أيهما الأنسب لتطبيقك؟ لنستكشف معايير القرار الرئيسية، بما في ذلك السرعة والتسارع وأهداف الأسعار.

محركات السائر

تتكون محركات السائر من دوار ذي مغناطيس دائم وجزء ثابت يحمل اللفات. عندما يمر التيار عبر لفات الجزء الثابت، فإنه يولّد توزيعًا للتدفق المغناطيسي يتفاعل مع توزيع المجال المغناطيسي للدوار لتطبيق قوة دوران. تتميز محركات السائر بعدد أقطاب مرتفع جدًا، عادةً ما يصل إلى 50 قطبًا أو أكثر. يقوم مشغل محرك السائر بتزويد كل قطب بالطاقة بالتتابع، بحيث يدور الدوار بسلسلة من الزيادات أو الخطوات. ونظرًا لعدد الأقطاب المرتفع جدًا، تبدو الحركة مستمرة.

نظريًا، يمكن استخدام علبة تروس لزيادة عزم الدوران، ولكن هنا تكمن مشكلة انخفاض سرعة محركات السائر. إضافة مخفض تروس بنسبة 10:1 إلى محرك سائر بسرعة 1200 دورة في الدقيقة قد يزيد عزم الدوران بمقدار كبير، ولكنه سيخفض السرعة أيضًا إلى 120 دورة في الدقيقة. إذا استُخدم المحرك لتشغيل مشغل لولبي كروي أو ما شابه، فمن المرجح ألا يوفر سرعة كافية لتلبية احتياجات التطبيق.

لا تتوفر محركات السائر عادةً بأحجام إطارات أكبر من NEMA 34، حيث تقع معظم التطبيقات في أحجام محركات NEMA 17 أو NEMA 23. ونتيجةً لذلك، من النادر العثور على محركات سائر قادرة على إنتاج عزم دوران يزيد عن 1000 إلى 2000 أونصة بوصة.

للمحركات الخطوية أيضًا حدود أداء. يُمكن اعتبار المحرك الخطوي نظامًا زنبركيًا. يحتاج المحرك إلى كسر الاحتكاك لبدء الدوران وتحريك الحمل، وعند هذه النقطة لا يُتحكّم بالدوار بشكل كامل. ونتيجةً لذلك، قد يؤدي إصدار أمر بالتقدم خمس خطوات إلى دوران المحرك أربع خطوات فقط، أو ست خطوات.

إذا أمرت وحدة التحكم محركًا بالتقدم 200 خطوة، فسيتقدم بفارق خطوات قليلة فقط، وهو ما يمثل عندئذٍ خطأً بنسبة ضئيلة. على الرغم من أننا نتحكم في محركات السائر بدقة تتراوح عادةً بين 25,000 و50,000 عدّة في الدورة، إلا أن دقة حركتنا النموذجية تتراوح بين 2,000 و6,000 عدّة في الدورة نظرًا لكون المحرك نظامًا زنبركيًا تحت الحمل. ومع ذلك، فحتى حركة 200 خطوة بهذه الدقة تُعادل جزءًا من الدرجة.

إضافة مُشفِّر ستُمكّن النظام من تتبُّع الحركة بدقة، لكنها لن تُؤثِّر على الفيزياء الأساسية للمحرك. في التطبيقات التي تتطلب دقةً ووضوحًا مُحسَّنين في تحديد المواقع، تُوفِّر محركات السيرفو حلاً أفضل.

محركات المؤازرة

كما هو الحال مع محركات السائر، تتعدد تطبيقات محركات السيرفو. لننظر إلى التصميم الأكثر شيوعًا، والذي يتضمن دوارًا مزودًا بمغناطيسات دائمة وعضوًا ثابتًا مزودًا باللفائف. هنا أيضًا، يُنشئ التيار توزيعًا للمجال المغناطيسي يؤثر على الدوار لتوليد عزم الدوران. مع ذلك، تتميز محركات السيرفو بعدد أقطاب أقل بكثير من محركات السائر، ولذلك يجب تشغيلها في حلقة مغلقة.

