स्टेपर मोटर्स और सर्वो मोटर्स के बीच अंतर और अनुप्रयोग परिदृश्य

स्टेपर मोटर्ससर्वो मोटरों की तुलना में कम लागत वाले असतत गति उपकरण हैं। ये ऐसे उपकरण हैं जो यांत्रिक और विद्युत ऊर्जा को परिवर्तित करते हैं। यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने वाली मोटर को "जनरेटर" कहते हैं; विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करने वाली मोटर को "मोटर" कहते हैं। स्टेपर मोटर और सर्वो मोटर गति नियंत्रण उत्पाद हैं जो स्वचालन उपकरणों की गति और उनके चलने के तरीके का सटीक पता लगा सकते हैं, और इनका उपयोग मुख्य रूप से स्वचालन उपकरणों के निर्माण में किया जाता है।

स्टेपर मोटर रोटर तीन प्रकार के होते हैं: रिएक्टिव (वीआर प्रकार), स्थायी चुंबक (पीएम प्रकार) और हाइब्रिड (एचबी प्रकार)। 1) रिएक्टिव (वीआर प्रकार): रोटर के दांतों वाला गियर। 2) स्थायी चुंबक (पीएम प्रकार): स्थायी चुंबक वाला रोटर। 3) हाइब्रिड (एचबी प्रकार): स्थायी चुंबक और रोटर के दांतों वाला गियर। स्टेपर मोटरों को स्टेटर पर लगी वाइंडिंग के अनुसार वर्गीकृत किया जाता है: ये दो-फेज, तीन-फेज और पांच-फेज श्रेणी में आती हैं। दो स्टेटर वाली मोटरें दो-फेज मोटर बन जाती हैं और पांच स्टेटर वाली मोटरें पांच-फेज मोटर कहलाती हैं। स्टेपर मोटर में जितने अधिक फेज और बीट्स होते हैं, वह उतनी ही सटीक होती है।

 

एचबी मोटर बहुत सटीक लघु वृद्धिशील चरण गति प्राप्त कर सकती है, जबकि पीएम मोटर को आमतौर पर उच्च नियंत्रण सटीकता की आवश्यकता नहीं होती है।एचबी मोटर्सजटिल, सटीक रैखिक गति नियंत्रण आवश्यकताओं को पूरा कर सकते हैं। पीएम मोटरों का टॉर्क और आयतन अपेक्षाकृत छोटा होता है, आमतौर पर इन्हें उच्च नियंत्रण सटीकता की आवश्यकता नहीं होती है, और ये लागत में भी अधिक किफायती होती हैं। उद्योग: कपड़ा मशीनरी, खाद्य पैकेजिंग। उत्पादन प्रक्रिया और मोटर नियंत्रण सटीकता के संदर्भ में,एचबी स्टेपर मोटर्सपीएम स्टेपर मोटर्स की तुलना में अधिक उच्च अंत हैं।

 

स्टेपर मोटर और सर्वो मोटर, दोनों ही गति नियंत्रण उत्पाद हैं, लेकिन उनके उत्पाद प्रदर्शन में अंतर होता है। स्टेपर मोटर एक असतत गति उपकरण है जो एक आदेश प्राप्त करता है और एक चरण निष्पादित करता है। स्टेपर मोटर इनपुट पल्स सिग्नल को कोणीय विस्थापन में परिवर्तित करते हैं। जब स्टेपर मोटर चालक पल्स सिग्नल प्राप्त करता है, तो वह स्टेपर मोटर को निर्धारित दिशा में एक निश्चित कोण पर घुमाने के लिए प्रेरित करता है। सर्वो मोटर एक सर्वो प्रणाली है जिसमें विद्युत संकेतों को टॉर्क और गति में परिवर्तित करके एक नियंत्रण वस्तु को चलाया जाता है, जो गति और स्थिति सटीकता को नियंत्रित कर सकती है।

 

✓ स्टेपर मोटर्स, सर्वो मोटर्स कम आवृत्ति विशेषताओं, क्षण आवृत्ति विशेषताओं और अधिभार क्षमता के मामले में काफी भिन्न हैं:।

नियंत्रण सटीकता: स्टेपर मोटर्स के जितने अधिक चरण और पंक्तियाँ होती हैं, सटीकता उतनी ही अधिक होती है; एसी सर्वो मोटर्स की नियंत्रण सटीकता मोटर शाफ्ट के पीछे के छोर पर रोटरी एनकोडर द्वारा सुनिश्चित की जाती है, जितना अधिक एनकोडर स्केल होता है, सटीकता उतनी ही अधिक होती है।

