Servomotores versus motores paso a paso

¿Cuál es la diferencia y cómo funciona cada uno? 17 de abril de 2002
Pregunta
¿Cuál es la diferencia entre un motor paso a paso y un servomotor? Respuestas del foro Del colaborador E:

Un servomotor puede ser de CC o CA y normalmente está compuesto por la sección de accionamiento y el resolver/codificador. Un servomotor tiene un movimiento mucho más suave que un paso a paso comparable y tendrá una resolución mucho mayor para el control de posición. La familia de servos se divide a su vez en tipos AC y DC. Un servo de CA tenía la ventaja de poder manejar sobretensiones de corriente mucho mayores que un servo de CC, ya que el CC tiene escobillas, que son el factor limitante en este caso. Por lo tanto, para nuestras consideraciones prácticas, puede obtener un servomotor de CA mucho más potente que en una configuración de CC o paso a paso. Los motores paso a paso, por otro lado, tienen la economía como ventaja y pueden incorporarse a un diseño para producir también un movimiento muy suave. La tendencia de los fabricantes de maquinaria CNC seria es utilizar servos de CA. Las máquinas de nivel básico pueden tener servos de CC o incluso motores paso a paso.

Un resolutor/codificador es un disco de vidrio con líneas muy finas y un codificador óptico que cuenta esas líneas mientras gira con el motor. Esta información está acoplada al controlador que rastrea los conteos, la velocidad a la que pasan y, a través de una serie de bucles de retroalimentación, lógica y control de los amplificadores, produce el movimiento deseado.

Los sistemas paso a paso suelen ser de circuito abierto, lo que significa que el controlador solo les dice a los motores cuántos pasos deben moverse y qué tan rápido deben moverse, pero no tiene ninguna forma de saber dónde están realmente. Esto puede provocar errores en caso de que surja una situación en la que los motores no puedan cumplir con el movimiento ordenado. Esto puede ser muy obvio, cuando el movimiento se detiene y suena como si hubieras quitado un engranaje, o sutil, cuando el motor solo falla unos pocos pasos. El resultado es el mismo:
el controlador cree que está en X25.5, Y15.5 y en realidad podría estar en X25.3, Y15.4. Esto puede provocar un error acumulativo, que a su vez puede provocar fallos, sin mencionar las piezas fuera de especificaciones.

Cómo los motores son controlados por el controlador y los amplificadores es un tema largo y con mucha jerga técnica.


Del colaborador B:

Me estoy preparando para actualizar los motores paso a paso de mi antiguo DT902 a servos y confesaré que no entiendo cómo funcionan los servos. Esta actualización se debe a una oportunidad inesperada que me ha dejado en el lado corto de la curva de comprensión técnica.

Del colaborador E:

Quizás ya lo sepas, pero es posible que el tipo de controlador y los amplificadores de tus motores paso a paso de CC no sean compatibles con los servovariadores. También debes tener en cuenta una serie de otros desafíos con el ajuste de los servos. Con los motores paso a paso, lo único que realmente le preocupa es la velocidad máxima y la tasa de aceleración. Con los servos, tendrás que considerar varias ganancias diferentes, así como el tipo de circuito de retroalimentación. Ya sea retroalimentación de velocidad o retroalimentación de posición. Quizás ambas cosas. Al actualizar a servos, deberá considerar la coincidencia inercial y la reacción. Con el digital lleva el piñón partido para eliminar el juego? Si no, considere actualizarlo también; de lo contrario, sospecho que le resultará difícil evitar que los servos suenen o zumben.

Espero que quienquiera que le proporcione los servos pueda ayudarle con el ajuste. El tuning es una especie de arte en sí mismo.


Del colaborador B:

De hecho, compré un segundo DT902 completo que ya tenía los servos instalados. Estoy tirando de ese pórtico y colocándolo en mi máquina junto con los servos y controladores. Voy a pedirle a alguien que venga y me ayude con esto, incluida la configuración de los servos correctamente como lo describió.

No creo que DT alguna vez haya puesto engranajes anti-contragolpe en el 902. Esa fue básicamente su primera máquina:
una configuración muy práctica. Es fantástico para el tipo de trabajo que hacemos con él, pero tiene sus inconvenientes para un uso más sofisticado o intensivo.


Los comentarios a continuación se agregaron después de que esta discusión del foro se archivara como un artículo de la base de conocimientos (add your comment). Del colaborador T:

Acabo de terminar un curso sobre sistemas de control lineal (servosistemas), así que puedo darles la diferencia definitiva entre servomotores y motores paso a paso.

Los motores paso a paso pueden bloquearse en una posición fija, mientras que los servomotores no. Es así de simple. Un servo comparará la salida (posición convertida en voltaje) con la entrada (la posición deseada convertida en voltaje) y las hará iguales cambiando la salida. Este es un acto de equilibrio. Cualquier evento externo que cambie la posición del motor será corregido por un par opuesto producido por este acto de equilibrio. Esta corrección necesita tiempo para asentarse. Será una corrección de posición lenta o una serie de sobrepasos que oscilarán hacia adelante y hacia atrás hasta encontrar un punto medio con relativa rapidez. Los motores paso a paso tienen un par de retención mucho mayor y permanecerán en una posición fija hasta que sean dominados. Los servomotores de CC, sin embargo, tienen un par mayor *durante la rotación* que los motores paso a paso y unas RPM mucho más altas. Para igualar el par de retención de un motor paso a paso, necesitaría un costoso servomotor de alto par. La decisión de utilizar un servomotor o un motor paso a paso se basa en el par de sujeción necesario (pasos a paso) frente al par en movimiento (servo). Y no olvide que los servomotores tienen mayores RPM.


Los comentarios a continuación se agregaron después de que esta discusión del foro se archivara como un artículo de la base de conocimientos (add your comment). Comentario del colaborador M:

Gran parte de estos factores de control provienen de las unidades que compra. Los mejores controladores serán altamente configurables. De esta manera, puedes configurarlo como quieras, poniendo énfasis en las áreas de rendimiento más críticas.

Un último punto es que sí, los servicios son mucho más complejos y caros. Sin embargo, si mantiene un control preciso sobre su movimiento, podrá moverse mucho más rápido. Si es preciso, podrá permitir que los componentes de su máquina se acerquen a una distancia que antes habría sido segura. Además, puede enviar un componente a alta velocidad sabiendo que aún puede detenerlo en un instante, a diferencia de los viejos tiempos en los que disminuía la velocidad antes de llegar a su destino para detener las cosas con precisión.