Sådan vælger du en DC motor
Valget af DC motor handler om fire parametre: spænding, hastighed (RPM), drejningsmoment (kg·cm) og om du har brug for position/hastigheds-feedback (encoder). Generelt:
- Spænding: 3V-6V til hobby og batteridrevne robotter, 12V til kraftigere systemer, 24V+ til industri.
- RPM (omdrejninger/min): uden gear typisk 5.000-50.000 RPM (for hurtigt til de fleste anvendelser). Med gear-reduktion kommer du ned på praktiske 30-500 RPM.
- Moment (kg·cm): jo højere gear-ratio, jo større moment — men lavere hastighed. Standard hjemme-robot: 1-3 kg·cm. Stærk arm: 10-50 kg·cm.
- Encoder: tæller rotation-pulser så MCU'en ved præcist hvor langt motoren har drejet. Nødvendigt til closed-loop kontrol.
Motor-typer i udvalget
- Børste-DC (uden gear): simpleste form. Hurtig, billig, men slid på kul-børster. Til ventilatorer, små pumper og hobby.
- Børste-DC med gear (planet- eller spur-gear): kombinerer DC-motor og gearkasse. Standard valg til robotter.
- Worm-gear motorer: bruger en snekke-skrue. Kan ikke "skubbes baglæns" — self-locking. Perfekt til linær aktuatorer og hejs.
- Brushless DC (BLDC): ingen børster — kræver elektronisk kommutering (ESC). Lang levetid, høj effektivitet, lavt støjniveau.
- Coreless motorer: ultra-lette med jernfri rotor. Til drones, mikro-RC og medical devices.
- Hub-motorer: motoren ER hjulet. Til AGV, e-cykler og scootere.
- Lead-screw motorer: output er en gevind-stang i stedet for aksel — omdanner direkte til lineær bevægelse.
Mikro-motorer (N20 og coreless)
N20 Micro Metal Gear-motorer
N20 er en standard-størrelse mikro-gear-motor — det mest brugte format i hobby-robotter. 12 mm × 10 mm × 25 mm format passer i alt fra mini-robotter til pen-plottere:
- 3V 50 RPM N20 m. M4×55 gevind-aksel (400061): lineær bevægelse via gevind-aksel.
- 3V 60 RPM N20 (400062)
- 6V 30 RPM N20 (400063)
- 12V 60 RPM N20 (400064)
- N20 m. integreret driver, 3-6V, 133 RPM (DFR1114): motor + driver kombineret. Kræver ingen ekstern H-bro.
- Micro Metal m. driver, 30:1 (DFR0430): Gravity-stik plug-and-play.
- Micro Metal m. driver, 50:1, 3,5-8V (DFR0429)
- Micro Metal m. driver, 75:1 (DFR0399)
- Micro Metal 30:1, 15.000 RPM, 1,2 kg·cm (FIT0302): høj hastighed.
- Micro Metal 50:1, 400 RPM, 0,39 kg·cm (FIT0094): standard balance.
- Micro Metal m. PH2.0 stik 30:1, 500 RPM (FIT0467)
- 50:1 PH2.0 stik, 440 RPM (FIT0468)
- 75:1 PH2.0 stik, 290 RPM (FIT0457)
- Micro DC Geared 6V, 112 RPM, planetar-gear, 550 g·cm (FIT0419)
Lead-screw mikro-motorer (lineær bevægelse)
Coreless mikro-motorer (drones)
Ekstrem lette og hurtige — ingen jernkerne i rotoren. Til drones, mikro-RC og precision-aktuatorer:
- 4×12 mm, 60.000 RPM, 3,7V, 4 stk (FIT0789): mikro-drone.
- 6×10 mm, 45.000 RPM (FIT0790)
- 6×12 mm, 50.000 RPM (FIT0791)
- 6×14 mm, 55.000 RPM (FIT0792)
- 7×16 mm, 50.000 RPM (FIT0793)
- 8×16 mm, 50.000 RPM (FIT0795)
- 8,5×20 mm, 46.000 RPM (FIT0796): største coreless.
Standard hobby-motorer (TT og FIT0495)
TT-motor (klassisk gul plast-gear)
TT-motor er den klassiske gule plast-gear-motor i mange Arduino-robotter. Billig, simpel, robust:
Metal Gear DC-motorer 6V (FIT0495 serien)
Robust metal-gear-serie i 6V — flere gear-ratios for forskellige hastigheds/moment-balancer:
- 6V 15 RPM, 10 kg·cm, 478:1 (FIT0495-A): max moment, langsom.
- 6V 20 RPM, 7,5 kg·cm, 362:1, kompakt (FIT0495-B)
- 6V 73 RPM, 2,5 kg·cm, 99:1 (FIT0495-E)
- 6V 97 RPM, 1,9 kg·cm, 75:1 (FIT0495-F)
- 6V 162 RPM, 1,2 kg·cm, 45:1 (FIT0495-G)
- 6V 191 RPM, 1 kg·cm, 34:1 (FIT0495-H)
- 6V 357 RPM, 0,7 kg·cm, 20:1 (FIT0495-I): max hastighed, lavt moment.