✓ निम्न-आवृत्ति विशेषताएँ: स्टेपर मोटर कम गति पर निम्न-आवृत्ति कंपन घटना से ग्रस्त होते हैं। स्टेपर मोटर के कार्य सिद्धांत द्वारा निर्धारित यह निम्न-आवृत्ति कंपन घटना मशीन के सामान्य संचालन के लिए हानिकारक होती है। आमतौर पर निम्न-आवृत्ति कंपन घटना को दूर करने के लिए डैम्पिंग तकनीक का उपयोग किया जाता है। एसी सर्वो सिस्टम में अनुनाद दमन कार्य होता है, जो मशीनरी की कठोरता की कमी को पूरा कर सकता है। संचालन बहुत सुचारू होता है और कम गति पर भी कोई कंपन घटना नहीं होती है।

✓ टॉर्क-आवृत्ति विशेषताएँ: स्टेपर मोटर्स का आउटपुट टॉर्क बढ़ती गति के साथ घटता है, इसलिए उनकी अधिकतम परिचालन गति 300-600RPM होती है; सर्वो मोटर्स रेटेड गति (सामान्यतः 2000-3000RPM) तक रेटेड टॉर्क आउटपुट कर सकते हैं, तथा रेटेड गति से ऊपर स्थिर विद्युत आउटपुट होता है।

✓ अधिभार क्षमता: स्टेपर मोटर्स में अधिभार क्षमता नहीं होती है; सर्वो मोटर्स में मजबूत अधिभार क्षमता होती है।

✓ प्रतिक्रिया प्रदर्शन: स्टेपर मोटरों को स्थिर अवस्था से परिचालन गति (प्रति मिनट कई सौ चक्कर) तक पहुँचने में 200-400 मिलीसेकंड का समय लगता है; एसी सर्वो का त्वरण प्रदर्शन बेहतर होता है और इसका उपयोग तेज़ स्टार्ट/स्टॉप की आवश्यकता वाली नियंत्रण स्थितियों में किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, पैनासोनिक MASA 400W एसी सर्वो, स्थिर अवस्था से 3000RPM की अपनी निर्धारित गति तक केवल कुछ मिलीसेकंड में पहुँच जाता है।

परिचालन प्रदर्शन: स्टेपर मोटर्स खुले-लूप नियंत्रित होते हैं, और जब शुरुआती आवृत्ति बहुत अधिक होती है या लोड बहुत बड़ा होता है, तो चरण हानि या अवरुद्ध होने की संभावना होती है, और जब रुकते समय गति बहुत अधिक होती है तो ओवरशूट करने की संभावना होती है; एसी सर्वो बंद-लूप नियंत्रित होता है, और चालक सीधे मोटर एनकोडर फीडबैक सिग्नल का नमूना ले सकता है, इसलिए आमतौर पर स्टेपर मोटर का कोई चरण हानि या ओवरशूट नहीं होता है, और नियंत्रण प्रदर्शन अधिक विश्वसनीय होता है।

 

प्रदर्शन के मामले में एसी सर्वो स्टेपर मोटर से बेहतर है, लेकिन स्टेपर मोटर का एक फायदा यह भी है कि इसकी कीमत कम है। प्रतिक्रिया गति, अधिभार क्षमता और परिचालन प्रदर्शन के मामले में एसी सर्वो स्टेपर मोटर से बेहतर है, लेकिन स्टेपर मोटर का उपयोग उनके लागत-प्रदर्शन लाभ के कारण कुछ कम मांग वाले परिदृश्यों में किया जाता है। क्लोज्ड-लूप तकनीक के उपयोग से, क्लोज्ड-लूप स्टेपर मोटर उत्कृष्ट सटीकता और दक्षता प्रदान कर सकते हैं, जिससे सर्वो मोटर के कुछ प्रदर्शन प्राप्त किए जा सकते हैं, लेकिन इसकी कम कीमत का भी लाभ है।

 

