Stepper vs Servo vs BLDC: Top Motorgids voor compacte machines

Welke motor moet ik gebruiken? Moet het een stappenmotor zijn? Een servomotor? Of een borstelloze gelijkstroommotor? De verkeerde kiezen kan je project in de war sturen. Deze gids maakt het je gemakkelijk. Ik vertel je wat ik heb geleerd om je te helpen de juiste motor te kiezen voor je kleine machine. Dit bespaart je tijd en geld. Dit artikel is een eenvoudige weg om je project goed te laten werken.

Wat is een stappenmotor en waarom kiezen voor je project?

Laten we beginnen met de stappenmotor. Ik gebruik een stappenmotor vaak voor projecten waarbij de positie gemakkelijk en nauwkeurig moet kunnen worden geregeld. Je kunt een stappenmotor zien als een motor die beweegt in kleine, vaste afstanden. Elke afstand is een "stap". Een volledige cirkel bestaat uit veel van deze afzonderlijke stappen, misschien wel 200. Deze speciale manier van bewegen is ideaal voor veel klussen. Je kunt de motor opdragen een bepaald aantal stappen te zetten. Hij gaat dan naar de juiste plek en blijft daar.

Het mooie van een stappenmotorsysteem is hoe eenvoudig het is. Je hebt geen dure sensor nodig om de positie terug te melden. Dit staat bekend als een "open-loop" regelsysteem. De besturing vertrouwt erop dat de motor elke stap zet die hem is opgedragen. Voor een taak waarvoor een lage snelheid en een goed vermogen nodig zijn om zijn plaats te houden, is een stappenmotor vaak de beste keuze. De besturing is eenvoudig, de driver is simpel en het hele systeem kost heel weinig. Dit maakt de stappenmotor een populaire keuze als je een machine zelfstandig moet laten bewegen zonder veel geld uit te geven. Het eenvoudige ontwerp van een stappenmotor maakt het iets waar je op kunt rekenen.

Wanneer is een servomotorsysteem zinvoller voor een toepassing?

Laten we het nu hebben over de servomotor. Ik kies voor een servomotor als mijn project sneller en nauwkeuriger moet zijn dan een stappenmotor kan. Een servomotor maakt deel uit van een "gesloten regelkring". Dit betekent dat hij een sensor heeft die een encoder wordt genoemd. Deze encoder stuurt voortdurend informatie terug naar de controller. Deze informatie, of feedback, vertelt de controller de exacte positie van de motor, zijn snelheid en welke kant hij op gaat. Als de motor niet op de juiste plaats staat, zal de controller dit onmiddellijk oplossen.

Dit feedbacksysteem maakt een enorm verschil in veel machineontwerpen. Een servomotor kan op een zeer hoge snelheid draaien en niet verloren gaan. Hij kan ook veel draaikracht leveren bij elke snelheid, van langzaam tot snel. Als je werk snelle en correcte bewegingen vereist, is een servomotor de juiste keuze. Stel je een robotarm voor die snel moet bewegen en op een exacte plek moet stoppen. Een stappenmotor kan een stap missen als het werk te zwaar is, maar een servomotor weet van de fout en herstelt deze. Het besturingssysteem is iets complexer, maar het werkt verbazingwekkend goed.

Wat is de borstelloze gelijkstroommotor (BLDC) en zijn unieke rol?

De derde motor op onze toplijst is de borstelloze gelijkstroommotor, ook wel BLDC-motor genoemd. Ik zie een BLDC motor als een nieuwer soort motor die niet veel vermogen verspilt. Een normale gelijkstroommotor heeft kleine koolstof onderdelen die een "borstel" worden genoemd. Deze borsteldelen raken na verloop van tijd versleten. Een borstelloze gelijkstroommotor heeft geen borstel. Hij gebruikt slimme elektronische onderdelen om de stroom naar de juiste plaats in de motor te sturen. Hierdoor is de borstelloze gelijkstroommotor zeer betrouwbaar en gaat hij lang mee. Hij kan ook jarenlang stil draaien.

