تفاوت‌های بین موتورهای پله‌ای و سروو موتورها و سناریوهای کاربرد

موتورهای پله‌ایموتورهای پله‌ای (Step Motors) دستگاه‌های حرکتی گسسته با مزیت هزینه کم نسبت به موتورهای سروو (Servo Motors) هستند. این موتورها دستگاه‌هایی هستند که انرژی مکانیکی و الکتریکی را تبدیل می‌کنند. موتوری که انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند، "ژنراتور" نامیده می‌شود؛ موتوری که انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کند، "موتور" نامیده می‌شود. موتورهای پله‌ای و موتورهای سروو محصولات کنترل حرکت هستند که می‌توانند حرکت تجهیزات اتوماسیون و نحوه حرکت آن را به طور دقیق مکان‌یابی کنند و عمدتاً در ساخت تجهیزات اتوماسیون مورد استفاده قرار می‌گیرند.

سه نوع روتور موتور پله‌ای وجود دارد: واکنشی (نوع VR)، آهنربای دائمی (نوع PM) و هیبریدی (نوع HB). 1) واکنشی (نوع VR): چرخ‌دنده با دندانه‌های روتور. 2) آهنربای دائمی (نوع PM): روتور با آهنربای دائمی. 3) هیبریدی (نوع HB): چرخ‌دنده با هر دو دندانه آهنربای دائمی و روتور. موتورهای پله‌ای بر اساس سیم‌پیچ‌های روی استاتور طبقه‌بندی می‌شوند: سری‌های دو فاز، سه فاز و پنج فاز وجود دارد. موتورهایی با دو استاتور به موتورهای دو فاز تبدیل می‌شوند و موتورهایی با پنج استاتور، موتورهای پنج فاز نامیده می‌شوند. هرچه یک موتور پله‌ای فازها و ضربان‌های بیشتری داشته باشد، دقیق‌تر است.

 

موتورهای HB می‌توانند به حرکت پله‌ای افزایشی کوچک و بسیار دقیقی دست یابند، در حالی که موتورهای PM عموماً به دقت کنترل بالایی نیاز ندارند.موتورهای HBمی‌توانند به الزامات کنترل حرکت خطی پیچیده و دقیق دست یابند. موتورهای PM از نظر گشتاور و حجم نسبتاً کوچک هستند، عموماً به دقت کنترل بالایی نیاز ندارند و از نظر هزینه مقرون به صرفه‌تر هستند. صنایع: ماشین‌آلات نساجی، بسته‌بندی مواد غذایی. از نظر فرآیند تولید و دقت کنترل موتور،موتورهای پله‌ای HBاز موتورهای پله‌ای PM پیشرفته‌تر هستند.

 

موتورهای پله‌ای و سروو موتورها هر دو محصولات کنترل حرکت هستند، اما در عملکرد محصول خود متفاوتند. موتور پله‌ای یک دستگاه حرکتی گسسته است که یک فرمان دریافت می‌کند و یک مرحله را اجرا می‌کند. موتورهای پله‌ای سیگنال پالس ورودی را به یک جابجایی زاویه‌ای تبدیل می‌کنند. هنگامی که درایور موتور پله‌ای سیگنال پالس دریافت می‌کند، موتور پله‌ای را به چرخش با زاویه ثابت در جهت تعیین شده هدایت می‌کند. یک موتور سروو یک سیستم سروو است که در آن سیگنال‌های الکتریکی به گشتاور و سرعت تبدیل می‌شوند تا یک شیء کنترلی را هدایت کنند که می‌تواند سرعت و دقت موقعیت را کنترل کند.

 

✓ موتورهای پله‌ای و سروو موتورها از نظر مشخصه‌های فرکانس پایین، مشخصه‌های فرکانس گشتاور و ظرفیت اضافه بار کاملاً متفاوت هستند.

دقت کنترل: هرچه فازها و ردیف‌های موتورهای پله‌ای بیشتر باشد، دقت بالاتر است؛ دقت کنترل موتورهای سروو AC توسط انکودر چرخشی در انتهای پشتی شفت موتور تضمین می‌شود، هرچه مقیاس‌های انکودر بیشتر باشد، دقت بالاتر است.

