هر دو مزایا و محدودیت هایی دارند. بنابراین کدام یک برای برنامه شما مناسب است؟
این یک حقیقت مهندسی است که چیزی به نام راه حل کامل وجود ندارد - فقط بهترین راه حل برای مشکل موجود است. این امر به ویژه در انتخاب بین موتورهای سروو (Servo) و موتورهای پله ای صادق است. هر دو به طور گسترده در صنعت استفاده می شوند و هیچ یک راه حل نهایی نیستند. با این حال، هنگامی که به درستی انتخاب شوند، هر دو موتور پله ای و سروو می توانند قدرت موثر و قابل اعتمادی را برای یک سیستم فراهم کنند. تصمیم برای انتخاب بین این دو به عوامل زیادی وابسته است اما مهمترین آنها سرعت، شتاب و قیمت نهایی می باشند.
استپر موتورها
موتور پله‌ای شامل یک روتور با آهنرباهای دائمی و یک استاتور ثابت است که سیم پیچ ها را حمل می کند. جریانی که از سیم‌پیچ‌های استاتور عبور می‌کند، میدان مغناطیسی ایجاد می‌نماید که با میدان مغناطیسی روتور تعامل نموده و نیروی چرخشی ایجاد و اعمال می‌کند. موتورهای پله‌ای دارای تعداد قطب‌های بالا هستند، معمولاً 50 یا بیشتر، هر قطب به ترتیب توسط درایور موتور انرژی می‌گیرد تا روتور در یک سری افزایشی یا پله بچرخد. اما به دلیل تعداد قطب‌های بالا، حرکت پیوسته به نظر می رسد.
موتورهای پله ای چندین ویژگی دارند، آنها حرکت افزایشی ایجاد می‌کنند و به طور کلی حلقه باز کنترل می‌شوند و این هزینه و پیچیدگی استفاده از سنسورها، فیدبک و کنترل‌های خاص را کاهش می‌دهد. تعداد قطب های بالا به آنها امکان می‌دهد گشتاورهای بالایی را در سرعت صفر تولید کنند. آنها همچنین دارای پیچیدگی کم و به طور کلی مقرون به صرفه هستند.
از جنبه منفی آنها می‌توان به سرعت محدود موتورهای پله‌ای اشاره نمود. آنها معمولاً در 1200 دور در دقیقه یا کمتر به خوبی کار می‌کنند و اگرچه آنها گشتاورهای بالایی را در سرعت صفر تولید می کنند اما با افزایش سرعت، گشتاور کاهش می یابد.
در تئوری، افزودن گیربکس می‌تواند گشتاور را افزایش دهد، اما در این صورت سرعت پایین استپر مشکل ساز خواهد بود. افزودن یک کاهنده دنده 10 به 1 به یک موتور پله ای 1200 دور در دقیقه ممکن است گشتاور را تا اندازه‌ای افزایش دهد اما سرعت را به 120 دور در دقیقه نیز کاهش می‌دهد. اگر موتور یک محرک بال اسکرو یا چیزی شبیه به آن را به حرکت درآورد، احتمالاً سرعت کافی برای برآوردن نیازها را نخواهد داشت.
موتورهای پله‌ای معمولاً در اندازه‌های فریم بزرگ‌تر از NEMA 34 موجود نیستند، و بیشتر کاربردها در اندازه‌های موتور NEMA 17 یا NEMA 23 قرار دارند. در نتیجه، یافتن موتورهای پله ای که می‌توانند بیش از 7 تا 14 نیوتن متر گشتاور تولید کنند، معمول و متداول نیست.
موتورهای پله‌ای محدودیت‌های عملکردی نیز دارا می‌باشند. به عنوان مثال، موتور برای شروع چرخش و جابجایی بار نیاز به غلبه بر اصطکاک دارد، در این مرحله روتور به طور کامل کنترل نمی‌شود. در نتیجه، فرمان پیشروی پنج پله ممکن است منجر به چرخش موتور به میزان چهار پله و یا شاید شش پله شود.
