Motore passo passo vs servo 360 continuo

Ciao a tutti, sto costruendo un radio-follow focus, tramite arduino.
La ghiera del fuoco delle lenti sarà mossa da un motore che dovrà avere le seguenti caratteristiche:

-deve essere silenzioso
-precisione di almeno 1.8 gradi
-momento alto a basse velocità
-poter ruotare più di 360 gradi

altre caratteristiche apprezzate sono:

-dimensioni contenute
-basso consumo batteria
-no vibrazioni

Per ora ho considerato stepper motor, che però potrebbero generare vibrazioni, disturbi e rumore
o servo che però non conosco molto bene.

Consigli?
grazie

Nei servo a rotazione continua puoi solo regolare la velocità a cui gira, ma NON l'angolo (NON è come i veri servo) e NON hai alcuna precisione né feedback sull'angolo ruotato.

Creco che per la tua applicazione uno stepper, collegato ad una opportuna meccanica per il movimento della tua ghiera, vada bene :wink:

Guglielmo

... ma ... sicuro che ti serva a "rotazione continua" ? ? ? ... perché, probabilmente, basta il giusto rapporto di ingranaggi e un 180° o un 270° ... ma veri servo :wink:

Guglielmo

gpb01:
Nei servo a rotazione continua puoi solo regolare la velocità a cui gira, ma NON l'angolo (NON è come i veri servo) e NON hai alcuna precisione né feedback sull'angolo ruotato.

Creco che per la tua applicazione uno stepper, collegato ad una opportuna meccanica per il movimento della tua ghiera, vada bene :wink:

Guglielmo

Grazie mille per la risposta davvero rapida
la risposta mi rende felice poiché anche io simpatizzavo per lo stepper già in partenza.
Sto tuttavia faticando a trovare uno stepper di qualità e di dimensioni contenute.
Ho anche paura per il rumore e le vibrazioni, poiché sarà in funzione durante le riprese, deve fare meno rumore possibile in maniera tale da non rovinare l'audio che viene registrato. Così come le vibrazioni farebbero vibrare la camera rovinando le immagini.

potete suggerirmi qualche modello? io ne ho trovati alcuni ma non sono sicuro di poter postare link senza infrangere il regolamento

grazie ancora

gpb01:
... ma ... sicuro che ti serva a "rotazione continua" ? ? ? ... perché, probabilmente, basta il giusto rapporto di ingranaggi e un 180° o un 270° ... ma veri servo :wink:

Guglielmo

questa è un altra possibilità
ma perdo potenza e precisione con il rapporto, rimmarrei comunque tranquillo?

3ni:
... io ne ho trovati alcuni ma non sono sicuro di poter postare link senza infrangere il regolamento

Nessun problema, puoi mettere tranquillamente i link ... purché NON sia tu a venderli :smiley: :smiley: :smiley: :smiley:

3ni:
ma perdo potenza e precisione con il rapporto, rimmarrei comunque tranquillo?

... secondo me, se le ruote dentate sono fatte bene e NON usi un servo "Cinese" da 2 € ma un servo serio da decine di € hai potenza e precisione.

Guglielmo

rimane sempre il problema del rumore però, sia servo che stepper non sono proprio silenziosi, nelle videocamere sono usate dei piccoli motori in cc per la messa a fuoco e lo zoom

... gli stepper sono piuttosto silenziosi ::slight_smile:

Guglielmo

Secondo me la soluzione "silenzioso, forte, risparmio energia perché a batteria e posizionemento definito" é un motore a spazzole con ingranaggio e encoder (oppure altro ingranaggio e potenziometro).
Ciao Uwe

ragazzi inanzitutto grazie mille per le risposte

mi sono imbattuto nei motori "piezoelettrici" o a ultrasuoni insomma, dite che c'è qualche possibilità per quelli?

inoltre ho trovato questi motori passo passo molto piccoli, ma non ho idea se come potenza e rumore possano fare al caso mio...

https://www.ebay.com/itm/Micro-2-Phase-4-Wire-8mm-Stepper-Motor-Mini-Stepping-Motor-w-Gear-box-for-Camera/112646283896?hash=item1a3a3de278:g:of4AAOSwFSxaD~rv

