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

Question

No estoy seguro de entender cuál es la diferencia entre un motor paso a paso y un servomotor. ¿Podría alguien explicármelo?

También cómo se comportan estos motores cuando están en pausa o apagados, ¿tienen suficiente fuerza de resistencia para mantener algo en posición (digamos 1kg) o tengo que hacer algo especial para eso?

Cuál de estos dos crees que sería una mejor opción para una aplicación en la que me gustaría tener un movimiento lento en pequeños pasos (es decir, necesitaré un paso muy pequeño seguido de una pausa en esa posición y luego otro paso pequeño y así sucesivamente, y preferiría que cada paso cambiara exactamente en los mismos grados).

Contexto para esta pregunta: Quiero crear un equipo de timelapse que haga un paneo y una inclinación de una cámara DSLR durante un período de tiempo.

Answer 1

Hay mucho ruido en las respuestas a esta pregunta que parecen estar confundiendo "servomotor" como un término genérico para una variedad de servosistemas de retroalimentación de bucle cerrado, y "servomotor" como se utiliza básicamente en exclusiva dentro de la comunidad de modelos RC.

Tenga en cuenta que "servomotor" no NO específicamente se refiere a los actuadores "servo" de rotación no continua controlados por potenciómetro de duración de impulsos, tal y como se utilizan en la comunidad de aeromodelistas y aficionados. Tiene uso amplio en un variedad de aplicaciones de control industrial y 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 se ponen en un modelo RC o un robot de juguete.

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De todos modos, fundamentalmente, un servomotor es la combinación de un motor y un mecanismo de retroalimentación, que se utiliza junto con un servocontrolador que controla la potencia del motor para controlar su posición. El controlador, el motor y el sistema de retroalimentación forman a servosistema .

Ahora bien, una cosa que debes tener en cuenta aquí es que esta es una definición muy amplia. Esto es cierto. De hecho, si se añade 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 utiliza steppers con codificadores ópticos para la retroalimentación, y como tal es "servo-controlada" para un proyecto en el que estoy trabajando).

El mecanismo RC-servo que tan comúnmente se confunde con el término más genérico de servomotor es, en efecto, un tipo del sistema de servomotores, pero es un subconjunto de plazo, no la totalidad.

Probablemente el 99% de la automatización industrial y el control por ordenador utilizan mecanismos de accionamiento que se engloban bajo la denominación de "servomotor", pero tienen mucha menos exposición en Internet (es un campo especializado), por lo que el pasatiempo "servo" ha llegado a dominar el uso común del término, y a confundir a la gente que acaba de interesarse por la electrónica.

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Con respecto a su pregunta, necesitamos que aclare si se refiere a los servos RC de tipo aficionado específicamente o el más genérico "servo" al hacer su pregunta.

Siendo realistas, un sistema de servomotor bien diseñado superará a un motor paso a paso en todas las categorías a un lado de la facilidad de diseño, pero su aplicación puede no necesitar un rendimiento suficiente para que el esfuerzo adicional merezca la pena, y un sistema de pasos puede ser totalmente capaz de la tarea.

Además, puede utilizar un motor paso a paso como elemento motor en un servo sistema El motor se puede controlar mediante un sistema de retroalimentación en bucle cerrado (generalmente a través de un codificador de algún tipo).
Sin embargo, normalmente se utilizan motores paso a paso porque a menudo pueden funcionar bien suficiente sin retroalimentación de bucle cerrado, y eso reduce el coste global del sistema al no necesitar los codificadores adicionales.

Una vez que se dispone de codificadores, generalmente se pueden obtener mejores características de par utilizando servomotores de CC con escobillas de precio equivalente en lugar de motores paso a paso, con el lazo de control que suministra la precisión necesaria que se pierde con el uso de los servomotores con escobillas.

Answer 2

No tengo ningún problema con la velocidad de cálculo con la función rasterizar:

library(raster)
## Set up a raster 
#Extent
ext <-  extent(munisCrop.shape)
#Resolution
xy <- abs(apply(as.matrix(bbox(ext)), 1, diff))
r <- raster(ext, ncol=xy[1]/0.1, nrow=xy[2]/0.1)

## Rasterize the shapefile
#you need to define the the value(s) to be transferred (munisCrop.shape$NAME_2_NUM)
# or else the raster values will consist of each unique polygon id
rr <-rasterize(munisCrop.shape, r,field=munisCrop.shape$NAME_2_NUM)
# Plot
plot(rr)

Answer 3

Google es tu amigo. Desde https://www.modmypi.com/blog/whats-the-difference-between-dc-servo-stepper-motors

Servomotores

Los servomotores suelen ser un conjunto de cuatro cosas: un motor de corriente continua, un conjunto de engranajes, un circuito de control y un sensor de posición (normalmente un potenciómetro).

