Servomotor de modelisme
Un servomotor de modelisme —conegut generalment com servo o servo de modelisme— és un dispositiu actuador que té la capacitat d'ubicar-se en qualsevol posició dins del seu ranc d'operació, i de mantindre's estable en dita posició. Està format per un motor de corrent contínua, una caixa reductora i un circuit de control, i el seu marge de funcionament sol ser de menys d'un regrés complet.
Els servos de modelisme s'utilisen freqüentment en sistemes de radiocontrol i en robòtica, pero el seu us no està llimitat a estos.
Estructura interna i funcionament
El component principal d'un servo és un motor de corrent contínua, que realisa la funció d'actuador en el dispositiu: en aplicar-se un voltage entre les seues dos terminals, el motor gira en un sentit a alta velocitat, pero produint un baix parell. Per a aumentar el parell del dispositiu, s'ampra una caixa reductora, que transforma gran part de la velocitat de gir en torsió.
Control de posició
AP
El dispositiu utilisa un circuit de control per a realisar l'ubicació del motor en un punt, consistent en un controlador proporcional.
El punt de referència o setpoint —que és el valor de posició desijada per al motor— s'indica per mig d'una senyal de control quadrada. l'ample de pols de la senyal indica l'àngul de posició: una senyal en polsos més amples (és dir, de major duració) ubicarà al motor en un àngul major, i viceversa.
Inicialment, un amplificador d'error calcula el valor de l'error de posició, que és la diferència entre la referència i la posició en que es troba el motor. Un error de posició major significa que hi ha una diferència major entre el valor desijat i l'existent, de modo que el motor deurà rotar més ràpit per a alcançar-ho; un de menor, significa que la posició del motor està prop de la desijada per l'usuari, aixina que el motor tindrà que rotar més llentament. Si el servo es troba en la posició desijada, l'error serà zero, i no hi haurà moviment.[1]
Per a que l'amplificador d'error puga calcular l'error de posició, deu restar dos valors de voltage analògics. La senyal de control PWM es convertix llavors en un valor analògic de voltage, per mig d'un convertidor d'ample de pols a voltage. El valor de la posició del motor s'obté usant un potenciómetro de realimentació acoplat mecánicamente a la caixa reductora de l'eix del motor: quan el motor rote, el potenciómetro també ho farà, variant el voltage que s'introduïx a l'amplificador d'error.[2]
Una volta que s'ha obtingut l'error de posició, este s'amplifica en un guany, i posteriorment s'aplica als terminals del motor.
Utilisació
Depenent del model del servo, la tensió d'alimentació pot estar compresa entre els 4 i 8 volts. El control d'un servo es reduïx a indicar la seua posició per mig d'una senyal quadrada de voltage: l'àngul d'ubicació del motor depén de la duració del nivell alt de la senyal.
Depenent de la marca i model utilisat, cada servo té els seus propis màrgens d'operació. Per eixemple, per a alguns servos els valors de temps de la senyal en alt estan entre 1 i 2 ms, que posicionen al motor en abdós extrems de gir (0° i 180°, respectivament). Els valors de temps d'alt per a ubicar el motor en atres posicions es troben per mig d'una relació completament llineal: el valor 1,5 ms indica la posició central, i atres valors de duració del pols deixarien al motor en la posició proporcional a dita duració.[3]
És senzill notar que, per al cas del motor anteriorment mencionat,
a on està donat en milisegons i en graus. No obstant, deu tindre's en conte que cap valor —d'àngul o de duració de pols— pot estar fora del ranc d'operació del dispositiu: en efecte, el servo té un llímit de gir —de modo que no pot girar més de cert àngul en un mateix sentit— per la llimitació física que impon el potenciómetro del control de posició.
Per a bloquejar el servomotor en una posició, és necessari enviar-li contínuament la senyal en la posició desijada. D'esta forma, el sistema de control seguirà operant, i el servo conservarà la seua posició i es resistirà a forces externes que intenten canviar-ho de posició. Si els polsos no s'envien, el servomotor quedarà lliberat, i qualsevol força externa pot canviar-ho de posició fàcilment.[4]
Terminals
Els servomotores tenen tres terminals de conexió: dos per a l'alimentació elèctrica del circuit i un per a l'entrada de la senyal de control. El voltage d'alimentació generalment és d'al voltant de 6 volts, puix encara que el motor soporta majors voltages de treball, el circuit de control no ho fa.[3][5]
El color del cable de cada terminal varia segons el fabricant, encara que el cable del terminal positiu d'alimentació sempre és roig. El cable del terminal d'alimentació negatiu pot ser marró o negre, i el del terminal d'entrada de senyal sol ser de color blanc, taronja o groc.
| Fabricant | Voltage positiu | Terra | Senyal de control |
|---|---|---|---|
| Futaba | Rojo | Negre | Blanco |
| Dong Yang | Rojo | Marró | Taronja |
| Hobbico | Rojo | Negre | Groc |
| Hitec | Rojo | Negre | Groc |
| JR | Rojo | Marró | Taronja |
| Airtronics | Rojo | Negre | Taronja |
| Fleet | Rojo | Negre | Blanco |
| Krafr | Rojo | Negre | Taronja |
| E-Sky | Rojo | Negre | Blanco |
| Hobbyking | Rojo | Marró | Taronja |
| Tower-Pro | Roig | Marró | Taronja |
Referències
- ↑ «Digital Position Control for Analog Servos». Consultat el 19 de decembre de 2008.
- ↑ «How R.C. Servo Motors Work». Archivat des de l'original, el 23 de decembre de 2008. Consultat el 19 de decembre de 2008.
- ↑ 3,0 3,1 «Servos Característiques bàsiques». Consultat el 19 de decembre de 2008.
- ↑ 4,0 4,1 Microcontrolador PIC16F84. Desenroll de proyectes, 2ª edició, Editorial RA-MA. ISBN 8478976914.
- ↑ «Actuators - servos». Consultat el 19 de decembre de 2008.
Referències
- Este artícul conté una traducció derivada de «Servomotor de modelismo» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.