बंद-लूप स्टेपर मोटर्स आमतौर पर सर्वोस द्वारा किए गए कार्यों के लिए सबसे अच्छा विकल्प हो सकते हैं क्योंकि पारंपरिक स्टेपर उन्हें संभाल नहीं सकते थे।

अधिक महत्वपूर्ण निर्णय लेने वाले इंजीनियर किसी भी प्रकार की गति नियंत्रण प्रक्रिया को डिजाइन करते समय मोटर को चुन सकते हैं। सही मोटर प्राप्त करना, प्रकार और आकार दोनों के संदर्भ में, अंतिम मशीन की परिचालन दक्षता के लिए अनिवार्य है। इसके अलावा, यह सुनिश्चित करना कि मोटर बजट को नहीं तोड़ेंगे, हमेशा एक प्राथमिक चिंता का विषय है।

निर्णय लेने में उत्तर देने वाले पहले प्रश्नों में से एक यह है: किस प्रकार की मोटर सबसे अच्छी होगी? क्या एप्लिकेशन को उच्च-प्रदर्शन सर्वो मोटर की आवश्यकता होती है? क्या कम लागत वाला स्टेपर बेहतर होगा? या हो सकता है कि विचार करने के लिए एक तीसरा, मध्य-सड़क विकल्प हो?

उत्तर विशिष्ट एप्लिकेशन की जरूरतों के साथ शुरू होते हैं। मोटर के प्रकार का निर्धारण करने से पहले संबोधित करने के लिए कई कारक हैं जो किसी भी एप्लिकेशन के लिए आदर्श होंगे।

आवश्यकताएं

मोटर को प्रति मिनट कितने चक्र बनाने की आवश्यकता है? कितनी टोक़ की जरूरत है? शिखर की गति की आवश्यकता क्या है?

इन महत्वपूर्ण प्रश्नों को केवल किसी दिए गए हॉर्सपावर के साथ मोटर चुनकर संबोधित नहीं किया जा सकता है।

एक मोटर का पावर आउटपुट टोक़ और गति का संयोजन है जिसकी गणना गति, टोक़ और एक स्थिर के गुणन द्वारा की जा सकती है।

इस गणना की प्रकृति के कारण, हालांकि, टोक़ और गति के कई अलग -अलग संयोजन हैं जो एक विशिष्ट बिजली उत्पादन प्राप्त करेंगे। इस प्रकार, समान बिजली रेटिंग के साथ अलग -अलग मोटर्स गति और टोक़ के संयोजन के कारण अलग -अलग तरीके से काम कर सकते हैं।

इंजीनियरों को पता होना चाहिए कि एक निश्चित आकार के लोड को आत्मविश्वास से एक मोटर चुनने से पहले कितनी तेजी से आगे बढ़ना होगा जो सबसे अच्छा काम करेगा। प्रदर्शन किया जा रहा काम मोटर के टॉर्क/स्पीड वक्र के नीचे भी होना चाहिए। यह वक्र दिखाता है कि ऑपरेशन के दौरान मोटर का टोक़ कैसे भिन्न होता है। "सबसे खराब स्थिति" मान्यताओं का उपयोग करते हुए (दूसरे शब्दों में, टॉर्क की अधिकतम/न्यूनतम मात्रा का निर्धारण करना और नौकरी की गति की आवश्यकता होगी), इंजीनियरों को विश्वास हो सकता है कि एक चुने हुए मोटर में एक पर्याप्त टोक़/गति वक्र है।

लोड की जड़ता एक और कारक है जिसे मोटर चुनने की निर्णय लेने की प्रक्रिया में गोता लगाने से पहले संबोधित किया जाना चाहिए। जड़ता अनुपात की गणना की जानी चाहिए, जो कि लोड की जड़ता और मोटर की जड़ता के बीच तुलना है। अंगूठे का एक नियम कहता है कि यदि लोड की जड़ता रोटर से 10 गुना अधिक है, तो मोटर को ट्यून करना अधिक कठिन हो सकता है और प्रदर्शन को नुकसान हो सकता है। लेकिन यह नियम न केवल प्रौद्योगिकी से प्रौद्योगिकी तक, बल्कि आपूर्तिकर्ता से आपूर्तिकर्ता और यहां तक ​​कि उत्पाद तक उत्पाद तक भिन्न होता है। कोई आवेदन कितना महत्वपूर्ण है, इस निर्णय को भी प्रभावित करेगा। कुछ उत्पाद 30-से -1 अनुपात तक संभालते हैं, जबकि सीधी ड्राइव 200 से 1 तक चलती है। बहुत से लोग एक मोटर को आकार देना पसंद नहीं करते हैं जो 10 से 1 अनुपात से अधिक है।

