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Apr 17

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Motore corrente continua, passo passo, servo

Spesso mi scrivono appassionati che mi chiedono un consiglio sulla scelta del motore in corrente continua, passo passo o servo:

corrente continua passo passo servo

noto sempre una certa confusione e voglio provare a descrivere meglio le caratteristiche di ciascun tipo di motore ed il loro utilizzo.

Se hai un progetto che coinvolge un motore o comunque un azionamento meccanico allora ti sarai già chiesto se sia meglio usare un motore in corrente contina o un motore passo passo o un servomotore (amichevolmente chiamato servo).

Iniziamo con la distinzione fatta da Wikipedia:

Motore in corrente continua

La classica macchina in corrente continua ha una parte che gira detta rotore o armatura, e una parte che genera un campo magnetico fisso (nell’esempio i due magneti colorati) detta statore. Un interruttore rotante detto commutatore o collettore a spazzole inverte due volte ad ogni giro la direzione della corrente elettrica che percorre i due avvolgimenti generando un campo magnetico che entra ed esce dalle parti arrotondate dell’armatura. Nascono forze di attrazione e repulsione con i magneti permanenti fissi

motore in corrente continua

Sono particolarmente indicati nei progetti in cui ti occorre:

  • la rotazione continua
  • 360° di movimento continuo
  • elevata velocità o coppia ( motoriduttori )
  • controllare la velocità di rotazione
In pratica con un motore in corrente continua potresti realizzare:
  • le ruote di un robot;
  • un azionamento meccanico mediante trasmissione a cinghia o ruote dentate;
  • uno slider per telecamera;
  • una avvolgi tenda o tapparella;
Tutti quei progetti in cui il movimento meccanico continuo del servo è importante ed il controllo del movimento non è affidato al motore la cui preoccupazione è girare alla velocità impostata.
Potresti ad esempio prevedere dei finecorsa per fermare lo slider prima dell’urto alle estremità del tuo dolly; o utilizzare dei sensori di altra natura per controllare che il tuo robot non urti ostacoli e sia costretto a fermarsi.
Appartengono alla famiglia dei motori in corrente continua anche i motoriduttori o i motori dei tergicristalli delle auto.
In questi motori in corrente continua il movimento dell’albero è collegato ad una serie di ingranaggi che ne incrementano la coppia o forza di rotazione a scapito della velocità.

Motore passo-passo

I motori passo passo sono sttai tra i primi di cui ho scritto su questo blog.

Ad essi sono dedicati moltissimi articoli su come riconoscerne le fasi o come pilotarli con arduino tuttavia resta sempre difficile comprender quando puoi utilizzarli nei tuoi progetti o quando è meglio utilizzarli al posto dei motori in corrente continua.

La loro caratteristica viene così descritta su Wikipedia:

Il motore passo-passo spesso chiamato anche step o stepper è un motore elettrico sincrono in corrente continua senza spazzole che può suddividere la propria rotazione in un grande numero di step. La posizione del motore può essere controllata accuratamente senza dover ricorrere al controllo ad anello chiuso (feedback) se la taglia ed il tipo di motore sono scelti in modo adeguato all’applicazione.

Motore passo-passo

Trovano il loro miglior impiego nei progetti in cui hai bisogno di controllare in modo accurato la posizione dell’albero.

Alcuni esempi:

  • stampanti 3D
  • macchine a controllo numerico o Cnc
  • robotica per controllo bracci
  • dolly photo
  • photo lazy
In preatica ricorri ad un motore passo-passo tutte le volte che in un progetto hai bisogno di sapere la posizione meccanica del pezzo senza l’utilizzo di altri sensori o sistemi di verifica.
In un motore passo passo sai dalle caratteristiche fornite dal costruttore qual’è il numero di passi che il motore impiega a compiere 360°, di conseguenza puoi conosce l’angolo percorso ad ogni passo ( 360°/passi ) per cui in un Dolly Photo in cui imposti il numero di passi da eseguire prima di ogni scatto puoi lasciar lavorare la macchina fotografica e conoscere in qualsiasi momento quanti scatti sono stati eseguiti semplicemente sapendo quanti passi ha già fatto.

