Что выбрать. Серводвигатель или шаговый двигатель

Для того , что бы понять, нужен нам серводвигатель или шаговый, рассмотрим характеристики , а так же достоинства и недостатки обоих.

Рассмотрим преимущества шаговых двигателей пред серводвигателями:

• Низкая стоимость
• Фланцевые крепления стандарта NEMO
• Варианты исполнения с невысоким крутящим моментом
• Возможность использовать простые, недорогостоящие кабели

Используют незамкнутый контур системы управления (open loop), что позволяет легко интегрировать их в мехатроннные системы 

В большинстве случаев применение шагового или серво двигателя продиктовано закономерностями. Например , шаговые двигатели в основном рассчитаны для использования когда необходимо выполнить два требования: высокий крутящий момент на ускорении и/или торможении или пиковый крутящий момент при старте. 

В отличии от этого, серводвигатель , как правило, применяются в случае необходимости поддержания конкретной скорости и вращающего момента , удержания момента , и при необходимости полного контроля движением.

В общем, если система требует высокой пропускной способности, высокой скорости и точности коррекции нарушения, с или без жесткой координации между осями, серводвигатели являются лучшим вариантом. Если же задание перемещения (точка-точка) не требует высокой точности поддержания  скорости и момента  шаговые двигатели являются лучшим вариантом.

Ниже представлена характеристика скорости-момента для серводвигателей и шаговых двигателей одинаковой производительности. Как мы можем видеть, шаговые двигатели выдает больший крутящий момент на низких скоростях, однако серводвигатель поддерживает заданый момент на всем диапазоне скоростей .

Еще одним преимуществом шаговых двигателей можно назвать их простоту в проектировании и эксплуатации, так как они не имею сложных схем и алгоритмов управления обратной связью.

Приводы шаговых двигателей.

Новые методы проектирования улучшили производительность усилителей для шаговых двигателей за счет: встроенной обратной связи, в конце -шаг демпфирования (снижение время установления сигнала при максимальной точности), плавный пуск (для уменьшения рывка при включении питания), анти -резонансных режимов (для оптимизации крутящего момента, стабильности и уменьшения шума - звуковое или иное), ток холостого хода снижен (МКС - снижает нагрев двигателя при остановке) и легко контролировать Режимы работы «полный шаг», «полшага», и «микрошаговый».

Сервосистема на базе серводвигателя

Серводвигатели имеют ряд преимуществ перед шаговыми двигателями. Они могут генерировать высокий крутящий момент во всем диапазоне заявленных скоростей, так же они работают с более высоким диапазоном напряжения. Реакция на изменение момента у них так же гораздо выше. Имеют небольшие габаритные размеры. 

Привода (усилители) для серводвигателей.

Настоящей проблемой для разработчиков и наладчиков сервосистем являлась настройка коэффициентов регулирования положения /скорости, соотношение инерции масс, определение параметров двигателя и др. К счастью, большинство современных сервоприводов обладают функциями автонастройки и обеспечивают легкий и быстрый ввод в эксплуатацию. В добавок к этому, имеется комплексное программное обеспечение для настройки и ввода параметров в сервопривод, которое в большинстве случаев распространенно бесплатно и его можно запросто скачать в сети.

Сравнение момента и скорости.

Хотя серводвигатели и предназначены для работы на высоких скоростях , при правильной настройке, они могут отрабатывать режимы до 1 об/мин имея при этом очень хорошие показатели. Что же касается шаговых двигателей, то при применении их в системах со скоростями не превышающих 1000 об/мин было бы наиболее экономически оправданным. Однако, при скоростях свыше 1000об/мин у шаговых двигателей крутящий момент начинает падать. 

На низких скоростях >15 об/мин или в режиме удержания момента при нулевой скорости , шаговые двигатели, особенно с большим ротором, могут создать больший крутящий момент , чем серводвигатели того же  типоразмера.   В отличие от них прямые серводвигатели DDR с высокими разрешающими способностями энкодера имеют ряд преимуществ по точности при работе на скоростях около 1000 об/мин при этом не требуя дополнительных механических устройств таких как редуктор.

Итоговая таблица