Omdat er geen borstel is die slijt, is een borstelloze gelijkstroommotor geweldig voor klussen die de hele tijd moeten draaien zonder te stoppen. Ze kunnen ook heel goed stroom gebruiken. Dit betekent dat ze meer elektriciteit omzetten in beweging en minder warmte produceren. Goed met stroom kunnen omgaan is erg belangrijk voor gadgets die je kunt dragen en die batterijen gebruiken. Je ziet een borstelloze gelijkstroommotor vaak in drones, elektrische scooters en ventilatoren in computers. Het besturingssysteem gebruikt sensoren, zoals Hall-effectsensoren, om te weten waar de rotor zich bevindt. Hierdoor kan de regelaar op de juiste manier stroom naar de motor sturen. Met een BLDC-motorsysteem kun je zeer soepele bewegingen maken en een hoge snelheid bereiken.

Stepper vs Servo: De belangrijkste verschillen voor uw motorsysteem

Mensen vragen me vaak naar de grote verschillen in de keuze tussen een stepper en een servo. Om het overzichtelijk te maken, heb ik een eenvoudige tabel gemaakt. Deze tabel toont de belangrijke punten van elk motorsysteem naast elkaar. Het begrijpen van deze verschillen is een belangrijk onderdeel van het kiezen van de juiste motor voor je ontwerp.

Zoals je kunt zien, is de keuze gebaseerd op je behoeften. Voor een eenvoudige klus die niet veel kost en waarbij je een positie moet vasthouden, is de stappenmotor een goede keuze. Voor een snelle klus waarbij je heel precies moet bewegen, is de servomotor de duidelijke winnaar. De besturing die nodig is voor een servomotor is geavanceerder, maar levert veel betere resultaten op.

Hoe kies ik de juiste motor voor mijn systeemvereisten?

De juiste motor kiezen kan moeilijk lijken, maar ik heb wat advies om je te helpen. Om te beginnen moet je een paar belangrijke vragen stellen over je project. De antwoorden zullen je laten zien welke motor je het beste kunt gebruiken. Denk eerst na over wat je project echt nodig heeft. De beste manier om te slagen is een motor te vinden die perfect bij je werk past.

Denk eerst na over de beweging. Wat voor soort beweging heb je nodig? Moet je kunnen draaien zonder te stoppen, zoals bij een wiel of een ventilator? Dan is een borstelloze gelijkstroommotor een goede keuze. Moet je naar een exacte plek of hoek bewegen en daar blijven, zoals een wijzer op de wijzerplaat van een machine? Dan is een stappenmotor perfect. Of heb je snelle en lastige bewegingen nodig die snel op snelheid moeten komen, zoals een robot die dingen oppakt en neerzet? Dat is een taak voor een servomotor. Het soort beweging is een heel belangrijk onderdeel bij het kiezen van de juiste motor.

Vervolgens moet je kijken naar snelheid en koppel. Hoe snel moet je machine bewegen? Hoeveel draaikracht, ook koppel genoemd, moet de motor hebben? Maak een lijst van deze dingen. Als je een hoog koppel nodig hebt, maar alleen bij lage snelheid, dan is een stappenmotor een goede keuze die niet veel kost. Als je een hoog koppel nodig hebt, zelfs als je heel snel gaat, dan moet je kijken naar een servomotor. Een borstelloze gelijkstroommotor kan een mooie mix geven van snelheid en koppel in een klein formaat. Het is belangrijk om hier niet te gissen. Een motor die niet genoeg koppel heeft, zal niet werken voor jouw klus.

Welke besturing en communicatie heeft elk motortype nodig?

Elk motortype heeft een speciaal systeem nodig om het te besturen en ermee te praten. Een stappenmotor is het eenvoudigst. Deze heeft een driver nodig. De driver krijgt eenvoudige stap- en richtingssignalen van een hoofdbesturing. Vervolgens zet hij ze om in het elektrische vermogen dat nodig is om de motor één stap te laten bewegen. De informatie gaat maar één kant op. De controller vertelt de motor wat hij moet doen, maar de motor stuurt geen informatie terug.

Een servomotorsysteem is iets slimmer. Het heeft een controller nodig die meer dingen kan. Deze controller krijgt een commando om naar een bepaalde plek te gaan. Vervolgens controleert hij waar de motor zich werkelijk bevindt aan de hand van de informatie van de encoder. De controller stuurt vervolgens precies de juiste hoeveelheid stroom naar de motor om deze naar de juiste positie te bewegen. De communicatie verloopt in beide richtingen. Dit heen-en-weer gepraat is de reden waarom de servomotor zo precies is. Het systeem heeft deze communicatie nodig om te kunnen werken.

