Servomotores (página 2)

Es sencillo notar que, para el caso del motor anteriormente mencionado, la duración del pulso alto para conseguir un ángulo de posición θ estará dada por la fórmula

t = 0,3 + θ/100

Donde t está dado en milisegundos y θ en grados.

Tabla1.:" Ejemplos de algunos valores usados en un servomotor"

Para bloquear el servomotor en una posición, es necesario enviarle continuamente una señal con la posición deseada. De esta forma el servo conservará su posición y se resistirá a fuerzas externas que intenten cambiarlo de posición. Si los pulsos no se envían, el servomotor queda liberado, y cualquier fuerza externa puede cambiarlo de posición fácilmente.

Tabla 2:" Características técnicas de algunas marcas de servo"

FUNCIONAMIENTO DEL SERVO

La modulación por anchura de pulso, PWM (Pulse Width Modulation), es una de los sistemas más empleados para el control de servos. Este sistema consiste en generar una onda cuadrada en la que se varía el tiempo que el pulso está a nivel alto, manteniendo el mismo período (normalmente), con el objetivo de modificar la posición del servo según se desee.

Figura 5: "PWM para recorrer todo el rango de operación del servo"

El sistema de control de un servo se limita a indicar en que posición se debe situar. Esto se lleva a cabo mediante una serie de pulsos tal que la duración del pulso indica el ángulo de giro del motor. Cada servo tiene sus márgenes de operación, que se corresponden con el ancho del pulso máximo y mínimo que el servo entiende. Los valores más generales se corresponden con pulsos de entre 1 ms y 2 ms de anchura, que dejarían al motor en ambos extremos (0º y 180º). El valor 1.5 ms indicaría la posición central o neutra (90º), mientras que otros valores del pulso lo dejan en posiciones intermedias. Estos valores suelen ser los recomendados, sin embargo, es posible emplear pulsos menores de 1 ms o mayores de 2 ms, pudiéndose conseguir ángulos mayores de 180°. Si se sobrepasan los límites de movimiento del servo, éste comenzará a emitir un zumbido, indicando que se debe cambiar la longitud del pulso. El factor limitante es el tope del potenciómetro y los límites mecánicos constructivos.

Figura 6: "Ejemplos de posicionamiento de un servo"

El período entre pulso y pulso (tiempo de OFF) no es crítico, e incluso puede ser distinto entre uno y otro pulso. Se suelen emplear valores ~ 20 ms (entre 10 ms y 30 ms). Si el intervalo entre pulso y pulso es inferior al mínimo, puede interferir con la temporización interna del servo, causando un zumbido, y la vibración del eje de salida. Si es mayor que el máximo, entonces el servo pasará a estado dormido entre pulsos. Esto provoca que se mueva con intervalos pequeños.

Figura 7: "Periodos entre pulsos"

A continuación se puede observar la posición del eje de un servomotor según la anchura del pulso aplicada:

Figura 8: "Otra posibilidad de pulsos de control"

PRUEBA DEL SERVOMOTOR

Para comprobar el funcionamiento de un servomotor se lo puede hacer mediante un circuito oscilador en este caso un 555, logrando así determinar los tiempos necesarios para el funcionamiento de este para que luego puede ser programado en un microcontrolador.

Figura 9: "Circuito de prueba del servo"

MODIFICACIÓN DE LOS SERVOS

Es posible modificar un servo motor para eliminar su restricción de giro y permitirle dar giros completos. Esto, sin embargo, convierte al servo motor en un motor de corriente continua normal, pues es necesario eliminar el circuito de control. Debido que los engranajes reductores se conservan luego de la modificación, el motor obtenido mantiene la fuerza y velocidad que tenían servo inicial. Además, poseen la ventaja de que tienen menos inercia que los motores de corriente continua comerciales, lo que los hace útiles para ciertas aplicaciones.

APLICACIONES

En la práctica, se usan servos para posicionar superficies de control como el movimiento de palancas, pequeños ascensores y timones. Ellos también se usan en radio control, títeres, y por supuesto, en robots.

Figura 10: "Aplicaciones en robotica"

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

• Mucha atención en las tierras. La tierra del servo debe concordar con la tierra de la fuetes y del sistema que envía las ordenes al servo
• Si usas cables demasiado largos para controlar tus servos, es probable que tengas ruido en los servos, esto ocurre porque mientras más largo es el cable resulta más vulnerable a ruido electromagnético e incluso es perturbado por señales de otros servos. Esto se soluciona utilizando cable blindado, solo recuerda aterrizar el blindaje.
• Un servo en operación normal no se debe de calentar. Siempre que sea posible utiliza fuentes de voltaje separadas para tus servomotores y para tu electrónica digital. los servomotores generan bastante ruido hacia su línea de alimentación. Los servos también envejecen con el uso.

REFERENTES BIBLIOGRÁFICAS

• RASHID M. H, Electrónica de Potencia, Prentice Hall.
• Electrónica y Automática Industriales, Marcombo.
• http://es.wikipedia.org/wiki/Servomotor
• http://www.ime.eb.br/~pinho/micro/trabalhos/Robot_Bioins_I.pdf

Autor:

Yamid Ramirez

Marco Lema

Marlon Idrovo

PRESENTADO A: ING. OMAR ÁLVAREZ

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA

FACULTAD DE INGENIERÍAS

CARRERA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA

MAQUINAS ELÉCTRICAS II

CUENCA – ECUADOR