Сервопривод против Степпера

stepper servo

Я новичок в этом сообществе. Это также не имеет прямого отношения к 3D-печати. Я искал об этом и не мог найти хорошего ответа.

Один из моих друзей сказал мне, что обрабатывающие центры с ЧПУ (фрезерные) в основном используют серводвигатели, а лазерные резаки с ЧПУ и плазменные резаки в основном используют шаговые двигатели.

Управление положением более точно в серводвигателях, чем в шаговых двигателях.

Я думаю, что контроль положения более важен в лазерных и плазменных резаках, чем в обрабатывающих центрах с ЧПУ, но лазерные и плазменные резаки используют шаговые двигатели.

Почему лазерные и плазменные резаки используют шаговые двигатели без использования серводвигателей?

P.S. Этот вопрос имеет большую область применения, чем 3D-печать и маршрутизация с ЧПУ.А также, этот вопрос задан для большей причины использования степперов в лазерных резаках, плазменных резаках и фрезерных станках с ЧПУ.ТАК что это не дубликат этого.

, 👍8

Обсуждение

Возможный дубликат Варианты Reprap с серводвигателями, а не шаговыми двигателями?, @Greenonline

Я думаю, что это связано с массой в контуре управления. Сервоприводы не имеют контура управления как такового, поэтому с ними проще работать, но они более ограничены в своей способности точно перемещать большую массу., @Sean Houlihane

@SeanHoulihane, На самом деле сервоприводы имеют контур управления (часто называемый ПИД-контуром из-за параметров, которые им управляют). петля - это определяющая природа того, что делает ее сервоприводом. С другой стороны, шаговые двигатели работают в разомкнутом контуре, потому что у них нет обратной связи. Кроме того, я бы сказал, что сервоприводы - лучший выбор для управления большой массой. Хм ... Может быть, я добавлю это к своему ответу., @markshancock

Вам не нужен "контроль положения", если вы перемещаете инструмент по траектории. Инструмент (3dprinting hot end, лазер или что-то еще) должен двигаться точно по траектории. Когда вам нужно подъехать к какой-то позиции, очень важен "контроль положения". При движении по участку контур управления означает отклонения от траектории., @Lars Pötter

Если какой-либо из ответов помог вам получить ответ на ваш вопрос или помог вам прийти к собственным выводам, то, пожалуйста, проголосуйте и примите ответ. Это помогает нам сократить [список вопросов без ответа] (https://3dprinting.stackexchange.com/unanswered ). Нашли другой ответ (тогда уже опубликованный) сами? Пожалуйста, добавьте этот ответ (и примите его через 48 часов), чтобы поделиться своим опытом с сообществом. Если вы не смогли решить эту проблему, пожалуйста, обновите свой вопрос., @0scar

@0scar Некоторое время трудно принять один ответ, потому что можно принять несколько ответов. Во всяком случае, я голосую за самого полезного., @user_fs10


5 ответов

Лучший ответ:

13

Сервоприводы действительно имеют несколько преимуществ, но они дороже и сложнее в управлении.

Как правило, серводвигатель - это двигатель постоянного тока, но с энкодером для обеспечения обратной связи по положению. Схема (может быть компьютером) затем сравнивает фактическое положение (от энкодера) с командным положением и использует ошибку, чтобы определить, сколько мощности нужно подать на двигатель (обычно с помощью ШИМ).

Некоторые из преимуществ сервоприводов:

  1. Энкодеры на двигателе часто имеют тысячи отсчетов за оборот, поэтому они точны.
  2. Они являются отличным выбором для управления большой массой. При начале движения контур управления может обнаружить, что требуется больше энергии, когда энкодер реагирует не так быстро, как ожидалось, тем самым увеличивая мощность двигателя. Это автоматически уменьшит их, когда двигатель достигнет скорости и больше не будет нуждаться в ускоряющем моменте. Кроме того, серво-петля может также применять обратный крутящий момент при попытке замедлить большую массу, чтобы ограничить промах.

