Was ist der Unterschied zwischen Schrittmotoren und Servomotoren?

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

Schrittmotor : Bewegt sich in Schritten mit einer festen Anzahl von Schritten pro Umdrehung. Somit steuerbar über beliebige Drehzahlen, in Sprüngen der Schrittweite.

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

Das Haltemoment ist (relativ) hoch und ein reduziertes Haltemoment wird selbst bei stromlosen Spulen aufrechterhalten .

Servomotor (insbesondere Hobby-Servos): Bewegt sich sanft von einer "Ruheposition" zu einer "Zielposition", arbeitet, um diese Position beizubehalten, bis sich das Steuersignal ändert. Keine Schritte .

Von Natur aus bidirektional, aber von Natur aus begrenzter Abweichungsbereich. Eine rein analoge Steuerung ist eine Option. Nicht unbedingt lineare Steuerung.

Anders als bei Steppern ist das Haltemoment abhängig von der Bestromung des Motors .

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

Für eine Schwenk- / Neigesteuerung entspricht ein Schrittmotor der Beschreibung in der Frage, da ein sanftes Schwenken / Neigen nicht erforderlich ist. Wenn eine Glättung der Bewegung erforderlich ist, wird dies durch eine ausreichend hohe Untersetzung des Steppers erreicht.

Es gibt viel Lärm in den Antworten auf diese Frage, die "Servomotor" als Oberbegriff für eine Vielzahl von Servosystemen mit geschlossenem Regelkreis und "Servomotor" zu verschmelzen scheinen, wie er im Grunde ausschließlich in der RC-Modell-Community verwendet wird.

Beachten Sie, dass sich "Servomotor" NICHT speziell auf die impulsdauergesteuerten Potentiometer-Feedback-"Servo"-Aktuatoren mit nicht kontinuierlicher Rotation bezieht, wie sie in der RC-Modell- und Hobby-Community verwendet werden. Es hat eine breite Verwendung in einer Vielzahl von industriellen Steuerungs- und CNC-Anwendungen, von denen die große Mehrheit für eine Person in keiner Weise erkennbar wäre, die an einen „Servomotor“ als die kleinen Dinge denkt, die Sie in ein RC-Modell oder einen Spielzeugroboter einbauen .

Wie auch immer, ein Servomotor ist im Grunde die Kombination aus einem Motor und einem Rückkopplungsmechanismus, der zusammen mit einem Servocontroller verwendet wird , der die Stromversorgung des Motors steuert, um seine Position zu steuern. Controller, Motor und Feedbacksystem bilden ein Servosystem .

Nun, eine Sache, die Sie hier vielleicht erkennen, ist, dass dies eine sehr weit gefasste Definition ist. Das ist wahr. In der Tat, wenn Sie das Rückkopplungs- und Steuerelement zu einem Schrittmotor hinzufügen, kann ein Schrittmotor (ein Teil von) einem Servomotor sein! (Ich habe tatsächlich einen bewegungsgesteuerten XY-Tisch, der Stepper mit optischen Encodern für die Rückmeldung verwendet und als solcher für ein Projekt, an dem ich arbeite, "servogesteuert" ist).

Der RC-Servomechanismus, der so häufig mit dem allgemeineren Begriff Servomotor in Verbindung gebracht wird, ist in der Tat eine Art Servomotorsystem, aber es ist 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), sodass das Hobby „Servo“ dominiert allgemeine Verwendung des Begriffs und verwirren die Leute, die sich gerade erst für Elektronik interessieren.

In Bezug auf Ihre Frage müssen Sie klären, ob Sie sich speziell auf RC-Servos im Hobbystil oder auf das allgemeinere „Servo“ beziehen, wenn Sie Ihre Frage stellen.

Realistischerweise übertrifft ein richtig konstruiertes Servomotorsystem einen Schrittmotor in jeder Kategorie , abgesehen von der einfachen Konstruktion, aber Ihre Anwendung benötigt möglicherweise nicht genügend Leistung, um den zusätzlichen Aufwand lohnenswert zu machen, und ein Schrittmotorsystem kann diese Aufgabe vollständig erfüllen.

