कैसे कम लागत वाली स्टेपर मोटरें सर्वो मोटरों का विकल्प हैं

बंद लूपस्टेपर मोटर्सकई गति नियंत्रण अनुप्रयोगों में प्रदर्शन-से-लागत अनुपात को बदल दिया है। वीआईसी क्लोज्ड-लूप प्रगतिशील मोटर्स की सफलता ने महंगी सर्वो मोटर्स को कम लागत वाली मोटरों से बदलने की संभावना भी खोल दी हैस्टेपर मोटर्सउच्च मानक औद्योगिक स्वचालन अनुप्रयोगों की बढ़ती संख्या में, तकनीकी प्रगति स्टेपर मोटर्स और सर्वो मोटर्स के बीच प्रदर्शन-से-लागत अनुपात को बदल रही है।
स्टेपर मोटर बनाम सर्वो मोटर
पारंपरिक ज्ञान के अनुसार, सर्वो नियंत्रण प्रणालियाँ उन अनुप्रयोगों में बेहतर प्रदर्शन करती हैं जहाँ 800 RPM से अधिक गति और उच्च गतिशील प्रतिक्रिया की आवश्यकता होती है। स्टेपर मोटर कम गति, कम से मध्यम त्वरण और उच्च होल्डिंग टॉर्क वाले अनुप्रयोगों के लिए अधिक उपयुक्त हैं।
तो स्टेपर मोटर्स और सर्वो मोटर्स के बारे में इस पारंपरिक ज्ञान का आधार क्या है? आइए नीचे इसका अधिक विस्तार से विश्लेषण करें।

1. सरलता और लागत
स्टेपर मोटर न केवल सर्वो मोटरों से सस्ती होती हैं, बल्कि उन्हें चालू करना और रखरखाव करना भी आसान होता है। स्टेपर मोटर स्थिर अवस्था में स्थिर रहती हैं और अपनी स्थिति बनाए रखती हैं (यहाँ तक कि गतिशील भार के साथ भी)। हालाँकि, यदि कुछ अनुप्रयोगों के लिए उच्च प्रदर्शन की आवश्यकता होती है, तो अधिक महंगी और जटिल सर्वो मोटरों का उपयोग किया जाना चाहिए।
2. संरचना
स्टेपर मोटर्सचरणबद्ध तरीके से घूमते हैं, चुंबकीय कॉइल का उपयोग करके धीरे-धीरे एक चुंबक को एक स्थिति से दूसरी स्थिति में खींचते हैं। मोटर को किसी भी दिशा में 100 स्थितियों में ले जाने के लिए, सर्किट को मोटर पर 100 स्टेपिंग ऑपरेशन करने की आवश्यकता होती है। स्टेपर मोटर वृद्धिशील आंदोलनों को प्राप्त करने के लिए पल्स का उपयोग करते हैं, जिससे किसी भी फीडबैक सेंसर के उपयोग के बिना सटीक स्थिति की अनुमति मिलती है।

सर्वो मोटर की गति का तरीका अलग है। यह एक स्थिति सेंसर - यानी एक एनकोडर - को चुंबकीय रोटर से जोड़ता है और लगातार मोटर की सटीक स्थिति का पता लगाता है। सर्वो मोटर की वास्तविक स्थिति और आदेशित स्थिति के बीच अंतर की निगरानी करता है और उसके अनुसार करंट को समायोजित करता है। यह बंद लूप प्रणाली मोटर को गति की सही स्थिति में रखती है।

3. गति और टॉर्क
स्टेपर और सर्वो मोटर के बीच प्रदर्शन में अंतर उनके अलग-अलग मोटर डिजाइन समाधानों के कारण होता है।स्टेपर मोटर्ससर्वोमोटर्स की तुलना में बहुत अधिक संख्या में ध्रुव होते हैं, इसलिए स्टेपर मोटर के एक पूर्ण चक्कर के लिए बहुत अधिक वाइंडिंग करंट एक्सचेंज की आवश्यकता होती है, जिसके परिणामस्वरूप बढ़ती गति पर टॉर्क में तेजी से गिरावट आती है। इसके अलावा, यदि अधिकतम टॉर्क पहुँच जाता है, तो स्टेपर मोटर अपनी गति सिंक्रनाइज़ेशन फ़ंक्शन खो सकता है। इन कारणों से, अधिकांश उच्च गति वाले अनुप्रयोगों में सर्वो मोटर पसंदीदा समाधान हैं। इसके विपरीत, स्टेपर मोटर के ध्रुवों की अधिक संख्या कम गति पर फायदेमंद होती है, जब स्टेपर मोटर को समान आकार के सर्वो मोटर पर टॉर्क का लाभ होता है।

