Choisir entre un servomoteur et un moteur pas à pas peut être tout un défi impliquant l'équilibrage de plusieurs facteurs de conception. Les considérations de coût, le couple, la vitesse, l'accélération et les circuits d'entraînement jouent tous un rôle dans la sélection du meilleur moteur pour votre application. Nous avons passé en revue leurs utilisations et leurs points forts pour vous aider à choisir le bon moteur pour votre application.
Conclusions globales
- 50 à 100 paires magnétiques
- Plus facile à contrôler
- Plus de flexibilité et de précision
- Mieux à basse vitesse
- Quatre à 12 paires magnétiques
- Moins d'arrêts
- Peut nécessiter un encodeur rotatif
- Mieux à des vitesses plus élevées
Les moteurs pas à pas et les servomoteurs diffèrent de deux manières essentielles: leur construction de base et leurs moyens de contrôle. Les deux fournissent une force de rotation pour déplacer un système. Les steppers ont plus de pas ou de positions que le moteur peut tenir.
Dans l'ensemble, les servomoteurs sont les meilleurs pour les applications à grande vitesse et à couple élevé. La conception du moteur pas à pas fournit un couple de maintien constant sans qu'il soit nécessaire d'alimenter le moteur. Le couple d'un moteur pas à pas à basse vitesse est supérieur à celui d'un servomoteur de même taille. Les servos peuvent cependant atteindre une vitesse globale plus élevée.
Nombre d'étapes: les moteurs pas à pas offrent plus de variété
- Plus de paires magnétiques, ce qui signifie plus d'étapes
- Plus facile d'atteindre une étape spécifique
- Moins de paires magnétiques
- Moins facile d'aller à un endroit précis
Les moteurs pas à pas ont généralement 50 à 100 paires magnétiques de pôles nord et sud générées soit par un aimant permanent, soit par un courant électrique. En comparaison, les servomoteurs ont moins de pôles, souvent de 4 à 12 au total.
Chaque offre un point d'arrêt naturel pour l'arbre du moteur. Le plus grand nombre d'arrêts permet à un moteur pas à pas de se déplacer avec précision et précision entre chacun et lui permet de fonctionner sans aucun retour de position pour de nombreuses applications. Les servomoteurs nécessitent souvent un encodeur rotatif pour suivre la position de l'arbre du moteur, surtout s'il doit effectuer des mouvements précis.
Mécanisme de conduite: les steppers sont plus précis
- Plus facile de conduire vers une position spécifique
- Trouver la position finale en fonction du nombre de pas
- Plus difficile à contrôler avec précision
- Lire la position finale en fonction du réglage actuel
Conduire un moteur pas à pas à une position précise est beaucoup plus simple que de piloter un servomoteur. Avec un moteur pas à pas, une seule impulsion d'entraînement déplacera l'arbre du moteur d'un pas, d'un pôle à l'autre. Étant donné que la taille de pas d'un moteur donné est fixée à une certaine quantité de rotation, le déplacement vers une position précise consiste à envoyer le bon nombre d'impulsions.
En revanche, les servomoteurs lisent la différence entre la position actuelle de l'encodeur et la position à laquelle ils ont été commandés et ajustent le courant nécessaire pour se déplacer vers la position correcte. Avec l'électronique numérique d'aujourd'hui, les moteurs pas à pas sont beaucoup plus faciles à contrôler que les servomoteurs.
Performance: les servos sont meilleurs à grande vitesse
- RPM maximal inférieur (environ 2 000)
- Moins de couple disponible à des vitesses plus élevées
- Peut fonctionner à des vitesses beaucoup plus élevées
- Ne perd pas de couple avec RPM
Pour les applications nécessitant une vitesse élevée et un couple élevé, les servomoteurs brillent. Les moteurs pas à pas culminent autour de vitesses de 2 000 tr/min, tandis que les servomoteurs sont disponibles beaucoup plus rapidement. Les servomoteurs conservent également leur couple nominal à haute vitesse, jusqu'à 90 % du couple nominal est disponible à partir d'un servo à haute vitesse.
Les servos sont plus efficaces que les moteurs pas à pas, avec des rendements compris entre 80 et 90 %. Un servomoteur peut fournir environ le double de son couple nominal pendant de courtes périodes, offrant ainsi une capacité de puisage en cas de besoin. De plus, les servomoteurs sont silencieux, disponibles en version AC et DC, et ne vibrent pas et ne souffrent pas de problèmes de résonance.
Les moteurs pas à pas perdent une quantité importante de leur couple lorsqu'ils approchent de leur vitesse maximale d'entraînement. Une perte de 80 % du couple nominal à 90 % de la vitesse maximale est typique. Les moteurs pas à pas ne sont pas aussi efficaces que les servomoteurs pour accélérer une charge. Tenter d'accélérer une charge trop rapidement alors que le moteur pas à pas ne peut pas générer suffisamment de couple pour passer à l'étape suivante avant la prochaine impulsion d'entraînement entraînera une étape sautée et une perte de position.
Verdict final
La sélection du meilleur moteur pour votre application dépend de quelques critères de conception clés pour votre système, notamment le coût, les exigences de précision de position, les exigences de couple, la disponibilité de la puissance d'entraînement et les exigences d'accélération.
Les moteurs pas à pas sont mieux adaptés aux applications à faible accélération et à couple de maintien élevé. Les servomoteurs sont capables de fournir plus de puissance que les moteurs pas à pas, mais nécessitent des circuits d'entraînement beaucoup plus complexes et un retour de position pour un positionnement précis. Ils nécessitent souvent des boîtes de vitesses, en particulier pour un fonctionnement à basse vitesse. L'exigence d'un réducteur et d'un codeur de position rend les conceptions de servomoteurs plus complexes sur le plan mécanique et augmente les besoins de maintenance du système.
Si la précision de positionnement est essentielle, soit la charge sur le moteur ne doit jamais dépasser son couple, soit le moteur pas à pas doit être associé à un codeur de position pour garantir la précision. Les moteurs pas à pas souffrent également de problèmes de vibration et de résonance. À certaines vitesses, en partie en fonction de la dynamique de la charge, un moteur pas à pas peut entrer en résonance et être incapable d'entraîner la charge. Cela entraîne des sauts d'étapes, des moteurs bloqués, des vibrations excessives et du bruit.