आगे देखें और उभरते क्षेत्रों की रूपरेखा तैयार करें। स्टेपर मोटर अनुप्रयोगों में संरचनात्मक परिवर्तन हुए हैं, पारंपरिक बाजार संतृप्ति की ओर पहुँच गया है और नए उद्योग उभर रहे हैं। कंपनी के नियंत्रण मोटर और ड्राइव सिस्टम उत्पाद चिकित्सा उपकरणों, सेवा रोबोट, औद्योगिक स्वचालन, सूचना एवं संचार, सुरक्षा और अन्य उभरते उद्योगों में गहराई से फैले हुए हैं, जो समग्र व्यवसाय का अपेक्षाकृत बड़ा हिस्सा हैं और तेज़ी से बढ़ रहे हैं। स्टेपर मोटरों की माँग अर्थव्यवस्था, तकनीक, औद्योगिक स्वचालन के स्तर और स्वयं स्टेपर मोटरों के तकनीकी विकास के स्तर से संबंधित है। कार्यालय स्वचालन, डिजिटल कैमरा और घरेलू उपकरणों जैसे पारंपरिक उद्योगों में बाजार संतृप्ति की ओर पहुँच गया है, जबकि 3D प्रिंटिंग, सौर ऊर्जा उत्पादन, चिकित्सा उपकरण और ऑटोमोटिव अनुप्रयोगों जैसे नए उद्योग उभर रहे हैं।

फ़ील्ड	विशिष्ट अनुप्रयोग
ऑफिस का ऑटोमेशन	प्रिंटर, स्कैनर, कॉपियर, एमएफपी, आदि।
मंच प्रकाश व्यवस्था	प्रकाश दिशा नियंत्रण, फोकस, रंग परिवर्तन, स्पॉट नियंत्रण, प्रकाश प्रभाव, आदि।
बैंकिंग	एटीएम मशीन, बिल मुद्रण, बैंक कार्ड उत्पादन, धन गिनने वाली मशीनें, आदि।
चिकित्सा	सीटी स्कैनर, हेमेटोलॉजी विश्लेषक, जैव रसायन विश्लेषक, आदि।
औद्योगिक	कपड़ा मशीनरी, पैकेजिंग मशीनरी, रोबोट, कन्वेयर, असेंबली लाइन, प्लेसमेंट मशीन, आदि।
संचार	सिग्नल कंडीशनिंग, मोबाइल एंटीना पोजिशनिंग, आदि।
सुरक्षा	निगरानी कैमरों के लिए गति नियंत्रण।
ऑटोमोटिव	तेल/गैस वाल्व नियंत्रण, प्रकाश स्टीयरिंग प्रणाली।

 

उभरते उद्योग 1: 3D प्रिंटिंग अनुसंधान एवं विकास तकनीक में निरंतर प्रगति कर रही है और इसके अनुप्रयोग परिदृश्यों का विस्तार कर रही है, घरेलू और अंतर्राष्ट्रीय बाज़ार लगभग 30% की दर से बढ़ रहे हैं। 3D प्रिंटिंग डिजिटल मॉडल पर आधारित है, जिसमें भौतिक वस्तुओं का निर्माण करने के लिए सामग्री को परत दर परत जोड़कर किया जाता है। मोटर 3D प्रिंटर का एक महत्वपूर्ण पावर घटक है, मोटर की सटीकता 3D प्रिंटिंग के प्रभाव को प्रभावित करती है, आमतौर पर स्टेपर मोटर्स का उपयोग करके 3D प्रिंटिंग की जाती है। 2019 में, वैश्विक 3D प्रिंटिंग उद्योग का आकार 12 बिलियन डॉलर था, जो साल-दर-साल 30% की वृद्धि दर्शाता है।

 

उभरता हुआ उद्योग 2: मोबाइल रोबोट कंप्यूटर नियंत्रित होते हैं, जिनमें गति, स्वचालित नेविगेशन, बहु-सेंसर नियंत्रण, नेटवर्क इंटरैक्शन आदि जैसे कार्य होते हैं। व्यावहारिक उत्पादन में सबसे महत्वपूर्ण उपयोग हैंडलिंग है, जिसमें गैर-मानकीकरण का उच्च स्तर है।

मोबाइल रोबोट के ड्राइव मॉड्यूल में स्टेपर मोटर्स का उपयोग किया जाता है, और मुख्य ड्राइव संरचना को ड्राइव मोटर्स और रिडक्शन गियर (गियरबॉक्स) से जोड़ा जाता है। हालाँकि घरेलू औद्योगिक रोबोट उद्योग विदेशों की तुलना में देर से शुरू हुआ, फिर भी यह मोबाइल रोबोट के क्षेत्र में विदेशों से आगे है। वर्तमान में, मोबाइल रोबोट के मुख्य घटक मुख्य रूप से घरेलू स्तर पर उत्पादित होते हैं, और घरेलू उद्यम मूल रूप से सभी पहलुओं में सटीकता की आवश्यकताओं को पूरा कर चुके हैं, और विदेशी प्रतिस्पर्धी उद्यम कम हैं।