La posición de los servomotores puede controlarse con mayor precisión que la de los motores de corriente continua estándar, y suelen tener tres cables (alimentación, tierra y control). La alimentación de los servomotores se aplica constantemente, y el circuito de control del servomotor regula el consumo para accionar el motor. Los servomotores están diseñados para tareas más específicas en las que la posición debe definirse con precisión, como el control del timón de un barco o el movimiento de un brazo o una pata robótica dentro de un rango determinado.

Los servomotores no giran libremente como un motor de corriente continua estándar. En cambio, el ángulo de rotación está limitado a 180 grados (más o menos) hacia adelante y hacia atrás. Los servomotores reciben una señal de control que representa una posición de salida y aplica potencia al motor de CC hasta que el eje gira hasta la posición correcta, determinada por el sensor de posición.

El PWM se utiliza para la señal de control de los servomotores. Sin embargo, a diferencia de los motores de corriente continua, es la duración del pulso positivo la que determina la posición, y no la velocidad, del eje del servo. Un valor de pulso neutro que depende del servo (normalmente alrededor de 1,5ms) mantiene el eje del servo en la posición central. Aumentar ese valor de pulso hará que el servo gire en el sentido de las agujas del reloj, y un pulso más corto hará que el eje gire en sentido contrario. El pulso de control del servo se repite normalmente cada 20 milisegundos, esencialmente diciéndole al servo a dónde ir, incluso si eso significa permanecer en la misma posición.

Cuando se le ordena a un servo que se mueva, se moverá a la posición y mantendrá esa posición, incluso si una fuerza externa empuja contra él. El servo se resistirá a moverse fuera de esa posición, con la cantidad máxima de fuerza de resistencia que el servo puede ejercer siendo el par nominal de ese servo.

Motores paso a paso

Un motor paso a paso es esencialmente un servomotor que utiliza un método diferente de motorización. Mientras que un servomotor utiliza un motor de corriente continua de rotación 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 un microcontrolador (por ejemplo, una Raspberry Pi o un Arduino) para energizar individualmente cada electroimán y hacer girar el eje del motor. Cuando el electroimán 'A' se alimenta, atrae los dientes del engranaje y los alinea, ligeramente desplazados del siguiente electroimán 'B'. Cuando "A" se apaga y "B" se enciende, el engranaje gira ligeramente para alinearse con "B", y así sucesivamente alrededor del círculo, con cada electroimán alrededor del engranaje energizándose y desenergizándose a su vez para crear la rotación. Cada rotación de un electroimán al siguiente se denomina "paso", y así el motor puede girar en ángulos de paso predefinidos con precisión a través de una rotación completa de 360 grados.

Los motores paso a paso están disponibles en dos variedades: unipolares o bipolares. Los motores bipolares son el tipo más potente de motor paso a paso y suelen tener cuatro u ocho cables. Tienen dos conjuntos de bobinas electromagnéticas internas, y el paso se consigue cambiando la dirección de la corriente dentro de esas bobinas. Los motores unipolares, identificables por tener 5, 6 o incluso 8 hilos, también tienen dos bobinas, pero cada una tiene una toma central. Los motores unipolares pueden dar pasos sin tener que invertir el sentido de la corriente en las bobinas, lo que simplifica la electrónica. Sin embargo, debido a que la toma central se utiliza para energizar sólo la mitad de cada bobina a la vez, suelen tener menos par que los bipolares.

El diseño del motor paso a paso proporciona un par de retención constante sin necesidad de alimentar el motor y, siempre que el motor se utilice dentro de sus límites, no se producen errores de posicionamiento, ya que los motores paso a paso tienen estaciones físicamente predefinidas.

Answer 4

Si quiere ahorrar energía y mantener el par durante mucho tiempo, le sugiero que compre cualquiera de estos motores con freno EM (Electro Magnetic Brake) normalmente NC (normalmente cerrado). cuando se llega a la posición deseada se desconecta la corriente del freno, ahora se acciona la mecánica.