Per velocizzare il progetto, è possibile etichettare le pile di laminazione con dettagli quali tolleranza, materiale, finitura superficiale, se è necessario o meno un isolamento ossidato, quantitàe altro ancora.
Quale motore dovrei utilizzare? Dovrebbe essere un motore passo-passo? Un servomotore? O un motore CC senza spazzole? Scegliere quello sbagliato può rovinare il progetto. Questa guida semplificherà le cose. Vi racconterò ciò che ho imparato per aiutarvi a scegliere il motore giusto per la vostra piccola macchina. Questo vi farà risparmiare tempo e denaro. Questo articolo è una strada semplice per far funzionare bene il vostro progetto.
Cominciamo con il motore passo-passo. Uso spesso un motore passo-passo per progetti che richiedono un controllo facile ed esatto della sua posizione. Si può pensare a un motore passo-passo come a un motore che si muove a distanze minime e prestabilite. Ogni distanza è un "passo". Un cerchio completo è composto da molti di questi passi separati, forse 200. Questo modo speciale di muoversi è ottimo per i progetti che richiedono un controllo semplice e preciso della posizione del motore. Questo modo speciale di muoversi è ottimo per molti lavori. Si può dire al motore di spostarsi di un certo numero di passi. Il motore si sposterà nel punto giusto e vi rimarrà.
Il bello di un sistema di motori passo-passo è la sua semplicità. Non è necessario un sensore sofisticato che ne segnali la posizione. Si tratta di un sistema di controllo "ad anello aperto". Il controllore si fida del fatto che il motore abbia eseguito tutti i passi che gli sono stati richiesti. Per un lavoro che richiede una bassa velocità e una buona potenza per mantenere la posizione, un motore passo-passo è spesso la scelta migliore. Il controllo è facile, il driver è semplice e l'intero sistema costa pochissimo. Questo rende il motore passo-passo una scelta popolare quando è necessario far muovere una macchina da sola senza spendere molto. Il design semplice di un motore passo-passo lo rende un prodotto su cui si può contare.
Parliamo ora del servomotore. Scelgo un servomotore quando il mio progetto deve essere più veloce e preciso di un motore passo-passo. Un servomotore fa parte di un sistema di "controllo ad anello chiuso". Ciò significa che è dotato di un sensore chiamato encoder. Questo encoder invia continuamente informazioni al controllore. Queste informazioni, o feedback, indicano al controllore la posizione esatta del motore, la sua velocità e la direzione in cui sta andando. Se il motore non si trova nel punto giusto, il controllore lo risolve immediatamente.
Questo sistema di retroazione fa un'enorme differenza in molti progetti di macchine. Un servomotore può funzionare a una velocità molto elevata senza perdersi. Può anche fornire una grande potenza di rotazione a qualsiasi velocità, da quella lenta a quella veloce. Se il vostro lavoro richiede movimenti rapidi e corretti, un servomotore è la scelta giusta. Immaginate un braccio robotico che deve muoversi velocemente e fermarsi in un punto esatto. Un motore passo-passo potrebbe perdere un passaggio se il lavoro è troppo duro, ma un servomotore saprà riconoscere l'errore e lo correggerà. Il sistema di controllo è un po' più complesso, ma funziona molto bene.
Il terzo motore del nostro elenco è il motore CC senza spazzole, chiamato anche motore BLDC. Il motore BLDC è un tipo di motore più recente che non spreca molta energia. Un normale motore CC ha delle piccole parti in carbonio chiamate "spazzole". Queste parti della spazzola si consumano dopo un po' di tempo. Un motore DC brushless non ha spazzole. Utilizza parti elettroniche intelligenti per inviare l'energia al punto giusto del motore. Questo rende il motore CC senza spazzole molto affidabile e di lunga durata. Inoltre, può funzionare in modo silenzioso per molti anni.
Poiché non ci sono spazzole da consumare, un motore CC senza spazzole è ideale per i lavori che richiedono un funzionamento continuo senza interruzioni. Inoltre, sono molto efficienti nell'utilizzo dell'energia. Ciò significa che trasformano più elettricità in movimento e producono meno calore. La capacità di gestire l'energia è molto importante per i gadget che si possono trasportare e che utilizzano le batterie. I motori DC brushless sono spesso utilizzati nei droni, negli scooter elettrici e nelle ventole dei computer. Il sistema di controllo utilizza sensori, come quelli a effetto Hall, per sapere dove si trova il rotore. In questo modo il controllore invia la potenza al motore nel modo giusto. Un sistema di motori BLDC può garantire movimenti molto fluidi e velocità elevate.