- 6V 133 RPM, 4,5 kg·cm, 45:1 (FIT0473)
Mini Metal Gear-motorer
DC-motorer med encoder (closed-loop)
Encoder-motorer er essential til præcis bevægelse — robotter, CNC, automatiseret stempling og servo-applikationer:
Micro Metal med encoder
Standard 6V og 12V med encoder
- 6V 300 RPM, 3,6 kg·cm m. encoder (FIT0520)
- 6V 210 RPM, 10 kg·cm m. encoder (FIT0521)
- 6V 100 RPM, 6,5 kg·cm m. encoder (FIT0522)
- 12V 143 RPM Low-Noise m. Hall encoder (FIT0277)
- 12V 350 RPM, 34:1, 374 Hall feedback (FIT0493)
- 12V 83 RPM, 45 kg·cm m. encoder (FIT0185): høj-moment.
- 12V 251 RPM, 18 kg·cm, 700 CPR (FIT0186)
- 12V 122 RPM, 38 kg·cm m. encoder (FIT0403)
Encoder-tilbehør
Worm gear self-locking motorer
Worm-gear (snekke-gear) motorer er mekanisk irreversible — de kan ikke skubbes baglæns. Perfekt til lift-systemer, gardin-motorer og lineær-aktuatorer hvor du ikke vil have bevægelsen "falder ned" når strømmen slukkes:
Brushless DC-motorer (BLDC)
BLDC har ingen børster — kommutering sker elektronisk via en ESC (Electronic Speed Controller). Lang levetid, høj effektivitet, lav støj. Brugt i drones, e-cykler og industri:
Hub-motorer og særlige
Kits og hjul
Tilbehør
Hvilken motor skal jeg vælge?
- Mikro-robot (matchbox-størrelse): N20 (FIT0094 eller FIT0302).
- Standard hobby-robot Arduino (Mr. RoboArm-stil): TT-motor (FIT0016) eller m. encoder (FIT0450).
- Mellemstor robot der skal være præcis: Metal Gear m. encoder 6V (FIT0521 210 RPM 10 kg·cm).
- Kraftig robot eller AGV: 12V Metal Gear m. encoder (FIT0185 45 kg·cm) eller hub-motor (FIT1042).
- Lineær aktuator (gardin, lift, hejs): Worm-gear self-locking (FIT0489-B 6V eller FIT0489-D 12V).
- Lead-screw lineær (præcis lille bevægelse): N20 m. lead-screw (FIT0491).
- Drone: coreless 6×12 til 8×16 (FIT0791-FIT0795) eller BLDC MTO1804 (FIT0632/0633) for større drones.
- E-cykel eller scooter: hub-motor (FIT1042).
- Industri-anvendelse med høj effektivitet: 4015 BLDC 24V (FIT1036).
- Plug-and-play uden H-bro: N20 m. integreret driver (DFR1114) eller Gravity 130 modul (DFR0411).
- Erstatning til Maqueen-robot: DFR1224 (V5) eller DFR1225 (V3).
- Komplet motor + hjul-sæt: MiniQ Motor Wheel (KIT0015) eller Rubber Wheel Kit (KIT0085).
Hastighed/moment-tabel — RPM vs gear-ratio
| Gear-ratio | RPM (fra 12.000 RPM motor) | Moment-multiplikation |
|---|
| 1:1 (uden gear) | 12.000 RPM | ×1 |
| 30:1 | 400 RPM | ×30 |
| 50:1 | 240 RPM | ×50 |
| 100:1 | 120 RPM | ×100 |
| 150:1 | 80 RPM | ×150 |
| 300:1 | 40 RPM | ×300 |
| 500:1 | 24 RPM | ×500 |
Tommelfingerregel: gear-ratio er en bytte-handel mellem hastighed og moment. Halvér hastigheden = fordobl momentet. Vælg motor med gear-ratio der giver præcis den balance dit projekt har brug for.
Sammenligning — børste-DC vs BLDC vs Worm-gear
| Børste-DC m. gear | BLDC | Worm-gear |
|---|
| Levetid | 1.000-2.000 t | 5.000-10.000 t | 1.000-2.000 t |
| Effektivitet | 50-70% | 80-90% | 30-50% |
| Pris | Lav | Mellem-høj | Mellem |
| Driver-kompleksitet | Simpel H-bro | 3-fase ESC | Simpel H-bro |
| Self-locking | Nej | Nej | Ja |
| Akustisk støj | Mellem | Lav | Mellem-høj |
| Bedst til | Hobby-robot | Drone, e-cykel | Hejs, gardin, lift |
Driver-elektronik
DC-motorer har brug for en driver-kreds — du kan ikke tilkoble dem direkte til Arduino's pin (for høj strøm, og du har brug for retning-kontrol):
- H-bro (børste-DC): klassisk firma er L298N. Til to-vejs-styring og PWM hastigheds-kontrol. Op til 2A.
- MOSFET single-driver: til en-vejs styring. Billigt og højere effektivitet end L298N.
