الفرق بين محركات السائر ومحركات المؤازرة وسيناريوهات التطبيق

محركات السائرمحركات السيرفو هي أجهزة حركة منفصلة تتميز بتكلفة منخفضة مقارنةً بمحركات السيرفو، وهي أجهزة تُحوّل الطاقة الميكانيكية والكهربائية. يُطلق على المحرك الذي يُحوّل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية اسم "مولد"، بينما يُطلق على المحرك الذي يُحوّل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية اسم "محرك". تُعدّ محركات السائر ومحركات السيرفو منتجات تحكم في الحركة تُمكّن من تحديد موقع حركة معدات الأتمتة بدقة وكيفية تحركها، وتُستخدم بشكل رئيسي في تصنيع معدات الأتمتة.

هناك ثلاثة أنواع من دوارات محركات السائر: تفاعلية (نوع VR)، ومغناطيس دائم (نوع PM)، وهجينة (نوع HB). 1) تفاعلية (نوع VR): ترس بأسنان دوارة. 2) مغناطيس دائم (نوع PM): دوار بمغناطيس دائم. 3) هجينة (نوع HB): ترس بمغناطيس دائم وأسنان دوارة. تُصنف محركات السائر حسب لفات الجزء الثابت: ثنائي الطور، وثلاثي الطور، وخماسي الطور. تُصبح المحركات ذات الجزء الثابت ثنائي الطور، بينما تُسمى المحركات ذات الخمسة أجزاء ثابتة محركات خماسية الطور. كلما زاد عدد الأطوار والنبضات في محرك السائر، زادت دقته.

 

يمكن لمحركات HB تحقيق حركة تدريجية صغيرة ودقيقة للغاية، في حين أن محركات PM لا تتطلب عمومًا دقة تحكم عالية.محركات HBيمكنها تحقيق متطلبات تحكم دقيقة ومعقدة في الحركة الخطية. تتميز محركات PM بصغر عزم الدوران والحجم، ولا تتطلب دقة تحكم عالية، كما أنها اقتصادية في التكلفة. الصناعات: آلات النسيج، وتغليف الأغذية. من حيث عملية الإنتاج ودقة التحكم في المحركات،محركات السائر HBتعتبر أكثر تطوراً من محركات السائر PM.

 

محركات السائر ومحركات السيرفو كلاهما منتجات للتحكم في الحركة، ولكنهما يختلفان في أدائهما. محرك السائر هو جهاز حركة منفصل يستقبل أمرًا وينفذ خطوة. تُحوّل محركات السائر إشارة النبضة الداخلة إلى إزاحة زاوية. عندما يستقبل مُشغّل محرك السائر إشارة نبضية، يُحرّكه ليدور بزاوية ثابتة في الاتجاه المُحدّد. محرك السيرفو هو نظام سيرفو تُحوّل فيه الإشارات الكهربائية إلى عزم دوران وسرعة لتشغيل جهاز تحكم، والذي يُمكنه التحكم في السرعة ودقة الموضع.

 

✓ تختلف المحركات المتدرجة ومحركات المؤازرة بشكل كبير من حيث خصائص التردد المنخفض وخصائص تردد اللحظة وقدرة التحميل الزائد:.

دقة التحكم: كلما زادت مراحل وصفوف محركات السائر، زادت الدقة؛ يتم ضمان دقة التحكم في محركات سيرفو التيار المتردد بواسطة المشفر الدوار في الطرف الخلفي من عمود المحرك، وكلما زادت مقاييس المشفر، زادت الدقة.

✓ خصائص التردد المنخفض: تُعاني محركات السائر من اهتزازات منخفضة التردد عند السرعات المنخفضة، والتي تُحددها آلية عمل محركات السائر، مما يُؤثر سلبًا على التشغيل الطبيعي للآلة. تُستخدم عادةً تقنية التخميد للتغلب على هذه الاهتزازات؛ تتميز أنظمة سيرفو التيار المتردد بخاصية قمع الرنين، مما يُغطي ضعف صلابة الآلة. يعمل بسلاسة تامة، ولا يُسبب أي اهتزازات حتى عند السرعات المنخفضة.

✓ خصائص عزم الدوران والتردد: يتناقص عزم الدوران الناتج عن محركات السائر مع زيادة السرعة، وبالتالي فإن أقصى سرعة تشغيل لها هي 300-600 دورة في الدقيقة؛ يمكن لمحركات المؤازرة إخراج عزم دوران مُقدر يصل إلى سرعة مُقدرة (عادةً 2000-3000 دورة في الدقيقة)، والسرعة الأعلى من المُقدرة هي خرج طاقة ثابت.

✓ القدرة على التحميل الزائد: لا تتمتع المحركات المتدرجة بالقدرة على التحميل الزائد؛ تتمتع محركات المؤازرة بقدرة قوية على التحميل الزائد.

