¿Qué tipo de motor hay en el mecanismo de dirección? La diferencia entre motores de CC con y sin escobillas

Amigos, cuando obtienen unservo, ya sea que esté fabricando un robot, un modelo o un prototipo de producto, ¿alguna vez ha sentido curiosidad por saber qué tipo de motor es el componente central escondido en esa pequeña carcasa? Muchos amigos que son nuevos en el manejo de mecanismos de dirección a menudo sólo saben que pueden girar en un ángulo específico, pero no saben mucho sobre el misterio del "corazón" que lo impulsa. Si elige el incorrecto, puede provocar que la vibración sea débil en el mejor de los casos o quemar el circuito en el peor de los casos, lo que es realmente un dolor de cabeza. Hoy discutiremos a fondo este tema central.

¿Qué tipo de motor de dirección es?

Para decirlo simple y directamente, la mayoríaservoUsamos motores DC con escobillas. Esta es la opción más común y rentable. Quizás te preguntes, ¿por qué no es un motor de CA como el ventilador eléctrico de casa? Debido a que el mecanismo de dirección funciona con energía CC, necesita controlar con precisión la rotación. El motor del cepillo tiene una estructura simple y solo necesita conectarse a una fuente de alimentación de CC para girar. Es especialmente adecuado para escenarios como tamaño pequeño y alta precisión de control comoservos. Si desmontas un servo normal, lo más probable es que veas este pequeño motor cilíndrico con dos terminales.

Por supuesto, con el avance de la tecnología, algunos servos de alta gama han comenzado a utilizar motores CC sin escobillas. Este tipo de motor no tiene fricción de cepillo, es más eficiente, tiene una vida más larga y es más fuerte. Sin embargo, requiere circuitos de control más complejos, por lo que suele aparecer en robots o aeromodelos muy exigentes. Para la mayoría de nuestras aplicaciones de nivel básico o medio, los motores con escobillas siguen siendo el caballo de batalla absoluto.

¿Cómo juzgar si el motor del mecanismo de dirección está en buen estado o no?

Cuando obtienes un mecanismo de dirección y quieres juzgar rápidamente si su motor está bien o mal, la forma más directa es observar sus parámetros: voltaje y velocidad sin carga. Si lo piensas bien, es como mirar la cilindrada y la velocidad máxima de un coche. El voltaje determina cuántas baterías puede funcionar y la velocidad sin carga le indica qué tan rápido gira cuando no hay carga. Por ejemplo, para los servos comunes, la velocidad sin carga puede ser de alrededor de 0,1 segundos/60 grados con un voltaje de 6 V. Cuanto menor sea el número, más sensible será la respuesta motora.

Otro indicador clave es el par de parada. Puede comprender lo potente que puede ser el motor cuando está atascado y no puede girar. Esto está estrechamente relacionado con el tamaño del imán dentro del motor y el número de vueltas del devanado. Al elegir un servo, si quieres hacer un brazo robótico, debes elegir uno con alto torque; Si solo controlas el cardán de la cámara, la sensibilidad es más importante que la fuerza. Al observar estos parámetros, básicamente puedes juzgar si este motor es adecuado para tu proyecto.

Efecto de los parámetros del motor sobre el rendimiento del aparato de dirección.

La velocidad del motor determina directamente la velocidad de respuesta del mecanismo de dirección. Piensa que si el motor gira lentamente, no importa cuán potente sea el chip de control, será difícil que el servo alcance rápidamente la posición designada. Esto es como un corredor cuya frecuencia de piernas es lenta y no puede correr rápido por mucho que entrene. Por lo tanto, en escenarios que buscan una respuesta de alta velocidad, como robots competitivos, se debe elegir un servo con una velocidad de motor alta.

Además, la potencia del motor influye en la capacidad de carga del mecanismo de dirección. Si la potencia del motor es insuficiente y la carga impulsada es un poco más pesada, el servo temblará, se calentará o incluso se quemará. Es como un caballo pequeño tirando de un carro grande, algo saldrá mal tarde o temprano. Por lo tanto, al seleccionar un modelo, hay que estimar el peso de lo que empujará el servo, luego dejar un cierto margen y elegir un servo con una potencia de motor un poco mayor, para que el sistema sea estable y confiable y no se caiga la cadena en momentos críticos.

¿Cuál elegir entre motores con escobillas y sin escobillas?

