Quale è giusto per la tua applicazione? Esploriamo i criteri di decisione chiave tra cui velocità, accelerazione e obiettivi di prezzo.

Motori a passo passo

I motori a passo di passo sono costituiti da un rotore con magneti permanenti e uno statore stazionario che trasporta gli avvolgimenti. Quando la corrente attraversa gli avvolgimenti dello statore, genera una distribuzione del flusso magnetico che interagisce con la distribuzione del campo magnetico del rotore per applicare una forza di svolta. I motori a passo successivo dispongono di conteggi di polo molto elevati, in genere 50 o più. Il driver del motore Stepper energizza ogni polo in sequenza in modo che il rotore si trasformi in una serie di incrementi o passaggi. A causa del conteggio dei poti molto elevato, il movimento sembra essere continuo.

In teoria, un cambio potrebbe essere utilizzato per aumentare la coppia, ma è qui che la bassa velocità dei motori passo -passo diventa un problema. L'aggiunta di un riduttore di ingranaggi 10: 1 a un motore passo -passo da 1.200 giri / min potrebbe aumentare la coppia di un ordine di grandezza, ma farà anche cadere la velocità a 120 giri / min. Se il motore viene utilizzato per guidare un attuatore a vite a sfera o simile, probabilmente non fornirà una velocità sufficiente per soddisfare le esigenze dell'applicazione.

I motori a passo successivo non sono generalmente disponibili nelle dimensioni del telaio più grandi di NEMA 34, con la maggior parte delle applicazioni che cadono nelle dimensioni del motore NEMA 17 o NEMA 23. Di conseguenza, è insolito trovare motori passo -passo in grado di produrre più di 1.000 a 2.000 once di pollici di coppia.

I motori a passo successivo hanno anche limiti di prestazione. Puoi pensare a un motore passo-passo come a un sistema di massa a molla. Il motore deve rompere l'attrito per iniziare a girare e spostare il carico, a quel punto il rotore non è completamente controllato. Di conseguenza, un comando per avanzare di cinque fasi può comportare solo quattro passaggi del motore, o sei.

Se l'unità comanda un motore per far avanzare 200 passaggi, tuttavia, lo farà entro pochi passaggi, che a quel punto rappresenta un errore di pochi percento. Sebbene comandiamo i motori a passo passo con una risoluzione di tipicamente tra 25.000 e 50.000 conteggi per rivoluzione, poiché il motore è un sistema di massa a molla sotto carico, la nostra risoluzione tipica è da 2.000 a 6.000 conteggi per rivoluzione. Tuttavia, a queste risoluzioni, anche una mossa di 200 passaggi corrisponde a una frazione di grado.

L'aggiunta di un encoder consentirà al sistema di tenere traccia del movimento accuratamente, ma non sarà in grado di superare la fisica di base del motore. Per le applicazioni che richiedono una migliore precisione e risoluzione del posizionamento, i servi motori forniscono una soluzione migliore.

Servo Motors

Come i motori a passo passo, i servi motori hanno molte implementazioni. Consideriamo il design più comune, che incorpora un rotore con magneti permanenti e uno statore stazionario con gli avvolgimenti. Anche qui, la corrente crea una distribuzione del campo magnetico che agisce sul rotore per sviluppare la coppia. I motori servi hanno un numero di poli significativamente più basso rispetto ai motori a passo -passo, tuttavia. Di conseguenza, devono essere eseguiti ad anello chiuso.

Il funzionamento a circuito chiuso consente al controller/unità di comandare che il carico rimanga in una posizione specifica, tuttavia, e il motore effettuerà regolazioni continue per tenerlo lì. Pertanto, i servi motori possono consegnare una coppia di detenzione di fatto. Si noti, tuttavia, lo scenario di coppia a velocità zero dipende dal motore dimensionato correttamente per controllare il carico e prevenire l'oscillazione sulla posizione comandata.

I servi motori in genere usano magneti della terra rara mentre i motori a passoppano più frequentemente usano magneti convenzionali meno costosi. I magneti della terra rara consentono lo sviluppo di una coppia più alta in un pacchetto più piccolo. I servi motori ottengono anche un vantaggio di coppia rispetto alle dimensioni fisiche complessive. I diametri del servomotore vanno in genere da NEMA 17 fino a 220 mm. Come risultato di questi fattori combinati, i servi motori possono offrire coppie fino a 250 piedi.

La combinazione di velocità e coppia consente ai servi motori di offrire una migliore accelerazione rispetto ai motori a passo passo. Forniscono inoltre una migliore precisione di posizionamento a seguito di un funzionamento a circuito chiuso.

Pensieri finali

I servi motori offrono un innegabile vantaggio di prestazioni. In termini di ripetibilità, tuttavia, i motori Stepper possono essere abbastanza competitivi. Questo punto fa apparire un malinteso comune sui motori a passo passo, che è il mito del movimento perso. Come abbiamo discusso in precedenza, la natura di massa di un motore passo-passo può comportare alcuni passaggi persi. Poiché l'unità sta comandando il passo per spostarsi in una posizione angolare, i gradini persi non vengono trasportati dalla rotazione alla rotazione. Rotazione alla rotazione, i motori a passo sono altamente ripetibili. Cerca una discussione più dettagliata di questo argomento in un futuro post sul blog.

La discussione sopra ci porta a una differenziazione chiave finale tra assi passo -passo e servo assi, che è il costo. I motori Stepper in genere non richiedono feedback, usano magneti meno costosi e raramente incorporano i cambi. A causa del numero elevato di polo e della loro capacità di generare coppia di detenzione, consumano meno potenza a velocità zero. Di conseguenza, un motore passo -passo può essere fino a un ordine di grandezza meno costoso di un servomotore comparabile.

Per riassumere, i motori a passo passo sono buone soluzioni per applicazioni a bassa velocità, bassa accelerazione e bassi requisiti di precisione. I motori a passo successivo tendono anche ad essere compatti ed economici. Ciò rende questi motori adatti alle applicazioni di produzione medica, biotecnologica, di sicurezza e di difesa e semiconduttori. I servi motori sono una scelta migliore per i sistemi che richiedono alta velocità, alta accelerazione e alta precisione. Il compromesso è un costo e una complessità più elevati. I servi motori vengono in genere utilizzati in imballaggio, conversione, elaborazione Web e applicazioni simili.

Quando la tua applicazione è perdonata ma il tuo budget non lo è, prendi in considerazione un motore passo -passo. Se le prestazioni sono l'aspetto più importante, un servo motore farà il lavoro ma sii pronto a pagare di più.