Che tipo di motore c'è nello sterzo? La differenza tra motori CC con spazzole e senza spazzole

Amici, quando ottenete unservo, che tu stia realizzando un robot, un modello o un prototipo di prodotto, sei mai stato curioso di sapere quale tipo di motore è il componente principale nascosto in quel piccolo guscio? Molti amici che non conoscono lo sterzo spesso sanno solo che può girare fino a un determinato angolo, ma non sanno molto del mistero del "cuore" che lo guida. Se si sceglie quello sbagliato, la vibrazione potrebbe essere debole nella migliore delle ipotesi o bruciare il circuito nella peggiore delle ipotesi, il che è davvero un mal di testa. Oggi discuteremo approfonditamente di questa questione fondamentale.

Che tipo di motore dello sterzo è?

Per dirla in modo semplice e diretto, la maggior parteservoUtilizzare motori CC con spazzole. Questa è l’opzione più comune ed economica. Potresti chiederti, perché non è un motore CA come il ventilatore elettrico di casa? Poiché lo sterzo funziona con alimentazione CC, deve controllare accuratamente la rotazione. Il motore della spazzola ha una struttura semplice e deve solo essere collegato all'alimentazione CC per ruotare. È particolarmente adatto per scenari di piccole dimensioni ed elevata precisione di controllo comeservoS. Se smonti un normale servo, quello che molto probabilmente vedrai è questo piccolo motore cilindrico con due terminali.

Naturalmente, con il progresso della tecnologia, alcuni servi di fascia alta hanno iniziato a utilizzare motori CC senza spazzole. Questo tipo di motore non ha attrito con le spazzole, è più efficiente, ha una durata più lunga ed è più forte. Tuttavia, richiede circuiti di controllo più complessi, quindi di solito appare su robot o aeromodelli molto esigenti. Per la maggior parte delle nostre applicazioni entry-level o di livello medio, i motori con spazzole sono ancora il cavallo di battaglia assoluto.

Come giudicare se il motore dello sterzo è buono o no?

Quando si acquista uno sterzo e si desidera giudicare rapidamente se il suo motore è buono o cattivo, il modo più diretto è guardare i suoi parametri: tensione e velocità a vuoto. Se ci pensi, è come guardare la cilindrata e la velocità massima di un'auto. La tensione determina con quante batterie può essere alimentato e la velocità a vuoto indica la velocità con cui gira quando non c'è carico. Ad esempio, per i servi comuni, la velocità a vuoto può essere di circa 0,1 secondi/60 gradi con una tensione di 6 V. Più piccolo è il numero, più sensibile è la risposta motoria.

Un altro indicatore chiave è la coppia di stallo. Puoi capire quanto può essere potente il motore quando è bloccato e non può ruotare. Ciò è strettamente correlato alla dimensione del magnete all'interno del motore e al numero di spire dell'avvolgimento. Quando si sceglie un servo, se si vuole realizzare un braccio robotico, bisogna sceglierne uno con coppia elevata; se controlli solo il gimbal della fotocamera, la sensibilità è più importante della forza. Osservando questi parametri, puoi sostanzialmente giudicare se questo motore è adatto al tuo progetto.

Effetto dei parametri del motore sulle prestazioni dello sterzo

La velocità del motore determina direttamente la velocità di risposta dello sterzo. Pensi che se il motore stesso ruota lentamente, non importa quanto sia potente il chip di controllo, sarà difficile per il servo raggiungere rapidamente la posizione designata. È come un corridore la cui frequenza delle gambe è lenta e non può correre veloce, non importa quanto duramente si alleni. Pertanto, negli scenari che richiedono una risposta ad alta velocità, come nel caso dei robot competitivi, è necessario scegliere un servo con un'elevata velocità del motore.

Inoltre, la potenza del motore influisce sulla capacità di carico della scatola dello sterzo. Se la potenza del motore è insufficiente e il carico azionato è leggermente più pesante, il servo tremerà, si surriscalderà o addirittura brucerà. È come un piccolo cavallo che tira un grande carro, prima o poi qualcosa andrà storto. Pertanto, quando si seleziona un modello, è necessario stimare il peso di ciò che spingerà il servo, quindi lasciare un certo margine e scegliere un servo con una potenza del motore leggermente maggiore, in modo che il sistema sia stabile e affidabile e non lasci cadere la catena nei momenti critici.

Quale scegliere tra motori brushed e brushless?