Servo o servomotore

Anche ai servo motori ad per modellismo, e non solo, ho dedicato molti articoli come un semplice pan e tilt ed ultimamente come ottenere un movimento armonico con i servo.

Da wikipedia:

I servocomandi sono indispensabili in molte applicazioni industriali in cui le condizioni ambientali rendono impossibile la presenza umana oppure nella situazione in cui sia necessario poter controllare da una postazione molti dispositivi, valvole, motori ecc. posti a notevole distanza.

servomotore

Sono particolarmente indicati nei progetti in cui hai bisogno di raggiungere un determinato angolo in modo preciso indipendentemente dalla posizione in cui sei.

La differenza con i motori passo-passo da questo punto di vista è rappresentata dal fatto che con un motore passo passo se conosci ad esempio che 1° corrisponde ad un passo e sai di essere al 90° sai che per raggiungere il 100esimo grado devi compiere 10 passi. Ed al successivo angolo da raggiungere devi conoscere il grado a cui sei arrivato e calcolare il numero di passi che ti occorrono per raggiungere l’angolo desiderato.

Con un servomotore tutto questo più semplice perché indipendentemente dal grado in cui ti trovi puoi impartire al servo di portarsi al grado 100 e lui eseguirà il comando.

Vantaggio, quindi, del servomotore o servo è che puoi dirigerlo sempre dove vuoi senza dover eseguire calcoli.

Svantaggio è senza dubbio che possiede di solito un escursione limitata ( 0-180° ) alcuni permettono i 360° ma sono pilotabili per lo più in velocità che in angoli.

Il servo è utilizzato tantissimo in robotica dato il suo specifico funzionamento:

Conclusioni

Questo articolo vuole essere solo una panoramica sulla questione motori e sull’utilizzo che puoi farne nei tuoi progetti. Sicuramente ci sono inesattezze e modi di poter utilizzare i motori in ambiti anche differenti da quelli descritti e mi piacerebbe che tu commentassi questo articolo spiegandomi come hai utilizzato il tuo motore di recupero nel progetto arduino che stai realizzando o hai ultimato.

Buona sperimentazione !!!

Permalink link a questo articolo: http://www.mauroalfieri.it/elettronica/motore-corrente-continua.html

31 comments

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  1. Nicola

    Salve Mauro.
    per quanto riguarda i dc hai scritto come son consigliati in applicazioni tipo alzatapparelle perchè,
    con dei riduttori, è possibile convertire l’elevata velocità in coppia.

    Vorrei mettere in opera il tuo suggerimento, ma ho dei dubbi.
    Pensavo a un sistema aperto/chiuso, senza posizioni intermedie, regolato da un sensore di luminosità.
    Un interruttore finecorsa spegnerebbe il motore quando la tapparella è alzata.

    Però qui sorge il mio dubbio:
    Una volta aperta la tapperella il motore è spento dall’interruttore.
    Ma per richiudere? Dovrei invertire la polarità al motore, ma se l’interruttore rimane su aperto come fare?

    Sperando in un tuo suggerimento
    colgo l’occasione per augurarti una buona giornata.

    1. Mauro Alfieri

      Ciao Nicola,
      stai realizzando un sistema senza Arduino?
      Se il tuo progetto prevede che sia arduino a gestire la fotocellula, i finecorsa ed i motori non avrai problemi di contatti, colleghi tutto ad arduino e lavori con il codice senza interrompere alcun contatto con i finecorsa.

      Mauro

      1. Nicola

        ho fatto confusione con il progetto che ho in mente. Eliminiamo la fotocellula.
        Come fermare il moto del motore, per poi invertire la polaritàà quando voglio abbassare le tapparelle?
        La salita e la discesa la comando con un ponte H.
        Ma la fine corsa?

        1. Mauro Alfieri

          Ciao Nicola,
          io gestirei i finecorsa come due normali interruttori collegati a pin digitali o analogici, scegli tu.
          Dallo sketch continui a far andare il motore fino a quando il finecorsa non risulta premuto, a quel punto sai che il motore deve fermarsi e che ogni ulteriore comando in quella direzione è disabilitato, viceversa i comandi nella direzione opposta sono attivi.

