Qual è la differenza tra motori passo-passo e servomotori?

Non sono sicuro di capire quale sia la differenza tra un motore passo-passo e un servomotore. Qualcuno potrebbe spiegarmi questo?

Inoltre, come si comportano questi motori quando sono in pausa o spenti, hanno una forza di resistenza sufficiente per mantenere qualcosa in posizione (diciamo 1 kg) o devo fare qualcosa di speciale per questo?

Quale di questi due pensi che sarebbe una scelta migliore per un'applicazione in cui vorrei avere un movimento lento a piccoli passi (cioè avrò bisogno di un passo molto piccolo seguito da una pausa in quella posizione e poi un altro piccolo passo e così e preferirei che ogni passaggio cambi esattamente con gli stessi gradi).

Contesto di questa domanda: voglio creare un impianto di timelapse che esegua la panoramica e l'inclinazione di una fotocamera DSLR per un periodo di tempo.

Mentre l'altra risposta attuale a questa domanda cita una risposta abbastanza completa per gentile concessione di WikiPedia, ecco un TL semplificato: DR:

Motore passo-passo : si muove a passi , con un numero fisso di passi per giro. Pertanto, controllabile attraverso qualsiasi numero di giri, in salti della dimensione del gradino.

Potrebbe essere unidirezionale o bidirezionale. Ogni passaggio corrisponde esattamente allo stesso numero di gradi .

La coppia di mantenimento è (relativamente) elevata e una coppia di mantenimento ridotta viene sostenuta anche con bobine diseccitate .

Servomotore (in particolare servi per hobby): si sposta agevolmente da una "posizione di riposo" a una "posizione di destinazione", lavora per mantenere questa posizione fino a quando il segnale di controllo cambia. Nessun passo .

Intervallo di deviazione intrinsecamente bidirezionale, ma intrinsecamente limitato. Il puro controllo analogico è un'opzione. Controllo non necessariamente lineare, comunque.

La coppia di mantenimento dipende dal motore che viene eccitato , a differenza degli stepper.

I servi per hobby tipici vanno da -90 gradi a +90 gradi, o da -170 gradi a +170 gradi. I servi multigiro andranno dalla deviazione delle rivoluzioni x dal resto in una direzione, alle rivoluzioni x nella direzione opposta.

Per un controller di panoramica / inclinazione, un motore passo-passo corrisponde alla descrizione nella domanda, poiché la panoramica / inclinazione uniforme non è un requisito. Se è necessario un livellamento del movimento, è possibile ottenere una riduzione dell'ingranaggio sufficientemente elevata sullo stepper.

C'è un sacco di rumore nelle risposte a questa domanda che sembrano confondere "servomotore" come un termine generico per una varietà di servosistemi di feedback ad anello chiuso e "servomotore" come usato essenzialmente esclusivamente all'interno della comunità del modello RC.

Si noti che "servomotore" NON si riferisce specificamente agli attuatori "servo" a rotazione non continua con potenziometro a retroazione controllata in base alla durata dell'impulso, utilizzati nel modello RC e nella comunità di hobbisti. Ha un ampio utilizzo in una varietà di applicazioni di controllo industriale e CNC, la maggior parte delle quali non sarebbe riconoscibile in alcun modo a una persona che pensa a un "servomotore" come le piccole cose che metti in un modello RC o in un robot giocattolo .

In ogni caso, fondamentalmente, un servomotore è la combinazione di un motore e un meccanismo di feedback, che viene utilizzato insieme a un servo controller che controlla l'alimentazione del motore per controllarne la posizione. Il controller, il motore e il sistema di feedback formano un servosistema .

Ora, una cosa che potresti capire qui è che questa è una definizione molto ampia. Questo è vero. Infatti, se si aggiunge l'elemento di feedback e controllo a un motore passo-passo, un motore passo-passo può essere (parte di) un servomotore! (In realtà ho uno stadio XY controllato dal movimento che utilizza stepper con encoder ottici per il feedback, e come tale è "servocontrollato" per un progetto a cui sto lavorando).

Il meccanismo RC-servo che è così comunemente confuso con il termine più generico del servomotore è in effetti un tipo di sistema servomotore, ma è un sottoinsieme del termine, non del tutto.

Probabilmente il 99% dell'automazione industriale e del controllo computerizzato utilizza meccanismi di azionamento che rientrano nel banner "servomotore", ma hanno un'esposizione molto inferiore su Internet (è un campo di specialità), quindi l'hobby "servo" è diventato il dominio uso comune del termine e confondere l'inferno delle persone che si stanno solo interessando all'elettronica.

Per quanto riguarda la tua domanda, abbiamo bisogno che tu chiarisca se ti riferisci specificamente ai servi RC in stile hobby o al "servo" più generico quando fai la tua domanda.

Realisticamente, un sistema servomotore progettato correttamente supererà un motore passo-passo in ogni categoria oltre alla facilità di progettazione, ma l'applicazione potrebbe non aver bisogno di prestazioni sufficienti per rendere utile lo sforzo aggiuntivo e un sistema stepper potrebbe essere completamente in grado di svolgere il compito.

Inoltre, è possibile utilizzare un motore passo-passo come elemento motore in un servo sistema , con l'aggiunta di retroazione ad anello chiuso attorno al motore (generalmente mediante un encoder di qualche tipo).
Tuttavia, gli stepper vengono normalmente utilizzati perché spesso possono funzionare abbastanza bene senza feedback ad anello chiuso e ciò riduce il costo complessivo del sistema non richiedendo gli encoder aggiuntivi.

Una volta che si dispone di encoder, in genere è possibile ottenere caratteristiche di coppia migliori utilizzando servomotori DC spazzolati a prezzi equivalenti al posto dei motori stepper, con l'anello di controllo che fornisce la precisione richiesta che viene persa dall'uso dei servomotori spazzolati.

Google è tuo amico. Da https://www.modmypi.com/blog/whats-the-difference-between-dc-servo-stepper-motors

Servomotori

I servomotori sono generalmente un insieme di quattro cose: un motore a corrente continua, un set di ingranaggi, un circuito di controllo e un sensore di posizione (di solito un potenziometro).

La posizione dei servomotori può essere controllata in modo più preciso rispetto a quelli dei motori DC standard e di solito hanno tre fili (alimentazione, terra e controllo). L'alimentazione ai servomotori viene costantemente applicata, con il circuito di servocontrollo che regola l'assorbimento per azionare il motore. I servomotori sono progettati per compiti più specifici in cui la posizione deve essere definita con precisione, ad esempio il controllo del timone su una barca o lo spostamento di un braccio robotico o di una gamba robotizzata entro un determinato intervallo.

I servomotori non ruotano liberamente come un motore DC standard. Invece l'angolo di rotazione è limitato a 180 gradi (circa) avanti e indietro. I servomotori ricevono un segnale di controllo che rappresenta una posizione di uscita e applica l'alimentazione al motore CC fino a quando l'albero gira nella posizione corretta, determinata dal sensore di posizione.

PWM viene utilizzato per il segnale di controllo dei servomotori. Tuttavia, a differenza dei motori a corrente continua, è la durata dell'impulso positivo che determina la posizione, anziché la velocità, dell'albero servo. Un valore di impulso neutro dipendente dal servo (di solito circa 1,5 ms) mantiene l'albero del servo in posizione centrale. Aumentando quel valore di impulso, il servo ruoterà in senso orario, e un impulso più breve ruoterà l'albero in senso antiorario. L'impulso del servocomando viene di solito ripetuto ogni 20 millisecondi, essenzialmente dicendo al servo dove andare, anche se ciò significa rimanere nella stessa posizione.

Quando viene comandato a un servo di muoversi, si sposterà nella posizione e manterrà quella posizione, anche se la forza esterna spinge contro di essa. Il servo resisterà uscendo da quella posizione, con la massima forza resistiva che il servo può esercitare essendo la coppia nominale di quel servo.

Motori passo-passo

Un motore passo-passo è essenzialmente un servomotore che utilizza un diverso metodo di motorizzazione. Laddove un servomotore utilizza un motore CC a rotazione continua e un circuito di controllo integrato, i motori passo-passo utilizzano più elettromagneti dentati disposti attorno a un ingranaggio centrale per definire la posizione.

I motori passo-passo richiedono un circuito di controllo esterno o un microcontrollore (ad esempio un Raspberry Pi o Arduino) per eccitare individualmente ciascun elettromagnete e far girare l'albero del motore. Quando l'elettromagnete 'A' è alimentato, attira i denti dell'ingranaggio e li allinea, leggermente sfalsati rispetto al successivo elettromagnete 'B'. Quando 'A' viene spento e 'B' attivato, l'ingranaggio ruota leggermente per allinearsi con 'B', e così via attorno al cerchio, con ciascun elettromagnete attorno all'ingranaggio che si eccita e si diseccita a sua volta per creare rotazione. Ogni rotazione da un elettromagnete a quello successivo è chiamata "passo", e quindi il motore può essere ruotato con precisi angoli di passo predefiniti attraverso una rotazione completa di 360 gradi.

I motori passo-passo sono disponibili in due varietà; unipolare o bipolare. I motori bipolari sono il tipo più potente di motore passo-passo e di solito hanno quattro o otto derivazioni. Hanno due serie di bobine elettromagnetiche internamente e il passo si ottiene cambiando la direzione della corrente all'interno di quelle bobine. I motori unipolari, identificabili con 5,6 o anche 8 fili, hanno anche due bobine, ma ognuna ha un rubinetto centrale. I motori unipolari possono spostarsi senza dover invertire la direzione della corrente nelle bobine, semplificando l'elettronica. Tuttavia, poiché il rubinetto centrale viene utilizzato per eccitare solo metà di ogni bobina alla volta, in genere hanno una coppia inferiore rispetto al bipolare.

Il design del motore passo-passo fornisce una coppia di mantenimento costante senza la necessità di alimentare il motore e, a condizione che il motore venga utilizzato entro i suoi limiti, non si verificano errori di posizionamento, poiché i motori passo-passo hanno stazioni fisicamente predefinite.

Se vuoi risparmiare energia e stai trattenendo la coppia per molto tempo, suggerirei di acquistare uno di questi motori con freno EM (freno elettromagnetico) di solito NC (normalmente chiuso. Applichi una tensione per il freno per rilasciare e il motore può muoversi liberamente quando si raggiunge la posizione desiderata si spegne la corrente del freno, ora la meccanica è attivata.