اگر درایو به موتور دستور حرکت ۲۰۰ گامی دهد، به دقت چندین گام این کار را انجام خواهد داد که در نهایت به خطا چند درصدی رسیده است. اگرچه موتورهای استپر دارای رزولوشن های معمولاً بین ۲۵،۰۰۰ تا ۵۰،۰۰۰ شمارش برای هر دور می باشند، اما موتور یک سیستم انبساطی-جرمی تحت بار است و رزولوشن معمولی برابر با ۲۰۰۰ تا ۶۰۰۰ شمارش برای هر دور می باشد. با این حال، با این رزولوشن ها، حتی حرکت ۲۰۰ گامی معادل یک بخش از یک درجه است.
افزودن انکودرها حرکت را دقیقتر می‌کند، اما بر مشکل فیزیک و حرکت اولیه موتور غلبه نمی‌کند. برای کاربردهایی که به دقت و وضوح بهتری نیاز دارند، سروو موتورها انتخاب بهتری نسبت به موتورهای پله‌ای هستند.
سرو موتورها
یک سروموتور از یک روتور با آهنرباهای دائمی و یک استاتور ثابت با سیم پیچ ها تشکیل شده است. درست مانند موتورهای پله-ای، جریان یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند که روی روتور برای ایجاد گشتاور عمل می‌کند. اما سروو موتورها به طور قابل توجهی قطب‌های کمتری نسبت به موتورهای پله ای دارند. در نتیجه، آنها عموماً باید تحت کنترل حلقه بسته اجرا شوند.
به طور کلی، موتورهای سروو به طور قابل توجهی سریعتر از استپرها کار می کنند و سرعت آنها در حدود چند هزار دور در دقیقه است. این ویژگی به موتورهای سروو اجازه می‌دهد تا به همراه گیربکس‌ها برای ارائه گشتاور بسیار بالاتر در سرعت های مورد نیاز استفاده شوند. آنها همچنین گشتاور پایدارتری را در محدوده سرعت موتور ارائه می‌دهند.
این موتورها برخلاف موتورهای پله‌ای، گشتاور نگهدارنده ندارند. با این حال، عملیات کنترل حلقه بسته به کنترل کننده/درایو اجازه می دهد تا فرمان دهد که بار در یک موقعیت خاص باقی بماند، و موتور تنظیمات مداوم را برای نگه داشتن آن انجام می دهد.
سروموتورها معمولاً از آهنرباهای خاص استفاده می کنند در حالی که موتورهای پله ای بیشتر از آهنرباهای معمولی ارزان قیمت استفاده می‌نمایند. آهنرباهای خاص به سرووها کمک می کنند تا گشتاور بیشتری را در ابعاد کوچکتر ایجاد کنند.
سروموتورها نسبت به موتورهای پله‌ای دارای سرعت و گشتاور بهتری هستند و شتاب های بالاتری را تولید می‌کنند. آنها همچنین موقعیت یابی دقیق تری را به لطف کنترل حلقه بسته ارائه می دهند.
مقایسه نهایی
سروو موتورها مزیت عملکرد غیرقابل انکار دارند. با این حال، از نظر تکرارپذیری، استپر موتورها بسیار مناسب هستند.
وقتی نوبت به هزینه ها می رسد، موتورهای پله‌ای معمولاً نیازی به سیستم کنترل بازخورد (فیدبک) ندارند، از آهنرباهای ارزان قیمت استفاده می کنند و به ندرت گیربکس دارند. آنها همچنین دارای تعداد قطب‌های بالا و توانایی تولید گشتاور نگهدارنده بوده و در سرعت صفر انرژی کمتری مصرف می کنند. در نتیجه، موتورهای پله‌ای می‌توانند تا حدودی ارزان‌تر از سروموتورهای مشابه باشند.
بنابراین هنگامی که پروژه‌ای دارید که بودجه آن مناسب نیست، موتورهای پله‌ای را در نظر بگیرید. اگر عملکرد مهم باشد، سروموتورها بهتر هستند ولی باید آماده باشید که هزینه بیشتری بپردازید.