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 !!!

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