ความแตกต่างระหว่างมอเตอร์สเต็ปเปอร์และมอเตอร์เซอร์โว รวมถึงสถานการณ์การใช้งาน

มอเตอร์สเต็ปเปอร์มอเตอร์สเต็ปเปอร์และมอเตอร์เซอร์โวเป็นอุปกรณ์ควบคุมการเคลื่อนที่แบบแยกส่วนที่มีต้นทุนต่ำกว่ามอเตอร์เซอร์โว เป็นอุปกรณ์ที่แปลงพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้า มอเตอร์ที่แปลงพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้าเรียกว่า "เครื่องกำเนิดไฟฟ้า" ส่วนมอเตอร์ที่แปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกลเรียกว่า "มอเตอร์" มอเตอร์สเต็ปเปอร์และมอเตอร์เซอร์โวเป็นผลิตภัณฑ์ควบคุมการเคลื่อนที่ที่สามารถกำหนดตำแหน่งการเคลื่อนที่ของอุปกรณ์อัตโนมัติและทิศทางการเคลื่อนที่ได้อย่างแม่นยำ และส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตอุปกรณ์อัตโนมัติ

มอเตอร์สเต็ปเปอร์มี 3 ประเภทหลัก ได้แก่ แบบรีแอคทีฟ (VR type), แบบแม่เหล็กถาวร (PM type) และแบบไฮบริด (HB type) 1) แบบรีแอคทีฟ (VR type): ประกอบด้วยเฟืองและฟันโรเตอร์ 2) แบบแม่เหล็กถาวร (PM type): ประกอบด้วยโรเตอร์ที่มีแม่เหล็กถาวร 3) แบบไฮบริด (HB type): ประกอบด้วยเฟืองและทั้งแม่เหล็กถาวรและฟันโรเตอร์ มอเตอร์สเต็ปเปอร์ยังแบ่งประเภทตามจำนวนขดลวดบนสเตเตอร์ ได้แก่ มอเตอร์ 2 เฟส 3 เฟส และ 5 เฟส มอเตอร์ที่มีสเตเตอร์ 2 ตัวเรียกว่ามอเตอร์ 2 เฟส และมอเตอร์ที่มีสเตเตอร์ 5 ตัวเรียกว่ามอเตอร์ 5 เฟส ยิ่งมอเตอร์สเต็ปเปอร์มีเฟสและจังหวะการทำงานมากเท่าไร ความแม่นยำก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น

 

มอเตอร์ HB สามารถสร้างการเคลื่อนที่แบบเพิ่มทีละน้อยได้อย่างแม่นยำมาก ในขณะที่มอเตอร์ PM โดยทั่วไปไม่ต้องการความแม่นยำในการควบคุมสูงมอเตอร์ HBสามารถตอบสนองความต้องการการควบคุมการเคลื่อนที่เชิงเส้นที่ซับซ้อนและแม่นยำได้ มอเตอร์ PM มีแรงบิดและปริมาตรค่อนข้างน้อย โดยทั่วไปไม่ต้องการความแม่นยำในการควบคุมสูง และมีต้นทุนที่ประหยัดกว่า อุตสาหกรรม: เครื่องจักรสิ่งทอ บรรจุภัณฑ์อาหาร ในแง่ของกระบวนการผลิตและความแม่นยำในการควบคุมมอเตอร์มอเตอร์สเต็ปเปอร์ HBมีคุณภาพสูงกว่ามอเตอร์สเต็ปเปอร์ PM

 

มอเตอร์สเต็ปเปอร์และมอเตอร์เซอร์โวต่างก็เป็นผลิตภัณฑ์ควบคุมการเคลื่อนที่ แต่มีความแตกต่างกันในด้านประสิทธิภาพ มอเตอร์สเต็ปเปอร์เป็นอุปกรณ์เคลื่อนที่แบบแยกส่วนที่รับคำสั่งและดำเนินการทีละขั้น มอเตอร์สเต็ปเปอร์แปลงสัญญาณพัลส์ขาเข้าเป็นการเคลื่อนที่เชิงมุม เมื่อตัวขับมอเตอร์สเต็ปเปอร์ได้รับสัญญาณพัลส์ มันจะขับมอเตอร์สเต็ปเปอร์ให้หมุนเป็นมุมคงที่ในทิศทางที่ตั้งไว้ ส่วนมอเตอร์เซอร์โวเป็นระบบเซอร์โวที่แปลงสัญญาณไฟฟ้าเป็นแรงบิดและความเร็วเพื่อขับเคลื่อนวัตถุควบคุม ซึ่งสามารถควบคุมความเร็วและความแม่นยำของตำแหน่งได้