अंत में, क्या भौतिक सीमाएं हैं जो एक निश्चित मोटर को दूसरे पर प्रतिबंधित करती हैं। मोटर्स अलग -अलग आकार और आकारों में आते हैं। कुछ उदाहरणों में, मोटर्स बड़े और भारी होते हैं, और कुछ संचालन होते हैं जो एक निश्चित आकार की मोटर को नहीं रख सकते। इससे पहले कि एक सूचित निर्णय सबसे अच्छे प्रकार की मोटर पर किया जा सके, इन भौतिक विनिर्देशों को मान्यता और समझा जाना चाहिए।

एक बार इंजीनियर इन सभी सवालों के जवाब देते हैं- स्पीड, टॉर्क, हॉर्सपावर, लोड जड़ता और भौतिक सीमाएं - वे सबसे कुशल आकार की मोटर पर शून्य कर सकते हैं। हालांकि, निर्णय लेने की प्रक्रिया वहां नहीं रुकती है। इंजीनियरों को यह भी पता लगाना चाहिए कि किस प्रकार की मोटर एप्लिकेशन को फिट करती है। वर्षों के लिए, अधिकांश अनुप्रयोगों के लिए दो विकल्पों में से एक के लिए उबला हुआ प्रकार: एक सर्वो मोटर या एक ओपन-लूप स्टेपर मोटर।

सर्वोस और स्टेपर्स

सर्वो और ओपन-लूप स्टेपर मोटर्स के लिए ऑपरेटिंग सिद्धांत समान हैं। हालांकि, दोनों के बीच महत्वपूर्ण अंतर हैं कि इंजीनियरों को यह तय करने से पहले समझना चाहिए कि किसी दिए गए एप्लिकेशन के लिए कौन सा मोटर आदर्श है।

पारंपरिक सर्वो सिस्टम में, एक नियंत्रक पल्स और दिशा के माध्यम से मोटर के ड्राइव को कमांड भेजता है या स्थिति, गति या टोक़ से संबंधित एक एनालॉग कमांड। कुछ नियंत्रण एक बस-आधारित विधि का उपयोग कर सकते हैं, जो नवीनतम नियंत्रणों में आमतौर पर एक ईथरनेट-आधारित संचार विधि है। ड्राइव तब मोटर के प्रत्येक चरण में उपयुक्त वर्तमान भेजता है। मोटर फीडबैक मोटर के ड्राइव पर वापस घेरे और, यदि आवश्यक हो, तो नियंत्रक। ड्राइव इस जानकारी पर निर्भर करता है कि वह मोटर को ठीक से कमेट करूं और मोटर शाफ्ट की गतिशील स्थिति के बारे में अच्छी जानकारी भेज सके। इसलिए, सर्वो मोटर्स को क्लोज-लूप मोटर्स माना जाता है और इसमें अंतर्निहित एनकोडर होते हैं, और पोजिशनल डेटा को अक्सर कंट्रोलर को खिलाया जाता है। यह प्रतिक्रिया नियंत्रक को मोटर पर अधिक नियंत्रण देती है। नियंत्रक संचालन के लिए समायोजन कर सकता है, अलग -अलग डिग्री में, अगर कुछ उस तरह से नहीं चल रहा है जिस तरह से यह होना चाहिए। इस प्रकार की महत्वपूर्ण जानकारी एक लाभ है ओपन-लूप स्टेपर मोटर्स की पेशकश नहीं कर सकते हैं।

स्टेपर मोटर्स भी दूरी और वेग को निर्धारित करने के लिए मोटर के ड्राइव पर भेजे गए कमांड पर काम करते हैं। आमतौर पर, यह संकेत एक कदम-और-दिशा कमांड है। हालांकि, ओपन-लूप स्टेपर्स ऑपरेटरों को प्रतिक्रिया प्रदान नहीं कर सकते हैं, इसलिए उनके नियंत्रण किसी स्थिति का ठीक से आकलन नहीं कर सकते हैं और मोटर के संचालन में सुधार के लिए समायोजन कर सकते हैं।

उदाहरण के लिए, यदि कोई मोटर का टोक़ लोड को संभालने के लिए पर्याप्त नहीं है, तो मोटर कुछ चरणों को स्टाल या याद कर सकता है। जब ऐसा होता है, तो लक्ष्य की स्थिति हिट नहीं होगी। स्टेपर मोटर को ध्यान में रखते हुए ओपन-लूप विशेषताओं के साथ, यह गलत स्थिति को पर्याप्त रूप से नियंत्रक में वापस नहीं किया जाएगा ताकि यह समायोजन कर सके।