Een borstelloze gelijkstroommotor heeft ook een slimme regelaar nodig. De controller moet de positie van de rotor kennen om de spoelen in de juiste volgorde van stroom te voorzien. Dit wordt vaak gedaan met Hall-effectsensoren die in de motor zitten. De communicatie tussen de sensor en de controller zorgt ervoor dat de motor heel soepel draait. Sommige nieuwere BLDC-motorsystemen kunnen zonder sensor werken. Dit maakt het ontwerp van de motor eenvoudiger. De regelaar voor dit type motor moet een goede partner zijn voor die specifieke motor.

Hoe beïnvloedt motorische integratie de kosten van je eindproject?

Wanneer je een systeem bouwt, moet je nadenken over hoeveel alles samen zal kosten. De prijs van de motor is slechts een deel van de totale kosten. Ik heb veel mensen een goedkope stappenmotor zien kiezen. Dan komen ze erachter dat het later duurder wordt om het hele systeem samen te stellen. Je moet kijken naar alles wat erbij komt kijken.

Een volledig bewegingsbesturingssysteem bestaat uit een paar onderdelen. Je hebt de motor, een driver of controller, een voeding en de juiste kabels. Voor een servomotor heb je ook de encoder nodig. Elk onderdeel maakt de prijs hoger. Een stappenmotorsysteem is vaak de keuze die in het begin het minst kost. De motor is goedkoop en de driver is eenvoudig. Maar als hij niet sterk of snel genoeg is, heb je misschien een grotere motor of een tandwielkast nodig. Dit brengt meer kosten met zich mee en maakt het systeem groter.

Een servomotorsysteem kost in het begin meer. De motor met de ingebouwde encoder is duurder. De controller kan meer en kost ook meer. Het kan je echter op verschillende manieren geld besparen. Omdat hij zo goed stroom verbruikt, kun je misschien een kleinere voeding gebruiken. Omdat hij zo goed werkt, kun je misschien een snellere machine bouwen die meer werk verzet. Het feedbackapparaat in het systeem zetten is al voor je gedaan. Bij het maken van een nieuwe machine moet je kijken naar de totale kosten en hoe goed het werkt om de beste keuze te maken. Grote bedrijven zoals Anaheim Automation hebben veel verschillende motor- en besturingsopties om je te helpen. De keuze moet iets zijn dat je je kunt veroorloven.

Kunnen we enkele toepassingsvoorbeelden zien voor elke motor?

Als je ziet waar elke motor wordt gebruikt, kun je gemakkelijker een keuze maken. Ik zal een paar alledaagse voorbeelden uit mijn eigen werk met je delen. Deze kunnen je helpen om te zien welk type motor geschikt is voor jouw project.

Hier zijn enkele veelvoorkomende taken voor elke motor:

• Stappenmotortoepassingen:
  • 3D Printers en CNC Machines: Een stappenmotor is ideaal om de printkop of het snijgereedschap naar een exacte positie te verplaatsen.
  • Medische scanners: Deze machines hebben langzame, exacte en gelijkmatige bewegingen nodig, wat een stappenmotor kan.
  • Kantoorapparatuur: Printers en scanners gebruiken een stappenmotor om papier en het scangedeelte te verplaatsen.
  • Cameramontages: Om een camera zelf heen en weer of op en neer te laten bewegen, geeft een stappenmotor een goede controle.
• Servomotortoepassingen:
  • Industriële robots: Een servomotor zorgt voor de snelheid en nauwkeurigheid die nodig zijn voor robotarmen.
  • Geautomatiseerde verpakkingsmachines: Een servomotor kan snel en correct labels op dingen aanbrengen of flessen vullen.
  • Productie met hoge snelheid: Elke machine die zelf snelle en lastige bewegingen moet maken, maakt gebruik van een servomotor.
  • Verdedigingssystemen: Een servomotor wordt gebruikt om een apparaat zeer snel en correct te richten.
• Toepassingen voor borstelloze gelijkstroommotoren (BLDC):
  • Drones en RC-voertuigen: Een BLDC-motor is klein, sterk en goed in kracht, wat perfect is om mee te vliegen.
  • Computerkoelventilatoren: Een borstelloze gelijkstroommotor kan jarenlang stil en continu draaien.
  • Elektrische fietsen en scooters: Het achterwiel heeft vaak een grote borstelloze gelijkstroommotor om het te laten draaien.
  • Huishoudelijke apparaten: Veel nieuwe koelkasten en airconditioners gebruiken een borstelloze gelijkstroommotor zodat ze stil zijn en minder stroom verbruiken.

