تفاوت استپ موتور و سروو موتور در چیست؟

موتورهای محرکه استپ و سروو دو نوع از رایج‌ترین ابزارهای مورد استفاده در صنعت برای کنترل موقعیت‌های مکانی و تعیین زاویه حرکتی هستند. این محصولات ساختار تقریبا مشابهی دارند؛ با این حال تفاوت‌هایی هم میان Stepper و Servo وجود دارد که باعث شده برخی از افراد در انتخاب میان این دو گزینه دچار سردرگمی شوند. در این مقاله از پینیون می‌خواهیم شما را با تفاوت استپ موتور و سروو موتور آشنا کرده و موارد کاربرد هریک را بیان کنیم.

1) تفاوت ساختاری استپ موتور و سروو موتور

استپ موتور به طور عمده از سیم‌پیچ ساخته شده و دارای یک روتور پله‌ای است. این پله‌ها دارای خاصیت مغناطیسی هستند و با توجه به زاویه‌ای که دارند، می‌توانند موقعیت مکانی را تنظیم کنند. همین ساختار را می‌توان در سروو موتور هم مشاهده کرد؛ با این تفاوت که تعداد قطب‌های مغناطیسی در مدل Servo از Stepper بیشتر است. برای راه‌اندازی هردوی این موتورها نیاز به یک درایو وجود دارد که می‌تواند با ایجاد پالس، حرکت دستگاه را ممکن کند. اما نکته مهم اینجا است که سروو موتور، علاوه بر درایو، به یک انکودر هم نیاز دارد؛ به همین دلیل است که فضای بیشتری را اشغال می‌کند و نیاز به محیط بزرگ‌تری برای نصب دارد. جهت کسب اطلاع از مشخصات فنی و قیمت انکودر به صفحه مشخص شده مراجعه فرمایید.

2) تفاوت سروو و استپ موتور از نظر دقت

یکی از کمیت‌های بسیار مهمی که باید در زمان خرید استپ موتور به آن توجه کنید، دقت دستگاه است. برای اطلاع از مقدار دقت استپ موتور، تنها کافی است که نگاهی به پلاک آن بیندازید. یک کمیت بر حسب درجه در هر گام یا degree per step نوشته شده که نشان‌دهنده دقت استپ موتور است. بنابراین به ازای هر پالسی که به این موتور وارد شود، دستگاه به این اندازه حرکت خواهد کرد. نکته مهم اینجا است که شما می‌توانید با استفاده از درایو، این دقت را افزایش داده و این درجات را تا 40 هزار برابر کوچک‌تر کنید. از سوی دیگر انکودر موجود در سروو موتور، بر اساس موقعیت موتور، یک فیدبک برای درایو ارسال می‌کند. حالا الگوریتم‌های درایو به طوری پیاده‌سازی می‌شوند که موتور دقیقا در موقعیت مکانی تعریف‌شده باقی بماند و جابه‌جا نشود.

با توجه به این موضوع می‌توان گفت که دقت سروو موتور از استپ موتور بیشتر است. زیرا در Stepper شما هیچ ابزاری در اختیار ندارید که به شما اطمینان دهد موتور در هر گام، درست به اندازه دقتش حرکت کرده است یا نه؟ به عبارت بهتر گام‌های استپ موتور ممکن است در اثر زیاد بودن گشتاور و یا بالا بودن نیروی واردشده به شفت، تغییر کنند و به طور کامل انجام نشوند. این در حالی است که فیدبک‌های انکودر قابلیت پیگیری دارند و با استفاده از الگوریتم‌های درایو می‌توانید با دقت بسیار زیادی، موقعیت موتور را در هر لحظه تعیین کنید.

