Milyen motort válasszak? Szervómotor és léptetőmotor működési elve

Most már kezdem megismerni a léptető- és szervómotorokat is. Ezért leírom a tapasztalataimat a hobbi kategóriájú léptető- és szervómotorokról.

RC szervómotorok

Mi a szervómotor? A távirányítású (R/C) járműveknél általában egy egyenáramú (DC) motor, egy pár fogaskerék és egy abszolút pozíció érzékelő. Három vezeték csatlakozik a motorhoz:

  1. föld,
  2. tápellátás,
  3. kért pozíció.

A kért pozíciót 20 ms-onként kell küldeni, az egy ms szélességű impulzus jelenti a 0 fokos pozíciót a két ms-os impulzus jelenti a 180 fokos pozíciót. Ezeket az impulzusokat a legegyszerűbb mikrokontrollerekkel is elő lehet állítani. A szervómotorok további előnye, hogy tartalmaznak hajtóművet (sebességváltót), egészen kis szervók képesek leadni 1 Nm nyomatékot elérhető áron. Hátrányuk, hogy alapesetben nem képesek körbefordulni, bár kis szerelgetéssel át lehet alakítani, de ezt én még nem próbáltam. Az RC szervók 3V..7,3 V-os tartomány egy részében működnek. Például a Tower Pro SG90 4,8-tól 6V-ig, a Tower Pro MG995 4,8-tól 7,2V-ig. Ezeket a motorokat az következő videóban működés közben is meg lehet nézni:

Itt pedig már egy robot kar alapja látható működés közben:

Az alábbi ábrán 1 ms-os, 1,5 ms-os és 2 ms impulzust adunk a szervónak, ennek hatására a szervó 0, 90 és 180 fokos szögbe áll be (természetesen, akkor ha nincs akadályozva a mozgása).
Szervó vezérlés

Léptetőmotorok

Mi a lépetőmotor? Egy sokpólusú speciális szinkronmotor, amelynek a tekercseire adott árammal bírhatjuk rá a motort, hogy lépjen egyet (néhány fokot) óramutató járásával megegyező vagy ellentétes irányba. Típusai:

  1. A négy kivezetésnél több kivezetésű (lehet 5, 6 vagy 8) motorok az unipoláris motorok. Ezeknek négy tekercse van. Vezérléséhez összesen négy kapcsolóelem kell. Általában kisebb nyomatékot tudnak leadni, mint a bipoláris motorok, viszont az 6 és 8 vezetékes unipoláris motorok vezérelhetők úgy is, mint a bipolárisok.
  2. A négy kivezetésű motornak két tekercse van, ezek a bipoláris motorok. A vezérléséhez két teljes H-hídra (H-bridge) van szükség, ami legalább kétszer négy kapcsolóelemből (tranzisztor, FET, IGBT, stb.) plusz az ehhez tartozó vezérlésből áll. Szükség lehet árammérésre.

Egy léptetőmotor általában 1,8; 3,6 vagy 7,2 fokot mozdul egy lépéssel. Különféle trükkökkel a motor rábírható, hogy fél, negyed, nyolcad, stb. lépést tegyen meg. Léptetőmotorokat pontos pozícionálás esetén érdemes használni, mint például egy számítógép vezérlésű eszterga vagy maró (CNC), viszont mindenképpen szükség van hozzá ,,bonyolult'' vezérlőelektronikára.
Léptetőmorok
Léptetőmotorokról egy részletes leírást olvashatsz itt: http://qtp.hu/elektro/leptetomotor_mukodese.php.

Tanulságok:
Ha ismerkedni szeretnénk a motorok vezérlésével, mindenképpen szervómotorokkal kezdjünk. Ha CNC-t szeretnénk építeni, léptetőmotorokat érdemes használni. A léptetőmorok vezérlése viszont nem egyszerű, ha magunk építünk vezérlést először próbáljunk egy jól bevált kapcsolást megépíteni, például L297 + L298 IC-kből. A régi gázmelegítőt pedig egy nagyobb nyomatékot leadó szervóval érdemes mozgatni. A léptetőmotor ebben az esetben ágyúval verébre (overkill).