Tìm hiểu sự khác nhau giữa động cơ bước và động cơ servo

Động cơ bước và động cơ servo là hai loại động cơ phổ biến được sử dụng để điều chỉnh chính xác góc quay, thường dùng trong các máy CNC, máy cắt plasma CNC. Vậy động cơ bước và động cơ servo khác nhau ở những điểm nào? Hãy cùng Bảo An tìm hiểu trong bài viết dưới đây.

1. Tổng quan về động cơ bước

a. Động cơ bước là gì?

- Động cơ bước (stepper motor) là một loại động cơ điện được sử dụng phổ biến trong các ứng dụng cần kiểm soát vị trí hoặc góc quay một cách chính xác. Đặc điểm nổi bật của động cơ bước là khả năng xoay theo từng bước rõ ràng, thay vì xoay liên tục như các loại động cơ khác như động cơ DC hoặc động cơ servo.

b. Cấu tạo của động cơ bước

Cấu tạo của động cơ bước bao gồm các bộ phận chính như sau:
- Stator: Là phần đứng yên của động cơ, thường được làm từ sắt từ và có các rãnh nhỏ để đặt các cuộn dây vào trong. Stator tạo ra các cực từ để tương tác với rotor.
- Rotor: Là phần quay của động cơ, thường có một hoặc nhiều nam châm đặt trên một cơ cấu quay. Khi stator tạo ra các cực từ, rotor sẽ di chuyển từng bước một để tương tác với chúng.
- Mạch điều khiển: Là mạch dùng để cung cấp dòng điện đúng cho stator của động cơ, giúp động cơ di chuyển theo các bước xác định. - Ngoài ra, một số loại động cơ còn được tích hợp thêm cảm biến vị trí để đo và điều chỉnh vị trí của rotor và encoder để cung cấp phản hồi vị trí của rotor, giúp cho động cơ được kiểm soát chính xác hơn.

c. Nguyên lý hoạt động của động cơ bước

- Nguyên lý hoạt động của động cơ bước rất khác biệt so với động cơ thông thường khác, vì nó không quay theo các cơ chế mà thực hiện quay từng bước một rời rạc khi nhận được tín hiệu điều khiển, do đó có độ chính xác cao hơn, dễ điều khiển hơn.
- Động cơ bước cần có các bộ chuyển mạch điện tử, để đưa ra các tín hiệu lệnh điều khiển của bộ điều khiển, từ đó stator chạy từng bước quay theo số thứ tự và tần số nhất định.
- Tổng số góc quay của rotor sẽ phải tương ứng với số lần chuyển mạch của động cơ, đồng thời chiều quay và tốc đọ quay của rotor cũng tương ứng với số thứ tự chuyển đổi và tần số chuyển đổi của nó.

d. Đặc điểm của động cơ bước

- Là dạng động cơ một chiều hoặc xoay chiều, để thiết kế dùng để quay được những bước nhỏ nhất vào cuộn dây bên trong. Step motor có thể sử dụng được nhiều loại Driver khác nhau mà không cần tương thíc về hãng.
- Bộ điều khiển động cơ bước thường không có màn hình cài đặt, người dùng sẽ phải gạt công tắc để chọn chế độ hoạt động cho bộ điều khiển.
- Tốc độ của động cơ bước sẽ chậm hơn rất nhiều so với động cơ servo, chỉ rơi vào khoảng 600 vòng/phút đến 1000 vòng/phút. Và có một đặc điểm là khi chạy ở tốc độ cao thì sai số của động cơ bước sẽ càng lớn.

2. Tổng quan về động cơ servo

a. Động cơ servo là gì?

- Động cơ servo là một thành phần trong hệ thống servo. Động cơ servo nhận tín hiệu từ hai bộ điều khiển và cung cấp lực chuyển động cần thiết cho các thiết bị máy móc khi vận hành với độ độ và độ chính xác cực kỳ cao.
- Động cơ servo được chia làm hai loại: động cơ servo AC và động cơ servo DC.

b. Cấu tạo của động cơ servo

Động cơ servo có cấu tạo bao gồm các bộ phận chính như sau:
- Stator: là bộ phận đứng yên của động cơ, bao gồm một cuộn dây được quấn quanh lõi, được cấp nguồn để tạo ra lực cần thiết làm quay rotor.
- Rotor: Là bộ phận quay của động cơ, được cấu tạo bởi nam châm vĩnh cửu có từ trường mạnh.
- Encoder: bộ phận này được gắn ở sau đuôi động cơ để phản hồi chính xác tốc độ và vị trí của động cơ về bộ điều khiển.

c. Nguyên lý hoạt động của động cơ servo

- Về nguyên tắc, động cơ servo là một thiết bị độc lập. Tuy nhiên động cơ servo chỉ có ý nghĩa thực tiễn khi hoạt động trong một hệ thống servo.
- Chế dộ hoạt động servo được hình thành bởi những hệ thống hồi tiếp vòng kín. Động cơ servo nhận một tín hiệu xung điện (PWM) từ bộ điều khiển để hoạt động và đuợc kiểm soát bởi bộ mã hóa vòng quay (Encoder).
- Khi động cơ vận hành thì tốc độ và vịt trí sẽ được hồi tiếp về mạch điều khiển này thông qua bộ mã hóa encoder. Khi đó bất kỳ lý do nào ngăn cản chuyển động và làm sai lệch tốc độ cũng như vị trí muong muốn, cơ cấu hồi tiếp sẽ phản hồi tín hiệu về bộ điều khiển. Từ tín hiệu phản hồi về, bộ điều khiển sẽ so sánh với tín hiệu lệch và đưa ra điều chỉnh phù hợp, đảm bảo động cơ servo hoạt động theo đúng yêu cầu đạt được tốc độ và vị trí chính xác nhất. 

d. Đặc điểm của động cơ servo

- Động cơ servo là loại động cơ đồng bộ 3 pha sử dụng lõi từ nam châm vĩnh cửu thường được điều khiển bằng các bộ điều khiển servo chuyên dụng cùng hãng với tốc độ và vị trí có độ chính xác cao. Khi sử dụng servo nếu như hỏng motor hoặc bộ điều khiển servo thì thường bắt buộc phải tìm đúng mã, đúng hãng tương thích mới có thể thay thế.
- Động cơ servo hiện nay thường tích hợp 3 chế độ điều khiển bao gồm vị trí, tốc độ và mô men, tuy nhiên ứng dụng trong thực tế nhiều nhất vẫn là chế độ điều khiển vị trí.
- Bộ điều khiển động cơ servo thường tích hợp sẵn màn hình cài đặt thông số hoặc phần mềm trên máy tính để người dùng có thể tùy biến nhiều thông số cài đặt khác nhau.
- Đông cơ servo thường có tốc độ định mức rất cao từ 1500 - 3000 vòng/phút, tốc độ tốc đa của một số loại có thể lên đến 6000 vòng/phút.

3. So sánh sự khác nhau giữa động cơ bước và động cơ servo

Qua 2 phần trên, Bảo An đã giúp bạn hiểu được động cơ bước và động cơ servo là gì, cấu tạo của động cơ bước và động cơ servo. Vậy hai loại động cơ này có điểm gì khác nhau. Hãy cùng tìm hiểu trong phần dưới đây. 

Kết luận: Qua bài viết trên, Bảo An đã giúp bạn hiểu được về khái niệm, cấu tạo, nguyên lý hoạt động của động cơ bước và động cơ servo và sự khác nhau giữa hai loại động cơ này. Hy vọng bài viết sẽ giúp ích cho công việc của bạn.