Stepper Motors vs. Servo Motors - Memilih Motor

Memilih antara motor servo dan motor stepper dapat cukup menjadi tantangan yang melibatkan keseimbangan beberapa faktor desain. Biaya pertimbangan, torsi, kecepatan, percepatan, dan sirkuit drive semua memainkan peran dalam memilih motor terbaik untuk aplikasi Anda.

Perbedaan Dasar Antara Motor Stepper dan Servo

Motor stepper dan servo berbeda dalam dua cara utama, dalam konstruksi dasarnya dan bagaimana mereka dikontrol. Motor stepper memiliki sejumlah besar kutub, pasangan magnet kutub utara dan selatan yang dihasilkan baik oleh magnet permanen atau arus listrik, biasanya 50 hingga 100 tiang. Sebagai perbandingan, motor servo memiliki sangat sedikit kutub, seringkali 4 hingga 12 secara total. Setiap kutub menawarkan titik penghentian alami untuk poros motor. Semakin banyak kutub memungkinkan motor langkah untuk bergerak secara akurat dan tepat antara setiap kutub dan memungkinkan stepper dioperasikan tanpa umpan balik posisi untuk banyak aplikasi. Servo motor sering membutuhkan posisi encoder untuk melacak posisi poros motor, terutama jika gerakan yang tepat diperlukan.

Mengemudi motor stepper ke posisi yang tepat jauh lebih sederhana daripada mengendarai motor servo. Dengan motor stepper, pulsa drive tunggal akan menggerakkan poros motor satu langkah, dari satu kutub ke kutub berikutnya. Karena ukuran langkah dari motor yang diberikan tetap pada sejumlah rotasi tertentu, pindah ke posisi yang tepat hanyalah masalah mengirimkan jumlah pulsa yang tepat. Sebaliknya motor servo membaca perbedaan antara posisi encoder saat ini dan posisi yang diperintahkan kepada mereka dan hanya arus yang diperlukan untuk pindah ke posisi yang benar. Dengan elektronik digital saat ini, motor stepper jauh lebih mudah dikendalikan daripada motor servo.

Keuntungan stepper

Motor stepper menawarkan beberapa keunggulan dibandingkan motor servo di luar jumlah kutub yang lebih besar dan kontrol penggerak yang lebih mudah. Desain motor stepper menyediakan torsi penahan konstan tanpa memerlukan motor untuk dinyalakan. Torsi motor stepper pada kecepatan rendah lebih besar dari motor servo dengan ukuran yang sama. Salah satu keuntungan terbesar motor stepper adalah biaya dan ketersediaannya yang relatif murah.

Servo Keuntungan

Untuk aplikasi yang membutuhkan kecepatan tinggi dan torsi tinggi, motor servo akan bersinar. Motor stepper memuncak sekitar kecepatan 2.000 RPM, sementara motor servo tersedia berkali-kali lebih cepat. Motor servo juga mempertahankan rating torsi pada kecepatan tinggi, hingga 90% dari torsi pengenal tersedia dari servo dengan kecepatan tinggi. Motor servo juga lebih efisien daripada motor stepper dengan efisiensi antara 80-90%. Motor servo dapat memasok sekitar dua kali torsi pengenalnya untuk waktu yang singkat, menyediakan kapasitas yang baik untuk menarik dari saat diperlukan. Selain itu, motor servo cukup, tersedia dalam AC dan DC drive, dan tidak bergetar atau menderita masalah resonansi.

Keterbatasan Stepper

Untuk semua keuntungan mereka, motor stepper memiliki beberapa keterbatasan yang dapat menyebabkan implementasi yang signifikan dan masalah operasi tergantung pada aplikasi Anda. Motor stepper tidak memiliki kekuatan cadangan. Bahkan, motor stepper kehilangan sejumlah besar torsi mereka saat mendekati kecepatan driver maksimum mereka. Kehilangan 80% dari torsi pengenal pada 90% dari kecepatan maksimum adalah tipikal. Motor stepper juga tidak sebaik motor servo dalam mempercepat beban. Mencoba mempercepat beban terlalu cepat di mana stepper tidak dapat menghasilkan torsi yang cukup untuk pindah ke langkah berikutnya sebelum pulsa drive berikutnya akan menghasilkan langkah yang dilewati dan kehilangan posisi. Jika akurasi posisi sangat penting, baik beban pada motor tidak boleh melebihi torsi atau stepper harus dikombinasikan dengan posisi encoder untuk memastikan akurasi posisi. Motor stepper juga menderita masalah getaran dan resonansi. Pada kecepatan tertentu, sebagian tergantung pada dinamika beban, motor stepper dapat memasuki resonansi dan tidak dapat menggerakkan beban.

Ini menghasilkan langkah-langkah yang dilewati, motor yang terhenti, getaran dan kebisingan yang berlebihan.

Batasan Servo

Motor servo mampu menghasilkan tenaga yang lebih besar daripada motor stepper, tetapi memang membutuhkan sirkuit penggerak yang jauh lebih kompleks dan umpan balik posisional untuk penentuan posisi yang akurat. Motor servo juga jauh lebih mahal daripada motor stepper dan seringkali lebih sulit ditemukan. Servo motor sering membutuhkan gear box, terutama untuk operasi kecepatan rendah. Persyaratan untuk gearbox dan posisi encoder membuat desain motor servo lebih kompleks secara mekanis dan meningkatkan persyaratan pemeliharaan untuk sistem. Untuk melengkapi semua ini, motor servo lebih mahal daripada motor stepper sebelum menambahkan biaya encoder posisi.

Ringkasan

Memilih motor terbaik untuk aplikasi Anda tergantung pada beberapa kriteria desain utama untuk sistem Anda termasuk biaya, persyaratan akurasi posisi, persyaratan torsi, ketersediaan daya drive, dan persyaratan akselerasi. Secara keseluruhan, motor servo yang terbaik untuk kecepatan tinggi, aplikasi torsi tinggi sementara motor stepper lebih cocok untuk akselerasi yang lebih rendah, memegang aplikasi torsi tinggi.