Edit:
come non detto, questi due sono troppo piccoli... e la precisione che hanno è di 18gradi a passo...
ora mi sto studiando questo:

quest'ultimo mi ha quasi convinto... se solo potessi sapere quanto è rumoroso... in teoria con questo legge anche la posizione del rotore, che a me farebbe comodo!

per quello che vuoi fare a me sembrano tutti un tantino lenti come motori, molto lenti :confused:

p.s. quello con la precisione di 18° a passo avendo una riduzione di 30:1 dovrebbe in realtà essere con una precisione di 18°/30=0,6° a passo... almeno credo

-zef-:
per quello che vuoi fare a me sembrano tutti un tantino lenti come motori, molto lenti :confused:

p.s. quello con la precisione di 18° a passo avendo una riduzione di 30:1 dovrebbe in realtà essere con una precisione di 18°/30=0,6° a passo... almeno credo

giusto, e con la riduzione forse è anche abbastanza potente

come velocità non serve nulla di fulmineo... certo che con la riduzione forse sono davvero troppo lenti

altra cosa. Con il passo passo per leggere la posizione devo per forza inserire un encoder-potenziometro o basta che conto i passi tramite software?

il modo più semplice è contare i passi, ma calcola che ti serve un qualche sistema per sapere da dove parte il motore in quanto quando non alimenti il circuito o nel caso perdi passi allora perdi anche il riferimento della posizione raggiunta, poi dipende anche dalla precisione di posizionamento che ti serve tra un accensione e l'altra.

Direi che la prima cosa da stabilire, sia QUANTO realmente veloce ti serve lo spostamento ... come un'autofocus rapido del tipo mezzo secondo per focheggiare, o solo abbastanza da poter seguire un'oggetto che si sposta relativamente lento, quindi magari anche se per far ruotare l'intero campo di fuoco ci metti 3 o 4 secondi non importa ? ... da li, si puo arrivare dove vuoi, o almeno vedere se la cosa si puo fare :wink:

Poi di possibilita' ne esistono diverse ... puoi usare un servo per alti carichi, puoi usare un motorino DC con riduttore accoppiato ad un potenziometro che ti emula un servo (in pratica, piloti il motoriduttore con il circuito di un servo, usando come potenziometro di feedback un potenziometro esterno accoppiato all'oggetto da ruotare, in base al tipo di ingranaggi che scegli, gli puoi far fare i gradi di rotazione che vuoi ... volendo fare piu giri ma mantenendo la precisione e la possibilita' di indicare i gradi di rotazione come per i servo normali, ad esempio, si puo usare un potenziometro multigiri, se l'ingombro/spazio disponibile lo consente), puoi usare un passo-passo con demoltiplica, ed allora serve un finecorsa per il punto iniziale (quando accendi, porti il tutto "a zero", e poi da li calcoli le posizioni in base al numero di passi che gli dai) ... ci sono diversi modi di farlo, ma la prima cosa da conoscere e' "quanto" esattamente il tutto deve muoversi, ed a che velocita' soprattutto ...

Dunque. Penso sia giunto il momento di spiegare il funzionamento in modo più aprofondito (o meglio, mi scuso per non averlo fatto prima)
il sistema che sto cercando di ralizzare avrà più o meno questo aspetto:


tramite la manopola, potrò controllare il fuoco sulla lente a distanza.

Ora iniziamo ad analizzare le problematiche.

inanzi tutto non tutte le lenti sono uguali. Ci sono tre principali situazioni:

  1. Messa a fuoco meccanica. Una lente all'interno dell'obiettivo viene spostata meccanicamente da un sistema meccanico molto preciso che si ferma quando la lente raggiunge la "minima distanza di messa a fuoco" o la "massima distanza di messa a fuoco".
  2. Messa a fuoco meccanica senza fine corsa. Il funzionamento è sempre meccanico ma la ghiera del fuoco continua a girare a vuoto e all'infinito anche se la lente ha raggiunto la "massima o minima distanza di messa a fuoco".
  3. Messa a fuoco "focus by wire". In questo caso, la ghiera del fuoco gira su un encoder o un sensore e a spostare la lente non è un meccanismo meccanico bensi un motore elettrico.

le lenti focus by wire sono le più odiose, si perde quella fantastica sensazione meccanica poiché l'accelerazione non è lineare. Inoltre, normalmente, una volta trovato un "fuoco" (se camera e soggetto rimangono alla stessa distanza) anche muovendo la ghiera, si può tornare al "fuoco" precedente semplicemente riportando la ghiera nella posizione precedente (spesso se si ha un cambio di fuoco, i due fuochi vengono proprio segnati con un pennarello, in modo da non sbagliare quando si gira). Con una lente "focus by wire" questo non e possibile, poichè non essendo lineare, una volta spostata la ghiera non si potra tornare indietro a meno che la ghiera non venga rispostata indietro alla stessa identica velocità.

