So sánh động cơ bước và dộng cơ servo

Động cơ bước, được điều khiển bởi một xung DC, Mômen là tương đối nhỏ,ít dùng hơn các hệ thống tự động điều khiển chính xác, nó có một nhược điểm là dễ dàng bị mất bước hay gọi là trượt bước. Điều khiển vòng kín của động cơ bước không chính xác bằng AC servo.

* AC SERVO MOTOR: 1. Tăng tốc độ đáp ứng tốc độ: Các động cơ bình thường, muốn chuyển từ tốc độ này sang tốc độ khác thì cần có một khoản thời gian quá độ.

Trong một số nhu cầu điều khiển, đòi hỏi động cơ phải tăng/giảm tốc nhanh chóng để đạt được một tốc độ mong muốn trong thời gian ngắn nhất, hoặt đạt được một vị trí mong muốn nhanh nhất. Ví dụ bạn muốn điều khiển một cơ cấu từ vị trí X đến vị trí X’, ban đầu khi ở xa vị trí X’ thì động cơ quay với vận tốc lớn để tăng tốc, tuy nhiên khi đến gần X’ đòi hỏi động cơ cần giảm tốc tức thì để có thể đạt được vị trí mong muốn một cách chính xác và loại trừ sự vọt lố vị trí. Các động cơ thường không thể đáp ứng được điều này. Để động cơ đáp ứng được những yêu cầu trên thì nó phải được thiết kế sao cho rút ngắn đáp ứng tốc độ của động cơ.

Muốn như vậy ta cần giảm moment quán tính và tăng dòng giới hạn cho động cơ. Để giảm moment quán tính thì động cơ servo được giảm đường kính rotor và loại bỏ các cơ cấu sắt không cần thiết. Để tăng dòng giới hạn, động cơ servo có thể sử dụng sắt Ferrit để làm mạch từ và thiết kế hình dạng lõi sắt cho phù hợp. Đối với động cơ nam châm vĩnh cữu thì nó cần được thiết kế sao cho ngăn cản được sự khử từ (hình dạng mạch từ) và tăng khả năng từ tính của nam châm (sử dụng nam châm đất hiếm rare earth magnet.

Động cơ bước (STEP) và động cơ SERVO được sử dụng rất nhiều trong hệ thống di chuyển bàn máy của máy phay CNC,..

Động cơ bước (STEP) và động cơ SERVO được sử dụng rất nhiều trong hệ thống di chuyển bàn máy của máy phay CNC, máy tiện CNC, máy xung, máy cắt dây EDM, máy chuyên dụng... Cùng tìm hiểu về cấu tạo, sự khác nhau và ứng dụng của từng loại động cơ trên qua bài viết dưới đây.

1. Định nghĩa động cơ bước (STEP) và động cơ SERVO

Động cơ bước thường sử dụng động cơ không tiếp xúc trượt có từ 50 -100 điểm cực còn động cơ servo điển hình chỉ có từ 4-12 điểm cực. Động cơ bước (STEP) không cần mã hóa, vì chúng có thể di chuyển chính xác tới các vị trí của gần 100 điểm cực từ trong động cơ.

Nhưng động cơ SERVO thì khác, tuy chỉ có 4-12 điểm cực, nhưng chúng cần phải được mã hóa để xác định chính xác vị trí các điểm cực. Động cơ bước hiểu đơn giản là di chuyển từng bước, trong khi động cơ servo được vận hành bằng cách đọc các dữ liệu từ các tín hiệu khác nhau của các bộ mã hóa động cơ và vị trí được điều khiển, nó cũng điều chỉnh dòng điện sơ cấp đến vị trí được yêu cầu.

Động cơ bước được điều khiển các bước bằng cách cấp xung điện vào các cuộn dây, tùy theo cấu tạo mà động cơ bước có góc quay 1 xung khác nhau. Điển hình là loại động cơ bước 1,8 độ / 1 bước... quay hết 1 vòng 360 độ thì cần 200 bước (gọi là FULL STEP), động cơ bước có thể điều khiển ở các chế độ khác như half step (nửa bước 0,9 độ), micro step (cấp độ nhỏ hơn nữa) và cần nhiều hơn 400 xung... càng ở chế độ nhiều xung thì động cơ quay càng mịn (không bị giật giật (bước)), các động cơ bước không có chổi than, roto được làm từ các cặp cực nam châm vĩnh cửu nên về lý thuyết rất bền theo thời gian khi hoạt động đúng thông số!

Động cơ servo là loại động cơ bình thường (động cơ DC có chổi than, động cơ AC (1 pha, 3 pha...v.v) có gắn thêm encoder. Động cơ DC + encoder = Servo DC, động cơ AC + encoder = Servo AC.

2. Ưu nhược điểm của động cơ bước (STEP) so với động cơ SERVO

Động cơ Servo là loại động cơ vòng kín, được kiểm soát bằng encoder (từ vị trí của encoder (xung) so với điểm gốc ban đầu ta có thể biết được động cơ đang ở góc quay nào hoặc muốn động cơ quay 1 góc quay nào đó ta đếm số xung encoder và dừng động cơ đúng điểm cần thiết.

- Động cơ Servo với sự phản hồi của encoder, điều khiển vòng kín có điều kiện nên độ chính xác cao hơn, ví dụ với encoder 1000 xung thì động cơ servo có thể chính xác tới 360/1000 = 0,36 độ. Với encoder 5000 xung... thì 360/5000 = 0,072 độ. Do sử dụng bằng cách đếm xung để điều khiển vị trí nên gặp trường hợp bị trượt lực (moto bị trượt) sẽ vẫn có kết quả chính xác ở vị trí cần thiết cao hơn với moto bước. Motor bước khi bị trượt lực sẽ cho vị trí không chính xác (do bị mất bước) (VD: cấp 200 xung để quay hết 1 vòng nhưng do tải quả nặng, bị kẹt nên cấp 200 xung mà vẫn chưa quay hết 1 vòng).

- Một số động cơ servo được thiết kế sao cho có thể chịu đựng được các tín hiệu điều khiển ở tần số rất và có khả năng chịu được được những yêu cầu tăng tốc bất ngờ từ bộ điều khiển (có thể tạo ra các xung điện bậc cao). Những động cơ như thế này thường được cải tiến về phần cơ để có tuổi thọ cao và có thể chống lại được sự hao mòn do ma sát trên ổ bi bạc đạn cũng như trên chổi than (đối với DC)

- Trong quá trình điều khiển, xử lý servo sẽ khó khăn hơn rất nhiều so với Moto Stepper, các driver servo đòi hỏi công suất cao hơn, có mô men yếu hơn, servo DC thì kém bền do phải sử dụng chổi than phải bảo dưỡng định kỳ. Stepper bền theo thời gian, không có chổi than, kích thước nhỏ gọn nhưng lại có mô men lực lớn nên ít phải bảo dưỡng hay hỏng hóc.

Kết Luận:

Các loại máy CNC được trang bị động cơ SERVO sẽ có độ chính xác cao hơn. Còn các dòng máy CNC trang bị động cơ STEP sẽ vận hành dễ hơn và tuổi thọ cao hơn. Trong ngành quảng cáo, nội thất dòng máy CNC động cơ bước được khuyên dùng bởi độ bền cao, hoạt động tốt trong môi trường nhiều bụi bặm. Mức độ sai xót của động cơ bước cũng hoàn toàn chấp nhận được trong lĩnh vực này (<0.2 zem)

Khách hàng cần mua máy CNC - Laser và các loại máy thông dụng dùng trong lĩnh vực quảng cáo liên hệ tư vấn và báo giá: 0902411858