          Mauro

  2. gerardo

    salve Mauro;
    volevo chiederti quale motore utilizzare per realizzare un braccio meccanico , un motore passo passo o un servo a movimento aromatico ? un’ altra domanda ma i motori passo passo sarebbero i servi a rotazione continua? 🙂 grazie

    Gerardo.

    1. Mauro Alfieri

      Ciao Gerardo,
      ti invito a leggere attentamente questo articolo, ci sono descritte le principali differenze tra i motori ed il loro utilizzo nei progetti.
      Da quanto mi chiedi colgo confusione ed ho scritto questo articolo proprio per chiarire la differenza.

      In merito al braccio potresti usare sia un motore passo-passo sia un servo dipende dal tipo di movimento,caratteristiche del braccio, gradi di libertà e altri fattori di natura meccanica legati solo al tuo progetto.

  3. Marco

    Salve Mauro,
    volevo un informazione sui motori passo passo;
    ne esistono alcuni con potenza che arrivi intorno ai 100W? se sì; è possibile interfacciare tali motori sempre tramite arduino?
    Grazie.
    Marco

    1. Mauro Alfieri

      Ciao Marco, non conosco tutti i motori esistenti ma potrebbero esistere, ti consiglio di consultare in rete un produttore di motori passo-passo. Di certo dovrai farti fornire un driver di controllo per interfaccia roll ad arduino perché i driver solitamente usati non gestiscono tali potenze.

  4. Gian Mauro

    Salve, per un progetto “Ball & Beam” (con Arduino) secondo te è meglio utilizzare un servomotore o un semplice motore DC (con ponte ad H per regolare la rotazione)?

    Grazie!

    1. Mauro Alfieri

      Ciao Gian Mauro,
      mi sono dovuto documentare su cosa sia un “Ball & Beam” perdona l’ignoranza.
      Se ho compreso di cosa si tratta e come funziona mi sembra che il motore DC sia la scelta più indicata.

  5. Paolo

    Cosa ne pensi di questo per realizzare uno slider foto video?

    http://www…./gear-ratio-1001-planetary-gearbox-with-nema-11-stepper-motor-11hs200674spg100-p-36.html

    1. Mauro Alfieri

      Ciao Paolo,
      purtroppo non ho mai provato il motore che hai individuato, io ho provato i soli motori che uso nei kit e dei quali ho eseguito i test necessari con il mio sketch.
      Dalle caratteristiche sembra un buon motore a parte lo standard NEMA 11 non molto utilizzato.

  6. giuseppe

    ciao Mauro dovrei realizzare una scenografia (imitare il sorgere del sole e il tramonto) quale tipo di motore mi consigli visto che la velocità deve essere molto bassa.Passo passo o servo e se posso collegare ai pin digitali di Arduino.
    Grazie

    1. Mauro Alfieri

      Ciao Giuseppe,
      leggendo questo articolo non ti è chiaro quale motore sia più adatto al tuo progetto, mi preoccupo di aver scritto un articolo poco chiaro o incompleto.
      Io penso che molto dipenda dal tipo di meccanica realizzata e dalle velocità che devi raggiungere, molto bassa è difficile da definire 2 giri al minuto?
      In ogni caso andrei su un motore con motoriduzione che possieda tale numero di giri, troverai su internet un produttore e una volta scelto il motore e le correnti in gioco puoi scegliere quale driver associare.

  7. Andrea

    Buongiorno, sto cercando di capire se un motore stepper o un servo hanno un ‘freno’, per poter mantenere un ‘peso’ in posizione di riposo. Per farti capire: se io collego un braccetto ad uno delle due tipologie di motori e metto in spinta il braccetto , con una tot forza nuovo l’ingranaggio, giusto? Cosa devo verificare nella scelta del motore? La forza ? Grazie , spero di essermi fatto capire!

    1. Mauro Alfieri

      Ciao Andrea,
      dove stai cercando al documentazione ? Sarebbe interessante pubblicare delle informazioni in merito al dubbio sollevato.