सर्वो मोटर को दक्षता और प्रदर्शन के संदर्भ में स्पष्ट लाभ लगता है, इसलिए कोई स्टेपर मोटर क्यों चुनेगा? वहाँ के लिए बहुत कारण है। सबसे आम एक कीमत है; किसी भी डिजाइन निर्णय लेने में परिचालन बजट महत्वपूर्ण विचार हैं। जैसे -जैसे बजट कड़ा होता है, अनावश्यक लागत में कटौती करने के लिए निर्णय किए जाने चाहिए। यह न केवल मोटर की लागत को संदर्भित करता है, बल्कि नियमित और आपातकालीन रखरखाव स्टेपर मोटर्स के लिए कम खर्चीला होता है, जैसा कि सर्वोस के विपरीत होता है। इसलिए, यदि एक सर्वो मोटर के लाभ इसकी लागत को सही नहीं ठहराएंगे, तो एक मानक स्टेपर मोटर पर्याप्त हो सकती है।

विशुद्ध रूप से परिचालन दृष्टिकोण से, स्टेपर मोटर्स मानक सर्वो मोटर्स की तुलना में उपयोग करना काफी आसान है। एक स्टेपर मोटर का संचालन समझने के लिए बहुत सरल है और कॉन्फ़िगर करने में आसान है। अधिकांश कर्मी इस बात से सहमत होंगे कि यदि संचालन को कम करने का कोई कारण नहीं है, तो चीजों को सरल रखें।

दो अलग -अलग मोटर प्रकारों द्वारा पेश किए गए फायदे बहुत अलग हैं। यदि आपको 3,000 आरपीएम और उच्च टोक़ से अधिक की गति वाली मोटर की आवश्यकता है, तो सर्वो मोटर्स आदर्श हैं। हालांकि, एक ऐसे आवेदन के लिए जिसमें केवल कुछ सौ आरपीएम या उससे कम की गति की आवश्यकता होती है, एक सर्वो मोटर हमेशा सबसे अच्छा विकल्प नहीं होता है। कम गति वाले अनुप्रयोगों के लिए सर्वो मोटर्स ओवरकिल हो सकते हैं।

लो-स्पीड एप्लिकेशन वे हैं जहां स्टेपर मोटर्स सबसे अच्छा संभव समाधान के रूप में चमकते हैं। स्टेपर मोटर्स न केवल दोहराए जाते हैं जब यह रुकने की बात आती है, बल्कि उच्च टोक़ प्रदान करते समय कम गति से चलने के लिए भी डिज़ाइन किया गया है। इस डिजाइन की प्रकृति से, स्टेपर मोटर्स को नियंत्रित किया जा सकता है और उनकी वेग सीमा तक चलाया जा सकता है। विशिष्ट स्टेपर मोटर्स की वेग सीमा आमतौर पर 1,000 आरपीएम के तहत होती है, जबकि सर्वो मोटर्स में 3,000 आरपीएम और उच्चतर तक की गति रेटेड हो सकती है, यहां तक ​​कि 7,000 आरपीएम से अधिक भी।

यदि एक स्टेपर सही तरीके से आकार का है, तो यह सही विकल्प हो सकता है। हालांकि, जब एक स्टेपर मोटर एक ओपन-लूप कॉन्फ़िगरेशन पर चल रहा होता है और कुछ गलत हो जाता है, तो ऑपरेटरों को समस्या को ठीक करने के लिए आवश्यक सभी डेटा नहीं मिल सकता है।

ओपन-लूप समस्या को हल करना

पिछले कुछ दशकों में, ओपन-लूप स्टेपर्स के साथ पारंपरिक समस्याओं को हल करने के लिए कई अलग-अलग दृष्टिकोण पेश किए गए हैं। पावर-अप पर एक सेंसर को मोटर को घर देना, या एक आवेदन के दौरान कई बार, एक विधि थी। हालांकि सरल, यह संचालन को धीमा कर देता है और सामान्य ऑपरेटिंग प्रक्रियाओं के दौरान उत्पन्न होने वाली समस्याओं पर कब्जा नहीं करता है।

यह पता लगाने के लिए फीडबैक जोड़ना कि मोटर स्टालिंग या स्थिति से बाहर है, एक और दृष्टिकोण है। मोशन कंट्रोल कंपनियों के इंजीनियरों ने "स्टाल डिटेक्शन" और "स्थिति रखरखाव" सुविधाएँ बनाईं। यहां तक ​​कि कुछ दृष्टिकोण और आगे भी चल रहे हैं जो स्टेपर मोटर्स को सर्वोस की तरह व्यवहार करते हैं, या कम से कम फैंसी एल्गोरिदम के साथ उनकी नकल करते हैं।