Ovviamente io voglio mantenere la massima compatibilità.
Ho quindi pensato a dare due modalità di funzionamento al dispositivo:

A. Nel primo caso, la ghiera del follow focus si comporterà come la ghiera di una lenta del caso 3 (focus by wire). Girando la manopola faremo girare la ghiera, ma non avremo nessuna linearità e sarà molto difficile acquistare familiarità con questo sistema.
B. Nel secondo caso, il follow focus farà una taratura iniziale (automatica nelle lenti che si fermano a fine corsa e manuale nelle lenti meccaniche ma senza fine corsa). Ad ogni posizione dell'encoder rotativo che sarò attaccato alla manopola del mio follow focus, sarà assegnata una posizione del motore. Questo sistema garantirà la massima linearità e permetterà all'operatore di avere la migliore sensazione-esperienza.

-zef-:
il modo più semplice è contare i passi, ma calcola che ti serve un qualche sistema per sapere da dove parte il motore in quanto quando non alimenti il circuito o nel caso perdi passi allora perdi anche il riferimento della posizione raggiunta, poi dipende anche dalla precisione di posizionamento che ti serve tra un accensione e l'altra.

Dunque come spiegato, in modalità "A", non servirà contare i passi del motore.
In modalità "B" si farà una taratura, potrà essere memorizzata nelle lenti di tipo 1 ma già con le lenti di tipo 2 si dovrà ritarare ad ogni accensione (credo, correggetemi se sbaglio)

Etemenanki:
Direi che la prima cosa da stabilire, sia QUANTO realmente veloce ti serve lo spostamento ... come un'autofocus rapido del tipo mezzo secondo per focheggiare, o solo abbastanza da poter seguire un'oggetto che si sposta relativamente lento, quindi magari anche se per far ruotare l'intero campo di fuoco ci metti 3 o 4 secondi non importa ? ... da li, si puo arrivare dove vuoi, o almeno vedere se la cosa si puo fare :wink:

Avere la possibilità di "focheggiare" in modo veloce e brusco è non dico fondamentale ma importante. Potrebbe servire un giorno un cambio di fuoco veloce.
Anche perchè ricordiamo che c'è anche una riduzione sulla lente stessa. Cioè ci sarà già un rapporto di riduzione di circa 5 a 1 fra la lente e l'ingranaggio sul motore-gearbox. Alcune lenti hanno bisogno di girare solo 90 gradi per passare dalla minima distanza di messa a fuoco alla massima, altre, ad esempio quelle per il cinema, compiono anche un giro completo.

Etemenanki:
Poi di possibilita' ne esistono diverse ... puoi usare un servo per alti carichi, puoi usare un motorino DC con riduttore accoppiato ad un potenziometro che ti emula un servo (in pratica, piloti il motoriduttore con il circuito di un servo, usando come potenziometro di feedback un potenziometro esterno accoppiato all'oggetto da ruotare, in base al tipo di ingranaggi che scegli, gli puoi far fare i gradi di rotazione che vuoi ... volendo fare piu giri ma mantenendo la precisione e la possibilita' di indicare i gradi di rotazione come per i servo normali, ad esempio, si puo usare un potenziometro multigiri, se l'ingombro/spazio disponibile lo consente), puoi usare un passo-passo con demoltiplica, ed allora serve un finecorsa per il punto iniziale (quando accendi, porti il tutto "a zero", e poi da li calcoli le posizioni in base al numero di passi che gli dai) ... ci sono diversi modi di farlo, ma la prima cosa da conoscere e' "quanto" esattamente il tutto deve muoversi, ed a che velocita' soprattutto ...