يتيح التشغيل في حلقة مغلقة لوحدة التحكم/المحرك إصدار أمرٍ بإبقاء الحمل في موضعٍ محدد، وسيجري المحرك تعديلاتٍ مستمرةً لتثبيته هناك. وبالتالي، يمكن لمحركات السيرفو توفير عزم تثبيت فعلي. مع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن سيناريو عزم الدوران عند السرعة الصفرية يعتمد على ضبط حجم المحرك بشكلٍ مناسب للتحكم في الحمل ومنع التذبذب حول الموقع المطلوب.

تستخدم محركات السيرفو عادةً مغناطيسات من معادن نادرة، بينما تستخدم محركات السائر في أغلب الأحيان مغناطيسات تقليدية أقل تكلفة. تُمكّن مغناطيسات المعادن النادرة من توليد عزم دوران أعلى بحجم أصغر. كما تكتسب محركات السيرفو ميزة عزم دوران أكبر بفضل حجمها الإجمالي. تتراوح أقطار محركات السيرفو عادةً من NEMA 17 إلى 220 مم. ونتيجةً لهذه العوامل مجتمعةً، يمكن لمحركات السيرفو توليد عزم دوران يصل إلى 250 قدمًا-رطلًا.

يُمكّن الجمع بين السرعة وعزم الدوران محركات السيرفو من تحقيق تسارع أفضل من محركات السائر. كما تُحسّن دقة تحديد المواقع بفضل تشغيلها بنظام الحلقة المغلقة.

الأفكار النهائية

تُقدم محركات السيرفو ميزة أداء لا تُنكر. ومع ذلك، من حيث قابلية التكرار، تُعتبر محركات السائر منافسةً للغاية. تُثير هذه النقطة فكرةً خاطئةً شائعةً حول محركات السائر، وهي خرافة فقدان الحركة. كما ناقشنا سابقًا، قد تُؤدي طبيعة كتلة الزنبرك في محرك السائر إلى فقدان بعض الخطوات. ولكن، نظرًا لأن المحرك يُوجّه محرك السائر إلى موقع زاوي، فإن الخطوات المفقودة لا تنتقل من دوران إلى آخر. من دوران إلى دوران، تُعتبر محركات السائر قابلةً للتكرار بدرجة كبيرة. ابحث عن مناقشة أكثر تفصيلًا لهذا الموضوع في منشور مدونة لاحق.

يقودنا النقاش أعلاه إلى فرقٍ أساسيٍّ أخير بين محاور السائر ومحاور المؤازرة، ألا وهو التكلفة. عادةً ما لا تتطلب محركات السائر تغذية راجعة، وتستخدم مغناطيساتٍ أقل تكلفة، ونادرًا ما تتضمن علب تروس. ونظرًا لارتفاع عدد أقطابها وقدرتها على توليد عزم تثبيت، فإنها تستهلك طاقةً أقل عند السرعة الصفرية. ونتيجةً لذلك، يمكن أن يكون محرك السائر أقل تكلفةً بمقدارٍ كبيرٍ من محرك المؤازرة المماثل.

باختصار، تُعد محركات السائر حلولاً مثالية للتطبيقات ذات متطلبات السرعة والتسارع والدقة المنخفضة. كما تتميز هذه المحركات بصغر حجمها وانخفاض تكلفتها، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات الطبية، والتقنية الحيوية، والأمن والدفاع، وتصنيع أشباه الموصلات. أما محركات السيرفو، فتُعد خيارًا أفضل للأنظمة التي تتطلب سرعة وتسارعًا ودقة عالية، إلا أن التكلفة والتعقيد أعلى. تُستخدم محركات السيرفو عادةً في التعبئة والتغليف، والتحويل، ومعالجة الأقمشة، وتطبيقات مماثلة.

إذا كان تطبيقك متساهلاً لكن ميزانيتك محدودة، فكّر في استخدام محرك متدرج. إذا كان الأداء هو العامل الأهم، فسيؤدي محرك السيرفو الغرض، ولكن كن مستعدًا لدفع المزيد.