Perbedaan antara motor stepper dan motor servo serta skenario aplikasinya

Motor stepperPerangkat gerak diskrit dengan keunggulan biaya rendah dibandingkan motor servo adalah perangkat yang mengubah energi mekanik dan listrik. Motor yang mengubah energi mekanik menjadi energi listrik disebut "generator"; motor yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik disebut "motor". Motor stepper dan motor servo adalah produk kontrol gerak yang dapat secara tepat menentukan lokasi pergerakan peralatan otomatisasi dan cara pergerakannya, dan terutama digunakan dalam pembuatan peralatan otomatisasi.

Terdapat tiga jenis rotor motor stepper: reaktif (tipe VR), magnet permanen (tipe PM), dan hibrida (tipe HB). 1) Reaktif (tipe VR): roda gigi dengan gigi rotor. 2) Magnet permanen (tipe PM): rotor dengan magnet permanen. 3) Hibrida (tipe HB): roda gigi dengan magnet permanen dan gigi rotor. Motor stepper diklasifikasikan berdasarkan lilitan pada stator: terdapat seri dua fasa, tiga fasa, dan lima fasa. Motor dengan dua stator disebut motor dua fasa dan yang memiliki lima stator disebut motor lima fasa. Semakin banyak fasa dan denyut yang dimiliki motor stepper, semakin akurat kinerjanya.

 

Motor HB dapat mencapai gerakan langkah inkremental kecil yang sangat presisi, sedangkan motor PM umumnya tidak memerlukan akurasi kontrol yang tinggi.Motor HBDapat memenuhi persyaratan kontrol gerak linier yang kompleks dan presisi. Motor PM relatif kecil dalam torsi dan volume, umumnya tidak memerlukan akurasi kontrol yang tinggi, dan lebih ekonomis dari segi biaya. Industri: mesin tekstil, pengemasan makanan. Dalam hal proses produksi dan akurasi kontrol motor,Motor stepper HBlebih berkualitas tinggi dibandingkan motor stepper PM.

 

Motor stepper dan motor servo keduanya merupakan produk pengontrol gerak, tetapi berbeda dalam kinerja produknya. Motor stepper adalah perangkat gerak diskrit yang menerima perintah dan mengeksekusi langkah. Motor stepper mengubah sinyal pulsa input menjadi perpindahan sudut. Ketika driver motor stepper menerima sinyal pulsa, ia menggerakkan motor stepper untuk berputar dengan sudut tetap dalam arah yang telah ditentukan. Motor servo adalah sistem servo di mana sinyal listrik diubah menjadi torsi dan kecepatan untuk menggerakkan objek kontrol, yang dapat mengontrol kecepatan dan akurasi posisi.

 

✓ Motor stepper dan motor servo sangat berbeda dalam hal karakteristik frekuensi rendah, karakteristik frekuensi momen, dan kapasitas beban berlebih:.

Akurasi kontrol: semakin banyak fase dan baris motor stepper, semakin tinggi akurasinya; akurasi kontrol motor servo AC dijamin oleh encoder putar di ujung belakang poros motor, semakin banyak skala encoder, semakin tinggi akurasinya.

✓ Karakteristik frekuensi rendah: motor stepper rentan terhadap fenomena getaran frekuensi rendah pada kecepatan rendah, fenomena getaran frekuensi rendah ini ditentukan oleh prinsip kerja motor stepper dan merugikan pengoperasian normal mesin, dan umumnya menggunakan teknologi peredaman untuk mengatasi fenomena getaran frekuensi rendah; sistem servo AC memiliki fungsi penekan resonansi, yang dapat menutupi kurangnya kekakuan mesin. Pengoperasiannya sangat halus dan tidak terjadi fenomena getaran bahkan pada kecepatan rendah.

✓ Karakteristik torsi-frekuensi: torsi keluaran motor stepper menurun seiring peningkatan kecepatan, sehingga kecepatan operasi maksimumnya adalah 300-600 RPM; motor servo dapat menghasilkan torsi nominal hingga kecepatan nominal (umumnya 2000-3000 RPM), dan di atas kecepatan nominal daya keluarannya konstan.

✓ Kemampuan menahan beban berlebih: motor stepper tidak memiliki kemampuan menahan beban berlebih; ​​motor servo memiliki kemampuan menahan beban berlebih yang kuat.

