Серводвигуни використовуються як виконавчі механізми в системі керування для Верстати з ЧПУ для перетворення отриманих електричних сигналів у вихід кутового переміщення або кутової швидкості на валу двигуна. Ротор всередині серводвигуна є постійним магнітом. Трифазна U/V/W електрика, керована драйвером, утворює електромагнітне поле. Під дією цього магнітного поля обертається ротор. У той же час кодер двигуна повертає сигнал драйверу, а драйвер порівнює цільове значення зі значенням зворотного зв’язку. Значення порівнюються, і регулюється кут повороту ротора.
Точність серводвигуна визначається точністю кодера, тобто сам серводвигун має функцію надсилання імпульсів. Він надсилатиме відповідну кількість імпульсів кожного разу, коли повертатиметься на один кут, так що імпульси сервоприводу та кодера серводвигуна формують відповідь. Отже, це замкнутий цикл керування.
Кроковий двигун — це пристрій крокового двигуна з відкритим контуром керування елементом керування, який перетворює електричні імпульсні сигнали в кутове зміщення або лінійне зміщення. У разі відсутності перевантаження швидкість двигуна та положення зупинки залежать лише від частоти імпульсного сигналу та кількості імпульсів, і на них не впливають зміни навантаження.
Коли кроковий драйвер отримує імпульсний сигнал, він змушує кроковий двигун обертатися на фіксований кут у встановленому напрямку, який називається «кутом кроку». Крок може контролювати кутове зміщення, контролюючи кількість імпульсів, щоб досягти мети точного позиціонування. Він також може контролювати швидкість і прискорення обертання двигуна, контролюючи частоту імпульсів драйвера, щоб досягти мети високої швидкості. Таким чином, кроковий двигун управляється з відкритим контуром.
Різниця між кроковими двигунами та серводвигунами
контролер
Контролер крокового двигуна – це електронний продукт, який може посилати рівномірні імпульсні сигнали. Після того, як сигнал, надісланий ним, надходить у драйвер крокового двигуна, драйвер перетворює його на потужний сигнал струму, необхідний кроковому двигуну для запуску крокового двигуна. Контролер крокового двигуна може точно контролювати кроковий двигун для обертання під будь-яким кутом. Водій отримує імпульсний сигнал. Щоразу, коли він отримує імпульс, драйвер подає двигуну імпульс, щоб повернути двигун на фіксований кут. Завдяки цій особливості крокові двигуни сьогодні широко використовуються в різних галузях промисловості.
Контролер серводвигуна — це контролер, який використовується для керування серводвигуном. Його функція подібна до функції перетворювача частоти, що діє на звичайний двигун змінного струму. Він є частиною сервосистеми і в основному використовується в системах високоточного позиціонування. Як правило, серводвигун керується 3 способами положення, швидкості та крутного моменту для досягнення високоточного позиціонування системи трансмісії. Наразі це продукт високого класу технології передачі.
Точність контролю
Чим більше фаз і тактів у крокового двигуна, тим вище його точність. Серводвигун заснований на вбудованому енкодері. Чим більший масштаб має кодер, тим вища точність.
Методи контролю
Один – це керування з відкритим контуром, а інший – із замкнутим.
Низькочастотні характеристики
Крокові двигуни схильні до низькочастотної вібрації на низьких швидкостях. Як правило, для подолання низькочастотних коливань використовується технологія демпфування або поділу, тоді як серводвигуни не вібрують на низьких швидкостях. Сервосистема змінного струму має функцію придушення резонансу, яка може покрити недостатню жорсткість верстата з ЧПК, а система має функцію частотного аналізу (FFT) всередині системи, яка може виявити точку резонансу верстата з ЧПК для полегшення системи коригування.
Моментно-частотні характеристики
Вихідний момент крокового двигуна буде зменшуватися зі збільшенням швидкості, а серводвигун змінного струму має постійний вихідний момент.
Ємність перевантаження
Крокові двигуни не мають здатності до перевантаження, тоді як двигуни змінного струму мають більшу здатність до перевантаження.
Ефективність роботи
Кроковий двигун приймає керування з відкритим контуром. Якщо стартова частота занадто висока або навантаження занадто велике, можна легко втратити кроки або зупинитися. Коли швидкість занадто висока, її легко перевищити. Сервосистема має замкнутий цикл керування. Привід може безпосередньо дискретизувати сигнал зворотного зв'язку кодера двигуна. Всередині формується петля позиції та петля швидкості. Як правило, не буде втрат кроку або перерегулювання крокового двигуна, і ефективність керування є більш надійною.
Швидкість реакції
Кроковому двигуну потрібні сотні мілісекунд, щоб розігнатися від зупинки до робочої швидкості, тоді як сервосистема змінного струму має кращі показники прискорення, як правило, лише кілька мілісекунд, і її можна використовувати в ситуаціях керування, які вимагають швидкого запуску та зупинки.
Сервосистема змінного струму перевершує кроковий двигун у багатьох аспектах продуктивності. Однак крокові двигуни часто використовуються як виконавчі двигуни в деяких менш вимогливих випадках. Таким чином, у процесі проектування системи керування слід комплексно розглядати різні фактори, такі як вимоги до керування та вартість, і слід вибирати відповідний керуючий двигун.