Ma un servo non è appunto un sistema retro-azionato composto da un motorino DC con riduttore accoppiato ad un potenziometro?
Un potenziometro multigiri sarebbe anche una possibilità, ma inizia a essere un po' complesso e vorrei mantenere le dimensioni il più ridotte possibile. Inoltre mi impedirebbe di girare all'infinito.

Ho anche visto che alcuni motori passo passo hanno la così detta "hall detection output" cioè un sistema con un magnete che da un segnale ad ogni giro su un contatto dedicato solo a quello.

grazie ancora a tutti!

3ni:
...

  1. Messa a fuoco meccanica. Una lente all'interno dell'obiettivo viene spostata meccanicamente da un sistema meccanico molto preciso che si ferma quando la lente raggiunge la "minima distanza di messa a fuoco" o la "massima distanza di messa a fuoco".
  2. Messa a fuoco meccanica senza fine corsa. Il funzionamento è sempre meccanico ma la ghiera del fuoco continua a girare a vuoto e all'infinito anche se la lente ha raggiunto la "massima o minima distanza di messa a fuoco".
  3. Messa a fuoco "focus by wire". In questo caso, la ghiera del fuoco gira su un encoder o un sensore e a spostare la lente non è un meccanismo meccanico bensi un motore elettrico.
    ...

... fin qui, ci siamo, anche se hai dimenticato i vecchi "flessibili" manuali (un po di riprese in passato le ho fatte ... forse "M3 con BVU a tracolla" ti ricorda qualcosa :D)

Il sistema con il motore e l'encoder, se non e' gia incorporato nella macchina o non viene agganciato ad essa in modo stabile, presenta diversi problemi ... quello con ghiera a rotazione continua l'ho trovato principalmente su camere che avevano anche l'AF insieme al manuale, ed a meno che tu non possa inserire un'encoder o la connessione ad un potenziometro sul barilotto che aziona la lente, di possibilita' te ne da poche, perche' non avendo punti "certi" sulla ghiera esterna, e' praticamente inutile avere un feedback ... il piu facile da realizzare e' quello del tipo "meccanico diretto", in cui anche la ghiera esterna ha dei finecorsa meccanici, per cui ad una data posizione della ghiera corrisponde sempre una stessa lunghezza di fuoco, per questo sistema ha senso usare un servo, che sia o meno di potenza ...

... Nel primo caso, la ghiera del follow focus si comporterà come la ghiera di una lenta del caso 3 (focus by wire). Girando la manopola faremo girare la ghiera, ma non avremo nessuna linearità e sarà molto difficile acquistare familiarità con questo sistema.

E quindi qui ti serve un riduttore senza finecorsa e senza feedback, non un servo, oppure un servo modificato in modo da poter scollegare il potenziometro di controreazione bloccandolo a meta' corsa, il che lo trasformerebbe in un servo a rotazione continua, per cui basterebbero due pulsanti per azionarlo, avanti ed indietro, oppure il potenziometro dara' semplicemente la velocita' di rotazione ma non la posizione ...

B. Nel secondo caso, il follow focus farà una taratura iniziale (automatica nelle lenti che si fermano a fine corsa e manuale nelle lenti meccaniche ma senza fine corsa). Ad ogni posizione dell'encoder rotativo che sarò attaccato alla manopola del mio follow focus, sarà assegnata una posizione del motore. Questo sistema garantirà la massima linearità e permetterà all'operatore di avere la migliore sensazione-esperienza.

Si e no ... nel caso della ghiera con finecorsa, potrai usare un servo, ed ad una precisa posizione del potenziometro di comando potra' corrispondere una precisa posizione del fuoco ... nel caso di ghiere senza finecorsa, puoi simularlo, ma non ne avrai mai la certezza ... pero', dato che appunto tali ghiere sono a rotazione continua, potrai effettuare una simulazione senza bisogno di sensori, a patto di usare un servo modificato o un motoriduttore trasformato in un servo, ma con una modifica che consenta di collegare il potenziometro di controreazione in modo fisso o con una frizione di volta in volta ... nel modo fisso, sara' utilizzabile con le ghiere con blocco e non servira' taratura, nel modo con frizione sara' sufficente far fare alcuni giri al servo in una direzione (magari con un polsante apposito che ne comandi la rotazione diretta, oltre il limite della controreazione del potenziometro), per essere sicuri che sia la ghiera interna di fuoco che il potenziometro partano da una delle estremita', poi potra essere usato come per il modo con ghiera fissa ...oppure sara' necessario ruotare prima tutto in un senso e poi tutto nell'altro, per essere sicuri che la corsa della ghiera interna corrisponda a quella esterna, ogni volta che si vorra' accenderlo ... il che richiedera' di creare un'accoppiamento meccanico in cui la corsa completa del servo sia la stessa della ghiera esterna, ma poi non servira' piu la frizione sul potenziometro e al cosa sara' un po piu semplice ...

