Uygulamanız için hangisi doğru? Hız, ivme ve fiyat hedeflerini içeren temel karar kriterlerini inceleyelim.

Step Motorlar

Adım motorları, sabit mıknatıslı bir rotor ve sargıları taşıyan sabit bir statordan oluşur. Akım stator sargılarından geçtiğinde, bir dönme kuvveti uygulamak için rotorun manyetik alan dağılımı ile etkileşime giren bir manyetik akı dağılımı üretir. Kademeli motorlar, genellikle 50 veya daha fazla olmak üzere çok yüksek kutup sayılarına sahiptir. Kademeli motor sürücüsü, rotorun bir dizi artış veya adımla dönmesi için her kutba sırayla enerji verir. Çok yüksek kutup sayısı nedeniyle hareket sürekli görünüyor.

Teorik olarak torku artırmak için bir dişli kutusu kullanılabilir, ancak bu noktada step motorların düşük hızı sorun haline gelir. 1.200 dev/dak'lık bir step motora 10:1 dişli redüktör eklemek, torku bir miktar artırabilir ancak hızı da 120 dev/dak'ya düşürecektir. Motor, bilyalı vidalı bir aktüatörü veya benzerini tahrik etmek için kullanılıyorsa, muhtemelen uygulamanın ihtiyaçlarını karşılamak için yeterli hızı sağlayamayacaktır.

Adım motorları genellikle NEMA 34'ten daha büyük çerçeve boyutlarında mevcut değildir; çoğu uygulama NEMA 17 veya NEMA 23 motor boyutlarına girer. Sonuç olarak, 1.000 ila 2.000 ons inçten fazla tork üretebilen adım motorları bulmak alışılmadık bir durumdur.

Step motorların da performans sınırlamaları vardır. Bir step motoru yay-kütle sistemi olarak düşünebilirsiniz. Motorun dönmeye başlaması ve yükü hareket ettirmesi için sürtünmeyi kesmesi gerekir; bu noktada rotor tam olarak kontrol edilemez. Sonuç olarak, beş adım ilerleme komutu, motorun yalnızca dört veya altı adım dönmesiyle sonuçlanabilir.

Ancak sürücü bir motora 200 adım ilerlemesi komutunu verirse bunu yalnızca birkaç adım içinde yapacaktır; bu noktada bu yüzde birkaç hata anlamına gelir. Step motorları tipik olarak devir başına 25.000 ila 50.000 sayım arasında bir çözünürlüğe sahip olarak komuta etmemize rağmen, motor yük altında bir yay-kütle sistemi olduğundan, tipik çözünürlüğümüz devir başına 2.000 ila 6.000 sayımdır. Yine de bu çözünürlüklerde 200 adımlık bir hareket bile bir derecenin kesirine karşılık geliyor.

Bir kodlayıcı eklemek, sistemin hareketi doğru bir şekilde izlemesini sağlayacaktır ancak motorun temel fiziğinin üstesinden gelemeyecektir. Gelişmiş konumlandırma doğruluğu ve çözünürlüğü gerektiren uygulamalar için servo motorlar daha iyi bir çözüm sunar.

Servo Motorlar

Step motorlar gibi servo motorların da birçok uygulaması vardır. Kalıcı mıknatıslı bir rotor ve sargılarla birlikte sabit bir stator içeren en yaygın tasarımı ele alalım. Burada da akım, rotor üzerinde tork geliştirecek şekilde etki eden bir manyetik alan dağılımı yaratır. Bununla birlikte, servo motorlar, step motorlara göre önemli ölçüde daha düşük kutup sayısına sahiptir. Sonuç olarak kapalı döngüde çalıştırılmaları gerekir.

Kapalı döngü çalışması, kontrolörün/sürücünün yükün belirli bir konumda kalması yönünde komut vermesini sağlar ve motor, yükü orada tutmak için sürekli ayarlamalar yapar. Böylece servo motorlar fiili tutma torku sağlayabilir. Bununla birlikte, sıfır hız tork senaryosunun, yükü kontrol etmek ve komut verilen konum etrafındaki salınımı önlemek için motorun uygun şekilde boyutlandırılmasına bağlı olduğunu unutmayın.

Servo motorlar tipik olarak nadir toprak mıknatısları kullanırken, step motorlar daha sıklıkla daha ucuz geleneksel mıknatısları kullanır. Nadir toprak mıknatısları daha küçük bir pakette daha yüksek torkun geliştirilmesini sağlar. Servo motorlar aynı zamanda genel fiziksel boyutlarından dolayı tork avantajı da sağlar. Servo motor çapları tipik olarak NEMA 17'den 220 mm'ye kadar değişir. Bu faktörlerin birleşiminin bir sonucu olarak, servo motorlar 250 feet-pound'a kadar tork üretebilmektedir.

Hız ve torkun birleşimi, servo motorların step motorlara göre daha iyi hızlanma sağlamasını sağlar. Ayrıca kapalı döngü çalışmasının bir sonucu olarak gelişmiş konumlandırma doğruluğu sağlarlar.

Son Düşünceler

Servo motorlar yadsınamaz bir performans avantajı sunar. Ancak tekrarlanabilirlik açısından step motorlar oldukça rekabetçi olabilir. Bu nokta, step motorlarla ilgili yaygın bir yanılgı olan hareket kaybı efsanesini gündeme getiriyor. Daha önce tartıştığımız gibi, bir step motorun kütle-yay yapısı, birkaç adımın kaybolmasına neden olabilir. Sürücü, adımlayıcıya açısal bir konuma hareket etme komutunu verdiğinden, kayıp adımlar dönüşten dönüşe taşınmaz. Dönüşten dönüşe, step motorlar oldukça tekrarlanabilir. Bu konuyla ilgili daha ayrıntılı bir tartışmayı gelecekteki bir blog yazısında bulabilirsiniz.

Yukarıdaki tartışma bizi step eksenler ile servo eksenler arasındaki son önemli farklılığa, yani maliyete getiriyor. Kademeli motorlar genellikle geri bildirim gerektirmez, daha ucuz mıknatıslar kullanırlar ve nadiren dişli kutuları içerirler. Yüksek kutup sayısı ve tutma torku üretme yetenekleri nedeniyle sıfır hızda daha az güç tüketirler. Sonuç olarak, bir step motor, benzer bir servo motordan çok daha ucuz olabilir.

Özetlemek gerekirse adım motorları, düşük hız, düşük ivme ve düşük doğruluk gereksinimleri olan uygulamalar için iyi bir çözümdür. Step motorlar ayrıca kompakt ve ucuz olma eğilimindedir. Bu, bu motorları tıp, biyoteknoloji, güvenlik ve savunma ve yarı iletken üretim uygulamaları için uygun hale getirir. Servo motorlar yüksek hız, yüksek ivme ve yüksek doğruluk gerektiren sistemler için daha iyi bir seçimdir. Takas daha yüksek bir maliyet ve karmaşıklıktır. Servo motorlar genellikle paketleme, dönüştürme, web işleme ve benzeri uygulamalarda kullanılır.

Uygulamanız uygun ancak bütçeniz uygun değilse, bir step motor düşünün. Performans en önemli unsursa, servo motor işi yapacaktır ancak daha fazla ödemeye de hazır olun.