जैसे-जैसे गति बढ़ती है, स्टेपर मोटर का टॉर्क घटता जाता है

4. स्थिति निर्धारण
ऐसे अनुप्रयोगों में स्टेपर मोटर और सर्वो मोटर के बीच महत्वपूर्ण अंतर हैं जहाँ मशीन की सटीक स्थिति को हर समय जानना आवश्यक है। स्टेपर मोटर द्वारा नियंत्रित ओपन-लूप मोशन अनुप्रयोगों में, नियंत्रण प्रणाली मानती है कि मोटर हमेशा गति की सही स्थिति में है। हालाँकि, किसी समस्या का सामना करने के बाद, जैसे कि किसी अटके हुए घटक के कारण मोटर का रुक जाना, नियंत्रक मशीन की वास्तविक स्थिति को जानने में असमर्थ होता है, जिससे स्थिति का नुकसान हो सकता है। सर्वो मोटर की बंद-लूप प्रणाली का एक फायदा यह भी है: यदि यह किसी वस्तु से जाम हो जाती है, तो यह तुरंत इसका पता लगा लेगी। मशीन काम करना बंद कर देगी और कभी भी अपनी स्थिति से बाहर नहीं होगी।

5. ऊष्मा और ऊर्जा खपत
ओपन-लूप स्टेपर मोटर एक निश्चित धारा का उपयोग करते हैं और बहुत अधिक गर्मी छोड़ते हैं। बंद-लूप नियंत्रण केवल गति लूप के लिए आवश्यक धारा प्रदान करता है और इसलिए मोटर के गर्म होने की समस्या से बचा जाता है।
तुलना सारांश
सर्वो नियंत्रण प्रणाली गतिशील भार परिवर्तनों से जुड़े उच्च गति वाले अनुप्रयोगों के लिए सबसे उपयुक्त हैं, जैसे कि रोबोटिक आर्म्स। दूसरी ओर, स्टेपर नियंत्रण प्रणाली, कम से मध्यम त्वरण और उच्च होल्डिंग टॉर्क की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए अधिक उपयुक्त हैं, जैसे कि 3D प्रिंटर, कन्वेयर, सब एक्सिस आदि। क्योंकि स्टेपर मोटर सस्ते होते हैं, इसलिए वे उपयोग किए जाने पर स्वचालन प्रणालियों की लागत को कम कर सकते हैं। मोशन कंट्रोल सिस्टम जिन्हें सर्वो मोटर्स की विशेषताओं का लाभ उठाने की आवश्यकता होती है, उन्हें यह साबित करना होगा कि ये उच्च लागत वाली मोटरें सोने के वजन के बराबर हैं।

बंद लूप नियंत्रण के साथ स्टेपर मोटर्स
एकीकृत इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण वाला स्टेपर मोटर दो-चरण ब्रशलेस डीसी मोटर के बराबर है और स्थिति लूप नियंत्रण, गति लूप नियंत्रण, डीक्यू नियंत्रण और अन्य एल्गोरिदम कर सकता है। बंद-लूप कम्यूटेशन के लिए सिंगल-टर्न एब्सोल्यूट एनकोडर का उपयोग किया जाता है, जिससे किसी भी गति पर इष्टतम टॉर्क सुनिश्चित होता है।
कम ऊर्जा खपत और ठंडा रखना
VIC स्टेपर मोटर अत्यधिक ऊर्जा कुशल हैं। ओपन-लूप स्टेपर मोटरों के विपरीत, जो हमेशा पूर्ण करंट कमांड पर काम करते हैं और गर्मी और शोर की समस्याएँ पैदा करते हैं, करंट वास्तविक परिस्थितियों के अनुसार बदलता है, उदाहरण के लिए त्वरण और मंदी के दौरान। सर्वो के समान, किसी भी समय इन स्टेपर मोटरों द्वारा खपत की गई करंट वास्तविक आवश्यक टॉर्क के समानुपाती होती है। चूँकि मोटर और एकीकृत इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण बोर्ड ठंडा चलता है, इसलिए VIC स्टेपर मोटर सर्वो मोटरों की तुलना में उच्च शिखर टॉर्क प्राप्त कर सकते हैं।

