Was ist der Unterschied zwischen Schrittmotoren und Servomotoren?

Ich bin mir nicht sicher, ob ich den Unterschied zwischen einem Schrittmotor und einem Servomotor verstehe. Könnte mir das jemand erklären?

Wie verhalten sich diese Motoren auch, wenn sie angehalten oder ausgeschaltet werden, haben sie genug Widerstandskraft, um etwas in Position zu halten (sagen wir 1 kg), oder muss ich dafür etwas Besonderes tun?

Welcher dieser beiden Schritte ist Ihrer Meinung nach die bessere Wahl für eine Anwendung, bei der ich langsame Bewegungen in kleinen Schritten ausführen möchte (dh ich benötige einen sehr kleinen Schritt, gefolgt von einer Pause in dieser Position und einem weiteren kleinen Schritt und so weiter ein, und ich würde es vorziehen, wenn sich jeder Schritt genau um den gleichen Grad ändert).

Kontext für diese Frage: Ich möchte ein Zeitraffer-Rig erstellen, das eine DSLR-Kamera über einen bestimmten Zeitraum schwenkt und kippt.

Während die andere aktuelle Antwort auf diese Frage eine ausreichend umfassende Antwort mit freundlicher Genehmigung von WikiPedia zitiert, ist hier eine vereinfachte TL; DR:

Schrittmotor : Bewegt sich schrittweise mit einer festen Anzahl von Schritten pro Umdrehung. Somit über eine beliebige Anzahl von Umdrehungen in Sprüngen der Schrittgröße steuerbar.

Kann unidirektional oder bidirektional sein. Jeder Schritt hat genau die gleiche Gradzahl .

Das Haltemoment ist (relativ) hoch und ein reduziertes Haltemoment bleibt auch bei stromlosen Spulen erhalten .

Servomotor (speziell Hobby-Servos): Bewegt sich reibungslos von einer "Ruheposition" zu einer "Zielposition" und behält diese Position bei, bis sich das Steuersignal ändert. Keine Schritte .

Inhärent bidirektionaler, aber inhärent begrenzter Abweichungsbereich. Eine reine analoge Steuerung ist eine Option. Nicht unbedingt lineare Steuerung.

Das Haltemoment hängt im Gegensatz zu Steppern vom eingeschalteten Motor ab .

Typische Hobby-Servos reichen von -90 Grad bis +90 Grad oder von -170 Grad bis +170 Grad. Multiturn-Servos gehen von x Umdrehungen Abweichung von der Ruhe in eine Richtung zu x Umdrehungen in die entgegengesetzte Richtung.

Für einen Schwenk- / Neigungsregler ein Schrittmotor der Beschreibung in der Frage, da ein reibungsloses Schwenken / Kippen nicht erforderlich ist. Wenn eine Glättung der Bewegung erforderlich ist, wird dies durch eine ausreichend hohe Untersetzung des Steppers erreicht.

Die Antworten auf diese Frage enthalten viel Rauschen, das den Begriff "Servomotor" als Oberbegriff für eine Vielzahl von Regelungssystemen mit geschlossenem Regelkreis und "Servomotor", wie er im Wesentlichen ausschließlich in der RC-Modellgemeinschaft verwendet wird, in Konflikt zu bringen scheint.

Beachten Sie, dass sich "Servomotor" NICHT speziell auf die pulsdauergesteuerten Potentiometer-Rückkopplungs-Servoaktuatoren mit nicht kontinuierlicher Drehung bezieht, wie sie in der RC-Modell- und Hobby-Community verwendet werden. Es findet breite Anwendung in einer Vielzahl von industriellen Steuerungs- und CNC-Anwendungen, von denen die große Mehrheit für eine Person, die einen "Servomotor" als die kleinen Dinge betrachtet, die Sie in ein RC-Modell oder einen Spielzeugroboter stecken, in keiner Weise erkennbar wäre .

Grundsätzlich ist ein Servomotor im Grunde genommen die Kombination eines Motors und eines Rückkopplungsmechanismus, der zusammen mit einem Servoregler verwendet wird , der die Leistung des Motors steuert, um seine Position zu steuern. Die Steuerung, der Motor und das Rückkopplungssystem bilden ein Servosystem .