✓ أداء الاستجابة: تستغرق محركات السائر ما بين ٢٠٠ و٤٠٠ مللي ثانية للتسارع من السكون إلى سرعة التشغيل (عدة مئات من الدورات في الدقيقة)؛ يتميز سيرفو التيار المتردد بأداء تسارع أفضل، ويمكن استخدامه في حالات التحكم التي تتطلب تشغيلًا/إيقافًا سريعًا. على سبيل المثال، يتسارع سيرفو التيار المتردد باناسونيك MASA بقدرة ٤٠٠ واط من السكون إلى سرعته المقدرة البالغة ٣٠٠٠ دورة في الدقيقة في بضعة مللي ثانية.

الأداء التشغيلي: يتم التحكم في محركات السائر في حلقة مفتوحة، وهي عرضة لفقدان الخطوة أو الحظر عندما يكون تردد البدء مرتفعًا جدًا أو الحمل كبيرًا جدًا، وتجاوز الحد عندما تكون السرعة عالية جدًا عند التوقف؛ يتم التحكم في سيرفو التيار المتردد في حلقة مغلقة، ويمكن للسائق أخذ عينات مباشرة من إشارة ردود الفعل لمشفر المحرك، لذلك لا يوجد عمومًا فقدان خطوة أو تجاوز للمحرك السائر، ويكون أداء التحكم أكثر موثوقية.

 

يتفوق محرك سيرفو التيار المتردد على محرك السائر من حيث الأداء، إلا أن محرك السائر يتميز بانخفاض سعره. يتفوق محرك سيرفو التيار المتردد على محركات السائر من حيث سرعة الاستجابة، وسعة التحميل الزائد، وأداء التشغيل، إلا أن محركات السائر تُستخدم في بعض الحالات الأقل تطلبًا نظرًا لميزة التكلفة مقابل الأداء. باستخدام تقنية الحلقة المغلقة، توفر محركات السائر ذات الحلقة المغلقة دقة وكفاءة ممتازتين، مما يُحقق بعضًا من أداء محركات السائر، مع ميزة انخفاض السعر أيضًا.

 

استشراف المستقبل وتحديد المجالات الناشئة. شهدت تطبيقات محركات السائر تغيرات هيكلية، مع وصول السوق التقليدية إلى حد التشبع وظهور صناعات جديدة. تتواجد منتجات الشركة من محركات التحكم وأنظمة القيادة بشكل كبير في قطاعات الأدوات الطبية، وروبوتات الخدمة، والأتمتة الصناعية، والمعلومات والاتصالات، والأمن، وغيرها من الصناعات الناشئة، والتي تمثل حصة كبيرة نسبيًا من إجمالي الأعمال وتنمو بمعدل سريع. يرتبط الطلب على محركات السائر بالاقتصاد والتكنولوجيا ومستوى الأتمتة الصناعية ومستوى التطور التقني لمحركات السائر نفسها. وصل السوق إلى حد التشبع في الصناعات التقليدية مثل أتمتة المكاتب والكاميرات الرقمية والأجهزة المنزلية، بينما تستمر الصناعات الجديدة في الظهور، مثل الطباعة ثلاثية الأبعاد، وتوليد الطاقة الشمسية، والمعدات الطبية، وتطبيقات السيارات.

الحقول	تطبيقات محددة
أتمتة المكاتب	الطابعات، والماسحات الضوئية، وأجهزة النسخ، وأجهزة الطباعة متعددة الوظائف، وما إلى ذلك.
إضاءة المسرح	التحكم في اتجاه الضوء، والتركيز، وتحويل اللون، والتحكم في البقعة، وتأثيرات الإضاءة، وما إلى ذلك.
الخدمات المصرفية	أجهزة الصراف الآلي، طباعة الفواتير، إنتاج البطاقات المصرفية، أجهزة عد النقود، إلخ.
طبي	جهاز التصوير المقطعي المحوسب، جهاز تحليل الدم، جهاز تحليل الكيمياء الحيوية، الخ.
صناعي	آلات النسيج، آلات التعبئة والتغليف، الروبوتات، الناقلات، خطوط التجميع، آلات التنسيب، الخ.
تواصل	تجهيز الإشارة، وتحديد موقع هوائي الهاتف المحمول، وما إلى ذلك.
حماية	التحكم في الحركة لكاميرات المراقبة.
السيارات	التحكم في صمام الزيت/الغاز، نظام التوجيه الخفيف.

 

الصناعة الناشئة 1: تواصل الطباعة ثلاثية الأبعاد تحقيق إنجازاتٍ نوعية في تكنولوجيا البحث والتطوير، وتوسيع نطاق تطبيقاتها في المراحل النهائية، مع نمو الأسواق المحلية والدولية بمعدل 30% تقريبًا. تعتمد الطباعة ثلاثية الأبعاد على النماذج الرقمية، حيث يتم تكديس المواد طبقةً تلو الأخرى لإنشاء أجسام مادية. يُعد المحرك عنصرًا أساسيًا في تشغيل الطابعة ثلاثية الأبعاد، حيث تؤثر دقته على فعالية الطباعة ثلاثية الأبعاد، والتي تُستخدم عادةً في الطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام محركات متدرجة. في عام 2019، بلغ حجم صناعة الطباعة ثلاثية الأبعاد العالمية 12 مليار دولار، بزيادة قدرها 30% على أساس سنوي.