Spesso le persone mi chiedono quali siano le grandi differenze nella scelta tra uno stepper e un servo. Per rendere più facile la comprensione, ho creato una semplice tabella. Questa tabella mostra i punti importanti di ciascun sistema di motori affiancati. La comprensione di queste differenze è una parte importante della scelta del motore giusto per il vostro progetto.
| Caratteristica | Sistema di motori passo-passo | Sistema di servomotori |
|---|---|---|
| Sistema di controllo | Controllo semplice ad anello aperto. Nessun sensore di retroazione. | Controllo ad anello chiuso. Necessita di un encoder per la retroazione. |
| Gamma di velocità | Meglio a bassa velocità. La coppia diminuisce ad alta velocità. | Funziona benissimo su un'ampia gamma di velocità. |
| Coppia | Coppia elevata a bassa velocità e in fase di arresto. | Coppia elevata in tutta la gamma di velocità. |
| Precisione della posizione | Buono, ma può perdere dei passaggi se sovraccarico. | Molto preciso e accurato. Il sistema corregge gli errori. |
| Costo | Basso costo del motore e del driver. | Costo più elevato per il motore, l'encoder e il controller. |
| Efficienza | Efficienza ridotta. Il motore utilizza tutta la potenza anche quando non è in movimento. | Alta efficienza. Utilizza l'energia solo quando è necessario. |
| Rumore | Può essere rumoroso e scuotere, soprattutto a bassa velocità. | Funziona in modo molto fluido e silenzioso. |
Come si vede, la scelta si basa sulle proprie esigenze. Per un lavoro semplice e poco costoso in cui è necessario mantenere una posizione, il motore passo-passo è la scelta migliore. Per un lavoro ad alta velocità che richiede movimenti molto precisi, il servomotore è il vincitore assoluto. Il controllo necessario per un servomotore è più avanzato, ma consente di ottenere risultati migliori.
Scegliere il motore giusto può sembrare difficile, ma ho alcuni consigli per aiutarvi. Per prima cosa è necessario porsi alcune domande fondamentali sul proprio progetto. Le risposte vi indicheranno il motore migliore da utilizzare. Dovete innanzitutto pensare a ciò di cui il vostro progetto ha realmente bisogno. Il modo migliore per avere successo è trovare un motore che si adatti perfettamente al vostro lavoro.
Innanzitutto, pensate al movimento. Che tipo di movimento vi serve? Avete bisogno di una rotazione che non si fermi, come nel caso di una ruota o di una ventola? In questo caso, un motore CC senza spazzole è un'ottima scelta. Dovete spostarvi in un punto o in un angolo preciso e rimanervi, come un puntatore sul quadrante di una macchina? Un motore passo-passo è perfetto per questo. Oppure avete bisogno di movimenti rapidi e complicati che devono raggiungere rapidamente la velocità, come nel caso di un robot che raccoglie e deposita oggetti? Questo è un lavoro per un servomotore. Il tipo di movimento è un elemento molto importante nella scelta del motore giusto.
Poi bisogna considerare la velocità e la coppia. A che velocità deve muoversi la macchina? Quanta potenza di rotazione, detta anche coppia, deve avere il motore? Fate un elenco di questi elementi. Se avete bisogno di una coppia elevata ma solo a bassa velocità, un motore passo-passo è una buona scelta che non costa molto. Se avete bisogno di una coppia elevata anche quando andate molto veloci, dovrete prendere in considerazione un servomotore. Un motore DC brushless può offrire un buon mix di velocità e coppia in dimensioni ridotte. È importante non tirare a indovinare. Un motore che non ha una coppia sufficiente non è adatto al vostro lavoro.
Ogni tipo di motore necessita di un sistema speciale per controllarlo e dialogare con esso. Il motore passo-passo è il più semplice. Ha bisogno di un driver. Il driver riceve semplici segnali di passo e direzione da un controllore principale. Poi li trasforma nella potenza elettrica necessaria per far muovere il motore di un passo. Le informazioni vanno in una sola direzione. Il controllore dice al motore cosa fare, ma il motore non invia alcuna informazione in risposta.
Un sistema di servomotori è un po' più intelligente. Ha bisogno di un controller in grado di fare più cose. Questo controllore riceve il comando di andare in un punto. Poi controlla dove si trova realmente il motore utilizzando le informazioni dell'encoder. Il controllore invia quindi la giusta quantità di potenza al motore per spostarlo nella posizione corretta. La comunicazione avviene in entrambi i sensi. Questo dialogo avanti e indietro è il motivo per cui il servomotore è così preciso. Il sistema deve avere questa comunicazione per funzionare.
Un motore CC senza spazzole necessita anche di un controller intelligente. Il controllore deve conoscere la posizione del rotore per inviare energia alle bobine nella sequenza corretta. Questo viene spesso fatto con sensori a effetto Hall che si trovano all'interno del motore. La comunicazione tra il sensore e il controllore aiuta il motore a girare in modo molto fluido. Alcuni sistemi di motori BLDC più recenti possono funzionare senza sensore. Ciò rende più semplice la progettazione del motore. L'azionamento per questo tipo di motore deve essere un buon partner per quel motore specifico.
Quando si costruisce un sistema, bisogna pensare a quanto costerà tutto insieme. Il prezzo del motore è solo una parte del costo totale. Ho visto molte persone scegliere un motore passo-passo economico. Poi scoprono che l'assemblaggio dell'intero sistema finisce per costare di più in seguito. È necessario considerare tutte le componenti coinvolte.