Nun können Sie hier feststellen, dass dies eine sehr weit gefasste Definition ist. Das ist wahr. Wenn Sie einem Schrittmotor das Rückkopplungs- und Steuerelement hinzufügen, kann ein Schrittmotor (Teil) eines Servomotors sein! (Ich habe tatsächlich eine bewegungsgesteuerte XY-Stufe, die Stepper mit optischen Encodern für die Rückmeldung verwendet und als solche für ein Projekt, an dem ich arbeite, "servogesteuert" ist.)

Der RC-Servomechanismus, der so häufig mit dem allgemeineren Begriff des Servomotors in Konflikt gebracht wird, ist zwar eine Art Servomotorsystem, aber eine Teilmenge des Begriffs, nicht die Gesamtheit.

Wahrscheinlich verwenden 99% der industriellen Automatisierung und Computersteuerung Antriebsmechanismen, die unter das Banner "Servomotor" fallen, aber sie sind im Internet viel weniger bekannt (es ist ein Spezialgebiet), so dass das Hobby "Servo" das beherrscht gebräuchliche Verwendung des Begriffs, und verwirren die Hölle von Menschen, die sich gerade für Elektronik interessieren.

In Bezug auf Ihre Frage müssen Sie klären, ob Sie sich bei Ihrer Frage speziell auf RC-Servos im Hobby-Stil oder auf das allgemeinere "Servo" beziehen .

Realistisch betrachtet , ein richtig konzipiert Servomotor - System wird einen Schrittmotor in jeder Kategorie übertrifft beiseite von der einfachen Konstruktion. Ihre Anwendung benötigt jedoch möglicherweise keine ausreichende Leistung, um den zusätzlichen Aufwand lohnenswert zu machen, und ein Schrittsystem ist möglicherweise vollständig für diese Aufgabe geeignet.

Darüber hinaus können Sie einen Schrittmotor als Motorelement in einem Servosystem verwenden , indem Sie eine Rückkopplung mit geschlossenem Regelkreis um den Motor hinzufügen (im Allgemeinen über einen Encoder).
Stepper werden jedoch normalerweise verwendet, da sie ohne Rückkopplung im geschlossenen Regelkreis häufig gut genug funktionieren können. Dies reduziert die Gesamtsystemkosten, da keine zusätzlichen Encoder erforderlich sind.

Sobald Sie Encoder haben, können Sie im Allgemeinen bessere Drehmomenteigenschaften erzielen, indem Sie gebürstete DC-Servomotoren zu gleichwertigen Preisen anstelle von Schrittmotoren verwenden, wobei der Regelkreis die erforderliche Präzision liefert, die durch die Verwendung der gebürsteten Servomotoren verloren geht.

Google ist dein Freund. Von https://www.modmypi.com/blog/whats-the-difference-between-dc-servo-stepper-motors

Servomotor

Servomotoren bestehen im Allgemeinen aus vier Elementen: einem Gleichstrommotor, einem Getriebesatz, einem Steuerkreis und einem Positionssensor (normalerweise einem Potentiometer).

Die Position von Servomotoren kann genauer gesteuert werden als die von Standard-Gleichstrommotoren, und sie haben normalerweise drei Drähte (Leistung, Masse und Steuerung). Servomotoren werden ständig mit Strom versorgt, wobei der Servosteuerkreis den Stromverbrauch für den Motor regelt. Servomotoren sind für spezifischere Aufgaben konzipiert, bei denen die Position genau definiert werden muss, z. B. die Steuerung des Ruders auf einem Boot oder das Bewegen eines Roboterarms oder eines Roboterbeins innerhalb eines bestimmten Bereichs.

Servomotoren drehen sich nicht frei wie ein Standard-Gleichstrommotor. Stattdessen ist der Drehwinkel auf 180 Grad (oder so) hin und her begrenzt. Servomotoren empfangen ein Steuersignal, das eine Ausgangsposition darstellt und den Gleichstrommotor mit Strom versorgt, bis sich die Welle in die vom Positionssensor festgelegte richtige Position dreht.

