В чем разница между шаговыми двигателями и серводвигателями?

Я не уверен, что понимаю разницу между шаговым двигателем и серводвигателем. Может ли кто-нибудь объяснить это мне?

Кроме того, как эти двигатели ведут себя, когда они поставлены на паузу или выключены, достаточно ли у них силы сопротивления, чтобы что-то удерживать в позиции (скажем, 1 кг), или мне нужно сделать что-то особенное для этого?

Как вы думаете, какой из этих двух вариантов будет лучшим выбором для приложения, в котором я хотел бы, чтобы медленное движение выполнялось небольшими шагами (т.е. мне понадобится очень маленький шаг с последующей паузой в этой позиции, а затем еще один маленький шаг и так далее). и я бы предпочел, чтобы все шаги менялись одинаково).

Контекст для этого вопроса: я хочу создать замедленную установку, которая будет панорамировать и наклонять зеркальную камеру в течение определенного периода времени.

В то время как другой текущий ответ на этот вопрос цитирует достаточно полный ответ, любезно предоставленный WikiPedia, вот упрощенный TL; DR:

Шаговый двигатель : шаг за шагом , с фиксированным числом шагов на оборот. Таким образом, управляемый через любое количество оборотов, в прыжках размера шага.

Может быть однонаправленным или двунаправленным. Каждый шаг имеет одинаковое количество градусов .

Удерживающий крутящий момент (относительно) высок, и сниженный удерживающий крутящий момент поддерживается даже при обесточенных катушках .

Серводвигатель (в частности, сервоприводы для хобби): плавно перемещается из «положения покоя» в «заданное положение», работает для сохранения этого положения до изменения управляющего сигнала. Нет шагов .

По своей сути двунаправленный, но по сути ограниченный диапазон отклонений. Чистый аналоговый контроль является опцией. Не обязательно линейный контроль, хотя.

Удерживающий момент зависит от включенного двигателя , в отличие от шаговых двигателей .

Типичные сервоприводы для хобби будут колебаться от -90 градусов до +90 градусов или от -170 градусов до +170 градусов. Многооборотные сервоприводы перейдут от x отклонений оборотов от покоя в одном направлении до x оборотов в противоположном направлении.

Для контроллера панорамирования / наклона шаговый двигатель соответствует описанию в вопросе, поскольку плавное панорамирование / наклон не требуется. Если требуется сглаживание движения, то достигается достаточно высокое снижение передачи на шаговом двигателе.

В ответах на этот вопрос много шума, который, по-видимому, связывает «серводвигатель» как общий термин для разнообразных сервосистем с обратной связью и «серводвигатель», которые используются в основном исключительно в модельном сообществе RC.

Обратите внимание, что «серводвигатель» НЕ относится конкретно к сервоприводам с непрерывным вращением с обратной связью по потенциометру с обратной связью, которые используются в модели RC и сообществе любителей. Он широко используется в различных сферах промышленного управления и ЧПУ, подавляющее большинство из которых никак не могут быть узнаваемы человеком, который считает «серводвигатель» мелочами, которые вы вкладываете в модель RC или игрушечного робота. ,

В любом случае, по сути, серводвигатель представляет собой комбинацию двигателя и механизма обратной связи, который используется вместе с сервоконтроллером, который управляет мощностью двигателя, чтобы контролировать его положение. Контроллер, двигатель и система обратной связи образуют сервосистему .

Теперь одна вещь, которую вы можете понять здесь, это то, что это очень широкое определение. Это правда. Фактически, если вы добавите элемент обратной связи и управления в шаговый двигатель, шаговый двигатель может быть (частью) серводвигателя! (У меня на самом деле есть XY-стадия с управлением движением, которая использует степперы с оптическими энкодерами для обратной связи, и, как таковая, является «серво-управляемой» для проекта, над которым я работаю).

Механизм RC-сервопривода, который так часто ассоциируется с более общим термином сервомотора, действительно является типом сервомоторной системы, но это подмножество термина, а не совокупность.

Вероятно, в 99% случаев промышленной автоматизации и компьютерного управления используются приводные механизмы, которые попадают под баннер «серводвигатель», но они имеют гораздо меньшую экспозицию в Интернете (это специальная область), поэтому хобби «серво» стало доминировать в общее использование термина, и чертовски запутывают людей, которые только начинают интересоваться электроникой.

Что касается вашего вопроса, нам нужно, чтобы вы уточнили, имеете ли вы в виду конкретно сервоприводы RC в стиле хобби или более общее «сервопривод», когда задаете свой вопрос.

Реально, правильно разработанная система сервомоторов превзойдет шаговый двигатель во всех категориях, кроме легкости проектирования, но вашему приложению может не потребоваться достаточная производительность, чтобы дополнительные усилия стоили того, и шаговая система может быть полностью способна выполнить эту задачу.

