आपके आवेदन के लिए कौन सा सही है? आइए गति, त्वरण और मूल्य लक्ष्यों सहित प्रमुख निर्णय मानदंडों पर गौर करें।

स्टेपर मोटर्स

स्टेपर मोटर में एक स्थायी चुंबक वाला रोटर और एक स्थिर स्टेटर होता है जो वाइंडिंग को वहन करता है। जब स्टेटर वाइंडिंग से धारा प्रवाहित होती है, तो यह एक चुंबकीय फ्लक्स वितरण उत्पन्न करता है जो रोटर के चुंबकीय क्षेत्र वितरण के साथ परस्पर क्रिया करके एक घूर्णन बल लगाता है। स्टेपर मोटर में ध्रुवों की संख्या बहुत अधिक होती है, आमतौर पर 50 या उससे अधिक। स्टेपर मोटर चालक प्रत्येक ध्रुव को क्रम से ऊर्जा प्रदान करता है ताकि रोटर वृद्धि या चरणों की एक श्रृंखला में घूमे। ध्रुवों की अत्यधिक संख्या के कारण, गति निरंतर प्रतीत होती है।

सिद्धांत रूप में, टॉर्क बढ़ाने के लिए गियरबॉक्स का इस्तेमाल किया जा सकता है, लेकिन यहीं पर स्टेपर मोटर की कम गति एक समस्या बन जाती है। 1,200 आरपीएम स्टेपर मोटर में 10:1 गियर रिड्यूसर लगाने से टॉर्क में एक निश्चित मात्रा में वृद्धि हो सकती है, लेकिन इससे गति भी 120 आरपीएम तक कम हो जाएगी। अगर मोटर का इस्तेमाल बॉल-स्क्रू एक्ट्यूएटर या इसी तरह के उपकरण को चलाने के लिए किया जा रहा है, तो यह संभवतः अनुप्रयोग की ज़रूरतों को पूरा करने के लिए पर्याप्त गति प्रदान नहीं करेगा।

स्टेपर मोटर आमतौर पर NEMA 34 से बड़े फ्रेम साइज़ में उपलब्ध नहीं होते, ज़्यादातर अनुप्रयोग NEMA 17 या NEMA 23 मोटर साइज़ में आते हैं। नतीजतन, 1,000 से 2,000 औंस इंच से ज़्यादा टॉर्क पैदा करने में सक्षम स्टेपर मोटर मिलना असामान्य है।

स्टेपर मोटरों की भी प्रदर्शन सीमाएँ होती हैं। आप स्टेपर मोटर को एक स्प्रिंग-मास प्रणाली के रूप में सोच सकते हैं। मोटर को घूमने और भार को गति देने के लिए घर्षण को तोड़ना पड़ता है, जिस बिंदु पर रोटर पूरी तरह से नियंत्रित नहीं होता है। परिणामस्वरूप, पाँच कदम आगे बढ़ने का आदेश देने पर मोटर केवल चार कदम ही घूम सकती है—या छह कदम।

हालाँकि, अगर ड्राइव मोटर को 200 कदम आगे बढ़ने का आदेश देती है, तो वह कुछ ही कदम आगे बढ़ेगी, जो उस समय कुछ प्रतिशत की त्रुटि दर्शाता है। हालाँकि हम स्टेपर मोटरों को आमतौर पर 25,000 से 50,000 काउंट प्रति चक्कर के रिज़ॉल्यूशन के साथ नियंत्रित करते हैं, क्योंकि मोटर लोड के तहत एक स्प्रिंग-मास सिस्टम है, हमारा सामान्य रिज़ॉल्यूशन 2,000 से 6,000 काउंट प्रति चक्कर होता है। फिर भी, इन रिज़ॉल्यूशन पर, 200-चरणों की चाल भी एक अंश के बराबर होती है।

एनकोडर जोड़ने से सिस्टम गति को सटीक रूप से ट्रैक कर सकेगा, लेकिन यह मोटर की बुनियादी भौतिकी को पार नहीं कर पाएगा। बेहतर पोजिशनिंग 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 कार्यान्वयन होते हैं। आइए सबसे आम डिज़ाइन पर विचार करें, जिसमें स्थायी चुंबकों वाला एक रोटर और वाइंडिंग के साथ एक स्थिर स्टेटर शामिल होता है। यहाँ भी, धारा एक चुंबकीय क्षेत्र वितरण बनाती है जो रोटर पर कार्य करके टॉर्क उत्पन्न करती है। हालाँकि, सर्वो मोटर्स में स्टेपर मोटर्स की तुलना में ध्रुवों की संख्या काफी कम होती है। परिणामस्वरूप, इन्हें बंद-लूप में चलाना आवश्यक होता है।

