Seleccionar entre un servomotor y un motor paso a paso puede ser todo un desafío que involucra el equilibrio de varios factores de diseño. Las consideraciones de costos, el par, la velocidad, la aceleración y los circuitos de accionamiento juegan un papel en la selección del mejor motor para su aplicación. Hemos revisado sus usos y puntos fuertes para ayudarlo a elegir el motor adecuado para su aplicación.
Resultados generales
- 50 a 100 pares magnéticos
- Más fácil de controlar
- Más flexibilidad y precisión
- Mejor a bajas velocidades
- De cuatro a 12 pares magnéticos
- Menos paradas
- Puede requerir un codificador rotatorio
- Mejor a velocidades más altas
Los motores paso a paso y servo difieren en dos aspectos clave: su construcción básica y sus medios de control. Ambos proporcionan fuerza de rotación para mover un sistema. Los motores paso a paso tienen más pasos o posiciones que el motor puede mantener.
En general, los servomotores son los mejores para aplicaciones de alta velocidad y alto par. El diseño del motor paso a paso proporciona un par de mantenimiento constante sin necesidad de alimentar el motor. El par de un motor paso a paso a bajas velocidades es mayor que el de un servomotor del mismo tamaño. Sin embargo, los servos pueden alcanzar una velocidad general más alta.
Número de pasos: los motores paso a paso ofrecen más variedad
- Más pares magnéticos, lo que significa más pasos
- Más fácil para llegar a un paso específico
- Menos pares magnéticos
- Menos fácil ir a una ubicación precisa
Los motores paso a paso suelen tener de 50 a 100 pares magnéticos de polos norte y sur generados por un imán permanente o una corriente eléctrica. En comparación, los servomotores tienen menos polos, a menudo de 4 a 12 en total.
Cada uno ofrece un punto de parada natural para el eje del motor. El mayor número de paradas permite que un motor paso a paso se mueva con precisión y precisión entre cada una y le permite operar sin ninguna retroalimentación de posición para muchas aplicaciones. Los servomotores a menudo requieren un codificador rotatorio para realizar un seguimiento de la posición del eje del motor, especialmente si necesita realizar movimientos precisos.
Mecanismo de conducción: los motores paso a paso son más precisos
- Más fácil de conducir a una posición específica
- Encuentra la posición final según el número de pasos
- Más difícil de controlar con precisión
- Lee la posición final según el ajuste actual
Conducir un motor paso a paso hasta una posición precisa es mucho más simple que conducir un servomotor. Con un motor paso a paso, un solo pulso de accionamiento moverá el eje del motor un paso, de un polo al siguiente. Dado que el tamaño de paso de un motor dado se fija en una cierta cantidad de rotación, moverse a una posición precisa es cuestión de enviar el número correcto de pulsos.
Por el contrario, los servomotores leen la diferencia entre la posición actual del codificador y la posición a la que se les ordenó y ajustan la corriente requerida para moverse a la posición correcta. Con la electrónica digital actual, los motores paso a paso son mucho más fáciles de controlar que los servomotores.
Rendimiento: los servos son mejores a altas velocidades
- Reduce las RPM máximas (alrededor de 2 000)
- Menos par disponible a velocidades más altas
- Puede funcionar a velocidades mucho más altas
- No pierde torque con RPM
Para aplicaciones que requieren alta velocidad y alto par, los servomotores brillan. Los motores paso a paso alcanzan velocidades máximas de 2000 RPM, mientras que los servomotores están disponibles muchas veces más rápido. Los servomotores también mantienen su par nominal a alta velocidad, hasta el 90% del par nominal está disponible desde un servo a alta velocidad.
Los servos son más eficientes que los motores paso a paso, con eficiencias entre el 80 y el 90 %. Un servomotor puede suministrar aproximadamente el doble de su par nominal durante períodos cortos, lo que proporciona una gran capacidad para extraer cuando sea necesario. Además, los servomotores son silenciosos, están disponibles con accionamiento de CA y CC, y no vibran ni sufren problemas de resonancia.
Los motores paso a paso pierden una cantidad significativa de su torque a medida que se acercan a la velocidad máxima del controlador. Es típica una pérdida del 80% del par nominal al 90% de la velocidad máxima. Los motores paso a paso tampoco son tan buenos como los servomotores para acelerar una carga. Intentar acelerar una carga demasiado rápido donde el paso a paso no puede generar suficiente torque para pasar al siguiente paso antes del siguiente impulso de accionamiento resultará en un paso omitido y una pérdida en la posición.
Veredicto final
La selección del mejor motor para su aplicación depende de algunos criterios de diseño clave para su sistema, incluidos el costo, los requisitos de precisión posicional, los requisitos de par, la disponibilidad de potencia de accionamiento y los requisitos de aceleración.
Los motores paso a paso son más adecuados para aplicaciones de baja aceleración y alto par de retención. Los servomotores son capaces de entregar más potencia que los motores paso a paso, pero requieren circuitos de accionamiento mucho más complejos y retroalimentación posicional para un posicionamiento preciso. A menudo requieren cajas de cambios, especialmente para operaciones a baja velocidad. El requisito de una caja de engranajes y un codificador de posición hace que los diseños de servomotores sean más complejos mecánicamente y aumentan los requisitos de mantenimiento del sistema.
Si la precisión posicional es esencial, la carga en el motor nunca debe exceder su par o el paso a paso debe combinarse con un codificador de posición para garantizar la precisión. Los motores paso a paso también sufren problemas de vibración y resonancia. A ciertas velocidades, dependiendo parcialmente de la dinámica de la carga, un motor paso a paso puede entrar en resonancia y ser incapaz de impulsar la carga. Esto resulta en pasos omitidos, motores parados, vibración excesiva y ruido.