 

✓ มอเตอร์สเต็ปเปอร์และมอเตอร์เซอร์โวมีความแตกต่างกันอย่างมากในแง่ของคุณลักษณะความถี่ต่ำ คุณลักษณะความถี่แรงบิด และความสามารถในการรับภาระเกินพิกัด:

ความแม่นยำในการควบคุม: ยิ่งมีเฟสและแถวของสเต็ปเปอร์มอเตอร์มากเท่าไร ความแม่นยำก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น ในขณะที่ความแม่นยำในการควบคุมของเซอร์โวมอเตอร์ AC นั้นรับประกันได้ด้วยตัวเข้ารหัสแบบหมุน (rotary encoder) ที่ส่วนท้ายของเพลามอเตอร์ ยิ่งมีสเกลของตัวเข้ารหัสมากเท่าไร ความแม่นยำก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น

✓ คุณลักษณะความถี่ต่ำ: มอเตอร์สเต็ปเปอร์มีแนวโน้มที่จะเกิดการสั่นสะเทือนความถี่ต่ำที่ความเร็วต่ำ ซึ่งการสั่นสะเทือนความถี่ต่ำนี้เกิดจากหลักการทำงานของมอเตอร์สเต็ปเปอร์และเป็นอันตรายต่อการทำงานปกติของเครื่องจักร โดยทั่วไปแล้วจะใช้เทคโนโลยีการลดการสั่นสะเทือนเพื่อเอาชนะปรากฏการณ์การสั่นสะเทือนความถี่ต่ำนี้ ในขณะที่ระบบเซอร์โว AC มีฟังก์ชันการลดการสั่นสะเทือน ซึ่งสามารถชดเชยจุดอ่อนด้านความแข็งแรงของเครื่องจักรได้ การทำงานจึงราบรื่นมากและไม่มีการสั่นสะเทือนเกิดขึ้นแม้ที่ความเร็วต่ำ

✓ ลักษณะความสัมพันธ์ระหว่างแรงบิดและความถี่: แรงบิดเอาต์พุตของมอเตอร์สเต็ปเปอร์จะลดลงเมื่อความเร็วเพิ่มขึ้น ดังนั้นความเร็วในการทำงานสูงสุดจึงอยู่ที่ 300-600 รอบต่อนาที ในขณะที่มอเตอร์เซอร์โวสามารถให้แรงบิดตามพิกัดได้จนถึงความเร็วตามพิกัด (โดยทั่วไป 2000-3000 รอบต่อนาที) และที่ความเร็วสูงกว่าพิกัด แรงบิดเอาต์พุตจะคงที่

✓ ความสามารถในการรับภาระเกินพิกัด: มอเตอร์สเต็ปเปอร์ไม่มีความสามารถในการรับภาระเกินพิกัด ในขณะที่มอเตอร์เซอร์โวมีความสามารถในการรับภาระเกินพิกัดสูง

✓ ประสิทธิภาพการตอบสนอง: มอเตอร์สเต็ปเปอร์ใช้เวลา 200-400 มิลลิวินาทีในการเร่งความเร็วจากหยุดนิ่งไปจนถึงความเร็วในการทำงาน (หลายร้อยรอบต่อนาที) ในขณะที่เซอร์โวมอเตอร์ AC มีประสิทธิภาพการเร่งความเร็วที่ดีกว่าและสามารถใช้ในสถานการณ์ควบคุมที่ต้องการการเริ่มต้น/หยุดอย่างรวดเร็ว ตัวอย่างเช่น เซอร์โวมอเตอร์ AC รุ่น Panasonic MASA 400W สามารถเร่งความเร็วจากหยุดนิ่งไปจนถึงความเร็วที่กำหนด 3000 รอบต่อนาทีได้ในเวลาเพียงไม่กี่มิลลิวินาที