उच्च गति पर भी, VIC स्टेपर मोटर्स को कम धारा की आवश्यकता होती है

क्लोज्ड-लूप प्रौद्योगिकी में प्रगति से प्रेरित होकर, स्टेपर मोटर्स उच्च प्रदर्शन, उच्च गति वाले अनुप्रयोगों में प्रवेश करने में सक्षम हैं जो पहले केवल सर्वो मोटर्स के लिए थे
बंद लूप प्रौद्योगिकी के साथ स्टेपर मोटर्स
क्या होगा यदि बंद-लूप सर्वो प्रौद्योगिकी के लाभों को स्टेपर मोटर्स पर लागू किया जा सके?
क्या हम स्टेपर मोटर्स के लागत लाभ को समझते हुए सर्वो मोटर्स के तुलनीय प्रदर्शन को प्राप्त कर सकते हैं?
क्लोज्ड-लूप नियंत्रण प्रौद्योगिकी के संयोजन से, स्टेपर मोटर कम लागत पर सर्वो और स्टेपर मोटर दोनों के लाभों के साथ एक व्यापक उत्पाद बन जाएगा। चूँकि क्लोज्ड-लूप स्टेपर मोटर प्रदर्शन और ऊर्जा दक्षता में महत्वपूर्ण सुधार प्रदान करते हैं, इसलिए वे उच्च-मानक अनुप्रयोगों की बढ़ती संख्या में अधिक महंगी सर्वो मोटरों की जगह ले सकते हैं।
निम्नलिखित, बंद-लूप प्रौद्योगिकी वाले स्टेपर मोटर्स के प्रदर्शन और फायदे और नुकसान को समझाने के लिए एम्बेडेड बंद-लूप नियंत्रण के साथ एक VIC एकीकृत स्टेपर मोटर का एक उदाहरण है।

सटीक रूप से मिलान की गई प्रदर्शन आवश्यकताएं
गड़बड़ी को दूर करने और खोए हुए चरणों से बचने के लिए पर्याप्त टॉर्क सुनिश्चित करने के लिए, ओपन-लूप स्टेपर मोटर्स को आमतौर पर यह सुनिश्चित करने की आवश्यकता होती है कि टॉर्क एप्लिकेशन द्वारा आवश्यक मूल्य से कम से कम 40% अधिक हो। बंद-लूप टोडा स्टेपर मोटर्स में यह समस्या नहीं होती है। जब ये स्टेपर मोटर्स ओवरलोड के कारण रुक जाती हैं, तो वे टॉर्क खोए बिना लोड को पकड़ना जारी रखेंगी। ओवरलोड की स्थिति को हटाने के बाद वे काम करना जारी रखेंगे। किसी भी गति पर अधिकतम टॉर्क की गारंटी दी जा सकती है और स्थिति सेंसर सुनिश्चित करता है कि स्टेप का कोई नुकसान न हो। इसलिए बंद-लूप स्टेपर मोटर्स को अतिरिक्त 40% मार्जिन की आवश्यकता के बिना प्रासंगिक एप्लिकेशन की टॉर्क आवश्यकताओं से बिल्कुल मेल खाने के लिए निर्दिष्ट किया जा सकता है।
ओपन-लूप स्टेपर मोटर्स के साथ, खोए हुए चरणों के जोखिम के कारण उच्च तात्कालिक टॉर्क आवश्यकताओं को पूरा करना मुश्किल है। पारंपरिक स्टेपर मोटर्स की तुलना में, VIC क्लोज्ड-लूप स्टेपर मोटर्स बहुत तेज़ त्वरण, कम परिचालन शोर और कम प्रतिध्वनि प्राप्त कर सकते हैं। वे बहुत अधिक बैंडविड्थ पर काम कर सकते हैं और उत्कृष्ट प्रदर्शन प्राप्त कर सकते हैं।

कोई कैबिनेट नहीं
टोडा ड्राइव कंट्रोल बोर्ड को मोटर के साथ एकीकृत करता है, जिससे वायरिंग की मात्रा कम हो जाती है और कार्यान्वयन समाधान सरल हो जाता है। टोडा के साथ, आप बिना कैबिनेट के मशीनें बना सकते हैं।

इलेक्ट्रॉनिक्स को स्टेपर मोटर्स के साथ एकीकृत करने से जटिलता कम हो जाती है
क्लोज्ड-लूप तकनीक के साथ, क्लोज्ड-लूप स्टेपर मोटर उपयोगकर्ताओं को सर्वो मोटर के प्रदर्शन और स्टेपर मोटर की कम लागत के साथ उत्कृष्ट सटीकता और दक्षता प्रदान करते हैं। कम लागत वाली स्टेपर मोटर धीरे-धीरे उन अनुप्रयोगों में प्रवेश कर रही हैं, जहाँ अन्यथा उच्च लागत वाली सर्वो मोटरों का बोलबाला होता।