  8. Andrea

    Ciao, al momento sto ricominciando a documentarmi, ho appena ripreso in mano un progetto di robotica partorito un anno fa ed elaborato solo ‘mentalmente’. Purtroppo ho pochissime conoscenze di robotica e di motori ma queste domande me le sono poste valutando proprio la possibilità o meno di realizzarlo.
    Avevo letto qualcosa ma sto ‘scartabellando’ le memorie alla ricerca di dati…

    1. Mauro Alfieri

      Ciao Andrea,
      quando avrai le idee chiare sul progetto scrivimi pure.

  9. Andrea

    Ciao , da questo link ho trovato un po di risposte:

    http://www.motoripassopasso.it/MotoriPassoPasso_DatiTecnici.aspx

    1. Mauro Alfieri

      Grazie Andrea.

  10. Andrea

    Ciao, da quello che ho capito il ‘freno’ c’è ma è praticamente inesistente. Quindi devo trovare un’altra soluzione per mantenere stabile il motore in condizione di ‘non alimentazione’.

    1. Mauro Alfieri

      Ciao Andrea,
      puoi provare con una moto riduzione che solitamente offre resistenza meccanica in assenza di alimentazione.

  11. Roberto

    Ciao,
    vorrei applicare un motorino 6 o 9v ad un sistema manuale di messa a fuoco per fotocamere.
    Al momento funziona manualmente ma vorrei attivarlo avanti-indietro col motorino.
    Per la velocità non avrei grossi problemi in quanto potrei applicare degli ingranaggi, vorrei solo sapere che tipi di motore sono invertibili e se basta poi applicare un doppio invertitore basculante.
    GRazie

    1. Mauro Alfieri

      Ciao Roberto,
      tutti i motori cc o dc possono ruotare sia in verso orario sia antiorario se gli applichi una inversione di polarità e puoi usare un bilancino o interruttore basculante a 2 vie per farlo.

      1. Roberto

        Grazie mille.
        Ciao

  12. Ernesto

    ciao,
    Devo realizzare una tenda a rullo automatizzata con Arduino. Sono alla ricerca di un motore.. nell’articolo c’è scritto che un motore in DC dovrebbe essere quello adatto, ma la tenda che posseggo è un 120×170( poi la accorcerò in lunghezza).. il movimento sarà esclusivamente quello di abbassare o alzare la tenda a mio piacimento con una velocità anche lenta.
    Mi chiedo se esiste un’alternativa, come ad esempio il servomotore se riesce a supportare una tenda della misura come la mia oppure dovrò usare per forza un motore DC…
    quindi riassumendo
    Come faccio a capire se quel motore X è adatto alla mia tenda?

    grazie in anticipo per la risposta 🙂 spero essere stato chiaro

    1. Mauro Alfieri

      Ciao Ernesto,
      non sono un epserto di tendaggi ma direi che hai due alternative:
      1. rivolgerti a chi produce/monta tende per chiedere che motori utilizzano per il tuo caso;
      2. calcolare con le formule del momento angolare, in fisica o meccanica, la coppia di cui hai bisogno e scegli un motore adatto.

      1. Ernesto

        Sinceramente spero che un servomotore sia quello adatto.. Ne ho trovato uno con una Coppia @4.8V: 12.2 kg-cm e una Velocità @4.8V: 0.16 sec/60°. Spero possa essere potente giusto per alzare anche lentamente la tenda.
        Grazie per il consiglio

        1. Mauro Alfieri

          Ciao Ernesto,
          non ti resta che provare.

  13. Nicola

    Grazie mille Mauro, mi sto avvicinando al mondo di Arduino e in testa avevo tanta confusione riguardo i motori.
    Ti ringrazierei in ogni articolo ma suppongo creerei solamente SPAM. Sono fatti tutti egregiamente, grazie davvero!

    Nicola

    1. Mauro Alfieri

      Grazie Nicola,
      anche solo un commento è sufficiente a motivare il mio lavoro di ricerca, sviluppo e divulgazione.
      Se vuoi sostenermi puoi leggere come fare nella sezione sostienimi che trovi nel menu in alto.

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