لماذا لا تستخدم الطابعات ثلاثية الأبعاد محركات سيرفو؟ ما الفرق بينها وبين محركات الخطوة؟

يُعد المحرك مكونًا مهمًا جدًا للطاقة فيطابعة ثلاثية الأبعادوتعتمد دقتها على جودة أو سوء تأثير الطباعة ثلاثية الأبعاد، وعادةً ما تعتمد الطباعة ثلاثية الأبعاد على استخدام محرك متدرج.

هل توجد طابعات ثلاثية الأبعاد تستخدم محركات سيرفو؟ إنها رائعة ودقيقة للغاية، ولكن لماذا لا يتم استخدامها في الطابعات ثلاثية الأبعاد العادية؟

أحد عيوبها: سعرها باهظ جدًا! مقارنةً بالطابعات ثلاثية الأبعاد العادية، فهي لا تستحق ثمنها. أما إذا كانت أفضل للطابعات الصناعية، فهي متقاربة في الأداء، مع إمكانية تحسين الدقة بشكل طفيف.

سنقوم هنا بتحليل مقارن مفصل لهذين المحركين لمعرفة الفرق بينهما.

تعريفات مختلفة.

محرك متدرجهو جهاز حركة منفصل، وهو يختلف عن التيار المتردد العادي ومحركات التيار المستمرالمحركات العادية تحتاج إلى الكهرباء للدوران، أما المحرك الخطوي فلا يحتاج إلى ذلك، بل يحتاج إلى تلقي أمر للقيام بخطوة.

المحرك المؤازر هو المحرك الذي يتحكم في تشغيل المكونات الميكانيكية في نظام المؤازرة، والذي يمكنه جعل سرعة التحكم ودقة الموضع دقيقة للغاية، ويمكنه تحويل إشارة الجهد إلى عزم دوران وسرعة لتحريك جسم التحكم.

على الرغم من تشابههما في نمط التحكم (سلسلة النبضات والإشارة الاتجاهية)، إلا أن هناك اختلافات جوهرية في الأداء وظروف التطبيق. فيما يلي مقارنة بين أداء كل منهما.

تختلف دقة التحكم.

طورانمحرك خطوي هجينزاوية الخطوة عادةً ما تكون 1.8 درجة، 0.9 درجة

تضمن وحدة التشفير الدورانية الموجودة في الجزء الخلفي من عمود المحرك دقة التحكم في محرك السيرفو AC. فعلى سبيل المثال، في محرك سيرفو AC رقمي بالكامل من باناسونيك، المزود بوحدة تشفير قياسية ذات 2500 خط، تكون قيمة النبضة المكافئة 360°/10000=0.036°، وذلك بفضل تقنية التردد الرباعي المستخدمة داخل المحرك.

بالنسبة لمحرك مزود بمشفر 17 بت، يتلقى المحرك 217=131072 نبضة لكل دورة للمحرك، مما يعني أن مكافئ النبضة هو 360 درجة/131072=9.89 ثانية، وهو ما يعادل 1/655 من مكافئ النبضة لمحرك متدرج بزاوية خطوة 1.8 درجة.

خصائص مختلفة للترددات المنخفضة.

يُظهر المحرك الخطوي عند السرعات المنخفضة ظاهرة اهتزاز منخفض التردد. يرتبط تردد الاهتزاز بحالة الحمل وأداء المحرك، ويُعتبر عمومًا نصف تردد بدء تشغيل المحرك بدون حمل.

تُعدّ ظاهرة الاهتزاز منخفض التردد، الناتجة عن مبدأ عمل المحرك الخطوي، ضارةً للغاية بالتشغيل الطبيعي للآلة. عند تشغيل المحركات الخطوية بسرعات منخفضة، يُنصح عمومًا باستخدام تقنيات التخميد للتغلب على هذه الظاهرة، كإضافة مخمدات إلى المحرك، أو استخدام تقنية التقسيم الفرعي في وحدة القيادة.

يعمل محرك السيرفو AC بسلاسة فائقة ولا يهتز حتى عند السرعات المنخفضة. يتميز نظام السيرفو AC بوظيفة كبح الرنين، مما يعوض نقص صلابة الآلات، كما يتميز النظام بوظيفة تحديد التردد الداخلي، والتي تمكنه من اكتشاف نقطة الرنين في الآلات وتسهيل ضبط النظام.

أداء تشغيلي مختلف.

التحكم في محرك الخطوة هو تحكم ذو حلقة مفتوحة، وتردد بدء التشغيل العالي جدًا أو الحمل الكبير جدًا عرضة لظاهرة فقدان الخطوات أو التوقف، والسرعة العالية جدًا عند التوقف عرضة للتجاوز، لذلك لضمان دقة التحكم، يجب معالجة مشكلة زيادة السرعة وخفضها.

نظام محرك سيرفو AC للتحكم في الحلقة المغلقة، يمكن للسائق أخذ عينات مباشرة من إشارة التغذية الراجعة لمشفر المحرك، والتركيب الداخلي لحلقة الموضع وحلقة السرعة، بشكل عام لن يظهر فقدان الخطوة أو ظاهرة التجاوز في محرك الخطوة، ويكون أداء التحكم أكثر موثوقية.

باختصار، يتفوق نظام المؤازرة AC على محرك الخطوة في العديد من جوانب الأداء. ولكن في بعض التطبيقات الأقل تطلبًا، يُستخدم محرك الخطوة غالبًا كمحرك تنفيذ. تُعد الطابعة ثلاثية الأبعاد مثالًا على ذلك، ونظرًا لارتفاع تكلفة محرك المؤازرة، يُفضل استخدام محرك الخطوة بشكل عام.