Wat zijn de volgende stappen om je motor te kiezen?

Je hebt veel geleerd. Nu is het tijd om een keuze te maken. Hier zijn de laatste stappen die ik je aanraad om de beste motor te kiezen. Dit eenvoudige proces zal je helpen een goede keuze te maken. Je kunt deze gids volgen voor je volgende automatiseringsproject.

Maak eerst een lijst van wat je project moet doen. Wat is het belangrijkste onderdeel voor je machine? Zijn het lage kosten? Is het een hoge snelheid? Is het een zeer exacte controle over de positie? Of is het een lange levensduur en goed gebruik van vermogen? Wees eerlijk over wat je echt nodig hebt. Deze lijst zal je gids zijn. Als geld besparen bijvoorbeeld het belangrijkste voor je is en snelheid niet, dan is een stappenmotor waarschijnlijk je beste keuze. Als exact zijn het belangrijkste is, moet je een servomotor kiezen.

Ten tweede moet je uitzoeken hoeveel werk de motor moet doen. Je moet weten hoeveel draaikracht en snelheid je nodig hebt. Hoeveel gewicht moet de motor verplaatsen? Hoe snel? Hoe snel moet hij op snelheid komen? Deze getallen zijn erg belangrijk. Veel bedrijven die motoren verkopen, zoals Anaheim Automation, hebben hulpmiddelen op hun websites om je te helpen de juiste maat motor te vinden. Dit is een zeer belangrijke stap. Als je een te kleine motor kiest, zal je project niet werken. Een te grote motor kost meer en neemt meer ruimte in beslag.

Denk ten slotte na over de onderdelen die de motor besturen en wat je weet hoe je moet doen. Voel je je goed bij het gebruik van een eenvoudig besturingssysteem? Of kun je de aanpassingen voor een gesloten regelcircuit voor een servomotor aan? De driver en controller zijn net zo belangrijk als de motor. Zorg ervoor dat je een compleet systeem kiest waarbij elk onderdeel mooi samenwerkt met de anderen. Een goed bedrijf kan je een motor en driver verkopen die gemaakt zijn om samen te werken. Dit maakt het veel eenvoudiger om alles in elkaar te zetten.

Mijn laatste gedachten over het kiezen van een motor voor je machine

Mijn ervaring is dat er niet één motor is die "de beste" is voor elke kleine machine. De beste motor is de motor die perfect past bij jouw speciale klus. De stappenmotor, de servomotor en de borstelloze gelijkstroommotor zijn allemaal prachtige hulpmiddelen. Ze hebben allemaal hun eigen goede eigenschappen. Het is jouw taak als ontwerper of ingenieur om deze goede punten te begrijpen en ze te verbinden met wat je met je project wilt bereiken.

Ik hoop dat deze gids je heeft geholpen om de belangrijkste verschillen te begrijpen. Denk aan je hele systeem. De motor is slechts één onderdeel van de hele opstelling. De controller, de driver en de voeding zijn ook belangrijk. Door goed na te denken over wat je nodig hebt voor snelheid, koppel, positieregeling en kosten, kun je zeker zijn van je keuze. Met de juiste motor bouw je een betere machine waar je meer op kunt rekenen. Gebruik wat je hier geleerd hebt voor je volgende project en je zult op weg zijn om geweldige projecten te maken die vanzelf werken.

Belangrijke dingen om te onthouden:

• Stappenmotoren zijn ideaal voor eenvoudige, goedkope positieregeling bij lage snelheden.
• Servomotoren zijn de beste keuze voor zeer nauwkeurige taken met hoge snelheid waarvoor een feedbacksysteem nodig is.
• Borstelloze gelijkstroommotoren (BLDC) zijn perfect voor efficiënt, stil en non-stop werken, vooral in apparaten die batterijen gebruiken.
• Bepaal eerst uw behoeften: Begin altijd met het maken van een lijst van de eisen die je project stelt aan koppel, snelheid en nauwkeurigheid.
• Overweeg het hele systeem: De totale kosten en hoe moeilijk het is om op te zetten, omvatten de motor, de driver, de controller en andere onderdelen.
• Stem de motor af op de toepassing: Er is een juiste motor voor elke klus. Gebruik deze gids om hem te vinden.