ประสิทธิภาพการทำงาน: มอเตอร์สเต็ปเปอร์ถูกควบคุมแบบวงเปิด และมีแนวโน้มที่จะเกิดการสูญเสียขั้นตอนหรือการหยุดชะงักเมื่อความถี่เริ่มต้นสูงเกินไปหรือภาระมากเกินไป และอาจเกิดการโอเวอร์ชูตเมื่อความเร็วสูงเกินไปขณะหยุด ในขณะที่เซอร์โวมอเตอร์ AC ถูกควบคุมแบบวงปิด และตัวขับสามารถสุ่มตัวอย่างสัญญาณป้อนกลับจากตัวเข้ารหัสของมอเตอร์ได้โดยตรง ดังนั้นโดยทั่วไปแล้วมอเตอร์สเต็ปเปอร์จึงไม่มีการสูญเสียขั้นตอนหรือการโอเวอร์ชูต และประสิทธิภาพการควบคุมจึงน่าเชื่อถือกว่า

 

มอเตอร์เซอร์โว AC มีประสิทธิภาพดีกว่ามอเตอร์สเต็ปเปอร์ แต่ข้อดีของมอเตอร์สเต็ปเปอร์คือราคาถูกกว่า มอเตอร์เซอร์โว AC เหนือกว่ามอเตอร์สเต็ปเปอร์ในด้านความเร็วในการตอบสนอง ความสามารถในการรับภาระเกิน และประสิทธิภาพการทำงาน แต่เนื่องจากมอเตอร์สเต็ปเปอร์คุ้มค่ากว่า จึงถูกนำไปใช้ในบางสถานการณ์ที่ไม่ต้องการประสิทธิภาพสูงมากนัก ด้วยการใช้เทคโนโลยีวงปิด มอเตอร์สเต็ปเปอร์แบบวงปิดสามารถให้ความแม่นยำและประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม ซึ่งสามารถบรรลุประสิทธิภาพบางส่วนของมอเตอร์เซอร์โวได้ แต่ยังมีข้อดีคือราคาถูกกว่าด้วย

 

มองไปข้างหน้าและวางแผนพื้นที่ที่กำลังเติบโต การใช้งานมอเตอร์สเต็ปเปอร์มีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง โดยตลาดดั้งเดิมเริ่มอิ่มตัวและอุตสาหกรรมใหม่ๆ กำลังเกิดขึ้น ผลิตภัณฑ์มอเตอร์ควบคุมและระบบขับเคลื่อนของบริษัทมีการวางรากฐานอย่างลึกซึ้งในเครื่องมือแพทย์ หุ่นยนต์บริการ ระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม ข้อมูลและการสื่อสาร ความปลอดภัย และอุตสาหกรรมเกิดใหม่อื่นๆ ซึ่งคิดเป็นสัดส่วนที่ค่อนข้างมากของธุรกิจโดยรวมและกำลังเติบโตอย่างรวดเร็ว ความต้องการมอเตอร์สเต็ปเปอร์มีความเกี่ยวข้องกับเศรษฐกิจ เทคโนโลยี ระดับของระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม และระดับการพัฒนาทางเทคนิคของมอเตอร์สเต็ปเปอร์เอง ตลาดเริ่มอิ่มตัวในอุตสาหกรรมดั้งเดิม เช่น ระบบสำนักงานอัตโนมัติ กล้องดิจิทัล และเครื่องใช้ในครัวเรือน ในขณะที่อุตสาหกรรมใหม่ๆ ยังคงเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง เช่น การพิมพ์ 3 มิติ การผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ อุปกรณ์ทางการแพทย์ และการใช้งานในยานยนต์