- BTS7960: kraftig H-bro op til 43A til store motorer.
- ESC (BLDC): 3-fase elektronisk speed controller. Standard er 20-30A til drones.
- Integreret driver i motor: N20 (DFR1114) og Gravity (DFR0399, DFR0429, DFR0430) har driveren INDBYGGET — plug-and-play.
Se driver-modulerne under Aktuatorer.
Sådan styrer du en DC-motor med Arduino + L298N
const int ENA = 9; // PWM pin
const int IN1 = 8;
const int IN2 = 7;
void setup() {
pinMode(ENA, OUTPUT);
pinMode(IN1, OUTPUT);
pinMode(IN2, OUTPUT);
}
void loop() {
// Fremad ved 70% hastighed
digitalWrite(IN1, HIGH);
digitalWrite(IN2, LOW);
analogWrite(ENA, 178); // 70% of 255
delay(2000);
// Stop
digitalWrite(IN1, LOW);
digitalWrite(IN2, LOW);
delay(1000);
// Baglæns ved 50% hastighed
digitalWrite(IN1, LOW);
digitalWrite(IN2, HIGH);
analogWrite(ENA, 128);
delay(2000);
}
Encoder-aflæsning til closed-loop
En quadrature-encoder giver to signaler (A og B) der er 90° fasforskudt. Ved at læse begge kan du detektere både hastighed OG retning. Brug interrupts for præcis tælling:
const int encA = 2;
const int encB = 3;
volatile long ticks = 0;
void encoderISR() {
if (digitalRead(encB) == HIGH) ticks++;
else ticks--;
}
void setup() {
pinMode(encA, INPUT_PULLUP);
pinMode(encB, INPUT_PULLUP);
attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(encA), encoderISR, RISING);
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
Serial.print("Encoder ticks: ");
Serial.println(ticks);
delay(100);
}
Til præcis position-kontrol: tilføj en PID-loop der justerer PWM baseret på fejl mellem ønsket og aktuel encoder-position.
PWM-frekvens og motor-støj
Standard Arduino PWM er ~490 Hz, hvilket kan give hørbar pibe-lyd i motorer. Til lyd-følsomme projekter:
- 20 kHz+: over hørelsesgrænsen — helt lydløs PWM. Brug Timer-konfiguration eller ESP32's LEDC.
- 1-5 kHz: klassisk hobby-frekvens. Lille pibe-lyd.
- 490 Hz (default): tydelig pibe-lyd, men virker fint for de fleste motorer.
Strøm og motorstørrelse
DC-motorers strømforbrug stiger drastisk under belastning og start. Husk altid:
- Stall current: hvad motoren trækker hvis den er fastlåst. Typisk 5-10× normal drift.
- Inrush current: ved opstart trækker motoren 3-5× normal — driver SKAL kunne klare det.
- Flyback diode: alle DC-motorer SKAL have en flyback-diode parallelt for at beskytte transistorer mod induktive spændings-spids ved udkobling.
- PWM-strømstød: ved 50% PWM trækker motoren spids-strøm hver gang den er ON — power-supply skal kunne klare det.
Programmering — biblioteker
- analogWrite() / digitalWrite(): standard Arduino-styring via H-bro.
- AccelStepper: primært til steppermotorer, men har nogle DC-motor-funktioner.
- Encoder lib (PJRC): klassisk encoder-bibliotek med interrupt-håndtering.
- PID Library: til closed-loop hastigheds- eller positions-kontrol.
- Servo lib: kan bruges til BLDC ESC (samme PPM-signal som servo).
- SimpleFOC: avanceret BLDC field-oriented control bibliotek.
- ESPHome: understøtter PWM-styrede DC-motorer som "fan" eller "output" entity i Home Assistant.
Typiske anvendelser
Hjemmebyggede robotter (line-followers, hindringsundgåelse, sumo-robotter), 4-hjul- og tank-robotter, RC-køretøjer (biler, både, fly, drones), automatiske gardiner og rullegardiner, trapelift og hejs, husdyr-fodringsmaskiner, vand-pumper, ventilations-blæsere, automatiske døre og porte, CNC-maskiner og 3D-printere, pen-plottere og laser-cuttere, retning-styring i robot-arme, bevægelse i animatronics, lineær-aktuatorer i industri, ventil-styring og positionering, automatiske toilet-låg, smart-home automatisering med motoriserede vinduer, transportbånd, og forsknings-projekter inden for robotik og mekatronik.
Relateret
Til driver-moduler (H-bro, BTS7960, MOSFET) og motor-tilbehør, se Tilbehør Motor. Til præcis steppermotor-styring, se Stepper Motor. Til position-styrede servo-motorer, se Servo Motor. Til lineær aktuatorer (solenoid og elektrisk lineær), se Solenoid og Lineære motorer. Til vibrations-motorer, se Vibrations motorer. Til pumper med DC-motor, se Pumper. Til komplette robotter, se Robotter. Til mikrocontrollere, se Arduino og ESP32 Boards. Tilbage til Aktuatorer oversigt.