✓ ویژگی‌های فرکانس پایین: موتورهای پله‌ای در سرعت‌های پایین مستعد پدیده ارتعاش فرکانس پایین هستند، این پدیده ارتعاش فرکانس پایین که توسط اصل کار موتورهای پله‌ای تعیین می‌شود، برای عملکرد عادی دستگاه مضر است و عموماً از فناوری میرایی برای غلبه بر پدیده ارتعاش فرکانس پایین استفاده می‌کنند. سیستم‌های سروو AC دارای عملکرد سرکوب رزونانس هستند که می‌تواند عدم استحکام ماشین‌آلات را پوشش دهد. عملکرد بسیار روان است و حتی در سرعت‌های پایین نیز هیچ پدیده ارتعاشی رخ نمی‌دهد.

✓ مشخصه‌های گشتاور-فرکانس: گشتاور خروجی موتورهای پله‌ای با افزایش سرعت کاهش می‌یابد، بنابراین حداکثر سرعت کاری آنها ۳۰۰-۶۰۰ دور در دقیقه است؛ موتورهای سروو می‌توانند گشتاور نامی را تا سرعت نامی (عموماً ۲۰۰۰-۳۰۰۰ دور در دقیقه) تولید کنند و بالاتر از سرعت نامی، توان خروجی ثابت است.

✓ قابلیت اضافه بار: موتورهای پله‌ای قابلیت اضافه بار ندارند؛ موتورهای سروو قابلیت اضافه بار قوی دارند.

✓ عملکرد پاسخ: موتورهای پله‌ای برای شتاب گرفتن از حالت سکون تا سرعت عملیاتی (چند صد دور در دقیقه) به ۲۰۰ تا ۴۰۰ میلی‌ثانیه زمان نیاز دارند؛ سروو موتور AC عملکرد شتاب بهتری دارد و می‌تواند در موقعیت‌های کنترلی که نیاز به شروع/توقف سریع دارند، مورد استفاده قرار گیرد. به عنوان مثال، سروو موتور AC پاناسونیک MASA 400W، تنها در چند میلی‌ثانیه از حالت سکون تا سرعت نامی ۳۰۰۰ دور در دقیقه شتاب می‌گیرد.

عملکرد عملیاتی: موتورهای پله‌ای به صورت حلقه باز کنترل می‌شوند و در صورت زیاد بودن فرکانس راه‌اندازی یا بار زیاد، مستعد از دست دادن پله یا قفل شدن هستند و در صورت زیاد بودن سرعت هنگام توقف، دچار جهش بیش از حد می‌شوند. سروو موتور AC به صورت حلقه بسته کنترل می‌شود و درایور می‌تواند مستقیماً از سیگنال بازخورد رمزگذار موتور نمونه‌برداری کند، بنابراین معمولاً هیچ گونه از دست دادن پله یا جهش بیش از حد موتور پله‌ای وجود ندارد و عملکرد کنترل قابل اعتمادتر است.

 

سروو موتور AC از نظر عملکرد بهتر از موتور پله‌ای است، اما موتور پله‌ای مزیت قیمت پایین را دارد. سروو موتور AC از نظر سرعت پاسخ، ظرفیت اضافه بار و عملکرد در حال اجرا نسبت به موتورهای پله‌ای برتر است، اما موتورهای پله‌ای به دلیل مزیت هزینه-عملکردشان در برخی سناریوهای کم‌دردسرتر استفاده می‌شوند. با استفاده از فناوری حلقه بسته، موتورهای پله‌ای حلقه بسته می‌توانند دقت و راندمان عالی ارائه دهند که می‌تواند برخی از عملکرد موتورهای سروو را به دست آورد، اما مزیت قیمت پایین را نیز دارد.