Avere la possibilità di "focheggiare" in modo veloce e brusco è non dico fondamentale ma importante.

Per cui servira' per forza un servo o un riduttore modificato di una certa potenza ... da qui non ci si scappa ...

Ma un servo non è appunto un sistema retro-azionato composto da un motorino DC con riduttore accoppiato ad un potenziometro?

Si ... solo che per loro natura, i servo di solito compiono al massimo 180 gradi di rotazione (alcuni modelli di piu, ma in genere di meno) ... per cui se serve un numero di gradi o di rotazioni specifiche diverse da quelle standard, o si va su oggetti quasi introvabili e dai prezzi da macelleria (nel senso che per comperarne un paio dovresti probabilmente vendere un polmone, e magari anche un rene :D), o ci si arma di pazienza e si convertono dei motoriduttori diversi, accoppiando il potenziometro con rapporti diversi, e cosi via ... purtroppo non e' che ci siano molte altre possibilita' ... anche quelli della foto che hai postato, alla fine non sono che servi "custom" progettati dal costruttore per quello specifico uso ...

uwefed:
E quindi qui ti serve un riduttore senza finecorsa e senza feedback, non un servo, oppure un servo modificato in modo da poter scollegare il potenziometro di controreazione bloccandolo a meta' corsa, il che lo trasformerebbe in un servo a rotazione continua, per cui basterebbero due pulsanti per azionarlo, avanti ed indietro, oppure il potenziometro dara' semplicemente la velocita' di rotazione ma non la posizione ...

Sì, diciamo che ora sto cercando di scegliere fra motore passo passo o un servo (o meglio, un motore cc con riduttore e encoder)
posso ottenere lo stesso risultato con entrambi... a sto punto si parla solo di ingombri e rumore. Quale soluzione sarò meno rumorosa?

uwefed:
Secondo me la soluzione "silenzioso, forte, risparmio energia perché a batteria e posizionemento definito" é un motore a spazzole con ingranaggio e encoder (oppure altro ingranaggio e potenziometro).
Ciao Uwe

probabilmente aveva ragione Uwe, mi conviene utilizzare un motore a spazzole con gearbox e encoder

Etemenanki:
Si ... solo che per loro natura, i servo di solito compiono al massimo 180 gradi di rotazione (alcuni modelli di piu, ma in genere di meno) ... per cui se serve un numero di gradi o di rotazioni specifiche diverse da quelle standard, o si va su oggetti quasi introvabili e dai prezzi da macelleria (nel senso che per comperarne un paio dovresti probabilmente vendere un polmone, e magari anche un rene :D), o ci si arma di pazienza e si convertono dei motoriduttori diversi, accoppiando il potenziometro con rapporti diversi, e cosi via ... purtroppo non e' che ci siano molte altre possibilita' ... anche quelli della foto che hai postato, alla fine non sono che servi "custom" progettati dal costruttore per quello specifico uso ...

una soluzione come questa?

anche dopo la riduzione è abbastanza veloce e l'encoder è preciso

ora i dubbi sono: sarò abbastanza potente? danno 3.2kg a 12V, io lo alimenterei a 7.4V con due celle
farà troppo rumore??

uff, così difficile scegliere le cose online :frowning: poi mi sembra un modello "budget" io vorrei una cosa bella solida
dico, alla fine lo spacciano come loro sul sito, ma in realtà è il classico n20 che si trova su ebay a 2 euro:

http://www.ebay.it/itm/6-12V-300-100-30RPM-Mini-DC-Metal-Gear-Motor-Gearwheel-Shaft-Diameter-N20-YX/302599883017?hash=item46745bc909:m:mnTtuJRCDM0jjfknm0u2WCw