✓ Performa respons: motor stepper membutuhkan waktu 200-400 ms untuk berakselerasi dari keadaan diam hingga kecepatan operasi (beberapa ratus putaran per menit); servo AC memiliki performa akselerasi yang lebih baik dan dapat digunakan dalam situasi kontrol yang membutuhkan start/stop cepat. Servo AC Panasonic MASA 400W, misalnya, berakselerasi dari keadaan diam hingga kecepatan nominalnya 3000 RPM hanya dalam beberapa milidetik.

Kinerja operasional: motor stepper dikendalikan secara open-loop, dan rentan terhadap kehilangan langkah atau pemblokiran ketika frekuensi awal terlalu tinggi atau beban terlalu besar, dan mengalami overshoot ketika kecepatan terlalu tinggi saat berhenti; servo AC dikendalikan secara closed-loop, dan driver dapat langsung mengambil sampel sinyal umpan balik encoder motor, sehingga umumnya tidak ada kehilangan langkah atau overshoot pada motor stepper, dan kinerja kontrol lebih andal.

 

Motor servo AC lebih baik daripada motor stepper dalam hal kinerja, tetapi motor stepper memiliki keunggulan harga yang lebih rendah. Motor servo AC lebih unggul daripada motor stepper dalam hal kecepatan respons, kapasitas beban berlebih, dan kinerja pengoperasian, tetapi motor stepper digunakan dalam beberapa skenario yang kurang menuntut karena keunggulan biaya-kinerjanya. Dengan penggunaan teknologi loop tertutup, motor stepper loop tertutup dapat memberikan akurasi dan efisiensi yang sangat baik, yang dapat mencapai beberapa kinerja motor servo, tetapi juga memiliki keunggulan harga yang lebih rendah.

 

Melihat ke depan dan menjabarkan area yang sedang berkembang. Aplikasi motor stepper telah mengalami perubahan struktural, dengan pasar tradisional mencapai titik jenuh dan industri baru bermunculan. Produk motor kontrol dan sistem penggerak perusahaan sangat berperan dalam instrumen medis, robot layanan, otomatisasi industri, informasi dan komunikasi, keamanan, dan industri baru lainnya, yang menyumbang pangsa yang relatif besar dari keseluruhan bisnis dan tumbuh dengan pesat. Permintaan motor stepper terkait dengan ekonomi, teknologi, tingkat otomatisasi industri, dan tingkat perkembangan teknologi motor stepper itu sendiri. Pasar telah mencapai titik jenuh di industri tradisional seperti otomatisasi kantor, kamera digital, dan peralatan rumah tangga, sementara industri baru terus bermunculan, seperti pencetakan 3D, pembangkit listrik tenaga surya, peralatan medis, dan aplikasi otomotif.

Ladang	Aplikasi spesifik
Otomatisasi perkantoran	Printer, scanner, mesin fotokopi, MFP, dll.
Pencahayaan Panggung	Kontrol arah cahaya, fokus, pergeseran warna, kontrol titik cahaya, efek pencahayaan, dll.
Perbankan	Mesin ATM, pencetakan uang kertas, produksi kartu bank, mesin penghitung uang, dll.
Medis	Pemindai CT, penganalisis hematologi, penganalisis biokimia, dll.
Industri	Mesin tekstil, mesin pengemasan, robot, konveyor, jalur perakitan, mesin penempatan, dll.
Komunikasi	Pengkondisian sinyal, penempatan antena seluler, dll.
Keamanan	Kontrol gerak untuk kamera pengawasan.
Otomotif	Kontrol katup oli/gas, sistem kemudi ringan.

 

Industri Berkembang 1: Pencetakan 3D terus membuat terobosan dalam teknologi R&D dan memperluas skenario aplikasi di hilir, dengan pasar domestik dan internasional tumbuh dengan laju sekitar 30%. Pencetakan 3D didasarkan pada model digital, menumpuk material lapis demi lapis untuk menciptakan objek fisik. Motor merupakan komponen daya penting pada printer 3D, akurasi motor memengaruhi efek pencetakan 3D, umumnya pencetakan 3D menggunakan motor stepper. Pada tahun 2019, skala industri pencetakan 3D global mencapai $12 miliar, meningkat 30% dari tahun sebelumnya.