Hablemos primero de las ventajas de los motores con escobillas: son económicos y fáciles de controlar. Puedes comprar un servo normal por unas pocas docenas de yuanes y puede ser controlado por cualquier microcontrolador. Si se rompe, tendrás que reemplazarlo. Por lo tanto, para la mayoría de los proyectos de bricolaje, demostraciones didácticas o verificación de prototipos de productos, los servos de motor con escobillas son el rey de la rentabilidad. Todos los pequeños robots de seis patas que hice en los primeros días usaban servos cepillados y corrían bastante felizmente.

Hablemos de las ventajas de los motores sin escobillas: alta precisión, bajo nivel de ruido y larga vida útil. Debido a que no tiene fricción con el cepillo y produce poca interferencia electromagnética, es adecuado para su uso en instrumentos de precisión o equipos médicos. Sin embargo, la desventaja es que es caro y el circuito de control es complejo, por lo que normalmente requiere un controlador especial. Por lo tanto, a menos que su proyecto tenga requisitos extremos de rendimiento y longevidad, o tenga un presupuesto suficiente, un práctico servo con escobillas es completamente suficiente.

Cómo elegir un motor de dirección según los requisitos del proyecto

El primer paso es calcular la carga. ¿Qué tan pesado es el vehículo que quieres conducir? ¿Cuál es el radio de giro? Esto determina directamente cuánto torque necesita para el servo. Por ejemplo, para fabricar una garra mecánica sencilla, el par necesario para sujetar una pelota de tenis de mesa es muy diferente al de un bloque de hierro. Puede hacer una estimación aproximada y elegir un servo con un par entre un 20% y un 30% mayor que la demanda, lo cual es más seguro.

El segundo paso es mirar la fuente de alimentación. ¿Su proyecto funciona con batería o USB? ¿Cuál es el voltaje de la batería? Esto determina que debes elegir un servo con el voltaje de trabajo correspondiente. Por ejemplo, si se utilizan dos baterías de litio para el suministro de energía y el voltaje es de alrededor de 7,4 V, entonces debe encontrar un servo que admita este rango de voltaje; de ​​lo contrario, girará lentamente o se quemará. Al mismo tiempo, también debemos considerar la corriente, los múltiples servos que se mueven al mismo tiempo y si la fuente de alimentación puede soportarlo. Estos deben calcularse claramente.

Los errores más comunes para los principiantes en la carretera

He visto a muchos amigos que inicialmente buscaban alta velocidad y eligieron un servo de rotación muy rápida, sólo para descubrir que temblaba mucho incluso con la más mínima carga. Esto se debió a que se ignoró el torque. La velocidad y el par del motor suelen ser inversamente proporcionales y los que giran más rápido suelen tener menos potencia. Tienes que encontrar un equilibrio entre velocidad y potencia, o ajustarlo a través del conjunto de engranajes fuera del servo, pero el conjunto de engranajes también tiene límites.

Otro error es ignorar el voltaje de funcionamiento. Algunas personas toman un servo de 5 V y lo conectan directamente a la fuente de alimentación de 12 V, y al instante emite humo. Es como cargar un teléfono móvil con alto voltaje, definitivamente será desechado. Asegúrese de verificar el rango de voltaje nominal del servo para asegurarse de que su sistema de suministro de energía pueda proporcionar este voltaje de manera estable. Además, preste atención a la disipación de calor durante la instalación. Es normal que el motor se caliente cuando funciona durante mucho tiempo bajo una carga pesada, pero el sobrecalentamiento provocará desmagnetización y degradación del rendimiento, por lo que aún son necesarias medidas de disipación de calor.

Dicho todo esto, de hecho, elegir el motor del mecanismo de dirección es como elegir el corazón adecuado para el proyecto. Una vez que comprenda los principios y parámetros, tendrá una buena idea. Me gustaría preguntarle, ¿cuál es el problema de selección del mecanismo de dirección más problemático que ha encontrado en los proyectos que ha realizado? O en el proyecto en el que está trabajando actualmente, ¿tiene alguna preocupación especial sobre el par y la velocidad del servo? Bienvenido a compartir sus experiencias y confusiones en el área de comentarios, y analicémoslas y resolvámoslas juntos. Si el contenido te resulta útil, no olvides darle un me gusta y compartirlo con tus amigos que también son creadores, ¡para que todos podamos evitar desvíos juntos!