Selecionar entre um servo motor e um motor de passo pode ser um grande desafio envolvendo o balanceamento de vários fatores de projeto. Considerações de custo, torque, velocidade, aceleração e circuitos de acionamento desempenham um papel na seleção do melhor motor para sua aplicação.
Diferenças básicas entre motores de passo e servo-motores
Os motores de passo e de servo diferem em duas formas principais, na sua construção básica e como são controladas. Os motores de passo têm um grande número de pólos, pares magnéticos de pólos norte e sul gerados por um imã permanente ou uma corrente elétrica, tipicamente de 50 a 100 pólos. Em comparação, os servomotores têm pouquíssimos pólos, geralmente de 4 a 12 no total. Cada pólo oferece um ponto de parada natural para o eixo do motor. O maior número de pólos permite que um motor de passo se mova com precisão e precisão entre cada pólo e permite que um stepper seja operado sem qualquer feedback de posição para muitas aplicações. Os servomotores geralmente exigem um codificador de posição para acompanhar a posição do eixo do motor, especialmente se forem necessários movimentos precisos.
Dirigir um motor de passo para uma posição precisa é muito mais simples do que dirigir um servomotor. Com um motor de passo, um único pulso de acionamento moverá o eixo do motor um passo, de um polo para o próximo. Como o tamanho do degrau de um determinado motor é fixo em uma certa rotação, mover-se para uma posição precisa é simplesmente uma questão de enviar o número correto de pulsos. Em contraste, os servo-motores lêem a diferença entre a posição atual do encoder e a posição para a qual foram comandados e apenas a corrente necessária para se mover para a posição correta. Com a eletrônica digital de hoje, os motores de passo são muito mais fáceis de controlar que os servo-motores.
Vantagens Stepper
Os motores de passo oferecem várias vantagens em relação aos servo motores, além do maior número de polos e do controle de acionamento mais fácil. O design do motor de passo fornece um torque de retenção constante sem a necessidade de o motor ser alimentado. O torque de um motor de passo em baixas velocidades é maior que um servo motor do mesmo tamanho. Uma das maiores vantagens dos motores de passo é seu custo e disponibilidade relativamente baixos.
Vantagens do servo
Para aplicações em que alta velocidade e alto torque são necessários, os servomotores brilham. Os motores de passo atingem o pico em torno de 2.000 RPM, enquanto os servomotores estão disponíveis com velocidade muito maior. Servomotores também mantêm sua taxa de torque em alta velocidade, até 90% do torque nominal está disponível a partir de um servo em alta velocidade. Os servomotores também são mais eficientes que os motores de passo, com eficiências entre 80-90%. Um servo motor pode fornecer aproximadamente o dobro do torque nominal por períodos curtos, proporcionando um poço de capacidade para extrair quando necessário. Além disso, os servomotores são silenciosos, disponíveis nas unidades CA e CC, e não vibram nem sofrem problemas de ressonância.
Limitações Stepper
Para todas as suas vantagens, os motores de passo têm algumas limitações que podem causar problemas significativos de implementação e operação, dependendo da sua aplicação. Os motores de passo não possuem nenhum poder de reserva. Na verdade, os motores de passo perdem uma quantidade significativa de seu torque à medida que se aproximam da velocidade máxima do motorista. Uma perda de 80% do torque nominal a 90% da velocidade máxima é típica. Os motores de passo também não são tão bons quanto os servomotores na aceleração de uma carga. A tentativa de acelerar uma carga é muito rápida, onde o stepper não pode gerar torque suficiente para passar para a próxima etapa antes que o próximo pulso de acionamento resulte em uma etapa ignorada e uma perda na posição. Se a precisão posicional for essencial, a carga no motor nunca deve exceder seu torque ou o passo deve ser combinado com um codificador de posição para garantir a precisão da posição. Motores de passo também sofrem de problemas de vibração e ressonância. Em certas velocidades, dependendo parcialmente da dinâmica de carga, um motor de passo pode entrar em ressonância e não conseguir dirigir a carga.
Isso resulta em etapas ignoradas, motores parados, vibração excessiva e ruído.
Servo Limitações
Os servomotores são capazes de fornecer mais potência do que os motores de passo, mas exigem muito mais circuitos complexos de acionamento e realimentação posicional para um posicionamento preciso. Os servomotores também são muito mais caros que os motores de passo e são mais difíceis de encontrar. Os servomotores geralmente exigem caixas de engrenagens, especialmente para operação com menor velocidade. O requisito para uma caixa de engrenagens e um codificador de posição torna os projetos de servo motor mais complexos mecanicamente e aumentam os requisitos de manutenção para o sistema. Acima de tudo, os servomotores são mais caros que os motores de passo antes de aumentar o custo de um codificador de posição.
Resumo
A seleção do melhor motor para sua aplicação depende de alguns critérios-chave de projeto para seu sistema, incluindo custo, requisitos de precisão posicional, requisitos de torque, disponibilidade de energia do inversor e requisitos de aceleração. No geral, os servomotores são melhores para aplicações de alta velocidade e alto torque, enquanto os motores de passo são mais adequados para aplicações de aceleração mais baixa e alto torque de retenção.