ฟิลด์	การใช้งานเฉพาะด้าน
ระบบสำนักงานอัตโนมัติ	เครื่องพิมพ์, เครื่องสแกน, เครื่องถ่ายเอกสาร, เครื่องพิมพ์มัลติฟังก์ชัน ฯลฯ
ไฟเวที	การควบคุมทิศทางแสง การโฟกัส การเปลี่ยนสี การควบคุมแสงเฉพาะจุด เอฟเฟ็กต์แสง ฯลฯ
การธนาคาร	เครื่องเอทีเอ็ม, การพิมพ์ธนบัตร, การผลิตบัตรธนาคาร, เครื่องนับเงิน ฯลฯ
ทางการแพทย์	เครื่องสแกน CT, เครื่องวิเคราะห์โลหิตวิทยา, เครื่องวิเคราะห์ชีวเคมี ฯลฯ
ทางอุตสาหกรรม	เครื่องจักรสิ่งทอ, เครื่องจักรบรรจุภัณฑ์, หุ่นยนต์, สายพานลำเลียง, สายการประกอบ, เครื่องวางชิ้นงาน ฯลฯ
การสื่อสาร	การปรับสภาพสัญญาณ การกำหนดตำแหน่งเสาอากาศเคลื่อนที่ ฯลฯ
ความปลอดภัย	ระบบควบคุมการเคลื่อนไหวสำหรับกล้องวงจรปิด
ยานยนต์	การควบคุมวาล์วน้ำมัน/แก๊ส, ระบบพวงมาลัยเบา

 

อุตสาหกรรมเกิดใหม่ที่ 1: การพิมพ์ 3 มิติยังคงก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องในด้านเทคโนโลยีการวิจัยและพัฒนา และขยายขอบเขตการใช้งานในอุตสาหกรรมปลายน้ำ โดยตลาดทั้งในประเทศและต่างประเทศเติบโตในอัตราประมาณ 30% การพิมพ์ 3 มิติใช้แบบจำลองดิจิทัล โดยการซ้อนวัสดุทีละชั้นเพื่อสร้างวัตถุจริง มอเตอร์เป็นส่วนประกอบสำคัญที่ให้กำลังในเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ความแม่นยำของมอเตอร์ส่งผลต่อประสิทธิภาพของการพิมพ์ 3 มิติ โดยทั่วไปการพิมพ์ 3 มิติจะใช้มอเตอร์แบบสเต็ปเปอร์ ในปี 2019 อุตสาหกรรมการพิมพ์ 3 มิติทั่วโลกมีมูลค่า 12 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ เพิ่มขึ้น 30% เมื่อเทียบกับปีก่อนหน้า

 

อุตสาหกรรมเกิดใหม่ 2: หุ่นยนต์เคลื่อนที่ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ มีฟังก์ชันต่างๆ เช่น การเคลื่อนที่ การนำทางอัตโนมัติ การควบคุมด้วยเซ็นเซอร์หลายตัว การทำงานร่วมกันผ่านเครือข่าย เป็นต้น การใช้งานที่สำคัญที่สุดในการผลิตจริงคือการจัดการวัสดุ โดยมีลักษณะที่ไม่เป็นมาตรฐานสูง

มอเตอร์สเต็ปเปอร์ถูกใช้ในโมดูลขับเคลื่อนของหุ่นยนต์เคลื่อนที่ และโครงสร้างขับเคลื่อนหลักประกอบขึ้นจากมอเตอร์ขับเคลื่อนและเกียร์ทดรอบ (เกียร์บ็อกซ์) แม้ว่าอุตสาหกรรมหุ่นยนต์อุตสาหกรรมในประเทศจะเริ่มต้นช้ากว่าต่างประเทศ แต่ก็ก้าวหน้ากว่าต่างประเทศในด้านหุ่นยนต์เคลื่อนที่ ปัจจุบัน ส่วนประกอบหลักของหุ่นยนต์เคลื่อนที่ส่วนใหญ่ผลิตในประเทศ และวิสาหกิจในประเทศได้บรรลุข้อกำหนดด้านความแม่นยำในทุกด้านแล้ว โดยมีวิสาหกิจคู่แข่งจากต่างประเทศน้อย

 

ตลาดหุ่นยนต์เคลื่อนที่ของจีนจะมีมูลค่าประมาณ 6.2 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2019 เพิ่มขึ้น 45% เมื่อเทียบกับปีก่อนหน้า การเปิดตัวหุ่นยนต์ทำความสะอาดระดับมืออาชีพในระดับนานาชาติได้เพิ่มประสิทธิภาพการทำความสะอาดอย่างมาก การเปิดตัว "หุ่นยนต์ตัวที่สอง" ในปี 2018 เกิดขึ้นหลังจากหุ่นยนต์ฮิวมานอยด์ "หุ่นยนต์ตัวที่สอง" เป็นหุ่นยนต์ดูดฝุ่นอัจฉริยะสำหรับใช้ในเชิงพาณิชย์ มีเซ็นเซอร์หลายตัวเพื่อตรวจจับสิ่งกีดขวาง บันได และการเคลื่อนไหวของมนุษย์ สามารถทำงานได้ 3 ชั่วโมงต่อการชาร์จหนึ่งครั้ง และทำความสะอาดได้ถึง 1,500 ตารางเมตร "หุ่นยนต์ตัวที่สอง" สามารถทดแทนภาระงานประจำวันของพนักงานทำความสะอาดส่วนใหญ่ได้ และสามารถเพิ่มความถี่ในการดูดฝุ่นและทำความสะอาดเพิ่มเติมจากงานทำความสะอาดที่มีอยู่เดิมได้