 

به آینده نگاه کنید و حوزه‌های نوظهور را مشخص کنید. کاربردهای موتور پله‌ای دستخوش تغییرات ساختاری شده‌اند، به طوری که بازار سنتی به اشباع رسیده و صنایع جدید در حال ظهور هستند. موتورهای کنترل و محصولات سیستم درایو این شرکت عمیقاً در ابزارهای پزشکی، ربات‌های خدماتی، اتوماسیون صنعتی، اطلاعات و ارتباطات، امنیت و سایر صنایع نوظهور قرار دارند که سهم نسبتاً بزرگی از کل تجارت را تشکیل می‌دهند و با سرعت بالایی در حال رشد هستند. تقاضا برای موتورهای پله‌ای به اقتصاد، فناوری، سطح اتوماسیون صنعتی و سطح توسعه فنی خود موتورهای پله‌ای مربوط می‌شود. بازار در صنایع سنتی مانند اتوماسیون اداری، دوربین‌های دیجیتال و لوازم خانگی به اشباع رسیده است، در حالی که صنایع جدید مانند چاپ سه‌بعدی، تولید انرژی خورشیدی، تجهیزات پزشکی و کاربردهای خودرو همچنان در حال ظهور هستند.

فیلدها	کاربردهای خاص
اتوماسیون اداری	چاپگرها، اسکنرها، دستگاه‌های کپی، دستگاه‌های چندکاره و غیره
نورپردازی صحنه	کنترل جهت نور، فوکوس، تغییر رنگ، کنترل نقطه‌ای، جلوه‌های نوری و غیره
بانکداری	دستگاه‌های خودپرداز، چاپ اسکناس، تولید کارت بانکی، دستگاه‌های پول‌شمار و غیره
پزشکی	سی تی اسکن، آنالایزر خون شناسی، آنالایزر بیوشیمی و غیره
صنعتی	ماشین آلات نساجی، ماشین آلات بسته بندی، ربات ها، نوار نقاله ها، خطوط مونتاژ، ماشین آلات جایگذاری و غیره
ارتباطات	تنظیم سیگنال، موقعیت‌یابی آنتن موبایل و غیره
امنیت	کنترل حرکت برای دوربین‌های مداربسته
خودرو	کنترل دریچه نفت/گاز، سیستم فرمان سبک.

 

صنعت نوظهور ۱: چاپ سه‌بعدی همچنان به پیشرفت در فناوری تحقیق و توسعه و گسترش سناریوهای کاربردی در صنایع پایین‌دستی ادامه می‌دهد، به طوری که بازارهای داخلی و بین‌المللی با نرخ تقریبی ۳۰٪ رشد می‌کنند. چاپ سه‌بعدی مبتنی بر مدل‌های دیجیتال است و مواد را لایه به لایه روی هم قرار می‌دهد تا اشیاء فیزیکی ایجاد کند. موتور یک جزء مهم قدرت در چاپگر سه‌بعدی است، دقت موتور بر عملکرد چاپ سه‌بعدی، به طور کلی چاپ سه‌بعدی با استفاده از موتورهای پله‌ای، تأثیر می‌گذارد. در سال ۲۰۱۹، صنعت چاپ سه‌بعدی جهانی به ارزش ۱۲ میلیارد دلار رسید که نسبت به سال گذشته ۳۰٪ افزایش یافته است.

 

صنعت نوظهور ۲: ربات‌های متحرک توسط کامپیوتر کنترل می‌شوند و عملکردهایی مانند حرکت، ناوبری خودکار، کنترل چند حسگری، تعامل شبکه و غیره را انجام می‌دهند. مهم‌ترین کاربرد آنها در تولید عملی، جابجایی است که درجه بالایی از عدم استانداردسازی در آن وجود دارد.

موتورهای پله‌ای در ماژول محرک ربات‌های متحرک استفاده می‌شوند و ساختار محرک اصلی از موتورهای محرک و چرخ‌دنده‌های کاهنده (گیربکس) مونتاژ می‌شود. اگرچه صنعت ربات‌های صنعتی داخلی در مقایسه با کشورهای خارجی دیر شروع به کار کرد، اما در زمینه ربات‌های متحرک از کشورهای خارجی جلوتر است. در حال حاضر، اجزای اصلی ربات‌های متحرک عمدتاً تولید داخل هستند و شرکت‌های داخلی اساساً در همه جنبه‌ها به الزامات دقت رسیده‌اند و شرکت‌های رقیب خارجی کمتری وجود دارند.

