Moteurs pas à pas et servomoteurs
Choisir entre un servomoteur et un moteur pas à pas peut être un véritable 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 le choix du meilleur moteur pour votre application. Nous avons passé en revue leurs utilisations et leurs avantages pour vous aider à choisir le bon moteur pour votre application.
Conclusions générales
moteur pas à pas
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50 à 100 paires magnétiques
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plus facile à contrôler
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Plus de flexibilité et de précision
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mieux à basse vitesse
servomoteur
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4 à 12 paires magnétiques
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Moins d’arrêts
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Un encodeur rotatif peut être nécessaire
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mieux à haute vitesse
Les moteurs pas à pas et les servomoteurs diffèrent de deux manières essentielles : leur structure de base et la manière dont ils sont contrôlés. Les deux fournissent une force de rotation pour déplacer le système. Un stepper a plus de pas ou de positions qu’un moteur peut tenir.
Dans l’ensemble, les servomoteurs sont les mieux adaptés aux applications à grande vitesse et à couple élevé. Les moteurs pas à pas sont conçus pour fournir un couple de maintien constant sans alimenter le moteur. Le couple d’un moteur pas à pas à basse vitesse est supérieur à celui d’un servomoteur de même cylindrée. Les systèmes servo, cependant, peuvent atteindre des vitesses globales plus élevées.
Nombre d’étapes : les moteurs pas à pas offrent plus de variété
moteur pas à pas
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Plus de paires magnétiques, ce qui signifie plus d’étapes
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Accéder plus facilement à des étapes spécifiques
servomoteur
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Moins de paires magnétiques
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Pas facile d’arriver à un endroit précis
Les moteurs pas à pas ont généralement 50 à 100 paires magnétiques nord et sud créées par des aimants permanents ou du courant électrique. En revanche, les servomoteurs ont moins de pôles, généralement de 4 à 12 au total.
Chacun fournit un point d’arrêt naturel pour l’arbre du moteur. Le nombre plus élevé d’arrêts permet au moteur pas à pas de se déplacer avec précision entre chaque arrêt et lui permet de fonctionner sans aucun retour de position dans de nombreuses applications. Les servomoteurs nécessitent souvent un encodeur rotatif pour suivre la position de l’arbre du moteur, en particulier lorsqu’un mouvement précis est requis.
Mécanisme d’entraînement : le stepper est plus précis
moteur pas à pas
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Plus facile de se rendre à un endroit précis
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Trouver la position finale en fonction du nombre d’étapes
servomoteur
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plus difficile à contrôler avec précision
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Lire la position finale en fonction du courant de réglage
Conduire un moteur pas à pas à une position précise est beaucoup plus simple que de piloter un servomoteur. Pour les moteurs 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 les pas d’un moteur donné sont fixés à une certaine quantité de rotation, se déplacer vers une position précise consiste à envoyer le nombre correct 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 plus faciles à contrôler que les servomoteurs.
Performances : le servo est meilleur à grande vitesse
servomoteur
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RPM max inférieur (environ 2 000)
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Moins de couple disponible à des vitesses plus élevées
moteur pas à pas
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Peut fonctionner à des vitesses plus élevées
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Vitesse sans perte de couple
Pour les applications nécessitant une vitesse élevée et un couple élevé, les servomoteurs brillent. Un moteur pas à pas a une vitesse de pointe d’environ 2 000 tr/min, tandis qu’un servomoteur est plusieurs fois plus rapide. Les servomoteurs maintiennent également leur couple nominal à des vitesses élevées, et les servomoteurs à grande vitesse peuvent fournir jusqu’à 90 % de leur couple nominal.
Les servos sont plus efficaces que les moteurs pas à pas, entre 80 et 90 % d’efficacité. Les servomoteurs peuvent fournir environ deux fois le couple nominal pendant de courtes périodes, offrant une capacité suffisante en cas de besoin. De plus, les servomoteurs sont silencieux et peuvent être utilisés pour des entraînements AC et DC sans problèmes de vibration ou de résonance.
Les moteurs pas à pas perdent beaucoup de couple lorsqu’ils approchent de leur vitesse d’entraînement maximale. Une perte de 80 % du couple nominal à 90 % de la vitesse maximale est typique. Les moteurs pas à pas sont également inférieurs aux servomoteurs dans les charges d’accélération. Si le stepper ne peut pas générer suffisamment de couple pour passer à l’étape suivante avant la prochaine impulsion d’entraînement, tenter d’accélérer la charge trop rapidement entraînera des sauts d’étapes et une perte de position.
jugement définitif
Le choix du meilleur moteur pour votre application dépend de plusieurs critères de conception de système clés, 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 peuvent fournir plus de puissance que les moteurs pas à pas, mais nécessitent des circuits d’entraînement et un retour de position plus complexes pour obtenir un positionnement précis. Ils nécessitent généralement une boîte de vitesses, en particulier pour un fonctionnement à basse vitesse. Les exigences imposées aux réducteurs et aux codeurs de position rendent les conceptions de servomoteurs plus complexes sur le plan mécanique et augmentent les besoins de maintenance du système.
Si la précision de la position est critique, la charge sur le moteur ne doit pas dépasser son couple, ou le stepper doit être combiné avec un codeur de position pour assurer la précision. Les moteurs pas à pas souffrent également de problèmes de vibration et de résonance. À certaines vitesses, dépendant en partie de la dynamique de la charge, le moteur pas à pas peut entrer en résonance et être incapable d’entraîner la charge. Cela peut entraîner des sauts d’étapes, des calages du moteur, des vibrations et du bruit excessifs.
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