Hangisi uygulamanız için doğru? Hız, ivme ve fiyat hedefleri de dahil olmak üzere temel karar kriterlerini inceleyelim.

Step Motorlar

Step motorlar, kalıcı mıknatıslı bir rotor ve sargıları taşıyan sabit bir statordan oluşur. Stator sargılarından akım geçtiğinde, rotorun manyetik alan dağılımıyla etkileşime giren ve dönme kuvveti uygulayan bir manyetik akı dağılımı oluşturur. Step motorlar, tipik olarak 50 veya daha fazla olmak üzere çok yüksek kutup sayısına sahiptir. Step motor sürücüsü, rotorun bir dizi artım veya adımda dönmesi için her kutbu sırayla enerjilendirir. Çok yüksek kutup sayısı nedeniyle, hareket sürekli gibi görünür.

Teorik olarak, torku artırmak için bir dişli kutusu kullanılabilir, ancak burada step motorların düşük hızı sorun teşkil eder. 1200 RPM'lik bir step motora 10:1 oranlı bir dişli redüktör eklemek torku bir mertebe artırabilir, ancak hızı da 120 RPM'ye düşürecektir. Motor, bilyalı vidalı aktüatör veya benzeri bir şeyi çalıştırmak için kullanılıyorsa, uygulamanın ihtiyaçlarını karşılayacak yeterli hızı muhtemelen sağlayamayacaktır.

Step motorlar genellikle NEMA 34'ten daha büyük çerçeve boyutlarında bulunmaz; çoğu uygulama NEMA 17 veya NEMA 23 motor boyutlarına girer. Sonuç olarak, 1.000 ila 2.000 ons inçten fazla tork üretebilen step motorlara rastlamak nadirdir.

Step motorların da performans sınırlamaları vardır. Step motoru bir yay-kütle sistemi olarak düşünebilirsiniz. Motorun dönmeye başlaması ve yükü hareket ettirmesi için sürtünmeyi kırması gerekir; bu noktada rotor tam olarak kontrol altında değildir. Sonuç olarak, beş adım ilerleme komutu, motorun yalnızca dört veya altı adım dönmesine neden olabilir.

Eğer sürücü bir motora 200 adım ilerleme komutu verirse, bu işlem sadece birkaç adımlık bir sapmayla gerçekleşir ki bu da o noktada birkaç yüzdelik bir hata anlamına gelir. Step motorları genellikle devir başına 25.000 ila 50.000 sayım arasında bir çözünürlükle komut etsek de, motor yük altında bir yay-kütle sistemi olduğundan, tipik çözünürlüğümüz devir başına 2.000 ila 6.000 sayım arasındadır. Yine de, bu çözünürlüklerde bile, 200 adımlık bir hareket bile bir derecenin çok küçük bir bölümüne karşılık gelir.

Bir enkoder eklemek, sistemin hareketi doğru bir şekilde izlemesini sağlayacaktır, ancak motorun temel fiziksel prensiplerinin üstesinden gelemeyecektir. Daha yüksek konumlandırma doğruluğu ve çözünürlüğü gerektiren uygulamalar için servo motorlar daha iyi bir çözüm sunar.

Servo Motorlar

Step motorlar gibi, servo motorların da birçok uygulama şekli vardır. En yaygın tasarıma bakalım; bu tasarımda kalıcı mıknatıslı bir rotor ve sargılı sabit bir stator bulunur. Burada da akım, rotor üzerinde etki ederek tork üreten bir manyetik alan dağılımı oluşturur. Ancak servo motorların kutup sayısı step motorlara göre önemli ölçüde daha düşüktür. Sonuç olarak, kapalı döngüde çalıştırılmaları gerekir.

Kapalı devre çalışma, kontrol ünitesinin/sürücünün yükün belirli bir konumda kalmasını emretmesini sağlar ve motor da onu orada tutmak için sürekli ayarlamalar yapar. Bu nedenle, servo motorlar fiili tutma torku sağlayabilir. Bununla birlikte, sıfır hız torku senaryosunun, motorun yükü kontrol etmek ve komut edilen konum etrafında salınımı önlemek için uygun şekilde boyutlandırılmasına bağlı olduğunu unutmayın.

Servo motorlar genellikle nadir toprak mıknatısları kullanırken, step motorlar daha sıklıkla daha ucuz geleneksel mıknatıslar kullanır. Nadir toprak mıknatısları, daha küçük bir pakette daha yüksek tork geliştirilmesini sağlar. Servo motorlar ayrıca genel fiziksel boyutlarından dolayı da tork avantajı elde eder. Servo motor çapları genellikle NEMA 17'den 220 mm'ye kadar değişir. Bu faktörlerin birleşimi sonucunda, servo motorlar 250 fit-pound'a kadar tork üretebilir.

Hız ve torkun birleşimi, servo motorların step motorlara göre daha iyi ivme sağlamasına olanak tanır. Ayrıca, kapalı döngü çalışma prensibi sayesinde daha yüksek konumlandırma doğruluğu sunarlar.

Son Düşünceler

Servo motorlar tartışılmaz bir performans avantajı sunar. Ancak tekrarlanabilirlik açısından step motorlar oldukça rekabetçi olabilir. Bu nokta, step motorlarla ilgili yaygın bir yanılgıyı, yani hareket kaybı efsanesini gündeme getiriyor. Daha önce de belirttiğimiz gibi, step motorun kütle-yay yapısı birkaç adım kaybına neden olabilir. Ancak sürücü, step motorun açısal bir konuma hareket etmesini emrettiği için, kayıp adımlar dönüşten dönüşe taşınmaz. Step motorlar, dönüşten dönüşe yüksek oranda tekrarlanabilir. Bu konu hakkında daha detaylı bir tartışma için ileriki bir blog yazımıza göz atın.

Yukarıdaki tartışma bizi step motorlar ve servo motorlar arasındaki son önemli farklılığa, yani maliyete getiriyor. Step motorlar genellikle geri beslemeye ihtiyaç duymaz, daha ucuz mıknatıslar kullanır ve nadiren dişli kutusu içerirler. Yüksek kutup sayısı ve tutma torku üretme yetenekleri nedeniyle, sıfır hızda daha az güç tüketirler. Sonuç olarak, bir step motor, karşılaştırılabilir bir servo motordan bir kat daha ucuz olabilir.

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

Uygulama gereksinimleriniz esnek ancak bütçeniz kısıtlıysa, step motoru düşünebilirsiniz. Performans en önemli unsur ise, servo motor işinizi görecektir ancak daha fazla ödeme yapmaya hazır olun.