3) تفاوت استپ موتور و سروو موتور از نظر ویژگی مشخصه

یکی دیگر از تفاوت‌های استپ موتور و سروو موتور، ویژگی‌های مشخصه هریک از آن‌ها است. علاوه بر دقت دستگاه، شما می‌توانید کمیت دیگری را هم بر روی پلاک Stepper مشاهده کنید که گشتاور نام دارد و با واحد کیلوگرم سانتی‌متر نوشته می‌شود. این گشتاور می‌توان از حدود بسیار پایین مانند 4 کیلوگرم سانتی‌متر موجود باشد و تا گشتاور حداکثر 400 کیلوگرم سانتی‌متر زیاد شود. بنابراین دقت و گشتاور، به عنوان اصلی‌ترین ویژگی‌های مشخصه استپ موتور تعریف می‌شوند که در زمان خرید باید به آن‌ها دقت کنید.

اما در مورد سروو موتورها تا حدی موضوع متفاوت است. در موتورهای Servo، ویژگی مشخصه توان دستگاه است. در نتیجه در زمانی که قصد خرید استپ موتور را دارید، نیاز است به توان موتور دقت کنید. این کمیت در بازه 100 وات تا حداکثر 110 کیلووات متفاوت است. باید بدانید که گشتاور استپ موتورها به گزینه‌های موجود در بازار محدود می‌شود؛ اما امکان تولید سروو موتور با توان بالاتر وجود دارد.

4) مقایسه سرعت استپ موتور و سروو موتور

یکی دیگر از تفاوت‌های اصلی Stepper و Servo در سرعت آن‌ها است. در مواردی که نیاز به ایجاد سرعت زیاد است، سروو موتور بهترین گزینه به شمار می‌رود. زیرا این دستگاه‌ها قادر هستند سرعتی برابر 0 تا 5 هزار دور در دقیقه را ایجاد کنند. اما در مقابل، استپ موتورها توانایی تولید حداکثر سرعت 500 دور بر دقیقه را دارند.

5) بررسی تفاوت موتورهای Stepper و Servo از نظر منبع تغذیه

هر دوی این موتورها قادر هستند با استفاده از منبع تغذیه مستقیم یا DC کار کنند. اما اگر به دنبال محصولی می‌گردد که بتواند با منبع تغذیه AC یا متناوب هم سازگار شود، چاره‌ای جز خرید سروو موتور ندارید. زیرا چنین قابلیتی در موتورهای استپ وجود ندارد. سروو موتورهای AC بیشتر در کاربردهای توان پایین استفاده می‌شوند و برخلاف مدل‌های جریان مستقیم، نیازی به نگهداری و تعمیر مداوم ندارند.

6) تفاوت استپ و سروو موتور از نظر گشتاور

از دید تخصصی می‌توان گفت که هر دو این موتورها به دلیل زیاد بودن تعداد قطب‌ها، گشتاور زیادی دارند. اما از نظر ذاتی، گشتاور استپ موتور در مقایسه با سروو موتور بیشتر است. اما نکته مهم اینجا است که امکان کنترل یا تنظیم گشتاور در Stepper وجود ندارد. زیرا سرعت در این نوع موتورها، با تعریف فرکانس استپ ورودی تعریف می‌شود و بنابراین گشتاور تقریبا ثابت است.

اما موتورهای سروو، دارای سه مد کنترلی هستند که به ما امکان تغییر در برخی از مشخصات را می‌دهند. این سه مد عبارت‌اند از:

• مد سرعت: زمانی که Servo Motor را بر روی این مد قرار می‌دهید؛ سرعت ثابت نگه داشته شده و در طول زمان کاهش پیدا نمی‌کند. اما شما می‌توانید هر زمان که نیاز داشتید، گشتاور را در این حالت تغییر دهید.
• مد گشتاور: در این حالت شما با توجه به نیاز خود، یک گشتاور مشخص را برای موتور تعریف می‌کنید. به این ترتیب دستگاه با تغییر سرعت، تلاش می‌کند که همواره گشتاور خود را بر روی این مقدار تعیین‌شده ثابت نگه دارد.
• مد موقعیت: در این حالت شما می‌توانید هر سرعت یا گشتاور دلخواهی را در موتور داشته باشید؛ اما موقعیت همواره ثابت نگه داشته شده و از بین نمی‌رود.

