स्टेपर मोटर्स और सर्वो मोटर्स के बीच अंतर और उनके अनुप्रयोग परिदृश्य

स्टेपर मोटर्सस्टेपर मोटर और सर्वो मोटर, सर्वो मोटर की तुलना में कम लागत वाले 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 उसके चलने के तरीके को सटीक रूप से निर्धारित कर 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 (VR प्रकार), परमानेंट मैग्नेट (PM प्रकार) और हाइब्रिड (HB प्रकार)। 1) रिएक्टिव (VR प्रकार): रोटर दांतों वाला गियर। 2) परमानेंट मैग्नेट (PM प्रकार): परमानेंट मैग्नेट वाला रोटर। 3) हाइब्रिड (HB प्रकार): परमानेंट मैग्नेट और रोटर दांतों दोनों वाला गियर। स्टेपर मोटर्स को स्टेटर पर वाइंडिंग के अनुसार वर्गीकृत किया जाता है: दो-फेज, तीन-फेज और पांच-फेज सीरीज मोटर। दो स्टेटर वाली मोटर दो-फेज मोटर कहलाती हैं और पांच स्टेटर वाली मोटर पांच-फेज मोटर कहलाती हैं। स्टेपर मोटर में जितने अधिक फेज और बीट्स होते हैं, वह उतनी ही अधिक सटीक होती है।

 

एचबी मोटर्स बहुत सटीक छोटे वृद्धिशील चरण गति प्राप्त कर सकती हैं, जबकि पीएम मोटर्स को आमतौर पर उच्च नियंत्रण सटीकता की आवश्यकता नहीं होती है।एचबी मोटर्सयह मोटर जटिल, सटीक रैखिक गति नियंत्रण आवश्यकताओं को पूरा कर सकती है। पीएम मोटरें टॉर्क और आकार में अपेक्षाकृत छोटी होती हैं, आमतौर पर उच्च नियंत्रण सटीकता की आवश्यकता नहीं होती है, और लागत में अधिक किफायती होती हैं। उद्योग: कपड़ा मशीनरी, खाद्य पैकेजिंग। उत्पादन प्रक्रिया और मोटर नियंत्रण सटीकता के संदर्भ में,एचबी स्टेपर मोटर्सये पीएम स्टेपर मोटर्स की तुलना में अधिक उच्च गुणवत्ता वाले होते हैं।

 

स्टेपर मोटर और सर्वो मोटर दोनों ही गति नियंत्रण उपकरण हैं, लेकिन इनके प्रदर्शन में अंतर होता है। स्टेपर मोटर एक असतत गति उपकरण है जो कमांड प्राप्त करके एक चरण पूरा करता है। स्टेपर मोटर इनपुट पल्स सिग्नल को कोणीय विस्थापन में परिवर्तित करता है। जब स्टेपर मोटर ड्राइवर को पल्स सिग्नल प्राप्त होता है, तो यह स्टेपर मोटर को निर्धारित दिशा में एक निश्चित कोण पर घुमाता है। सर्वो मोटर एक सर्वो प्रणाली है जिसमें विद्युत संकेतों को टॉर्क और गति में परिवर्तित करके एक नियंत्रण वस्तु को चलाया जाता है, जिससे गति और स्थिति की सटीकता को नियंत्रित किया जा सकता है।

 

✓ स्टेपर मोटर्स और सर्वो मोटर्स निम्न आवृत्ति विशेषताओं, क्षणिक आवृत्ति विशेषताओं और ओवरलोड क्षमता के मामले में काफी भिन्न होते हैं।

नियंत्रण सटीकता: स्टेपर मोटर्स में जितने अधिक फेज़ और पंक्तियाँ होंगी, सटीकता उतनी ही अधिक होगी; एसी सर्वो मोटर्स की नियंत्रण सटीकता मोटर शाफ्ट के पिछले सिरे पर स्थित रोटरी एनकोडर द्वारा सुनिश्चित की जाती है, एनकोडर स्केल जितने अधिक होंगे, सटीकता उतनी ही अधिक होगी।

