आपके एप्लिकेशन के लिए कौन सा सही है? आइए गति, त्वरण और मूल्य लक्ष्यों सहित प्रमुख निर्णय मानदंडों का पता लगाएं।

स्टेपर मोटर्स

स्टेपर मोटर्स में स्थायी चुंबकों वाला एक रोटर और वाइंडिंग वाला एक स्थिर स्टेटर होता है। जब स्टेटर वाइंडिंग में करंट प्रवाहित होता है, तो यह एक चुंबकीय फ्लक्स वितरण उत्पन्न करता है जो रोटर के चुंबकीय क्षेत्र वितरण के साथ परस्पर क्रिया करके घूर्णन बल लगाता है। स्टेपर मोटर्स में ध्रुवों की संख्या बहुत अधिक होती है, आमतौर पर 50 या उससे अधिक। स्टेपर मोटर ड्राइवर प्रत्येक ध्रुव को क्रमानुसार सक्रिय करता है ताकि रोटर क्रमिक रूप से घूम सके। ध्रुवों की इतनी अधिक संख्या के कारण, गति निरंतर प्रतीत होती है।

सैद्धांतिक रूप से, टॉर्क बढ़ाने के लिए गियरबॉक्स का उपयोग किया जा सकता है, लेकिन यहीं पर स्टेपर मोटर्स की कम गति एक समस्या बन जाती है। 1,200 RPM वाली स्टेपर मोटर में 10:1 गियर रिड्यूसर जोड़ने से टॉर्क में काफी वृद्धि हो सकती है, लेकिन इससे गति घटकर 120 RPM हो जाएगी। यदि मोटर का उपयोग बॉल-स्क्रू एक्चुएटर या इसी तरह के किसी उपकरण को चलाने के लिए किया जा रहा है, तो यह संभवतः अनुप्रयोग की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए पर्याप्त गति प्रदान नहीं कर पाएगी।

स्टेपर मोटर्स आमतौर पर NEMA 34 से बड़े फ्रेम साइज में उपलब्ध नहीं होती हैं, और अधिकांश अनुप्रयोग NEMA 17 या NEMA 23 मोटर साइज के अंतर्गत आते हैं। परिणामस्वरूप, 1,000 से 2,000 औंस इंच से अधिक टॉर्क उत्पन्न करने में सक्षम स्टेपर मोटर्स का मिलना दुर्लभ है।

स्टेपर मोटर्स की भी कुछ प्रदर्शन सीमाएँ होती हैं। आप स्टेपर मोटर को स्प्रिंग-मास सिस्टम की तरह समझ सकते हैं। मोटर को घूमना शुरू करने और लोड को आगे बढ़ाने के लिए घर्षण को तोड़ना पड़ता है, जिस बिंदु पर रोटर पूरी तरह से नियंत्रित नहीं होता है। परिणामस्वरूप, पाँच कदम आगे बढ़ाने का आदेश देने पर मोटर केवल चार या छह कदम ही घूम सकती है।

यदि ड्राइव किसी मोटर को 200 कदम आगे बढ़ने का आदेश देती है, तो वह कुछ ही कदमों की सटीकता के साथ आगे बढ़ेगी, जो उस समय कुछ प्रतिशत की त्रुटि को दर्शाता है। हालांकि हम स्टेपर मोटरों को आमतौर पर 25,000 से 50,000 प्रति चक्कर के रिज़ॉल्यूशन के साथ नियंत्रित करते हैं, लेकिन लोड के तहत मोटर एक स्प्रिंग-मास सिस्टम होने के कारण, हमारा सामान्य रिज़ॉल्यूशन 2,000 से 6,000 प्रति चक्कर होता है। फिर भी, इन रिज़ॉल्यूशन पर भी, 200 कदम की गति एक डिग्री के अंश के बराबर होती है।

एनकोडर जोड़ने से सिस्टम गति को सटीक रूप से ट्रैक कर पाएगा, लेकिन यह मोटर के मूलभूत भौतिकी नियमों को पार नहीं कर पाएगा। बेहतर स्थिति निर्धारण सटीकता और रिज़ॉल्यूशन की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए, सर्वो मोटर एक बेहतर समाधान प्रदान करते हैं।

सर्वो मोटर्स

स्टेपर मोटर्स की तरह, सर्वो मोटर्स के भी कई डिज़ाइन होते हैं। आइए सबसे आम डिज़ाइन पर विचार करें, जिसमें स्थायी चुंबकों वाला एक रोटर और वाइंडिंग वाला एक स्थिर स्टेटर होता है। यहाँ भी, करंट एक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है जो रोटर पर बल लगाकर टॉर्क उत्पन्न करता है। हालाँकि, सर्वो मोटर्स में स्टेपर मोटर्स की तुलना में ध्रुवों की संख्या काफी कम होती है। इसलिए, इन्हें क्लोज्ड-लूप में चलाना आवश्यक है।