बंद-लूप संचालन नियंत्रक/ड्राइव को यह आदेश देने में सक्षम बनाता है कि भार एक विशिष्ट स्थिति पर बना रहे, और मोटर उसे वहीं बनाए रखने के लिए निरंतर समायोजन करती रहेगी। इस प्रकार, सर्वो मोटर वास्तविक धारण बल आघूर्ण प्रदान कर सकती हैं। हालाँकि, ध्यान दें कि शून्य-गति बल आघूर्ण परिदृश्य इस बात पर निर्भर करता है कि भार को नियंत्रित करने और निर्देशित स्थान के आसपास दोलन को रोकने के लिए मोटर का आकार उचित हो।

सर्वो मोटर आमतौर पर दुर्लभ-पृथ्वी चुम्बकों का उपयोग करते हैं जबकि स्टेपर मोटर अक्सर कम खर्चीले पारंपरिक चुम्बकों का उपयोग करते हैं। दुर्लभ-पृथ्वी चुम्बक छोटे आकार में उच्च टॉर्क उत्पन्न करने में सक्षम होते हैं। सर्वो मोटरों को उनके समग्र भौतिक आकार से भी टॉर्क में लाभ मिलता है। सर्वो मोटर का व्यास आमतौर पर NEMA 17 से लेकर 220 मिमी तक होता है। इन संयुक्त कारकों के परिणामस्वरूप, सर्वो मोटर 250 फुट-पाउंड तक का टॉर्क प्रदान कर सकते हैं।

गति और टॉर्क का संयोजन सर्वो मोटर्स को स्टेपर मोटर्स की तुलना में बेहतर त्वरण प्रदान करने में सक्षम बनाता है। बंद-लूप संचालन के परिणामस्वरूप, वे बेहतर पोजिशनिंग सटीकता भी प्रदान करते हैं।

अंतिम विचार

सर्वो मोटरें निर्विवाद प्रदर्शन लाभ प्रदान करती हैं। हालाँकि, पुनरावृत्ति के मामले में, स्टेपर मोटरें काफी प्रतिस्पर्धी हो सकती हैं। यह बात स्टेपर मोटरों के बारे में एक आम भ्रांति को जन्म देती है, जो है गति की हानि का मिथक। जैसा कि हमने पहले चर्चा की थी, स्टेपर मोटर की द्रव्यमान-स्प्रिंग प्रकृति के कारण कुछ गति-हानि हो सकती है। चूँकि चालक स्टेपर को एक कोणीय स्थिति में गति करने का आदेश देता है, इसलिए गति-हानि के ये हानि-हानि एक घूर्णन से दूसरे घूर्णन तक नहीं पहुँचते। घूर्णन से घूर्णन तक, स्टेपर मोटरें अत्यधिक पुनरावर्ती होती हैं। इस विषय पर अधिक विस्तृत चर्चा के लिए किसी आगामी ब्लॉग पोस्ट पर जाएँ।

उपरोक्त चर्चा हमें स्टेपर अक्षों और सर्वो अक्षों के बीच अंतिम प्रमुख अंतर पर ले जाती है, जो है लागत। स्टेपर मोटरों को आमतौर पर फीडबैक की आवश्यकता नहीं होती, वे कम महंगे चुम्बकों का उपयोग करते हैं, और उनमें गियरबॉक्स शायद ही कभी शामिल होते हैं। उच्च ध्रुव संख्या और धारण बल आघूर्ण उत्पन्न करने की उनकी क्षमता के कारण, वे शून्य गति पर कम बिजली की खपत करते हैं। परिणामस्वरूप, एक स्टेपर मोटर, एक तुलनीय सर्वो मोटर की तुलना में एक क्रम के परिमाण तक सस्ती हो सकती है।

संक्षेप में, स्टेपर मोटर्स कम गति, कम त्वरण और कम सटीकता की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए एक अच्छा समाधान हैं। स्टेपर मोटर्स कॉम्पैक्ट और सस्ती भी होती हैं। यही कारण है कि ये मोटर्स चिकित्सा, जैव प्रौद्योगिकी, सुरक्षा और रक्षा, तथा अर्धचालक निर्माण अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं। उच्च गति, उच्च त्वरण और उच्च सटीकता की आवश्यकता वाले सिस्टम के लिए सर्वो मोटर्स एक बेहतर विकल्प हैं। हालांकि, इनका नुकसान ज़्यादा लागत और जटिलता है। सर्वो मोटर्स का उपयोग आमतौर पर पैकेजिंग, रूपांतरण, वेब प्रोसेसिंग और इसी तरह के अनुप्रयोगों में किया जाता है।

अगर आपका एप्लिकेशन माफ़ करने लायक है, लेकिन आपका बजट नहीं है, तो स्टेपर मोटर पर विचार करें। अगर परफॉर्मेंस सबसे ज़रूरी पहलू है, तो सर्वो मोटर काम करेगी, लेकिन ज़्यादा पैसे देने के लिए तैयार रहें।