✓ निम्न-आवृत्ति विशेषताएँ: स्टेपर मोटर कम गति पर निम्न-आवृत्ति कंपन की समस्या से ग्रस्त होती हैं। स्टेपर मोटर के कार्य सिद्धांत के कारण होने वाला यह निम्न-आवृत्ति कंपन मशीन के सामान्य संचालन के लिए हानिकारक होता है, और आमतौर पर इस कंपन को कम करने के लिए अवमंदन तकनीक का उपयोग किया जाता है। एसी सर्वो सिस्टम में अनुनाद दमन कार्य होता है, जो मशीनरी की कठोरता की कमी को दूर करता है। इससे संचालन बहुत सुचारू होता है और कम गति पर भी कंपन नहीं होता है।

✓ टॉर्क-आवृत्ति विशेषताएँ: स्टेपर मोटरों का आउटपुट टॉर्क गति बढ़ने के साथ घटता है, इसलिए उनकी अधिकतम परिचालन गति 300-600 RPM होती है; सर्वो मोटरें रेटेड गति (आम तौर पर 2000-3000 RPM) तक रेटेड टॉर्क आउटपुट कर सकती हैं, और रेटेड गति से ऊपर स्थिर पावर आउटपुट होता है।

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

✓ प्रतिक्रिया प्रदर्शन: स्टेपर मोटर्स को स्थिर अवस्था से परिचालन गति (प्रति मिनट कई सौ चक्कर) तक पहुंचने में 200-400 मिलीसेकंड का समय लगता है; एसी सर्वो मोटर्स का त्वरण प्रदर्शन बेहतर होता है और इनका उपयोग उन नियंत्रण स्थितियों में किया जा सकता है जिनमें त्वरित प्रारंभ/समाप्ति की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, पैनासोनिक मासा 400W एसी सर्वो मोटर्स स्थिर अवस्था से अपनी निर्धारित गति 3000 RPM तक कुछ ही मिलीसेकंड में पहुंच जाती हैं।

परिचालन प्रदर्शन: स्टेपर मोटर ओपन-लूप नियंत्रित होती हैं, और उच्च प्रारंभिक आवृत्ति या अधिक भार होने पर स्टेप लॉस या ब्लॉकिंग की संभावना रहती है, तथा रुकने के दौरान गति अधिक होने पर ओवरशूट की संभावना रहती है; एसी सर्वो क्लोज्ड-लूप नियंत्रित होती है, और ड्राइवर सीधे मोटर एनकोडर फीडबैक सिग्नल का सैंपल ले सकता है, इसलिए स्टेपर मोटर में आमतौर पर स्टेप लॉस या ओवरशूट नहीं होता है, और नियंत्रण प्रदर्शन अधिक विश्वसनीय होता है।

 

प्रदर्शन के मामले में एसी सर्वो मोटर स्टेपर मोटर से बेहतर है, लेकिन स्टेपर मोटर का फायदा यह है कि यह सस्ती होती है। प्रतिक्रिया गति, ओवरलोड क्षमता और चलने के प्रदर्शन के मामले में एसी सर्वो मोटर स्टेपर मोटर से श्रेष्ठ है, लेकिन लागत-प्रदर्शन के फायदे के कारण स्टेपर मोटर का उपयोग 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 सकती हैं, जो सर्वो मोटर के कुछ प्रदर्शन को प्राप्त कर सकती हैं, साथ ही साथ कम कीमत का लाभ भी देती हैं।

 