Кроме того, вы можете использовать шаговый двигатель в качестве двигателя элемента в серво системе , путем добавления обратной связи с замкнутым контуром вокруг двигателя ( как правило , с помощью кодера некоторого вида).
Однако обычно используются степперы, потому что они часто могут работать достаточно хорошо без обратной связи по замкнутому циклу, что снижает общую стоимость системы, не требуя дополнительных кодеров.

Если у вас есть энкодеры, вы, как правило, можете получить лучшие характеристики крутящего момента, используя равноправные щеточные серводвигатели постоянного тока вместо шаговых двигателей, а контур управления обеспечивает необходимую точность, которая теряется при использовании щеточных серводвигателей.

Google твой друг. С https://www.modmypi.com/blog/whats-the-difference-between-dc-servo-stepper-motors

Серво Моторс

Серводвигатели, как правило, представляют собой сборку из четырех элементов: двигатель постоянного тока, комплект редуктора, цепь управления и датчик положения (обычно потенциометр).

Положение серводвигателей может контролироваться более точно, чем положение стандартных двигателей постоянного тока, и они обычно имеют три провода (питание, заземление и управление). Постоянно подается питание на серводвигатели, причем цепь сервоуправления регулирует тягу для привода двигателя. Серводвигатели предназначены для более специфических задач, когда необходимо точно определить положение, например, управление рулем на лодке или перемещение роботизированной руки или ноги робота в пределах определенного диапазона.

Серводвигатели не вращаются свободно, как стандартный двигатель постоянного тока. Вместо этого угол поворота ограничен 180 градусами (или около того) назад и вперед. Серводвигатели получают управляющий сигнал, который представляет выходное положение и подает питание на двигатель постоянного тока, пока вал не повернется в правильное положение, определенное датчиком положения.

ШИМ используется для управляющего сигнала серводвигателей. Однако, в отличие от двигателей постоянного тока, длительность положительного импульса определяет положение, а не скорость, серво вала. Нейтральное значение импульса, зависящее от сервопривода (обычно около 1,5 мс), удерживает вал сервопривода в среднем положении. При увеличении этого значения импульса сервопривод поворачивается по часовой стрелке, а более короткий импульс поворачивает вал против часовой стрелки. Импульс сервоуправления обычно повторяется каждые 20 миллисекунд, по сути говоря, серво указывает, куда двигаться, даже если это означает, что он остается в том же положении.

Когда сервоприводу предписано двигаться, он переместится в положение и удержит это положение, даже если внешняя сила будет давить на него. Сервопривод будет сопротивляться выходу из этого положения, при этом максимальная сила сопротивления, которую сервопривод может оказать, является номинальным крутящим моментом этого сервопривода.

Степпер Моторс

Шаговый двигатель - это, по сути, серводвигатель, который использует другой метод моторизации. В тех случаях, когда в серводвигателе используется двигатель постоянного тока с непрерывным вращением и встроенная схема контроллера, в шаговых двигателях используются многочисленные зубчатые электромагниты, расположенные вокруг центральной шестерни для определения положения.

Для шаговых двигателей требуется внешняя схема управления или микроконтроллер (например, Raspberry Pi или Arduino) для индивидуального включения каждого электромагнита и вращения вала двигателя. Когда на электромагнит «А» подается питание, он притягивает зубья шестерни и выравнивает их, слегка смещая относительно следующего электромагнита «В». Когда «А» выключен, а «В» включен, редуктор слегка вращается, чтобы выровняться с «В», и так далее по кругу, при этом каждый электромагнит вокруг редуктора включается и выключается по очереди, чтобы создать вращение. Каждое вращение от одного электромагнита к следующему называется «шагом», и, таким образом, двигатель может поворачиваться на точные заранее определенные углы шага через полный поворот на 360 градусов.

Шаговые двигатели доступны в двух вариантах; униполярный или биполярный. Биполярные двигатели являются наиболее мощным типом шагового двигателя и обычно имеют четыре или восемь выводов. У них есть два набора электромагнитных катушек внутри, и шаг достигается путем изменения направления тока внутри этих катушек. У униполярных двигателей, которые можно определить по 5,6 или даже 8 проводам, также есть две катушки, но у каждого есть центральный отвод. Однополярные двигатели могут работать без изменения направления тока в катушках, что упрощает электронику. Однако, поскольку центральный отвод используется для подачи питания только на половину каждой катушки, в то время как они обычно имеют меньший крутящий момент, чем биполярный.

Конструкция шагового двигателя обеспечивает постоянный удерживающий момент без необходимости питания двигателя и, при условии, что двигатель используется в его пределах, ошибок позиционирования не возникает, поскольку шаговые двигатели имеют физически предварительно определенные станции.

Если вы хотите сэкономить энергию и долго удерживаете крутящий момент, я бы посоветовал купить любой из этих двигателей с электромагнитным тормозом (электромагнитный тормоз), обычно NC (нормально замкнутый). Вы прикладываете напряжение для отпускания тормоза и двигателя может свободно перемещаться, когда вы достигнете желаемого положения, вы отключите ток торможения, теперь механический привод.