 

चीन का मोबाइल रोबोट बाज़ार 2019 में लगभग 6.2 अरब डॉलर का होगा, जो पिछले साल की तुलना में 45% ज़्यादा है। पेशेवर सफाई रोबोटों का अंतरराष्ट्रीय लॉन्च, सफाई दक्षता में उल्लेखनीय वृद्धि के साथ। 2018 में "दूसरे रोबोट" का लॉन्च, ह्यूमनॉइड रोबोट के लॉन्च के बाद हुआ है। "दूसरा रोबोट" एक बुद्धिमान व्यावसायिक वैक्यूमिंग रोबोट है जिसमें बाधाओं, सीढ़ियों और मानवीय गतिविधियों का पता लगाने के लिए कई सेंसर लगे हैं। यह एक बार चार्ज करने पर तीन घंटे तक चल सकता है और 1,500 वर्ग मीटर तक की सफाई कर सकता है। यह "दूसरा रोबोट" सफाई कर्मचारियों के अधिकांश दैनिक कार्यभार को कम कर सकता है और मौजूदा सफाई कार्य के अलावा वैक्यूमिंग और सफाई की आवृत्ति भी बढ़ा सकता है।

 

उभरते उद्योग 3: 5G के आगमन के साथ, संचार बेस स्टेशनों के लिए एंटेना की संख्या और आवश्यक मोटरों की संख्या में भी वृद्धि हो रही है। सामान्यतः, साधारण संचार बेस स्टेशनों के लिए 3 एंटेना, 4G बेस स्टेशनों के लिए 4-6 एंटेना की आवश्यकता होती है, और 5G अनुप्रयोगों के लिए बेस स्टेशनों और एंटेना की संख्या में और वृद्धि हो रही है क्योंकि उन्हें पारंपरिक मोबाइल फ़ोन संचार और IoT संचार अनुप्रयोगों को कवर करने की आवश्यकता होती है। गियरबॉक्स घटकों वाले नियंत्रण मोटर उत्पाद बेस स्टेशन एंटेना संयंत्रों के लिए एक मुख्यधारा का कस्टम विकास बन रहे हैं। प्रत्येक ESC एंटेना के लिए गियरबॉक्स के साथ एक नियंत्रण मोटर का उपयोग किया जाता है।

 

 

2019 में 4G बेस स्टेशनों की संख्या में 1.72 मिलियन की वृद्धि हुई और 5G निर्माण से एक नया चक्र खुलने की उम्मीद है। 2019 में, चीन में मोबाइल फोन बेस स्टेशनों की संख्या 8.41 मिलियन तक पहुंच गई, जिनमें से 5.44 मिलियन 4G बेस स्टेशन थे, जो 65% के लिए जिम्मेदार थे। 2019 में, नए 4G बेस स्टेशनों की संख्या में 1.72 मिलियन की वृद्धि हुई, जो 2015 के बाद से सबसे अधिक है, जिसका मुख्य कारण 1) ग्रामीण क्षेत्रों में अंधे स्थानों को कवर करने के लिए नेटवर्क का विस्तार है। 2) 5G नेटवर्क निर्माण की नींव रखने के लिए कोर नेटवर्क क्षमता को उन्नत किया जाएगा। चीन का 5G वाणिज्यिक लाइसेंस जून 2019 में जारी किया जाएगा, और मई 2020 तक, देश भर में 250,000 से अधिक 5G बेस स्टेशन खोले जाएंगे।

 

उभरता उद्योग 5: चिकित्सा उपकरण स्टेपर मोटर्स के मुख्य अनुप्रयोग परिदृश्यों में से एक हैं और विक-टेक के गहन रूप से जुड़े क्षेत्रों में से एक हैं। धातु से लेकर प्लास्टिक तक, चिकित्सा उपकरणों के उत्पादन में उच्च स्तर की परिशुद्धता की आवश्यकता होती है। कई चिकित्सा उपकरण निर्माता सटीकता की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए सर्वो मोटर्स का उपयोग करते हैं, लेकिन चूँकि स्टेपर मोटर्स सर्वो मोटर्स की तुलना में अधिक किफायती और छोटी होती हैं, और उनकी परिशुद्धता कुछ चिकित्सा उपकरणों की आवश्यकताओं को पूरा कर सकती है, इसलिए चिकित्सा उपकरण निर्माण उद्योग में स्टेपर मोटर्स का उपयोग किया जाता है और यहाँ तक कि कुछ सर्वो मोटर्स की जगह भी ली जाती है।