Некоторые недостатки сервоприводов:

  1. Двигатели постоянного тока, используемые для сервоприводов, достигают пиковой мощности при тысячах оборотов в минуту. Это означает, что для того, чтобы использовать их на принтере, вам нужно будет их уменьшить. Это увеличивает расходы.
  2. Вам нужна электроника для ШИМ-питания двигателя постоянного тока и замыкания сервопривода (обычно не менее 1 кГц). Это может потребовать много процессора. Вероятно, это было бы больше, чем мог бы сделать Мельци, так как он уже исчерпан.
  3. Настройка серводвигателя может привести к тому, что двигатель загудит, когда он удерживает положение на незагруженной оси. Это может привести к проблемам с печатью.

Я знаю, что вы, вероятно, видели дешевые сервоприводы, которые часто называют "хобби-сервоприводами". Они часто используются в RC. Они используют творческий трюк, который позволяет им использовать дешевый потенциометр для создания недорогого контура управления. Предел этого "трюка" заключается в том, что он НЕ МОЖЕТ вращаться на полные 360 °; таким образом, он НЕ МОЖЕТ работать по непрерывной оси. Да, я знаю, что есть хобби-сервоприводы, которые называются сервоприводами непрерывного вращения, но они делают это, отключая потенциометр. В этом случае они больше не являются сервоприводами. Это просто способ использовать один и тот же интерфейс управления для управления стандартным двигателем постоянного тока, а двигатели не точны.

Шаговые двигатели, с другой стороны:

  1. Действительно дешевы;
  2. Не требуют сложных цепей привода или контуров управления;
  3. Люблю держать позу без нагрузки.

Их недостатком является то, что точность вращения ограничена физическими полюсами двигателя. Это можно улучшить с помощью микрошагов, но есть и пределы. Кроме того, трудно (часто непрактично) определить, пропустил ли мотор шаг. Обычно с этим можно справиться, просто убедившись, что нагрузка на двигатель всегда значительно ниже ступенчатого крутящего момента. Это часто включает в себя управление ускорением двигателя.

Таким образом, сервоприводы отлично подходят для некоторых приложений, но для недорогих ситуаций, таких как 3D-печать, степперы трудно превзойти. Вероятно, сервоприводы необходимы для фрезерования ЧПУ, потому что режущая головка намного массивнее экструдера или лазера, а контур сервоуправления необходим для обеспечения точного движения при более высокой массе.


,

Спасибо, кажется, я все исправил. Когда я изменил ответ, я написал, основываясь на своей памяти вопроса (который часто не так хорош, как я думаю). Это еще больше усугублялось тем, что Stack Exchange скрывал вопрос при редактировании и ответе., @markshancock

Спасибо за ваш ответ. Согласно вашему объяснению сервоприводов и степперов, я могу понять одну причину, по которой степперы используются для лазерных и плазменных резаков. Фрезерные станки с ЧПУ имеют большую нагрузку / вес для обработки. Таким образом, ускорение и замедление более важны, чем лазерные резаки. поэтому для фрезерования с ЧПУ нужен сервопривод. В противном случае лазерные резаки имеют малую весовую нагрузку для перемещения. Таким образом, управление положением может быть достигнуто с помощью степперов.Не нужна более дорогая и сложная система с использованием сервопривода., @user_fs10

Станки с ЧПУ используют серводвигатель переменного тока., @Jash Jacob

Сервомоторы могут использовать степперы внутри. "Сервомоторная" часть относится к замкнутому контуру управления положением, и для перемещения массы можно использовать любой двигатель. Просто обычно дешевле поставить большой BLDC или щеточный двигатель вместо шагового, как только у вас есть контроль положения., @Bryan Boettcher

@NSiri - Да, я тоже так думаю., @markshancock

@JashJacob Я слышал два разных способа, чтобы сервопривод назывался "сервоприводом переменного тока". Одним из типов является сервопривод постоянного тока, контроллер которого использует линейную входную мощность переменного тока. Выпрямленная линия переменного тока обеспечивает гораздо более высокое напряжение привода. Напряжение, при котором работает двигатель постоянного тока, ограничивает его максимальную частоту вращения из-за обратной ЭДС; таким образом, более высокое напряжение означает более высокие обороты и мощность. Другой двигатель, который я слышал, называется "сервоприводом переменного тока", - это асинхронный двигатель переменного тока, работающий в контуре сервоуправления. Это требует более сложного привода, но для высоких мощностей асинхронные двигатели переменного тока стоят НАМНОГО дешевле, чем бесщеточные двигатели постоянного тока., @markshancock

