Qual é a diferença entre um motor e uma caixa de direção? Misturar o equipamento pode causar mau funcionamento

Recentemente, vários amigos que fabricam carros inteligentes vieram conversar comigo, dizendo que o motor gira muito bem durante a depuração, mas fica preso após a instalação doservo, ou vice-versa. Na verdade, muitas pessoas sofreram perdas com os dois irmãos “motor” e “direção”. Eles parecem semelhantes, mas se usados ​​​​no lugar errado, a eficiência será, na melhor das hipóteses, baixa ou o equipamento irá parar de funcionar diretamente. Hoje vamos detalhar e entender a diferença entre essas duas coisas e como você deve escolher.

O motor só precisa girar a direção e ser obediente.

Para ser franco, Motor é um “jogador de força bruta”. Se você energizá-lo, ele girará. Ele girará tão rápido quanto você fornecer voltagem e não se importa para qual posição ele gira. Só faz uma coisa: girar. Por exemplo, pequenos ventiladores e rodas só precisam ser girados e não há necessidade de saber onde parar. Neste momento, é mais adequado usar um motor.

O volante é diferente, é um “jogador obediente”. Você diz "gire para 90 graus", e ele girará para 90 graus e parará. Ele também tem feedback para saber se está em vigor. Por exemplo, juntas de robôs e gimbals de câmeras precisam controlar o ângulo com precisão, então você deve usarservoS. Além do motor, possui também um conjunto de circuitos de controle e sensores de posição.

Os métodos de controle são muito diferentes. Um dá instruções diretamente ao outro.

Usar o motor é particularmente simples e rudimentar. Um motor DC girará se você conectar a bateria a ele e girará inversamente se você conectá-lo inversamente. Quer acelerar as coisas? Basta utilizar o sinal PWM, ou seja, ajustar a frequência da tensão ligada e desligada, e a velocidade será determinada. Você nem precisa de um microcontrolador, basta construir uma ponte H com alguns transistores, e o limite é muito baixo.

Há muitos detalhes envolvidos no controle da caixa de direção. Geralmente usa três fios, ou seja, fios de alimentação, terra e sinal. Você precisa fornecer um pulso com período de cerca de 20 milissegundos, e a largura desse pulso está entre 0,5 e 2,5 milissegundos, para que possa corresponder à faixa de ângulo de 0 a 180 graus. Além disso, você deve usar um microcontrolador ou um dispositivo especialservoplaca de controle para enviar sinais para que o servo possa se mover. Então, se você não está particularmente familiarizado com programação, ainda existe um certo limite para brincar com servos.

Na operação real do controle da caixa de direção, os detalhes são bastante críticos. Desses três fios, a fonte de alimentação é responsável por fornecer energia, o fio terra garante a estabilidade do circuito e o fio de sinal transmite as principais instruções. O pulso fornecido com um período de cerca de 20 milissegundos requer uma precisão extremamente alta. Mudanças sutis na largura do pulso correspondem a mudanças no ângulo da caixa de direção. Somente enviando sinais com precisão por meio de um microcontrolador ou de uma placa de controle especializada da caixa de direção a caixa de direção pode girar conforme o esperado. Portanto, se suas habilidades de programação forem ruins, você certamente encontrará alguns obstáculos ao brincar com o servo.

A diferença estrutural é bastante óbvia. Um tem o corpo nu e o outro um cérebro.

Se você observar um motor, ele consiste basicamente de um rotor, um estator, uma carcaça e dois fios. A estrutura é simples, o couro é durável e o preço é barato. Você pode comprar um motor pequeno por apenas alguns dólares. Mas a desvantagem é que ele não sabe onde está e não possui nenhuma inteligência.

A caixa de direção é diferente, é um “pacote integrado”. Além de um micro motor DC, há também um conjunto de redutores, uma placa de circuito de controle e um potenciômetro (sensor que realimenta a posição). Veja, os extras são usados ​​para "usar seu cérebro". Portanto, a caixa de direção é muito mais cara que o motor, mas em troca pode controlar o ângulo com precisão.