भविष्य की संभावनाओं पर नज़र डालें और उभरते क्षेत्रों की रूपरेखा तैयार करें। स्टेपर मोटर के अनुप्रयोगों में संरचनात्मक परिवर्तन हुए हैं, पारंपरिक बाज़ार संतृप्त हो चुका है और नए उद्योग उभर रहे हैं। कंपनी के कंट्रोल मोटर्स और ड्राइव सिस्टम उत्पाद चिकित्सा उपकरण, सर्विस रोबोट, औद्योगिक स्वचालन, सूचना एवं संचार, सुरक्षा और अन्य उभरते उद्योगों में व्यापक रूप से स्थापित हैं, जो कुल व्यवसाय का अपेक्षाकृत बड़ा हिस्सा हैं और तेजी से बढ़ रहे हैं। स्टेपर मोटर्स की मांग अर्थव्यवस्था, प्रौद्योगिकी, औद्योगिक स्वचालन के स्तर और स्वयं स्टेपर मोटर्स के तकनीकी विकास के स्तर से संबंधित है। कार्यालय स्वचालन, डिजिटल कैमरे और घरेलू उपकरण जैसे पारंपरिक उद्योगों में बाज़ार संतृप्त हो चुका है, जबकि 3डी प्रिंटिंग, सौर ऊर्जा उत्पादन, चिकित्सा उपकरण और ऑटोमोटिव अनुप्रयोगों जैसे नए उद्योग लगातार उभर रहे हैं।

क्षेत्र	विशिष्ट अनुप्रयोग
ऑफिस का ऑटोमेशन	प्रिंटर, स्कैनर, कॉपियर, एमएफपी आदि।
स्टेज लाइटिंग	प्रकाश की दिशा नियंत्रण, फोकस, रंग परिवर्तन, स्पॉट नियंत्रण, प्रकाश प्रभाव आदि।
बैंकिंग	एटीएम मशीनें, बिल प्रिंटिंग मशीनें, बैंक कार्ड उत्पादन मशीनें, पैसे गिनने की मशीनें आदि।
चिकित्सा	सीटी स्कैनर, हेमेटोलॉजी विश्लेषक, जैव रसायन विश्लेषक, आदि।
औद्योगिक	वस्त्र निर्माण मशीनरी, पैकेजिंग मशीनरी, रोबोट, कन्वेयर, असेंबली लाइन, प्लेसमेंट मशीन आदि।
संचार	सिग्नल कंडीशनिंग, मोबाइल एंटीना पोजिशनिंग आदि।
सुरक्षा	निगरानी कैमरों के लिए मोशन कंट्रोल।
ऑटोमोटिव	तेल/गैस वाल्व नियंत्रण, हल्का स्टीयरिंग सिस्टम।

 

उभरता उद्योग 1: 3डी प्रिंटिंग अनुसंधान एवं विकास प्रौद्योगिकी में लगातार प्रगति कर रही है और इसके अनुप्रयोग के दायरे को घरेलू और अंतरराष्ट्रीय बाजारों में लगभग 30% की दर से बढ़ा रही है। 3डी प्रिंटिंग डिजिटल मॉडल पर आधारित है, जिसमें भौतिक वस्तुओं को बनाने के लिए सामग्रियों को परत दर परत जमा किया जाता है। मोटर 3डी प्रिंटर का एक महत्वपूर्ण विद्युत घटक है, मोटर की सटीकता 3डी प्रिंटिंग के प्रभाव को प्रभावित करती है, आमतौर पर 3डी प्रिंटिंग में स्टेपर मोटर्स का उपयोग किया जाता है। 2019 में, वैश्विक 3डी प्रिंटिंग उद्योग का आकार 12 बिलियन डॉलर था, जो पिछले वर्ष की तुलना में 30% की वृद्धि दर्शाता है।

 

उभरता 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 की उच्च डिग्री होती है।

मोबाइल रोबोट के ड्राइव मॉड्यूल में स्टेपर मोटर्स का उपयोग किया जाता है, और मुख्य ड्राइव संरचना ड्राइव मोटर्स और रिडक्शन गियर (गियरबॉक्स) से मिलकर बनी होती है। यद्यपि घरेलू औद्योगिक रोबोट उद्योग ने विदेशी देशों की तुलना में देर से शुरुआत की, फिर भी मोबाइल रोबोट के क्षेत्र में यह विदेशी देशों से आगे है। वर्तमान में, मोबाइल रोबोट के मुख्य घटक मुख्य रूप से घरेलू स्तर पर उत्पादित होते हैं, और घरेलू उद्यम लगभग सभी पहलुओं में सटीकता की आवश्यकताओं को पूरा कर चुके हैं, और विदेशी प्रतिस्पर्धी उद्यमों की संख्या कम है।

