Qual é a diferença entre motores de passo e servomotores?

Não sei ao certo qual é a diferença entre um motor de passo e um servomotor. Alguém poderia explicar isso para mim?

Além disso, como esses motores se comportam quando são pausados ​​ou desligados, eles têm força de resistência suficiente para manter algo em posição (digamos 1kg) ou eu preciso fazer algo especial para isso?

Qual destes dois você acha que seria a melhor escolha para um aplicativo em que eu gostaria de ter movimento lento em pequenos passos (ou seja, precisarei de um passo muito pequeno seguido de uma pausa nessa posição e depois de outro pequeno passo e assim por diante) e eu preferiria que cada etapa fosse alterada exatamente nos mesmos graus).

Contexto para esta pergunta: quero criar um equipamento de timelapse que garimpe e incline uma câmera DSLR por um período de tempo.

Enquanto a outra resposta atual para esta pergunta cita uma resposta bastante abrangente, cortesia de WikiPedia, aqui está um TL; DR simplificado:

Motor de passo : move-se em etapas , com um número fixo de etapas por rotação. Assim, controlável em qualquer número de rotações, em saltos do tamanho da etapa.

Pode ser unidirecional ou bidirecional. Cada etapa é exatamente o mesmo número de graus .

O torque de retenção é (relativamente) alto e um torque de retenção reduzido é sustentado mesmo com as bobinas desenergizadas .

Servo motor (especificamente, servos de hobby): Move-se suavemente de uma "posição de repouso" para uma "posição de destino", trabalha para manter essa posição até o sinal de controle mudar. Sem etapas .

Faixa de desvio inerentemente bidirecional, mas inerentemente limitada. O controle analógico puro é uma opção. Controle não necessariamente linear, no entanto.

O torque de retenção depende do motor sendo energizado , diferentemente dos steppers.

Servos de hobby típicos vão de -90 graus a +90 graus, ou -170 graus a +170 graus. Servos multivoltas irão de x revoluções de desvio de repouso em uma direção, para x revoluções na direção oposta.

Para um controlador de panorâmica / inclinação, um motor de passo corresponde à descrição da pergunta, pois a panorâmica / inclinação suave não é um requisito. Se for necessário suavizar o movimento, é possível obter uma redução de marcha alta o suficiente no stepper.

Há muito barulho nas respostas a esta pergunta que parece estar em conflito com "servo motor" como um termo genérico para uma variedade de sistemas servo de feedback em malha fechada e "servo motor", usado basicamente exclusivamente na comunidade de modelos RC.

Observe que o "servo motor" NÃO se refere especificamente aos atuadores de servomotores de rotação não contínua com feedback do potenciômetro controlado por duração do pulso, conforme usados ​​no modelo RC e na comunidade hobby. Ele tem amplo uso em uma variedade de aplicações de controle industrial e CNC, a grande maioria das quais não seria reconhecível de forma alguma para uma pessoa que pensa em um "servo motor" como as pequenas coisas que você coloca em um modelo de RC ou robô de brinquedo .

De qualquer forma, fundamentalmente, um servo motor é a combinação de um motor e um mecanismo de feedback, que é usado em conjunto com um servo controlador que controla a energia do motor para controlar sua posição. O controlador, motor e sistema de feedback formam um sistema servo .

Agora, uma coisa que você pode perceber aqui é que essa é uma definição muito ampla. Isso é verdade. De fato, se você adicionar o elemento de feedback e controle a um motor de passo, um motor de passo pode ser (parte de) um servomotor! (Na verdade, tenho um estágio XY controlado por movimento que usa steppers com codificadores ópticos para feedback e, como tal, é "controlado por servo" para um projeto em que estou trabalhando).

O mecanismo de servo-RC que é tão comumente associado ao termo servo-motor mais genérico é de fato um tipo de sistema de servo-motor, mas é um subconjunto de termos, não a totalidade.

Provavelmente 99% da automação industrial e controle de computador usa mecanismos de acionamento que se enquadram na faixa "servo motor", mas eles têm muito menos exposição na internet (é um campo especializado), de modo que o "servo" hobby passou a dominar o uso comum do termo e confundir as pessoas que estão apenas se interessando por eletrônicos.

No que diz respeito à sua pergunta, precisamos que você esclareça se está se referindo especificamente a servos RC no estilo hobby ou ao "servo" mais genérico ao fazer sua pergunta.

Realisticamente, um sistema de servo-motor projetado corretamente irá superar um motor de passo em cada categoria de lado da facilidade de design, mas seu aplicativo pode não precisar de desempenho suficiente para tornar o esforço adicional digno de pena, e um sistema de passo pode ser totalmente capaz da tarefa.