 

Industri baru 2: Robot bergerak dikendalikan oleh komputer, dengan fungsi seperti pergerakan, navigasi otomatis, kontrol multi-sensor, interaksi jaringan, dll. Penggunaan terpenting dalam produksi praktis adalah penanganan, dengan tingkat non-standarisasi yang tinggi.

Motor stepper digunakan dalam modul penggerak robot bergerak, dan struktur penggerak utama dirakit dari motor penggerak dan roda gigi reduksi (kotak roda gigi). Meskipun industri robot industri domestik dimulai terlambat dibandingkan dengan negara-negara asing, industri ini lebih maju daripada negara-negara asing di bidang robot bergerak. Saat ini, komponen inti robot bergerak sebagian besar diproduksi di dalam negeri, dan perusahaan domestik pada dasarnya telah mencapai persyaratan akurasi di semua aspek, dan terdapat lebih sedikit perusahaan asing yang bersaing.

 

Ukuran pasar robot bergerak di Tiongkok diperkirakan mencapai sekitar $6,2 miliar pada tahun 2019, meningkat 45% dibandingkan tahun sebelumnya. Peluncuran internasional robot pembersih profesional dengan peningkatan efisiensi pembersihan yang signifikan. Peluncuran "robot kedua" pada tahun 2018 mengikuti peluncuran robot humanoid. "Robot kedua" adalah robot penyedot debu komersial cerdas dengan berbagai sensor untuk mendeteksi rintangan, tangga, dan pergerakan manusia. Robot ini dapat beroperasi selama tiga jam dengan sekali pengisian daya dan dapat membersihkan hingga 1.500 meter persegi. "Robot kedua" dapat menggantikan sebagian besar beban kerja harian staf kebersihan dan dapat meningkatkan frekuensi penyedotan debu dan pembersihan di samping pekerjaan pembersihan yang sudah ada.

 

Industri baru 3: Dengan diperkenalkannya 5G, jumlah antena untuk stasiun basis komunikasi meningkat dan jumlah motor yang dibutuhkan juga meningkat. Secara umum, 3 antena dibutuhkan untuk stasiun basis komunikasi biasa, 4-6 antena untuk stasiun basis 4G, dan peningkatan lebih lanjut dalam jumlah stasiun basis dan antena untuk aplikasi 5G karena mereka perlu mencakup komunikasi telepon seluler tradisional dan aplikasi komunikasi IoT. Produk motor kontrol dengan komponen gearbox menjadi pengembangan khusus utama untuk instalasi antena stasiun basis. Satu motor kontrol dengan gearbox digunakan untuk setiap antena ESC.

 

 

Jumlah stasiun pemancar 4G meningkat sebesar 1,72 juta pada tahun 2019, dan pembangunan 5G diperkirakan akan membuka siklus baru. Pada tahun 2019, jumlah stasiun pemancar telepon seluler di Tiongkok mencapai 8,41 juta, di mana 5,44 juta di antaranya adalah stasiun pemancar 4G, atau 65%. Pada tahun 2019, jumlah stasiun pemancar 4G baru meningkat sebesar 1,72 juta, terbanyak sejak tahun 2015, terutama karena 1) perluasan jaringan untuk menutupi area tanpa jangkauan di daerah pedesaan. 2) Kapasitas jaringan inti akan ditingkatkan untuk meletakkan dasar bagi pembangunan jaringan 5G. Lisensi komersial 5G Tiongkok akan dikeluarkan pada Juni 2019, dan pada Mei 2020, lebih dari 250.000 stasiun pemancar 5G akan dibuka di seluruh negeri.

 

Industri Berkembang 5: Perangkat medis adalah salah satu skenario aplikasi utama untuk motor stepper dan merupakan salah satu segmen yang sangat digeluti Vic-Tech. Dari logam hingga plastik, perangkat medis membutuhkan tingkat presisi yang tinggi dalam produksinya. Banyak produsen perangkat medis menggunakan motor servo untuk memenuhi persyaratan akurasi, tetapi karena motor stepper lebih ekonomis dan lebih kecil daripada servo, dan akurasinya dapat memenuhi kebutuhan beberapa perangkat medis, motor stepper digunakan dalam industri manufaktur perangkat medis dan bahkan menggantikan beberapa motor servo.