Os requisitos de precisão determinam se deve escolher um círculo ou um ponto fixo

Se o cenário da sua aplicação for manter as rodas girando e o ventilador soprando, o motor está bom. Ele não se preocupa com a posição precisa, apenas com velocidade e torque. Além disso, o motor pode girar continuamente quantas vezes desejar, sem limite de ângulo.

Por outro lado, se o seu dispositivo exigir que seu braço seja levantado em um determinado ângulo e que a câmera seja apontada em uma determinada direção, você deverá usar um servo. A precisão de posicionamento do mecanismo de direção geralmente está dentro de alguns graus, e o melhor desempenho pode atingir cerca de 1 grau. E a caixa de direção tem limitações de ângulo. A faixa de ângulo do leme comum é de 0 a 180 graus. Alguns servos têm 360 graus, mas esses tipos de servos não podem realmente realizar rotação contínua. Eles dependem principalmente do controle do sinal para determinar o ângulo de rotação.

O princípio de funcionamento da caixa de direção é acionar o motor interno recebendo sinais específicos para obter um controle preciso do ângulo. As engrenagens de direção desempenham um papel fundamental em muitos equipamentos de automação e aplicações robóticas. Ele pode ajustar com precisão o braço ou a câmera na posição angular especificada de acordo com as instruções predefinidas, fornecendo uma forte garantia para o funcionamento normal do equipamento. Seja na produção de modelos simples ou em cenários complexos de automação industrial, o mecanismo de direção tornou-se um dos componentes indispensáveis ​​devido ao seu desempenho estável e controle preciso.

Casos comuns de capotamento são causados ​​pela seleção do modelo

O capotamento de carro mais típico que já vi é fazer um braço robótico e usar um motor para acionar as juntas. O cara achou que o motor era barato e adicionou um codificador. Depois de lutar por um longo tempo, ele ainda não conseguia parar em um ângulo estável. Por que? Como o motor em si não possui um circuito fechado de posição e depende inteiramente de sensores externos, a resposta é lenta e propensa a ultrapassagens. Posteriormente, o servo foi substituído e o problema foi resolvido imediatamente.

Também há pessoas que estão fazendo direção de carro inteligente. Algumas pessoas usam o motor diretamente para acionar a direção da roda dianteira, mas descobrem que precisam adicionar um monte de bielas e limites, e sempre saem do caminho. Na verdade, o carro usa um servo de alto torque para direção, que está diretamente conectado ao braço de direção. É simples e confiável, e a depuração também é descomplicada. Se você não acredita, vá ao Taobao e pesquise “direção de carro” e veja os produtos acabados mais vendidos. Eles são basicamente soluções de direção.

Calcule o orçamento e a complexidade com clareza

A solução do motor é realmente barata, mas você mesmo precisa construir o circuito de acionamento e resolver o problema de feedback de posição. Se apenas a rotação contínua for necessária, a vantagem de custo do motor é muito óbvia. Mas se você precisar de um controle preciso, o custo e o tempo para adicionar um codificador e implementar o controle de malha fechada posteriormente podem ser maiores do que usar um servo diretamente.

O mecanismo de direção pode parecer caro, mas é um “balcão único”. Você pode simplesmente comprá-lo, conectá-lo à linha e enviar sinais, para que não precise se preocupar com o driver e o feedback. Especialmente adequado para verificar ideias rapidamente e fazer protótipos de produtos. E agora existem muitos tipos de servos, desde pequenos servos de 9 gramas até servos de alto torque de dezenas de quilogramas. Eles possuem interfaces padrão e são fáceis de substituir.

Não sei se o produto inovador que você está fabricando agora exige que a roda gire o tempo todo ou que as juntas estejam em posições precisas. Converse sobre seu projeto na área de comentários e veja se posso ajudá-lo na sua seleção. Se você achar este artigo útil para você, dê um like para que mais amigos que fabricam produtos possam vê-lo.