Darüber hinaus können Sie einen Schrittmotor als Motorelement in einem Servosystem verwenden , indem Sie eine Rückkopplung mit geschlossenem Regelkreis um den Motor herum hinzufügen (im Allgemeinen über eine Art Encoder).
Normalerweise werden jedoch Stepper verwendet, weil sie oft gut genug ohne Closed-Loop-Feedback arbeiten können, und das reduziert die Gesamtsystemkosten, da keine zusätzlichen Encoder erforderlich sind.

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

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

Servomotor

Servomotoren sind im Allgemeinen eine Baugruppe aus vier Dingen: einem Gleichstrommotor, einem Getriebesatz, einer Steuerschaltung und einem Positionssensor (normalerweise ein Potentiometer).

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

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

PWM wird für das Steuersignal von Servomotoren verwendet. Im Gegensatz zu Gleichstrommotoren bestimmt jedoch die Dauer des positiven Impulses die Position und nicht die Geschwindigkeit der Servowelle. Eine vom Servo abhängige neutrale Impulswertigkeit (üblicherweise ca. 1,5ms) hält die Servoachse in Mittelstellung. Wenn Sie diesen Impulswert erhöhen, dreht sich das Servo im Uhrzeigersinn, und ein kürzerer Impuls dreht die Welle gegen den Uhrzeigersinn. Der Servosteuerimpuls wird normalerweise alle 20 Millisekunden wiederholt und teilt dem Servo im Wesentlichen mit, wohin er gehen soll, auch wenn dies bedeutet, dass er in derselben Position bleibt.

Wenn einem Servo eine Bewegung befohlen wird, bewegt es sich in die Position und hält diese Position, selbst wenn eine äußere Kraft dagegen drückt. Das Servo widersetzt sich einer Bewegung aus dieser Position, wobei die maximale Widerstandskraft, die das Servo ausüben kann, das Nenndrehmoment dieses Servos ist.

Schrittmotoren

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

Schrittmotoren benötigen eine externe Steuerschaltung oder einen Mikrocontroller (z. B. einen Raspberry Pi oder Arduino), um jeden Elektromagneten einzeln zu erregen 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 es mit 'B' auszurichten, und so weiter um den Kreis herum, wobei jeder Elektromagnet um das Zahnrad herum abwechselnd erregt und entregt wird, um eine Drehung zu erzeugen. Jede Drehung von einem Elektromagneten zum nächsten wird als "Schritt" bezeichnet, und somit kann der Motor um präzise vordefinierte Schrittwinkel über eine volle 360-Grad-Drehung gedreht werden.

Schrittmotoren sind in zwei Varianten erhältlich; unipolar oder bipolar. Bipolarmotoren sind die stärkste Art von Schrittmotoren und haben normalerweise vier oder acht Leitungen. Sie haben intern zwei Sätze elektromagnetischer Spulen, und die Stufenschaltung 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 schalten, ohne die Stromrichtung in den Spulen umkehren zu müssen, was die Elektronik vereinfacht. Da jedoch der Mittelabgriff verwendet wird, um jeweils nur die Hälfte jeder Spule zu erregen, haben sie typischerweise ein geringeres Drehmoment als bipolare.

Das Design des Schrittmotors bietet ein konstantes Haltemoment, ohne dass der Motor bestromt werden muss, und wenn der Motor innerhalb seiner Grenzen verwendet wird, treten keine Positionierfehler auf, da Schrittmotoren physikalisch vordefinierte Stationen haben.

Wenn Sie Energie sparen möchten und das Drehmoment lange halten, würde ich vorschlagen, 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 sich frei bewegen kann Wenn Sie Ihre gewünschte Position erreicht haben, schalten Sie den Bremsstrom aus, jetzt wird die Mechanik betätigt.