Além disso, você pode usar um motor de passo como elemento de motor em um sistema servo , adicionando feedback de malha fechada ao redor do motor (geralmente através de um codificador de algum tipo).
No entanto, os steppers são normalmente usados ​​porque geralmente podem funcionar bem o suficiente sem feedback em circuito fechado, e isso reduz o custo geral do sistema, não exigindo codificadores adicionais.

Depois de codificar, geralmente é possível obter melhores características de torque usando servomotores CC escovados de preço equivalente no lugar de motores de passo, com o loop de controle fornecendo a precisão necessária que é perdida pelo uso dos servomotores escovados.

Google é seu amigo. De https://www.modmypi.com/blog/whats-the-difference-between-dc-servo-stepper-motors

Servo Motors

Servomotores são geralmente um conjunto de quatro coisas: um motor CC, um conjunto de engrenagens, um circuito de controle e um sensor de posição (geralmente um potenciômetro).

A posição dos servomotores pode ser controlada com mais precisão do que a dos motores CC padrão, e eles geralmente têm três fios (potência, terra e controle). A energia dos servomotores é aplicada constantemente, com o circuito do servocontrole regulando o consumo para acionar o motor. Os servomotores são projetados para tarefas mais específicas em que a posição precisa ser definida com precisão, como controlar o leme em um barco ou mover um braço ou perna de robô dentro de um determinado intervalo.

Os servomotores não giram livremente como um motor CC padrão. Em vez disso, o ângulo de rotação é limitado a 180 graus (aproximadamente) para frente e para trás. Os servomotores recebem um sinal de controle que representa uma posição de saída e aplica energia ao motor CC até que o eixo gire para a posição correta, determinada pelo sensor de posição.

PWM é usado para o sinal de controle dos servomotores. No entanto, diferentemente dos motores CC, é a duração do pulso positivo que determina a posição, e não a velocidade, do eixo servo. Um valor de pulso neutro dependente do servo (geralmente em torno de 1,5 ms) mantém o eixo do servo na posição central. Aumentar esse valor de pulso fará com que o servo gire no sentido horário, e um pulso menor gire o eixo no sentido anti-horário. O pulso do servocontrole geralmente é repetido a cada 20 milissegundos, essencialmente dizendo ao servo para onde ir, mesmo que isso signifique permanecer na mesma posição.

Quando um servo é comandado a se mover, ele se move para a posição e a mantém, mesmo que a força externa empurre contra ele. O servo resistirá ao sair dessa posição, com a quantidade máxima de força resistiva que o servo pode exercer sendo a classificação de torque desse servo.

Motores de passo

Um motor de passo é essencialmente um servo motor que usa um método diferente de motorização. Onde um servomotor usa um motor CC de rotação contínua e um circuito controlador integrado, os motores de passo utilizam vários eletroímãs dentados dispostos em torno de uma engrenagem central para definir a posição.

Os motores de passo requerem um circuito de controle externo ou um microcontrolador (por exemplo, um Raspberry Pi ou Arduino) para energizar individualmente cada eletroímã e fazer o eixo do motor girar. Quando o eletroímã 'A' é acionado, ele atrai os dentes da engrenagem e os alinha, ligeiramente desviado do próximo eletroímã 'B'. Quando 'A' é desligado e 'B' ligado, a engrenagem gira levemente para alinhar com 'B' e assim por diante ao redor do círculo, com cada eletroímã ao redor da engrenagem energizando e desenergizando, por sua vez, para criar rotação. Cada rotação de um eletroímã para o próximo é chamada de "passo" e, portanto, o motor pode ser girado por ângulos de passo pré-definidos precisos através de uma rotação completa de 360 ​​graus.

Motores de passo estão disponíveis em duas variedades; unipolar ou bipolar. Os motores bipolares são o tipo mais forte de motor de passo e geralmente têm quatro ou oito derivações. Eles possuem dois conjuntos de bobinas eletromagnéticas internamente, e o passo é alcançado alterando a direção da corrente nessas bobinas. Motores unipolares, identificáveis ​​por terem 5,6 ou até 8 fios, também possuem duas bobinas, mas cada uma possui uma derivação central. Motores unipolares podem pisar sem ter que reverter a direção da corrente nas bobinas, simplificando a eletrônica. No entanto, como a torneira central é usada para energizar apenas metade de cada bobina de cada vez, elas normalmente têm menos torque que a bipolar.

O projeto do motor de passo fornece um torque constante de retenção sem a necessidade de alimentação do motor e, desde que o motor seja usado dentro de seus limites, erros de posicionamento não ocorrem, pois os motores de passo têm estações fisicamente predefinidas.

Se você deseja economizar energia e mantém o torque por um longo tempo, sugiro comprar um desses motores com freio EM (freio eletromagnético) geralmente NC (normalmente fechado. Você aplica uma tensão no freio para liberar e no motor) pode mover-se livremente quando você atinge a posição desejada, você desliga a corrente do freio, agora a mecânica é acionada.