Motori e arduino

In questo articolo parleremo dei motori elettrici di piccola e media potenza che potremmo usare nel corso dei nostri progetti.

Questi motori hanno un uso più svariato, possono essere utilizzati per creare piccoli rover, droni oppure qualche braccio robotico. Oggi guarderemo in modo più specifico dei motori:

1. Motori DC (con/senza spazzole);
2. Servomotori;
3. Motori passo-passo.

Motore DC

Come suggerisce il nome questo tipo di motore funziona a corrente continua, ed è composto da 2 parti:

1. Lo statore, magnete che crea un campo magnetico;
2. Il rotore, un avvolgimento di filo di rame;

Posto sotto tensione, il rotore crea un campo magnetico e inizia a girare per induzione elettromagnetica. Il campo elettromagnetico del rotore tende ad allontanarsi dal campo magnetico dello statore, producendo una rotazione continua.

Nei motori che presentano piu poli, vi troviamo delle spazzole (Con spazzole) che forniscono agli avvolgimenti la corrente necessaria per creare il campo elettromagnetico, in modo sequenziale durante la rotazione. Così facendo avremo un scambio di polarità del campo.

I motori senza spazzole è composto da magneti permanenti (nel rotore) e da avvolgimenti alimentati in modo sequenziale. Il vantaggio principale di questo motore è la ridotta resistenza meccanica e la completa assenza di scintille che si andavano a creare con il contatto tra rotore e spazzole. Questo motore senza spazzole (in inglese brushless) è usato un po’ ovunque in particolar modo nei lettori CD e simili. quest’ ultimi sono molto utili anche nel campo dei droni e dei rover.

int motorPin = 13;
void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  pinMode(motorPin, OUTPUT);
}

void loop() {
  //Acceso per un secondo massima velocità
  digitalWrite(motorPin,HIGH);
  delay(1000);
  digitalWrite(motorPin,LOW);
  delay(500);
  /*Acceso a velocità controllata
   * 0 = motore fermo
   * 255= massima velocità
   */
  analogWrite(motorPin,200);
  delay(1000);
  analogWrite(motorPin,0);

  delay(1000);
}

Motore Passo-Passo

I motori passo-passo (step o stepper motor) sono motori brushless nella quale possiamo controllare a passi la posizione del rotore.

A differenza del motore DC, il step motor è utilizzabile nelle applicazioni dove serve controllare la rotazione e fermare in un punto preciso l’albero motore. Questo tipo di motore viene utilizzato principalmente nella robotica e nelle Stampanti 3D.

I motori passo-passo sono principalmente di due tipi:

1. unipolari: dotati di due avvolgimenti con un polo comune;
2. bipolari: dotati di due avvolgimenti separati.

I bipolari si distinguono dagli unipolari perché hanno quattro pin corrispondenti ai due avvolgimenti separati. Gli unipolari hanno cinque o sei pin a seconda che le coppie centrali siano in comune con un unico pin o con due pin distinti.

Questo tipo di motore verrà approfondito più avanti in un nuovo articolo.

Servomotore

Il servomotore, è un motore passo-passo che comprende dei meccanismi controllati da un microprocessore interno. Studiati per vari utilizzi, i servomotori possono essere di varie dimensioni e di vari angoli (solitamente con rotazione da 0 a 180 gradi o con rotazione completa ovvero fino a 360 gradi). Il controllo dei servomotori è differente rispetto ai motori passo passo.

#include <Servo.h>

Servo myservo;
int pos = 0;

void setup()
{
  myservo.attach(9);
}
void loop()
{
  //sposta dalla posizione 0 fino alla 180
  for(pos = 0; pos <= 180; pos++)
  {
    myservo.write(pos);
    delay(15);
  }
  delay(500);
  //sposta dalla posizione 180 fino a 0
  for(pos = 180; pos>=0; pos--)
  {
    myservo.write(pos);
    delay(15);
  }
}

Fonti per l’ articolo:

• Wikipedia: https://it.wikipedia.org/wiki/Motore_elettrico#Motore_in_corrente_continua
• Pier Calderan – Elettronica DIY. La guida per hobbisti e maker (2013)
• E un po’ di esperienza personale con i vari tipi di motore 😀