@BryanBoettcher Вы правы, шаговые двигатели и сервоприводы - это бесщеточные двигатели постоянного тока. Как и сервопривод, шаговый двигатель в большей степени определяется схемой управления, чем используемым им двигателем. Шаговый двигатель использует полюса внутри двигателя, чтобы вращать двигатель вокруг своей оси. Чем больше шагов, тем больше позиций вы можете достичь. Точно так же сервоприводы выигрывают от большего количества полюсов, так как это делает их работу более плавной. Таким образом, обе схемы обычно используют одни и те же двигатели. Сервоуправление, однако, позволит вам продвинуть огибающую двигателя дальше, чем может шаговое управление, но за счет более дорогого управления., @markshancock

2

Сервопривод лучше всего работает, когда вы в первую очередь обеспечиваете точное положение для перехода, звучит как человеческая рука, не так ли? Однако количество позиций иногда бывает подавляющим.

Подумайте о картине, легче ли рисовать точку за точкой или просто бросать карандаш относительно инстинктами? Вот почему вам нужно меньше вычислений при использовании шаговых двигателей, потому что они просто работают локально, не беспокоясь об общей картине. Тем не менее, шаговому двигателю дороже преодолевать большие расстояния, потому что он должен думать о каждом своем шаге.

,
-2

Сервопривод для шпинделя для управления скоростью вращения режущего долота. Степпер для управления движением и положением инструмента. Все станки с ЧПУ.

,

Шпиндель с ЧПУ управляется двигателем с высокой частотой вращения.Его не подходит серво или степпер большую часть времени., @user_fs10

2

Основной причиной использования шаговых двигателей является их низкая цена. Небольшие шаговые двигатели (NEMA 17 и меньше) достаточно мощны для 3D-принтеров, потому что масса их очень мала. Эти двигатели обычно требуют максимум 2 ампер тока. 2 ампера достаточно малы, чтобы управляющие микросхемы со всей схемотехникой и приводной электроникой могли быть изготовлены как единое целое. Наиболее распространенными чипами в 3D-принтерах являются чипы линейки Allegro. Поскольку они так распространены, цена за чип чрезвычайно низка.

Серводвигатели могут иметь аналогичный полностью интегрированный чип, но проблема в том, что сервоприводы должны быть настроены для их конкретного применения. Сервопривод необходимо настраивать отдельно для каждой оси каждой модели 3D-принтера (или другого устройства с ЧПУ). Это делает сервоприводы гораздо более трудными в использовании, в частности, для любителей. Если сервопривод настроен неправильно, он может сильно колебаться или слишком медленно реагировать на входные сигналы. Интерфейсом для настройки, вероятно, будет последовательный интерфейс, что резко увеличит стоимость и сложность.

Кроме того, серводвигатели требуют наличия энкодера определенного типа. Часто это оптический энкодер, но существуют также магнитные энкодеры и емкостные энкодеры. Стоимость энкодера практически постоянна независимо от того, насколько мощный двигатель, поэтому, когда у вас небольшой двигатель, стоимость энкодера значительна. Магнитные энкодеры высокого разрешения стоят по 3 доллара каждый оптом. Это значительно увеличило бы стоимость двигателя, не считая другой более дорогой приводной электроники. Оптические энкодеры могут быть дешевле; я не уверен в конкретных ценах на них.

Игнорируя стоимость, серводвигатели с энкодерами высокого разрешения определенно были бы лучше для 3D-принтеров. Я думаю, что в ближайшее время мы, скорее всего, увидим на рынке более дорогие потребительские принтеры с сервоприводами. Сервоприводы устранят пропущенные шаги, потенциально увеличат ускорение и максимальную скорость (в зависимости от размера) и уменьшат вибрации при правильной настройке.

Ответ, данный Маркшенкоком, также поднимает хорошие моменты, но я хотел бы подробнее остановиться на проблеме затрат.

,
1

Основное различие между традиционным шаговым двигателем и сервосистемой заключается в типе двигателя и способе его управления. Степперы обычно используют от 50 до 100 полюсных бесщеточных двигателей, в то время как типичные серводвигатели имеют только от 4 до 12 полюсов.

,

Я не могу правильно понять ваш ответ. не могли бы вы объяснить, что это за полюса, о которых вы сказали?, @user_fs10

Смотрите также: