیلی کمه. |
| قطب‌ها | استپر موتورها قطب‌های زیادی دارن که معمولاً به ۵۰ تا ۱۵۰ براشلس میرسه. | سروو موتورها فقط ۴ تا ۱۲ قطب دارن. |
| زمان تعیین موقعیت | استپر موتور زمان موقعیت یابی سریع‌تری در زمان حرکت کوتاه داره. | سروو موتور در طول ضربات طولانی زمان موقعیت یابی سریع‌تری داره. |
| رمزگذارها | موتورهای پله‌ای نیازی به رمزگذار ندارن چون میتونن به طور دقیقی بین قطب‌های خودشون حرکت کنن. | توی سروو موتورها، رمزگذار وسیله‌ای اجباری برای ردیابی دقت موقعیت اونهاس. |
جمع‌بندی
میشه گفت که هر دوی این موتورها به خاطر زیاد بودن تعداد قطب‌هاشون، گشتاور زیادی تولید میکنن. از بین این دوتا، گشتاور استپ موتور در مقایسه با سروو موتور بیشتره. ولی نکته مهم اینه که امکان کنترل یا تنظیم گشتاور توی استپر موتور وجود نداره. چون سرعت توی این نوع موتورها، با تعریف فرکانس استپ ورودی تعریف میشه و به همین خاطر گشتاور تقریبا ثابته.
به نظر شما فرق استپر موتور و سروو موتور که در این مقاله توضیح داده شد، درست بوده؟ اگر شما اطلاعات بیشتری از تفاوت استپر موتور و سروو موتور می‌دونید یا فکر می‌کنید تعریف دقیقتری وجود داره، حتما در بخش نظرات، برای ما ارسال کنید تا مقاله رو اصلاح و تکمیل کنیم.
منابع: