¿Cuál es la diferencia entre los motores paso a paso y los servomotores?

Si bien la otra respuesta actual a esta pregunta cita una respuesta lo suficientemente completa como cortesía de WikiPedia, aquí hay un TL simplificado; DR:

Motor paso a paso : se mueve en pasos , con un número fijo de pasos por revolución. Por lo tanto, controlable a través de cualquier número de revoluciones, en saltos del tamaño del paso.

Podría ser unidireccional o bidireccional. Cada paso es exactamente el mismo número de grados .

El par de retención es (relativamente) alto, y un par de retención reducido se mantiene incluso con las bobinas desactivadas .

Servo motor (específicamente, servos de hobby): se mueve suavemente desde una "posición de reposo" a una "posición de destino", trabaja para mantener esta posición hasta que la señal de control cambie. Sin pasos .

Intervalo bidireccional inherentemente, pero inherentemente limitado de desviación. El control analógico puro es una opción. Sin embargo, no necesariamente control lineal.

El par de retención depende de que el motor esté energizado , a diferencia de los motores paso a paso.

Los servos típicos de pasatiempos van desde, por ejemplo, -90 grados a +90 grados, o -170 grados a +170 grados. Los servos multivueltas irán de x revoluciones de desviación de reposo en una dirección, a x revoluciones en la dirección opuesta.

Para un controlador de paneo / inclinación, un motor paso a paso coincide con la descripción de la pregunta, ya que el paneo / inclinación suave no es un requisito. Si se requiere suavizar el movimiento, entonces se logra una reducción del engranaje lo suficientemente alta en el paso a paso.

Hay un montón de ruido en las respuestas a esta pregunta que parece estar confundiendo "servomotor" como un término genérico para una variedad de servo sistemas de retroalimentación de circuito cerrado, y "servomotor" como se usa básicamente exclusivamente en el RC comunidad modelo

Tenga en cuenta que el "servomotor" no NO específicamente se refiere a los actuadores "servo" de rotación no continua con control de potenciómetro controlado por pulsos que se utilizan dentro del RC Comunidad modelo y aficionada. Tiene amplio uso en una variedad de control industrial y aplicaciones CNC, la gran mayoría de las cuales no serían reconocibles de ninguna manera para una persona que piensa en un "servomotor". "como las pequeñas cosas que pones en un modelo RC o robot de juguete.

De todos modos, fundamentalmente, un servo motor es la combinación de un motor y un mecanismo de retroalimentación, que se usa junto con un servocontrolador que controla la potencia del motor para controlar su posición. El controlador, motor y sistema de retroalimentación. un sistema servo .

Ahora, una cosa que pueden darse cuenta aquí es que esta es una definición muy amplia. Esto es verdad. De hecho, si agrega el elemento de retroalimentación y control a un motor paso a paso, ¡un motor paso a paso puede ser (parte de) un servomotor! (en realidad tengo una etapa XY controlada por movimiento que usa motores paso a paso con óptica codificadores para retroalimentación, y como tales están "servocontrolados" para un proyecto en el que estoy trabajando).

El mecanismo de servo RC que se combina tan comúnmente con el término servomotor más genérico es de hecho un tipo de sistema servo motor, pero es un subconjunto de término, no la totalidad.

Probablemente el 99% de la automatización industrial y el control por computadora utilizan mecanismos de accionamiento que se encuentran bajo la bandera del "motor servo", pero tienen una exposición mucho menor en Internet (es un campo especializado), por lo que ha llegado el hobby "servo". para dominar el uso común del término y confundir a la gente que simplemente se está interesando en la electrónica.

Con respecto a su pregunta, necesitamos que aclare si se está refiriendo a los servos RC de estilo pasatiempo específicamente o al "servo" más genérico cuando haga su pregunta.

De manera realista, un sistema de servomotor adecuadamente diseñado superará a un motor paso a paso en todas las categorías aparte de la facilidad de diseño, pero es posible que su aplicación no necesite el rendimiento suficiente para hacer que el esfuerzo adicional valga la pena, y un paso a paso El sistema puede ser completamente capaz de realizar la tarea.

Además, puede usar un motor paso a paso como elemento motor en un servo sistema , agregando retroalimentación de circuito cerrado alrededor del motor (generalmente a través de un codificador de algunos ordenar).
Sin embargo, los steppers se usan normalmente porque a menudo pueden funcionar bien lo suficiente sin retroalimentación en bucle cerrado, y eso reduce el costo general del sistema al no requerir los codificadores adicionales.

Una vez que tiene los codificadores, generalmente puede obtener mejores características de par al utilizar servomotores de CC con escobillas de precio equivalente en lugar de motores paso a paso, con el lazo de control que suministra la precisión requerida que se pierde con el uso de los servomotores de escobillas .

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Servomotores

Los servomotores son generalmente un conjunto de cuatro cosas: un motor de CC, un conjunto de engranajes, un circuito de control y un sensor de posición (generalmente un potenciómetro).

La posición de los servomotores se puede controlar con mayor precisión que la de los motores de CC estándar, y por lo general tienen tres cables (alimentación, conexión a tierra y control). La potencia de los servomotores se aplica constantemente, con el circuito de control de servo que regula la extracción para impulsar el motor. Los servomotores están diseñados para tareas más específicas en las que la posición debe definirse con precisión, como controlar el timón en un bote o mover un brazo robótico o una pata de robot dentro de un cierto rango.

Los servomotores no giran libremente como un motor de CC estándar. En cambio, el ángulo de rotación se limita a 180 grados (más o menos) de ida y vuelta. Los servomotores reciben una señal de control que representa una posición de salida y aplica energía al motor de CC hasta que el eje gire a la posición correcta, determinada por el sensor de posición.

PWM se utiliza para la señal de control de los servomotores. Sin embargo, a diferencia de los motores de CC, es la duración del impulso positivo lo que determina la posición, en lugar de la velocidad, del eje servo. Un valor de pulso neutral que depende del servo (generalmente alrededor de 1,5 ms) mantiene el eje del servo en la posición central. Aumentar ese valor de pulso hará que el servo gire hacia la derecha, y un pulso más corto girará el eje hacia la izquierda. El pulso de control del servo generalmente se repite cada 20 milisegundos, esencialmente le indica al servo a dónde ir, incluso si eso significa permanecer en la misma posición.

Cuando se ordena a un servo que se mueva, se moverá a la posición y mantendrá esa posición, incluso si la fuerza externa lo empuja. El servo resistirá el movimiento fuera de esa posición, con la fuerza máxima resistiva que el servo puede ejercer siendo la clasificación de torque de ese servo.

Motores paso a paso

Un motor paso a paso es esencialmente un servomotor que utiliza un método diferente de motorización. Cuando un servomotor utiliza un motor de CC de rotación continua y un circuito controlador integrado, los motores paso a paso utilizan múltiples electroimanes dentados dispuestos alrededor de un engranaje central para definir la posición.

Los motores paso a paso requieren un circuito de control externo o microcontrolador (por ejemplo, una Raspberry Pi o Arduino) para energizar individualmente cada electroimán y hacer que gire el eje del motor. Cuando el electroimán ‘A’ recibe alimentación, atrae los dientes del engranaje y los alinea, con un ligero desfase del siguiente electroimán ‘B’. Cuando ‘A’ está apagado y ‘B’ está encendido, el engranaje gira ligeramente para alinearse con ‘B’, y así sucesivamente alrededor del círculo, con cada electroimán alrededor del engranaje energizando y desenergizando a su vez para crear rotación. Cada rotación de un electroimán al siguiente se denomina "escalón" y, por lo tanto, el motor puede girarse mediante ángulos de escalón predefinidos precisos a través de una rotación completa de 360 grados.

Los motores paso a paso están disponibles en dos variedades; unipolar o bipolar. Los motores bipolares son el tipo más fuerte de motor paso a paso y generalmente tienen cuatro u ocho conductores. Tienen dos juegos de bobinas electromagnéticas internamente, y la aceleración se logra al cambiar la dirección de la corriente dentro de esas bobinas. Los motores unipolares, identificables por tener 5,6 o incluso 8 cables, también tienen dos bobinas, pero cada uno tiene una toma central. Los motores unipolares pueden pisar sin tener que invertir la dirección de la corriente en las bobinas, haciendo que la electrónica sea más simple. Sin embargo, debido a que la toma central se usa para energizar solo la mitad de cada bobina a la vez, típicamente tienen menos torque que bipolar.

El diseño del motor paso a paso proporciona un par de mantenimiento constante sin la necesidad de que el motor esté encendido y, siempre que el motor se use dentro de sus límites, no se producen errores de posicionamiento, ya que los motores paso a paso tienen predefinidos físicamente. estaciones.

Si desea ahorrar energía y mantiene el par de torsión durante mucho tiempo, sugeriría comprar cualquiera de estos motores con freno EM (Electro Magnetic Brake), normalmente NC (normalmente cerrado. aplica una tensión para que se suelte el freno) y el motor puede moverse libremente cuando alcanza la posición deseada, apaga la corriente de freno, ahora se acciona la mecánica.