Jaka jest różnica między silnikiem serwo a silnikiem krokowym?

Silniki krokowe i silnik serwo Obydwa są popularnymi precyzyjnymi siłownikami sterującymi ruchem, szeroko stosowanymi w automatyce przemysłowej, robotyce i maszynach CNC. Chociaż oba mogą osiągnąć dokładną kontrolę położenia i prędkości, ich zasady działania, charakterystyka wydajności i zastosowania znacznie się różnią.

Zasady działania

Silnik krokowy

Silnik krokowy działa w układzie sterowania w otwartej pętli. Jego wirnik składa się z magnesów trwałych, a uzwojenia stojana są zaprojektowane w wielu fazach. Systematycznie zasilając i odłączając zasilanie tych uzwojeń, silnik obraca się w ustalonych, dyskretnych przyrostach, zwanych „kątami kroku”. Każdy impuls elektryczny powoduje, że silnik porusza się o jeden krok. Dlatego, aby silnik obrócił się o określony kąt, wystarczy wysłać odpowiednią liczbę impulsów do jego sterownika.

Silnik serwo

A silnik serwo z drugiej strony wykorzystuje system sterowania w pętli zamkniętej. Składa się z trzech głównych części: silnika, enkodera i napędu. Enkoder zapewnia w czasie rzeczywistym informację zwrotną na temat położenia i prędkości silnika. Następnie przemiennik porównuje tę informację zwrotną z ustawioną wartością docelową i reguluje prąd i napięcie silnika, aby zapewnić dokładne osiągnięcie żądanej pozycji i prędkości. Sterowanie w zamkniętej pętli umożliwia silnik serwo aby stale korygować wszelkie błędy pozycji, co skutkuje wyższą precyzją i dynamiczną wydajnością.

Charakterystyka wydajności

Silnik krokowy

• Precyzja : Dokładność silnika krokowego zależy od kąta kroku, zwykle mieszczącego się w zakresie od 0,9° do 1,8°. Technologia mikrokroków może jeszcze bardziej poprawić rozdzielczość, ale może to zmniejszyć dokładność i moment obrotowy.

• Moment obrotowy : Silniki krokowe mają wysoki moment obrotowy przy niskich prędkościach, ale ich moment obrotowy gwałtownie maleje wraz ze wzrostem prędkości. Zapewniają duży moment trzymający podczas postoju, eliminując potrzebę stosowania hamulca zewnętrznego.

• Prędkość : Maksymalna prędkość silnika krokowego jest na ogół niska, zwykle od kilkuset do tysiąca obrotów na minutę (RPM).

• Możliwość przeciążenia : Silniki krokowe nie mają zabezpieczenia przed przeciążeniem. Jeśli obciążenie jest zbyt duże, mogą „gubić kroki” i nie nadążać za impulsami sterującymi. Prowadzi to do błędów pozycji, których system nie jest w stanie automatycznie skorygować.

Silnik serwo

• Precyzja : A silnik serwo charakteryzuje się bardzo dużą precyzją, o której decyduje przede wszystkim rozdzielczość enkodera. Może osiągnąć submikronową dokładność pozycjonowania i utrzymać tę precyzję nawet przy dużych prędkościach.

• Moment obrotowy : A silnik serwo zapewnia stały, wysoki moment obrotowy w całym zakresie prędkości. Spadek momentu obrotowego przy dużych prędkościach jest znacznie mniejszy niż w przypadku silnika krokowego. Ma również dużą zdolność przeciążania i wytrzymuje krótkotrwałe przeciążenia kilkakrotnie przekraczające moment znamionowy.

• Prędkość : Maksymalna prędkość A silnik serwo jest znacznie wyższa niż w przypadku silnika krokowego, osiągając kilka tysięcy, a nawet dziesiątki tysięcy obrotów na minutę.

• Możliwość przeciążenia : A silnik serwo system ma dużą zdolność przeciążenia i dynamiczną reakcję. Gdy obciążenie nagle się zmieni, może szybko dostosować się, aby utrzymać ustawioną pozycję i prędkość, zapobiegając zgubieniu kroków.

Aplikacje

Silnik krokowy

Ze względu na prostą konstrukcję, niższy koszt oraz wysoki moment obrotowy i siłę trzymania przy niskich prędkościach, silniki krokowe są często stosowane w zastosowaniach, w których prędkość nie jest krytyczna, obciążenie jest stosunkowo stałe i nie jest wymagane sprzężenie zwrotne w czasie rzeczywistym. Przykłady obejmują:

• Drukarki 3D

• Grawerki laserowe

• Małe maszyny CNC

• Automaty sprzedające

• Maszyny włókiennicze

Silnik serwo

Ze względu na wysoką precyzję, prędkość, moment obrotowy i silną dynamikę, model silnik serwo jest szeroko stosowany w aplikacjach o niezwykle wysokich wymaganiach wydajnościowych. Przykłady obejmują:

• Ramiona robota przemysłowego

• Precyzyjne obrabiarki CNC

• Zautomatyzowane linie produkcyjne

• Urządzenia drukujące i pakujące

• Urządzenia medyczne

Podsumowanie