Sự khác nhau cơ bản giữa động cơ servo và động cơ bước
Động cơ bước thường sử dụng động cơ không tiếp xúc trượt có từ 50-100 điểm cực. Trong khi một động cơ servo điển hình thì có từ 4-12 điểm cực. Từng điểm cực là từng khu vực tiếp xúc động cơ – nơi mà cực Nam và cực Bắc nam châm được tạo ra bởi nam châm điện, hoặc tạo ra bởi nam châm vĩnh cửu hoặc để cường độ dòng điện chạy qua cuộn sơ cấp để tạo lực từ.
Động cơ bước (Stepper motor) và động cơ trợ lực (Servo motor)
Động cơ bước không cần mã hóa, vì chúng có thể di chuyển chính xác tới các vị trí của gần 100 điểm cực từ trong động cơ. Trong khi đó, ở động cơ trợ lực (servo) thì khác, tuy chỉ có 4-12 điểm cực; nhưng chúng đòi hỏi cần phải được mã hóa để có thể kiểm soát, xác định chính xác vị trí các điểm cực bên trong. Động cơ bước chỉ đơn giản là di chuyển từng bước, sử dụng các xung (từ việc mở vòng ăng-ten). Trong khi động cơ servo vận hành bằng việc đọc các dữ liệu từ các tín hiệu khác nhau của các bộ mã hóa động cơ và vị trí được điều khiển (vòng ăng-ten khép kín). Đồng thời, nó cũng điều chỉnh dòng điện sơ cấp đến vị trí được yêu cầu.
Mô tả cấu tạo của động cơ servo và động cơ bước
So sánh ưu nhược điểm và cơ chế điều khiển của động cơ servo và động cơ bước
Một số điểm khác biệt giữa 2 loại động cơ là thiết kế của động cơ, thiết bị tương ứng với nó. Rõ ràng, động cơ bước có nhiều cực hơn động cơ servo. Một vòng quay của động cơ bước đòi hỏi phải chuyển đổi – đảo chiều dòng điện thường xuyên thông qua vai trò của cuộn sơ cấp. Trong khi đó, ở động cơ servo thì khi hoạt động, chúng không hề yêu cầu điều kiện này.
Điều này dẫn đến hệ quả gì? Đó là để có một động cơ thích ứng được với động cơ bước trong hệ thống; nó cần được thiết kế có nhiều mô-men xoắn tốc độ cao và lực mạnh hơn so với thiết kế cho một mô-men xoắn để ứng dụng cho động cơ servo. Sử dụng đầu buýt tải truyền thông tin có điện áp cao giúp làm giảm thiểu những tác động không tốt do quãng thời gian dòng điện chạy liên tục trong cuộn dây. Ngược lại, một điểm cực có tốc độ đếm cao sẽ khiến tốc độ ra lệnh cho các mô-men xoắn chậm lại, được kiểm soát tốt hơn.
Điều này khiến các mo-men xoắn có nhiều ưu điểm hơn so với các mô-men xoắn của một động cơ servo có cỡ tương tự.
Một khác biệt là cách từng loại động cơ được điều khiển. Ở động cơ bước truyền thống, chúng được điều khiển dựa trên kiểu thức mở vòng ăng-ten có cường độ dòng điện; là một hằng số bất biến chạy liên tục. Đây là một thiết kế sâu xa nhằm để điều tiết số linh kiện; bởi từ khi không còn bộ mã hóa nào thích hợp và cần thiết trong việc giúp định vị vị trí cho động cơ bước. Tuy nhiên, hệ thống hoàn chỉnh của một động cơ bước hoạt động trong điều kiện cường độ dòng điện là một hằng số bất biến, đóng vai trò trung tâm quan trọng trong đầu não chỉ huy hoạt động của cả động cơ lẫn bộ truyền động – người ta thường xem xét rất kỹ lưỡng trước khi ứng dụng cho máy móc.
Với động cơ servo?
Để điều khiển một động cơ servo chỉ cần liên tục cung cấp dòng điện có điện áp phù hợp cho động cơ; để động cơ dùy trì hoạt động di chuyển đến vị trí các cực và duy trì phụ tải. Nó cũng có thể tạo ra một mo-men xoắn. Thông thường, khi mo-men xoắn này đạt đến mốc lực cực đại có thể tạo ra một nguồn lực xoắn mạnh “khủng khiếp”, gấp nhiều lần so với mốc lực đinh điểm mo-men xoắn của một động cơ thông thường khác có cơ chế servo bằng cách gia tốc. Tuy nhiên, một động cơ bước cũng có thể được kiểm soát, điều khiển bằng cơ chế giống hệt với động cơ servo, tức là cũng hoạt động dựa trên cơ chế vòng ăng-ten đóng hoàn chỉnh (không có cấu tạo mở vòng) và kèm theo một bộ mã hóa.
Ở động cơ bước, cơ chế hoạt động đơn giản hơn động cơ servo. Chúng chỉ đơn thuần là ra lệnh và duy trì. Chúng cũng có giá thành ít đắt đỏ hơn, đặc biệt là các loại chuyên ứng dụng trong các động cơ, máy móc có kích cỡ nhỏ.
Một ứng dụng của động cơ bước
Ở động cơ bước, chúng ta cũng không bị mất bước trong di chuyển đến các điểm cực, hay yêu cầu được mã hóa khi điều khiển hoạt động theo bản thiết kế. Động cơ bước có trụ đỡ bền và có vị trí ổn định hơn cho dù có bất kỳ tác động nào xảy ra, kể cả lực tải trọng động. Động cơ servo thì lại là sự bổ khuyết tuyệt vời hơn cả trong việc ứng dụng vào các động cơ có tốc độ cao tới hơn 2000 RPM và mô-men xoắn có tốc độ hoạt động lớn, hay để ứng dụng điều khiển, kiểm soát gia tốc hoạt động của một mo-men xoắn xuống mức trung bình thấp, hay để trợ lực, giúp duy trì gia tốc liên tục ở mức độ cao.
– Động cơ bước chuyên ứng dụng trong các động cơ, máy móc có kích cỡ nhỏ. Có trụ đỡ bền và có vị trí ổn định hơn cho dù có bất kỳ tác động nào xảy ra, kể các lực tải trọng động.
– Động cơ servo là sự bổ khuyết tuyệt vời hơn trong việc ứng dụng vào các động cơ có tốc độ cao tới hơn 2000 RPM hay để trợ lực, giúp duy trì gia tốc liên tục ở mức độ cao.
Động cơ servo và động cơ bước – 2 loại động cơ hiện đang phổ biến trong nhiều ngành công nghiệp. Cùng tìm hiểu rõ hơn về 2 loại động cơ qua bài viết này nhé
