Los servomotores son básicamente actuadores giratorios que permiten un control preciso de la posición angular, la aceleración y la velocidad en varias aplicaciones de sistemas integrados. Habitualmente con un límite de rotación de 90 o a 180 o, los servomotores son motores de CC equipados con un servomecanismo para detectar y controlar la posición angular. Se utilizan cuando se necesita un movimiento o una posición precisos del eje. No se proponen para aplicaciones de alta velocidad, sino para aplicaciones de baja velocidad, par medio y posición precisa. Estos motores se utilizan principalmente en máquinas de brazo robótico, controles de vuelo y sistemas de control. En la siguiente imagen se muestra un servomotor.
Los servomotores están disponibles en diferentes formas y tamaños. Como se muestra en la figura, un servomotor tiene tres cables: el cable ROJO está conectado a la alimentación, el cable negro está conectado a tierra y el cable AMARILLO está conectado a la señal.
Un servomotor es una combinación de motor de CC, sistema de control de posición y engranajes. La posición del eje del motor de CC se ajusta mediante la electrónica de control en el servo, según la relación de trabajo de la señal PWM del pin SIGNAL. Simplemente hablando, la electrónica de control ajusta la posición del eje controlando el motor de CC. Estos datos sobre la posición del eje se envían a través del pin SIGNAL. Los datos de posición al control deben enviarse en forma de señal PWM a través del pin de señal del servomotor.
La frecuencia de la señal PWM (Modulación de ancho de pulso) puede variar según el tipo de servomotor. Lo importante aquí es el DUTY RATIO de la señal PWM. Basado en esta RELACIÓN DE TRABAJO, la electrónica de control ajusta el eje.
Como se muestra en la figura siguiente, para que el eje se mueva a las 9 en punto, la RACIÓN DE ENCENDIDO debe ser 1 / 18.ie. 1 ms de tiempo ON y 17 ms de tiempo OFF en una señal de 18 ms.
Para que el eje se mueva a las 12 en punto, el tiempo de encendido de la señal debe ser de 1,5 ms y el tiempo de apagado debe ser de 16,5 ms. Esta relación es decodificada por el sistema de control en servo y ajusta la posición en base a ella.
Componentes del circuito
- Fuente de alimentación de + 9v a + 12v
- Servomotor (que necesitaba ser probado)
- 555 temporizador IC
- Resistencias de 33KΩ, 10KΩ (2 piezas), 68KΩ y 220Ω
- Transistor 2N2222
- Condensador 100nF
- Dos botones
Diagrama de circuito del servoprobador y explicación de funcionamiento
Un circuito de prueba de servo se muestra en el diagrama esquemático anterior. Ahora, como discutimos anteriormente, el eje del servo debe moverse hacia la izquierda. Tenemos que dar una relación de encendido de 1/18, y para que el eje gire completamente hacia la izquierda, necesitamos dar PWM con una relación de trabajo de 2/18. Ahora, para un vibrador astable 555 que se muestra en la siguiente figura, los tiempos de encendido y apagado de la onda cuadrada de salida se dan como,
El tiempo lógico de alto nivel se da como, TH = 0,693 * (RA + RB) * C
El tiempo lógico de nivel bajo se da como, TL = 0.693 * RB * C
Si observa el diagrama del circuito en la figura anterior, quedará claro que vamos a cambiar para cambiar RB para obtener un TL y TH diferentes. Entonces, cuando se presiona el botón 1, obtendremos una relación de trabajo menor a 1/18, por lo que cuando lo alimentamos al servo, se mueve completamente hacia la izquierda. Esto se muestra en la siguiente figura.
Cuando se presiona el botón dos, la relación de trabajo será 2/18 y, por lo tanto, el eje del servo intentará moverse completamente hacia la derecha. Así es como probamos un servomotor.