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

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

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

¿Cuál de estos dos cree 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 pequeño paso y así encendido, y preferiría que cada paso cambie exactamente en los mismos grados).

Contexto para esta pregunta: quiero crear un equipo de lapso de tiempo que encuadre e incline una cámara réflex digital durante un período de tiempo.

Si bien la otra respuesta actual a esta pregunta cita una respuesta lo suficientemente completa como cortesía de WikiPedia, aquí hay una TL; DR simplificada:

Motor paso a paso : se mueve en pasos , con un número fijo de pasos por revolución. Por lo tanto, controlable a través de cualquier número de revoluciones, en saltos del tamaño del paso.

Podría ser unidireccional o bidireccional. Cada paso es exactamente el mismo número de grados .

El par de retención es (relativamente) alto, y se mantiene un par de retención reducido incluso con las bobinas desenergizadas .

Servomotor (específicamente, servos de hobby): se mueve suavemente desde una "posición de reposo" a una "posición de destino", trabaja para mantener esta posición hasta que cambie la señal de control. No hay pasos .

Rango de desviación inherentemente bidireccional, pero inherentemente limitado. El control analógico puro es una opción. Sin embargo, no necesariamente es un control lineal.

El par de retención depende de que el motor esté energizado , a diferencia de los motores paso a paso.

Los servos de pasatiempo típicos irán desde, digamos, -90 grados a +90 grados, o -170 grados a +170 grados. Los servos multivuelta pasarán de x revoluciones de desviación del resto en una dirección, a x revoluciones en la dirección opuesta.

Para un controlador de movimiento horizontal / vertical, un motor paso a paso coincide con la descripción en la pregunta, ya que el movimiento horizontal / vertical suave no es un requisito. Si se requiere suavizar el movimiento, entonces se logra una reducción de engranaje lo suficientemente alta en el paso a paso.

Hay mucho ruido en las respuestas a esta pregunta que parece estar confundiendo "servomotor" como un término genérico para una variedad de servosistemas de retroalimentación de circuito cerrado, y "servomotor" como se usa básicamente exclusivamente dentro de la comunidad modelo RC.

Tenga en cuenta que "servomotor" NO se refiere específicamente a los actuadores de "servo" de rotación no continua con potenciómetro y retroalimentación controlados por la duración del pulso, tal como se utilizan dentro del modelo RC y la comunidad de aficionados. Tiene un amplio uso en una 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 usted pone en un modelo RC o robot de juguete .

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 un servo sistema .

Ahora, una cosa que puede darse cuenta aquí es que esta es una definición muy amplia. Esto es verdad. De hecho, si agrega la retroalimentación y el elemento de control a un motor paso a paso, ¡ un motor paso a paso puede ser (parte de) un servomotor! (De hecho, tengo una etapa XY controlada por movimiento que usa steppers con codificadores ópticos para la retroalimentación, y como tal está "servocontrolada" para un proyecto en el que estoy trabajando).

El mecanismo de servomotor RC que comúnmente se combina con el término servomotor más genérico es de hecho un tipo de sistema servomotor, pero es un subconjunto de términos, no la totalidad.

Probablemente el 99% de la automatización industrial y el control por computadora utilizan mecanismos de accionamiento que se encuentran bajo el lema "servomotor", pero tienen mucha menos exposición en Internet (es un campo de especialidad), por lo que el pasatiempo "servo" ha llegado a dominar el uso común del término, y confundir a las personas que se están interesando en la electrónica.

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

Siendo realistas, un sistema de servomotor diseñado adecuadamente superará a un motor paso a paso en todas las categorías, aparte de la facilidad de diseño, pero es posible que su aplicación no necesite un rendimiento suficiente para que valga la pena el esfuerzo adicional, y un sistema paso a paso puede ser completamente capaz de realizar la tarea.

Además, puede usar un motor paso a paso como elemento motor en un servo sistema , agregando retroalimentación de circuito cerrado alrededor del motor (generalmente a través de un codificador de algún tipo).
Sin embargo, los steppers se usan normalmente porque a menudo pueden funcionar lo suficientemente bien sin retroalimentación de circuito cerrado, y eso reduce el costo general del sistema al no requerir codificadores adicionales.

Una vez que tenga codificadores, generalmente puede obtener mejores características de torque al usar servomotores de CC cepillados de precio equivalente en lugar de motores paso a paso, con el lazo de control suministrando la precisión requerida que se pierde por el uso de los servomotores cepillados.

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

Servomotores

Los servomotores son generalmente un conjunto de cuatro cosas: un motor de CC, un conjunto de engranajes, un circuito de control y un sensor de posición (generalmente un potenciómetro).

La posición de los servomotores se puede controlar con mayor precisión que la de los motores de CC estándar, y generalmente tienen tres cables (alimentación, tierra y control). La potencia de los servomotores se aplica constantemente, con el circuito de servocontrol que regula el consumo para conducir el motor. Los servomotores están diseñados para tareas más específicas en las que la posición debe definirse con precisión, como controlar el timón de una embarcación o mover un brazo robótico o una pata de robot dentro de un cierto rango.

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

PWM se utiliza para la señal de control de servomotores. Sin embargo, a diferencia de los motores de CC, la duración del pulso positivo determina la posición, en lugar de la velocidad, del eje del servo. Un valor de pulso neutro que depende del servo (generalmente alrededor de 1.5 ms) mantiene el eje del servo en la posición central. Al aumentar ese valor de pulso, el servo girará en sentido horario, y un pulso más corto girará el eje en sentido antihorario. El pulso del servocontrol generalmente se repite cada 20 milisegundos, esencialmente diciéndole al servo a dónde ir, incluso si eso significa permanecer en la misma posición.

Cuando se ordena que un servo se mueva, se moverá a la posición y mantendrá esa posición, incluso si la fuerza externa lo empuja. El servo resistirá al moverse fuera de esa posición, con la cantidad máxima de fuerza resistiva que el servo puede ejercer siendo la clasificación de torque de ese servo.

Motores paso a paso

Un motor paso a paso es esencialmente un servomotor que utiliza un método diferente de motorización. Cuando un servomotor utiliza un motor de CC de rotación continua 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, un Raspberry Pi o 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 rotación. Cada rotación de un electroimán al siguiente se denomina "paso" y, por lo tanto, el motor puede girar mediante ángulos de paso predefinidos precisos a través de una rotación completa de 360 ​​grados.

Los motores paso a paso están disponibles en dos variedades; unipolar o bipolar. Los motores bipolares son el tipo más fuerte de motor paso a paso y generalmente tienen cuatro u ocho cables. Tienen dos conjuntos de bobinas electromagnéticas internamente, y el paso se logra cambiando la dirección de la corriente dentro de esas bobinas. Los motores unipolares, identificables por tener 5,6 o incluso 8 cables, también tienen dos bobinas, pero cada una tiene una derivación central. Los motores unipolares pueden avanzar sin tener que invertir la dirección de la corriente en las bobinas, lo que simplifica la electrónica. Sin embargo, debido a que la derivación central se usa para energizar solo la mitad de cada bobina a la vez, generalmente tienen menos torque que el bipolar.

El diseño del motor paso a paso proporciona un par de retención constante sin la necesidad de que el motor se alimente 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.

Si desea ahorrar energía y mantiene el par durante mucho tiempo, le sugiero que compre cualquiera de estos motores con freno EM (freno electromagnético) generalmente NC (normalmente cerrado. Aplica un voltaje para que el freno se suelte y el motor puede moverse libremente cuando alcanza la posición deseada, apaga la corriente del freno, ahora se acciona la mecánica.