 

الصناعة الناشئة 2: الروبوتات المتنقلة يتم التحكم فيها بواسطة الكمبيوتر، مع وظائف مثل الحركة والملاحة التلقائية والتحكم متعدد المستشعرات والتفاعل مع الشبكة وما إلى ذلك. الاستخدام الأكثر أهمية في الإنتاج العملي هو المناولة، مع درجة عالية من عدم التوحيد القياسي.

تُستخدم محركات السائر في وحدة قيادة الروبوتات المتنقلة، ويتكون هيكل القيادة الرئيسي من محركات القيادة وتروس التخفيض (علب التروس). على الرغم من تأخر صناعة الروبوتات الصناعية المحلية مقارنةً بالدول الأجنبية، إلا أنها متقدمة عليها في مجال الروبوتات المتنقلة. حاليًا، تُنتج المكونات الأساسية للروبوتات المتنقلة محليًا بشكل رئيسي، وقد حققت الشركات المحلية تقريبًا متطلبات الدقة في جميع الجوانب، وقلّت الشركات الأجنبية المنافسة.

 

سيبلغ حجم سوق الروبوتات المتنقلة في الصين حوالي 6.2 مليار دولار أمريكي في عام 2019، بزيادة قدرها 45% على أساس سنوي. شهد عام 2018 إطلاق روبوتات تنظيف احترافية على المستوى الدولي، مما أدى إلى زيادة ملحوظة في كفاءة التنظيف. يأتي إطلاق "الروبوت الثاني" في عام 2018 عقب إطلاق الروبوت ذي الشكل البشري. "الروبوت الثاني" هو روبوت تنظيف تجاري ذكي مزود بأجهزة استشعار متعددة لاكتشاف العوائق والسلالم وحركة الأشخاص. يمكنه العمل لمدة ثلاث ساعات بشحنة واحدة، ويمكنه تنظيف مساحة تصل إلى 1500 متر مربع. يمكن لـ"الروبوت الثاني" أن يحل محل معظم أعباء العمل اليومية لعمال النظافة، ويمكنه زيادة وتيرة التنظيف بالمكنسة الكهربائية بالإضافة إلى أعمال التنظيف الحالية.

 

الصناعة الناشئة 3: مع إطلاق تقنية الجيل الخامس (5G)، يزداد عدد هوائيات محطات الاتصالات الأساسية، ويزداد أيضًا عدد المحركات المطلوبة. بشكل عام، تتطلب محطات الاتصالات الأساسية العادية 3 هوائيات، و4-6 هوائيات لمحطات الجيل الرابع (4G)، ويزداد عدد المحطات الأساسية والهوائيات لتطبيقات الجيل الخامس لتلبية احتياجاتها في مجال اتصالات الهواتف المحمولة التقليدية وتطبيقات إنترنت الأشياء. أصبحت منتجات محركات التحكم المزودة بمكونات علبة التروس تطويرًا شائعًا في مصانع هوائيات محطات الاتصالات الأساسية. يُستخدم محرك تحكم واحد مزود بعلبة تروس لكل هوائي ESC.

 

 

زاد عدد محطات قاعدة 4G بمقدار 1.72 مليون في عام 2019، ومن المتوقع أن يفتح بناء 5G دورة جديدة. في عام 2019، بلغ عدد محطات قاعدة الهاتف المحمول في الصين 8.41 مليون، منها 5.44 مليون محطة قاعدة 4G، وهو ما يمثل 65٪. في عام 2019، زاد عدد محطات قاعدة 4G الجديدة بمقدار 1.72 مليون، وهو أكبر عدد منذ عام 2015، ويرجع ذلك أساسًا إلى 1) توسيع الشبكة لتغطية النقاط العمياء في المناطق الريفية. 2) سيتم ترقية سعة الشبكة الأساسية لوضع الأساس لبناء شبكة 5G. سيتم إصدار الترخيص التجاري لـ 5G في الصين في يونيو 2019، وبحلول مايو 2020، سيتم فتح أكثر من 250000 محطة قاعدة 5G في جميع أنحاء البلاد.

 

الصناعة الناشئة 5: تُعدّ الأجهزة الطبية أحد التطبيقات الرئيسية للمحركات الخطوية، وهي من القطاعات التي تنشط فيها شركة Vic-Tech بكثافة. تتطلب الأجهزة الطبية، من المعدن إلى البلاستيك، دقة عالية في إنتاجها. يستخدم العديد من مصنعي الأجهزة الطبية محركات السيرفو لتلبية متطلبات الدقة، ولكن نظرًا لانخفاض تكلفة محركات السيرفو وصغر حجمها، ودقتها التي تلبي متطلبات بعض الأجهزة الطبية، تُستخدم محركات السيرفو في صناعة الأجهزة الطبية، بل وتُستبدل ببعض محركات السيرفو.