 

اندازه بازار ربات‌های سیار چین در سال ۲۰۱۹ تقریباً ۶.۲ میلیارد دلار خواهد بود که نسبت به سال گذشته ۴۵ درصد افزایش یافته است. راه‌اندازی بین‌المللی ربات‌های نظافتچی حرفه‌ای با افزایش قابل توجه در راندمان نظافت. راه‌اندازی "ربات دوم" در سال ۲۰۱۸ پس از راه‌اندازی ربات انسان‌نما انجام می‌شود. "ربات دوم" یک ربات جاروبرقی تجاری هوشمند با حسگرهای متعدد برای تشخیص موانع، پله‌ها و حرکت انسان است. این ربات می‌تواند با یک بار شارژ به مدت سه ساعت کار کند و تا ۱۵۰۰ متر مربع را تمیز کند. "ربات دوم" می‌تواند جایگزین بیشتر حجم کار روزانه کارکنان نظافتچی شود و علاوه بر کارهای نظافتی موجود، تعداد دفعات جاروبرقی کشیدن و نظافت را نیز افزایش دهد.

 

صنعت نوظهور ۳: با معرفی ۵G، تعداد آنتن‌ها برای ایستگاه‌های پایه ارتباطی در حال افزایش است و تعداد موتورهای مورد نیاز نیز در حال افزایش است. به طور کلی، برای ایستگاه‌های پایه ارتباطی معمولی ۳ آنتن، برای ایستگاه‌های پایه ۴G ۴-۶ آنتن و برای کاربردهای ۵G افزایش بیشتر تعداد ایستگاه‌های پایه و آنتن‌ها مورد نیاز است زیرا آنها نیاز به پوشش ارتباطات سنتی تلفن همراه و کاربردهای ارتباطی اینترنت اشیا دارند. محصولات موتور کنترلی با اجزای گیربکس در حال تبدیل شدن به یک توسعه سفارشی اصلی برای کارخانه‌های آنتن ایستگاه پایه هستند. برای هر آنتن ESC از یک موتور کنترلی با گیربکس استفاده می‌شود.

 

 

تعداد ایستگاه‌های پایه 4G در سال 2019، 1.72 میلیون افزایش یافت و انتظار می‌رود ساخت 5G چرخه جدیدی را آغاز کند. در سال 2019، تعداد ایستگاه‌های پایه تلفن همراه در چین به 8.41 میلیون رسید که از این تعداد، 5.44 میلیون ایستگاه پایه 4G بودند که 65 درصد را تشکیل می‌دهند. در سال 2019، تعداد ایستگاه‌های پایه جدید 4G، 1.72 میلیون افزایش یافت که بیشترین میزان از سال 2015 است و عمدتاً به دلیل 1) گسترش شبکه برای پوشش نقاط کور در مناطق روستایی است. 2) ظرفیت شبکه اصلی برای ایجاد پایه و اساس ساخت شبکه 5G ارتقا خواهد یافت. مجوز تجاری 5G چین در ژوئن 2019 صادر خواهد شد و تا ماه مه 2020، بیش از 250،000 ایستگاه پایه 5G در سراسر کشور افتتاح خواهد شد.

 

صنعت نوظهور ۵: دستگاه‌های پزشکی یکی از سناریوهای اصلی کاربرد موتورهای پله‌ای هستند و یکی از بخش‌هایی هستند که Vic-Tech عمیقاً در آن مشارکت دارد. از فلز گرفته تا پلاستیک، دستگاه‌های پزشکی به دقت بالایی در تولید خود نیاز دارند. بسیاری از تولیدکنندگان دستگاه‌های پزشکی از سروو موتورها برای برآورده کردن الزامات دقت استفاده می‌کنند، اما از آنجا که موتورهای پله‌ای مقرون به صرفه‌تر و کوچکتر از سروو موتورها هستند و دقت آنها می‌تواند برخی از دستگاه‌های پزشکی را برآورده کند، از موتورهای پله‌ای در صنعت تولید دستگاه‌های پزشکی استفاده می‌شود و حتی جایگزین برخی از موتورهای سروو می‌شود.