क्लोज्ड-लूप ऑपरेशन कंट्रोलर/ड्राइव को लोड को एक विशिष्ट स्थिति में स्थिर रखने का आदेश देने में सक्षम बनाता है, और मोटर उसे वहीं बनाए रखने के लिए लगातार समायोजन करती रहती है। इस प्रकार, सर्वो मोटर वास्तविक होल्डिंग टॉर्क प्रदान कर सकती हैं। हालांकि, ध्यान दें कि शून्य-गति टॉर्क की स्थिति इस बात पर निर्भर करती है कि मोटर का आकार लोड को नियंत्रित करने और आदेशित स्थान के आसपास दोलन को रोकने के लिए उपयुक्त हो।

सर्वो मोटर्स में आमतौर पर दुर्लभ-पृथ्वी चुंबकों का उपयोग होता है, जबकि स्टेपर मोटर्स में अक्सर कम लागत वाले पारंपरिक चुंबकों का उपयोग किया जाता है। दुर्लभ-पृथ्वी चुंबक छोटे आकार में भी अधिक टॉर्क उत्पन्न करने में सक्षम बनाते हैं। सर्वो मोटर्स को उनके समग्र आकार से भी टॉर्क का लाभ मिलता है। सर्वो मोटर्स का व्यास आमतौर पर NEMA 17 से लेकर 220 मिमी तक होता है। इन सभी कारकों के संयोजन से, सर्वो मोटर्स 250 फुट-पाउंड तक का टॉर्क प्रदान कर सकती हैं।

गति और टॉर्क के संयोजन के कारण सर्वो मोटरें स्टेपर मोटरों की तुलना में बेहतर त्वरण प्रदान करती हैं। साथ ही, क्लोज्ड-लूप ऑपरेशन के परिणामस्वरूप वे बेहतर स्थिति निर्धारण सटीकता भी प्रदान करती हैं।

अंतिम विचार

सर्वो मोटर्स प्रदर्शन के मामले में निर्विवाद रूप से बेहतर हैं। हालांकि, दोहराव के मामले में स्टेपर मोटर्स काफी प्रतिस्पर्धी हो सकती हैं। यह बिंदु स्टेपर मोटर्स के बारे में एक आम गलत धारणा को सामने लाता है, जो कि गति हानि का मिथक है। जैसा कि हमने पहले चर्चा की थी, स्टेपर मोटर की द्रव्यमान-स्प्रिंग प्रकृति के कारण कुछ चरण छूट सकते हैं। चूंकि ड्राइव स्टेपर को एक कोणीय स्थिति में जाने का आदेश देता है, इसलिए छूटे हुए चरण एक रोटेशन से दूसरे रोटेशन में नहीं जाते हैं। एक रोटेशन से दूसरे रोटेशन में, स्टेपर मोटर्स अत्यधिक दोहराव योग्य होती हैं। इस विषय पर अधिक विस्तृत चर्चा के लिए भविष्य के ब्लॉग पोस्ट को देखें।

ऊपर की चर्चा हमें स्टेपर एक्सिस और सर्वो एक्सिस के बीच एक अंतिम महत्वपूर्ण अंतर पर ले आती है, जो कि लागत है। स्टेपर मोटर्स को आमतौर पर फीडबैक की आवश्यकता नहीं होती है, वे कम लागत वाले मैग्नेट का उपयोग करते हैं, और उनमें गियरबॉक्स शायद ही कभी शामिल होते हैं। उच्च ध्रुव संख्या और होल्डिंग टॉर्क उत्पन्न करने की क्षमता के कारण, वे शून्य गति पर कम बिजली की खपत करते हैं। परिणामस्वरूप, एक स्टेपर मोटर, समान सर्वो मोटर की तुलना में दस गुना तक कम महंगी हो सकती है।

संक्षेप में कहें तो, स्टेपर मोटर्स कम गति, कम त्वरण और कम सटीकता की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं। स्टेपर मोटर्स आकार में छोटी और सस्ती भी होती हैं। इसी कारण ये मोटर्स चिकित्सा, जैव प्रौद्योगिकी, सुरक्षा एवं रक्षा तथा सेमीकंडक्टर निर्माण जैसे अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं। सर्वो मोटर्स उच्च गति, उच्च त्वरण और उच्च सटीकता की आवश्यकता वाले सिस्टम के लिए बेहतर विकल्प हैं। हालांकि, इनकी कीमत और जटिलता अधिक होती है। सर्वो मोटर्स का उपयोग आमतौर पर पैकेजिंग, रूपांतरण, वेब प्रोसेसिंग और इसी प्रकार के अनुप्रयोगों में किया जाता है।

जब आपके काम में थोड़ी बहुत छूट मिल सकती है लेकिन आपका बजट सीमित है, तो स्टेपर मोटर पर विचार करें। यदि प्रदर्शन सबसे महत्वपूर्ण पहलू है, तो सर्वो मोटर भी काम कर देगी, लेकिन इसके लिए आपको अधिक कीमत चुकानी पड़ सकती है।