 

चीन के मोबाइल रोबोट बाजार का आकार 2019 में लगभग 6.2 अरब डॉलर होगा, जो पिछले वर्ष की तुलना में 45% अधिक है। पेशेवर सफाई रोबोटों के अंतर्राष्ट्रीय स्तर पर लॉन्च होने से सफाई क्षमता में उल्लेखनीय वृद्धि हुई है। 2018 में लॉन्च किया गया "दूसरा रोबोट" मानवरूपी रोबोट के लॉन्च के बाद आया है। "दूसरा रोबोट" एक बुद्धिमान व्यावसायिक वैक्यूमिंग रोबोट है जिसमें बाधाओं, सीढ़ियों और मानव गतिविधि 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 के क्षेत्र को साफ कर सकता है। "दूसरा रोबोट" सफाई कर्मचारियों के दैनिक कार्यभार का अधिकांश हिस्सा कम कर सकता है और मौजूदा सफाई कार्यों के अतिरिक्त वैक्यूमिंग और सफाई की आवृत्ति बढ़ा सकता है।

 

उभरता उद्योग 3: 5G के आगमन के साथ, संचार बेस स्टेशनों के लिए एंटेना की संख्या बढ़ रही है और आवश्यक मोटरों की संख्या भी बढ़ रही है। सामान्य तौर पर, साधारण संचार बेस स्टेशनों के लिए 3 एंटेना, 4G बेस स्टेशनों के लिए 4-6 एंटेना और 5G अनुप्रयोगों के लिए बेस स्टेशनों और एंटेना की संख्या में और भी वृद्धि होती है क्योंकि इनमें पारंपरिक मोबाइल फोन संचार और IoT संचार अनुप्रयोगों को शामिल करना होता है। गियरबॉक्स घटकों वाले कंट्रोल 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 कंट्रोल मोटर का उपयोग किया जाता है।

 

 

2019 में 4G बेस स्टेशनों की संख्या में 17 लाख की वृद्धि हुई और 5G निर्माण से एक नए चक्र की शुरुआत होने की उम्मीद है। 2019 में, चीन में मोबाइल फोन बेस स्टेशनों की संख्या 84 लाख तक पहुंच गई, जिनमें से 54 लाख 4G बेस स्टेशन थे, जो कुल संख्या का 65% थे। 2019 में, नए 4G बेस स्टेशनों की संख्या में 17 लाख की वृद्धि हुई, जो 2015 के बाद सबसे अधिक है। इसका मुख्य कारण 1) ग्रामीण क्षेत्रों में नेटवर्क की पहुंच से वंचित क्षेत्रों को कवर करने के लिए नेटवर्क का विस्तार और 2) 5G नेटवर्क निर्माण की नींव रखने के लिए कोर नेटवर्क क्षमता का उन्नयन है। चीन को जून 2019 में 5G का वाणिज्यिक लाइसेंस जारी किया जाएगा और मई 2020 तक देशभर में 25 लाख से अधिक 5G बेस स्टेशन खोले जाएंगे।

 

उभरता उद्योग 5: चिकित्सा उपकरण स्टेपर मोटर्स के प्रमुख अनुप्रयोग क्षेत्रों में से एक हैं और विक-टेक इस क्षेत्र में गहराई से जुड़ा हुआ है। धातु से लेकर प्लास्टिक तक, चिकित्सा उपकरणों के उत्पादन में उच्च स्तर की सटीकता की आवश्यकता होती है। कई चिकित्सा उपकरण निर्माता सटीकता की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए सर्वो मोटर्स का उपयोग करते हैं, लेकिन स्टेपर मोटर्स सर्वो मोटर्स की तुलना में अधिक किफायती और छोटे होते हैं, और कुछ चिकित्सा उपकरणों की सटीकता आवश्यकताओं को पूरा कर सकते हैं, इसलिए स्टेपर मोटर्स का उपयोग चिकित्सा उपकरण निर्माण उद्योग में किया जाता है और कुछ सर्वो मोटर्स को तो ये प्रतिस्थापित भी कर देते हैं।