 

อุตสาหกรรมเกิดใหม่ที่ 3: ด้วยการเปิดตัว 5G จำนวนเสาอากาศสำหรับสถานีฐานการสื่อสารจึงเพิ่มขึ้น และจำนวนมอเตอร์ที่ต้องการก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน โดยทั่วไป สถานีฐานการสื่อสารทั่วไปต้องการเสาอากาศ 3 ต้น สถานีฐาน 4G ต้องการ 4-6 ต้น และจำนวนสถานีฐานและเสาอากาศจะเพิ่มขึ้นอีกสำหรับแอปพลิเคชัน 5G เนื่องจากต้องครอบคลุมการสื่อสารโทรศัพท์มือถือแบบดั้งเดิมและแอปพลิเคชันการสื่อสาร IoT ผลิตภัณฑ์มอเตอร์ควบคุมที่มีส่วนประกอบของเกียร์กำลังกลายเป็นผลิตภัณฑ์พัฒนาตามสั่งหลักสำหรับโรงงานเสาอากาศสถานีฐาน โดยใช้มอเตอร์ควบคุมพร้อมเกียร์หนึ่งตัวสำหรับเสาอากาศ ESC หนึ่งตัว

 

 

จำนวนสถานีฐาน 4G เพิ่มขึ้น 1.72 ล้านแห่งในปี 2019 และคาดว่าการก่อสร้าง 5G จะเปิดวงจรใหม่ ในปี 2019 จำนวนสถานีฐานโทรศัพท์มือถือในประเทศจีนมีจำนวนถึง 8.41 ล้านแห่ง โดยเป็นสถานีฐาน 4G จำนวน 5.44 ล้านแห่ง คิดเป็น 65% จำนวนสถานีฐาน 4G ใหม่เพิ่มขึ้น 1.72 ล้านแห่งในปี 2019 ซึ่งมากที่สุดนับตั้งแต่ปี 2015 สาเหตุหลักมาจาก 1) การขยายเครือข่ายเพื่อครอบคลุมพื้นที่อับสัญญาณในชนบท และ 2) การอัพเกรดความจุเครือข่ายหลักเพื่อวางรากฐานสำหรับการก่อสร้างเครือข่าย 5G ใบอนุญาตประกอบการ 5G ของจีนจะออกในเดือนมิถุนายน 2019 และภายในเดือนพฤษภาคม 2020 จะมีการเปิดสถานีฐาน 5G มากกว่า 250,000 แห่งทั่วประเทศ

 

อุตสาหกรรมเกิดใหม่ 5: อุปกรณ์ทางการแพทย์เป็นหนึ่งในสถานการณ์การใช้งานหลักสำหรับมอเตอร์สเต็ปเปอร์ และเป็นหนึ่งในกลุ่มธุรกิจที่ Vic-Tech มีส่วนร่วมอย่างมาก อุปกรณ์ทางการแพทย์ตั้งแต่โลหะไปจนถึงพลาสติกต้องการความแม่นยำสูงในการผลิต ผู้ผลิตอุปกรณ์ทางการแพทย์หลายรายใช้มอเตอร์เซอร์โวเพื่อตอบสนองความต้องการด้านความแม่นยำ แต่เนื่องจากมอเตอร์สเต็ปเปอร์มีราคาประหยัดกว่าและมีขนาดเล็กกว่าเซอร์โว และความแม่นยำสามารถตอบสนองความต้องการของอุปกรณ์ทางการแพทย์บางชนิดได้ มอเตอร์สเต็ปเปอร์จึงถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตอุปกรณ์ทางการแพทย์และแม้กระทั่งใช้แทนมอเตอร์เซอร์โวบางส่วน