Parliamo innanzitutto dei vantaggi dei motori a spazzole: sono economici e facili da controllare. Puoi acquistare un normale servo per poche decine di yuan e può essere pilotato da qualsiasi microcontrollore. Se si rompe, dovrai sostituirlo. Pertanto, per la maggior parte dei progetti fai-da-te, dimostrazioni didattiche o verifica di prototipi di prodotto, i servomotori con spazzole sono il re del rapporto costo-prestazioni. I piccoli robot a sei zampe che ho realizzato nei primi tempi utilizzavano tutti servi con spazzole e funzionavano abbastanza bene.

Parliamo dei vantaggi dei motori brushless: alta precisione, bassa rumorosità e lunga durata. Poiché non presenta attrito con la spazzola e produce poche interferenze elettromagnetiche, è adatto per l'uso in strumenti di precisione o apparecchiature mediche. Tuttavia, lo svantaggio è che è costoso e il circuito di controllo è complesso e richiede solitamente un driver speciale. Pertanto, a meno che il tuo progetto non abbia requisiti estremi in termini di prestazioni e longevità, o non disponga di un budget sufficiente, un pratico servo con spazzole è completamente sufficiente.

Come scegliere un motore per timoneria in base alle esigenze del progetto

Il primo passo è calcolare il carico. Quanto pesa la cosa che vuoi guidare? Qual è il raggio di sterzata? Questo determina direttamente la quantità di coppia necessaria per il servo. Ad esempio, per realizzare un semplice artiglio meccanico, la coppia necessaria per serrare una pallina da ping pong è molto diversa da quella di un blocco di ferro. Puoi fare una stima approssimativa e scegliere un servo con una coppia maggiore del 20% -30% rispetto alla richiesta, che è più sicuro.

Il secondo passo è guardare l'alimentazione. Il tuo progetto è alimentato a batteria o tramite USB? Qual è la tensione della batteria? Ciò determina che dovresti scegliere un servo con la tensione di lavoro corrispondente. Ad esempio, se per l'alimentazione vengono utilizzate due batterie al litio e la tensione è di circa 7,4 V, è necessario trovare un servo che supporti questo intervallo di tensione, altrimenti girerà lentamente o si brucerà. Allo stesso tempo, dobbiamo anche considerare la corrente, più servi che si muovono contemporaneamente e se l'alimentatore può sopportarlo. Questi devono essere calcolati chiaramente.

Le insidie ​​più comuni per i neofiti in viaggio

Ho visto molti amici che inizialmente perseguivano l'alta velocità e sceglievano un servo a rotazione molto veloce, solo per scoprire che tremava fortemente anche con il minimo carico. Questo perché la coppia è stata ignorata. La velocità e la coppia del motore sono spesso inversamente proporzionali e quelli che ruotano più velocemente solitamente hanno meno potenza. Devi trovare un equilibrio tra velocità e potenza, o regolarlo attraverso il set di ingranaggi esterno al servo, ma anche il set di ingranaggi ha dei limiti.

Un'altra trappola è ignorare la tensione operativa. Alcune persone prendono un servo da 5 V e lo collegano direttamente all'alimentazione da 12 V ed emette immediatamente fumo. È come caricare un telefono cellulare ad alta tensione, verrà sicuramente rottamato. Assicurati di controllare l'intervallo di tensione nominale del servo per garantire che il tuo sistema di alimentazione possa fornire stabilmente questa tensione. Inoltre, prestare attenzione alla dissipazione del calore durante l'installazione. È normale che il motore si surriscaldi quando funziona per lungo tempo sotto carico pesante, ma il surriscaldamento causerà smagnetizzazione e degrado delle prestazioni, quindi sono comunque necessarie misure di dissipazione del calore.

Detto questo, infatti, scegliere il motore della timoneria è come scegliere un cuore adatto al progetto. Una volta compresi i principi e i parametri, avrai una buona idea. Vorrei chiederti qual è il problema di selezione della scatola dello sterzo più problematico che hai riscontrato nei progetti che hai realizzato? Oppure nel progetto su cui stai lavorando hai qualche preoccupazione particolare riguardo alla coppia e alla velocità del servo? Benvenuto per condividere le tue esperienze e confusioni nell'area commenti, discutiamo e risolviamole insieme. Se trovi utile il contenuto, non dimenticare di mettere un mi piace e di condividerlo con i tuoi amici maker, così evitiamo tutti insieme deviazioni!