PWM wird für das Steuersignal von Servomotoren verwendet. Im Gegensatz zu Gleichstrommotoren bestimmt jedoch die Dauer des positiven Impulses eher die Position als die Drehzahl der Servowelle. Ein vom Servo abhängiger neutraler Impulswert (normalerweise ca. 1,5 ms) hält die Servowelle in der Mittelstellung. Wenn Sie diesen Impulswert erhöhen, dreht sich das Servo im Uhrzeigersinn, und ein kürzerer Impuls dreht die Welle gegen den Uhrzeigersinn. Der Servosteuerungsimpuls wird normalerweise alle 20 Millisekunden wiederholt und teilt dem Servo im Wesentlichen mit, wohin er gehen soll, selbst wenn dies bedeutet, dass er in derselben Position bleibt.

Wenn einem Servo befohlen wird, sich zu bewegen, bewegt es sich in die Position und hält diese Position, selbst wenn eine externe Kraft gegen sie drückt. Das Servo kann sich nicht aus dieser Position herausbewegen, wobei die maximale Widerstandskraft, die das Servo ausüben kann, das Drehmoment dieses Servos ist.

Schrittmotoren

Ein Schrittmotor ist im Wesentlichen ein Servomotor, der eine andere Motorisierungsmethode verwendet. Wenn ein Servomotor einen Gleichstrommotor mit kontinuierlicher Rotation und eine integrierte Steuerschaltung verwendet, verwenden Schrittmotoren mehrere gezahnte Elektromagnete, die um ein zentrales Zahnrad angeordnet sind, um die Position zu definieren.

Schrittmotoren erfordern einen externen Steuerkreis oder Mikrocontroller (z. B. einen Raspberry Pi oder Arduino), um jeden Elektromagneten einzeln zu aktivieren und die Motorwelle zum Drehen zu bringen. Wenn der Elektromagnet 'A' mit Strom versorgt wird, zieht er die Zähne des Zahnrads an und richtet sie aus, leicht versetzt zum nächsten Elektromagneten 'B'. Wenn 'A' ausgeschaltet und 'B' eingeschaltet ist, dreht sich das Zahnrad leicht, um sich an 'B' auszurichten, und so weiter um den Kreis herum, wobei jeder Elektromagnet um das Zahnrad der Reihe nach aktiviert und deaktiviert wird, um eine Drehung zu erzeugen. Jede Umdrehung von einem Elektromagneten zum nächsten wird als "Schritt" bezeichnet, und somit kann der Motor durch präzise vordefinierte Schrittwinkel durch eine volle 360-Grad-Umdrehung gedreht werden.

Schrittmotoren sind in zwei Varianten erhältlich; unipolar oder bipolar. Bipolarmotoren sind die stärksten Schrittmotortypen und haben normalerweise vier oder acht Leitungen. Sie haben intern zwei Sätze elektromagnetischer Spulen, und das Steppen wird durch Ändern der Stromrichtung innerhalb dieser Spulen erreicht. Unipolare Motoren, erkennbar an 5,6 oder sogar 8 Drähten, haben ebenfalls zwei Spulen, aber jede hat einen Mittelabgriff. Unipolare Motoren können schrittweise arbeiten, ohne die Stromrichtung in den Spulen umkehren zu müssen, was die Elektronik einfacher macht. Da der Mittelabgriff jedoch verwendet wird, um nur die Hälfte jeder Spule gleichzeitig zu erregen, haben sie typischerweise ein geringeres Drehmoment als bipolar.

Die Konstruktion des Schrittmotors bietet ein konstantes Haltemoment, ohne dass der Motor angetrieben werden muss. Sofern der Motor innerhalb seiner Grenzen verwendet wird, treten keine Positionierungsfehler auf, da Schrittmotoren physikalisch vordefinierte Stationen haben.

Wenn Sie Energie sparen möchten und das Drehmoment lange halten, würde ich empfehlen, einen dieser Motoren mit EM-Bremse (elektromagnetische Bremse) zu kaufen, normalerweise NC (normalerweise geschlossen. Sie legen eine Spannung an, damit die Bremse und der Motor gelöst werden kann sich frei bewegen, wenn Sie Ihre gewünschte Position erreichen. Sie schalten den Bremsstrom aus, jetzt wird die Mechanik betätigt.