Un sistema di controllo del movimento completo è composto da poche parti. Il motore, il driver o il controller, l'alimentatore e i cavi giusti. Per un servomotore è necessario anche l'encoder. Ogni parte aumenta il prezzo. Un sistema con motore passo-passo è spesso la scelta che costa meno all'inizio. Il motore è economico e il driver è semplice. Ma se non è abbastanza forte o veloce, potrebbe essere necessario un motore più grande o un riduttore. Ciò comporta un costo aggiuntivo e rende il sistema più grande.
Un sistema di servomotori costa di più all'inizio. Il motore con l'encoder al suo interno è più costoso. Il controllore può fare di più e costa di più. Tuttavia, potrebbe farvi risparmiare in diversi modi. Dato che utilizza bene l'energia, si potrebbe utilizzare un alimentatore più piccolo. Dato che funziona così bene, potreste essere in grado di costruire una macchina più veloce e in grado di svolgere più lavoro. L'inserimento del dispositivo di feedback nel sistema è già stato fatto. Quando si costruisce una nuova macchina, è necessario considerare il costo totale e vedere quanto funziona bene per fare la scelta migliore. Grandi aziende come Anaheim Automation hanno a disposizione molte opzioni di motori e controlli diversi. La scelta deve essere quella che ci si può permettere.
Vedere dove viene utilizzato ogni motore può rendere più facile la scelta. Vi presento alcuni esempi di utilizzo quotidiano tratti dal mio lavoro. Questi esempi dovrebbero aiutarvi a capire quale tipo di motore potrebbe essere adatto al vostro progetto.
Ecco alcuni lavori comuni per ciascun motore:
Avete imparato molto. Ora è il momento di fare una scelta. Ecco gli ultimi passi che vi suggerisco per scegliere il motore migliore. Questo semplice processo vi aiuterà a fare una buona scelta. Potete seguire questa guida per il vostro prossimo progetto di automazione.
Innanzitutto, fate un elenco di ciò che il vostro progetto deve fare. Qual è la parte più importante per la vostra macchina? È un costo basso? È una velocità elevata? È un controllo molto preciso della posizione? Oppure una lunga durata e un buon utilizzo dell'energia? Siate sinceri su ciò di cui avete realmente bisogno. Questo elenco sarà la vostra guida. Ad esempio, se il risparmio è la cosa più importante per voi e la velocità non lo è, un motore passo-passo è probabilmente la scelta migliore. Se la precisione è l'aspetto più importante, dovete considerare un servomotore.
In secondo luogo, bisogna capire quanto lavoro deve fare il motore. È necessario sapere di quanta potenza e velocità di rotazione si ha bisogno. Quanto peso deve spostare il motore? Quanto velocemente? Quanto velocemente deve raggiungere la velocità? Questi numeri sono molto importanti. Molte aziende che vendono motori, come Anaheim Automation, dispongono di strumenti sui loro siti web per aiutarvi a trovare la giusta dimensione del motore. Si tratta di una fase molto importante. Se scegliete un motore troppo piccolo, il vostro progetto non funzionerà. Sceglierne uno troppo grande costerà di più e occuperà più spazio.
Infine, pensate alle parti che controllano il motore e a ciò che sapete fare. Vi sentite a vostro agio nell'utilizzare un sistema di controllo semplice? Oppure siete in grado di gestire le regolazioni di un sistema di controllo ad anello chiuso per un servomotore? Il driver e il controllore sono importanti quanto il motore. Assicuratevi di scegliere un sistema completo in cui ogni pezzo funzioni bene con gli altri. Una buona azienda può vendervi un motore e un driver fatti per funzionare insieme. In questo modo è molto più facile assemblare il tutto.
Secondo la mia esperienza, non esiste un motore che sia "il migliore" per ogni piccola macchina. Il motore migliore è quello che si adatta perfettamente al vostro lavoro speciale. Il motore passo-passo, il servomotore e il motore CC senza spazzole sono tutti strumenti meravigliosi. Ognuno di essi ha i suoi punti di forza. Il vostro compito di progettisti o ingegneri è quello di comprendere questi punti di forza e di collegarli a ciò che volete che il vostro progetto faccia.
Spero che questa guida vi abbia aiutato a capire le principali differenze. Ricordate di pensare all'intero sistema. Il motore è solo una parte dell'intero sistema. Anche il controller, il driver e l'alimentazione sono importanti. Pensando attentamente alle vostre esigenze in termini di velocità, coppia, controllo della posizione e costo, potrete essere sicuri della vostra scelta. Il motore giusto vi aiuterà a costruire una macchina migliore su cui potrete contare di più. Utilizzate quanto appreso qui per il vostro prossimo progetto e sarete sulla buona strada per realizzare grandi progetti che funzionano da soli.
Per velocizzare il progetto, è possibile etichettare le pile di laminazione con dettagli quali tolleranza, materiale, finitura superficiale, se è necessario o meno un isolamento ossidato, quantitàe altro ancora.
Italian 
English 
German 
Spanish 
French 
Japanese 
Korean 
Dutch 
Indonesian