मोटर्स के भव्य स्पेक्ट्रम में-सर्वोज़ और ओपन-लूप स्टेपर मोटर्स के बीच में-कुछ नई तकनीक को बंद करता है जिसे क्लोज-लूप स्टेपर मोटर के रूप में जाना जाता है। यह उन अनुप्रयोगों की समस्या को हल करने के लिए सबसे अच्छा और सबसे अधिक लागत-सचेत तरीका है जिसमें स्थितिगत सटीकता और कम गति की आवश्यकता होती है। लूप को बंद करने के लिए उच्च-रिज़ॉल्यूशन प्रतिक्रिया उपकरणों को लागू करके, इंजीनियर "दोनों दुनिया के सर्वश्रेष्ठ" का आनंद ले सकते हैं।

बंद-लूप स्टेपर मोटर्स स्टेपर मोटर्स के सभी फायदे प्रदान करते हैं: उपयोग में आसानी, सादगी, और सटीक रोक के साथ कम गति में लगातार चलने की क्षमता। इसके अलावा, वे अभी भी फीडबैक क्षमताओं की पेशकश करते हैं जो सर्वो मोटर्स करते हैं। सौभाग्य से, यह एक सर्वो के सबसे बड़े नुकसान के साथ आने की जरूरत नहीं है: बड़ा मूल्य टैग।

कुंजी हमेशा ओपन-लूप स्टेपर मोटर्स के काम में रही है। उनके पास आम तौर पर दो कॉइल होते हैं, कभी -कभी पांच, उनके बीच एक चुंबकीय संतुलन अधिनियम चल रहा है। आंदोलन इस संतुलन को परेशान करता है, जिससे मोटर का शाफ्ट विद्युत रूप से पीछे हो जाता है, लेकिन ऑपरेटर यह नहीं जान सकता है कि यह कितना पीछे गिरता है। स्टॉपिंग पॉइंट ओपन-लूप स्टेपर्स के लिए दोहराने योग्य है, लेकिन सभी लोड के लिए नहीं। स्टेपर पर एक एनकोडर डालना और इसे एक बंद लूप बनाना कुछ गतिशील नियंत्रण प्रदान करता है। यह ऑपरेटरों को अलग -अलग भार के तहत एक सटीक स्थान पर रुकने देता है।

कुछ अनुप्रयोगों के लिए बंद-लूप स्टेपर मोटर्स का उपयोग करने से इन लाभों ने गति-नियंत्रण समुदाय में इन मोटर्स की लोकप्रियता में तेजी से वृद्धि की है। विशेष रूप से, दो अधिक प्रमुख उद्योगों, सेमीकंडक्टर और चिकित्सा उपकरण निर्माताओं में, बंद-लूप स्टेपर मोटर्स का उपयोग करने में स्पष्ट वृद्धि हुई है। इन उद्योगों में इंजीनियरों को ठीक से पता होना चाहिए कि मोटर्स ने लोड या एक्ट्यूएटर्स को कहां रखा है, चाहे वह बेल्ट या बॉल स्क्रू को पावर दे। इन स्टेपर्स में बंद-लूप प्रतिक्रिया उन्हें बताती है कि यह कहां है। ये स्टेपर्स कम गति से सर्वोस की तुलना में बेहतर प्रदर्शन भी प्रदान कर सकते हैं।

आम तौर पर, किसी भी एप्लिकेशन को एक सर्वो मोटर की तुलना में कम लागत पर प्रदर्शन की गारंटी देने की आवश्यकता होती है, और अपेक्षाकृत कम गति पर चलने की क्षमता बंद-लूप स्टेपर मोटर्स के लिए एक अच्छा उम्मीदवार है।

ध्यान रखें, ऑपरेटरों को यह सुनिश्चित करने की आवश्यकता है कि ड्राइव या नियंत्रण बंद-लूप स्टेपर मोटर्स का समर्थन करें। ऐतिहासिक रूप से, आप इसके पीछे एक एनकोडर के साथ एक स्टेपर प्राप्त कर सकते हैं, लेकिन ड्राइव एक मानक स्टेपर ड्राइव था और एनकोडर का समर्थन नहीं करता था। एनकोडर को नियंत्रक पर वापस ले जाने की आवश्यकता होती है और किसी दिए गए कदम के अंत में स्थिति सत्यापन को लागू करने की आवश्यकता होगी। नए बंद-लूप स्टेपर ड्राइव के साथ इसकी आवश्यकता नहीं है। बंद-लूप स्टेपर ड्राइव गतिशील रूप से और स्वचालित रूप से नियंत्रक को शामिल किए बिना स्थिति और गति नियंत्रण को संभाल सकते हैं।