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Servomoteurs
Les servomoteurs sont généralement un assemblage de quatre éléments: un moteur à courant continu, un ensemble d'engrenages, un circuit de commande et un capteur de position (généralement un potentiomètre).
La position des servomoteurs peut être contrôlée plus précisément que celle des moteurs à courant continu standard, et ils ont généralement trois fils (alimentation, terre et contrôle). L'alimentation des servomoteurs est constamment appliquée, le circuit de servocommande régulant le tirage pour entraîner le moteur. Les servomoteurs sont conçus pour des tâches plus spécifiques où la position doit être définie avec précision, comme le contrôle du gouvernail sur un bateau ou le déplacement d'un bras ou d'une jambe de robot dans une certaine plage.
Les servomoteurs ne tournent pas librement comme un moteur à courant continu standard. Au lieu de cela, l'angle de rotation est limité à 180 degrés (ou plus) dans les deux sens. Les servomoteurs reçoivent un signal de commande qui représente une position de sortie et applique la puissance au moteur à courant continu jusqu'à ce que l'arbre tourne à la position correcte, déterminée par le capteur de position.
PWM est utilisé pour le signal de commande des servomoteurs. Cependant, contrairement aux moteurs à courant continu, c'est la durée de l'impulsion positive qui détermine la position, plutôt que la vitesse, de l'arbre servo. Une valeur d'impulsion neutre dépendant du servo (généralement environ 1,5 ms) maintient l'arbre du servo en position centrale. L'augmentation de cette valeur d'impulsion fera tourner le servo dans le sens horaire, et une impulsion plus courte fera tourner l'arbre dans le sens antihoraire. L'impulsion de servocommande est généralement répétée toutes les 20 millisecondes, indiquant essentiellement au servo où aller, même si cela signifie rester dans la même position.
Lorsqu'un servo reçoit l'ordre de se déplacer, il se déplace vers la position et la maintient, même si une force externe pousse contre lui. Le servo résistera de sortir de cette position, avec la quantité maximale de force résistive que le servo peut exercer étant le couple nominal de ce servo.
Moteurs pas à pas
Un moteur pas à pas est essentiellement un servomoteur qui utilise une méthode de motorisation différente. Lorsqu'un servomoteur utilise un moteur à courant continu à rotation continue et un circuit de commande intégré, les moteurs pas à pas utilisent plusieurs électroaimants dentés disposés autour d'un engrenage central pour définir la position.
Les moteurs pas à pas nécessitent un circuit de commande externe ou un microcontrôleur (par exemple un Raspberry Pi ou un Arduino) pour alimenter individuellement chaque électro-aimant et faire tourner l'arbre du moteur. Lorsque l'électro-aimant «A» est alimenté, il attire les dents de l'engrenage et les aligne, légèrement décalées de l'électro-aimant «B» suivant. Lorsque 'A' est éteint et 'B' allumé, le pignon tourne légèrement pour s'aligner sur 'B', et ainsi de suite autour du cercle, chaque électro-aimant autour du pignon étant excité et désexcité à son tour pour créer une rotation. Chaque rotation d'un électro-aimant à l'autre est appelée un "pas", et ainsi le moteur peut être tourné par des angles de pas prédéfinis précis à travers une rotation complète de 360 degrés.
Les moteurs pas à pas sont disponibles en deux variétés; unipolaire ou bipolaire. Les moteurs bipolaires sont le type de moteur pas à pas le plus puissant et ont généralement quatre ou huit fils. Ils ont deux ensembles de bobines électromagnétiques à l'intérieur, et le pas est réalisé en changeant la direction du courant à l'intérieur de ces bobines. Les moteurs unipolaires, identifiables par 5,6 ou même 8 fils, ont également deux bobines, mais chacune a une prise centrale. Les moteurs unipolaires peuvent avancer sans avoir à inverser le sens du courant dans les bobines, ce qui simplifie l'électronique. Cependant, parce que la prise centrale est utilisée pour alimenter seulement la moitié de chaque bobine à la fois, elles ont généralement moins de couple que bipolaire.
La conception du moteur pas à pas fournit un couple de maintien constant sans que le moteur soit alimenté et, à condition que le moteur soit utilisé dans ses limites, les erreurs de positionnement ne se produisent pas, car les moteurs pas à pas ont des stations physiquement prédéfinies.