به این ترتیب با استفاده از سروو موتورها می‌توانید به راحتی کمیت‌های مختلف را متناسب با نیاز خود تعیین کرده و به این ترتیب بازدهی کار را بالا ببرید.

7) مقایسه کاربرد سروو موتور و استپ موتور

تفاوت‌های موجود در مشخصات فنی و ویژگی‌های اصلی موتورهای سروو و استپ، باعث شده که این دستگاه‌های کاربردهای مختلفی هم داشته باشند. به طور معمول دستگاه‌های سی ان سی از اصلی‌ترین مواردی هستند که نیاز به استپ یا سروو موتور دارند. زیرا تعیین موقعیت مکانی در این نوع از ابزارها اهمیت بسیار زیادی دارد. از دید کلی می‌توان گفت که هر جایی نیاز به سرعت بالا، گشتاور قابل تنظیم و دقت زیاد در تعیین موقعیت داشته باشیم، خرید سروو موتور گزینه بسیار خوبی است. ولی در سرعت‌های پایین، استفاده از استپ موتور منطقی‌تر و به‌صرفه‌تر است.

از سوی دیگر امکان کنترل سروو موتورها از طریق شبکه وجود دارد و همین موضوع می‌تواند کار با آن‌ها را برای کاربر بسیار ساده‌تر کند. به طوری که هر زمان که تعداد زیادی موتور نیاز باشد، می‌توان به سادگی با استفاده از یک کابل شبکه درایوها را به هم متصل کرده و فرمان‌های مورد نظر را به صورت هم‌زمان در همه آن‌ها اجرایی کرد. در حالی استپ موتورها از نظر قابلیت کنترل، به دو دسته تقسیم می‌شوند. دسته اول دستگاه‌هایی هستند که به صورت دیجیتالی و از طریق Digital I/O کنترل می‌شوند. اما در دسته دوم یک سری درایو خاص وجود دارد که این کار را انجام می‌دهد و همین موضوع قدری کنترل آن‌ها را پیچیده می‌کند.

سخن پایانی

به دلیل اینکه موتورهای Servo سرعت و دقت بیشتری دارند و می‌توان از مدهای کنترلی مختلف برای تنظیم عملکرد آن‌ها استفاده کرد، قیمت آن‌ها هم بالاتر است. بنابراین اگر هزینه تمام‌شده برایتان اهمیت دارد و در عین حال نیاز به سرعت‌های بالا ندارید، استپ موتور می‌تواند به خوبی نیاز شما را برآورده کند. اما بر ای مواردی که حساسیت زیادی دارند، هزینه تمام‌شده در اولویت نیست و فضای نصب بیشتری در اختیار دارید، سروو موتور را انتخاب کنید. در جدول زیر خلاصه‌ای از تفاوت سروو موتور و استپ موتور را برای شما آورده‌ایم:

سوالات متداول

• در چه مواردی می‌توان از استپ موتور به جای سروو موتور استفاده کرد؟

در صورتی که به دنبال یک گزینه مقرون‌به‌صرفه و کاربردی برای دستیابی به سرعت‌های پایین هستید و نیازی به گشتاور قابل تنظیم یا دقت فوق‌العاده زیادی ندارید، می‌تواند موتور سروو را با استپ جایگزین کنید.

• در چه صورتی استفاده از سروو موتور از نظر اقتصادی به صرفه است؟

استفاده از سروو موتور برای مواردی که نیاز به توان‌های زیر 1 کیلووات است، توجیه اقتصادی ندارد. اما در برای دستگاه‌های لیزر بزرگ و یا برش و حکاکی‌هایی با دقت زیاد، وجود سروو موتور الزامی است؛ زیرا دقت موقعیت مکانی بسیار اهمیت دارد.