¿Qué es un servomotor?

¿Qué es un servomotor?

Un servomotor es un tipo de motor que puede girar con gran precisión. Normalmente este tipo de motor consta de un circuito de control que proporciona retroalimentación sobre la posición actual del eje del motor, esta retroalimentación permite que los servomotores giren con gran precisión. Si desea rotar un objeto en algunos ángulos o distancia específicos, entonces usa un servomotor. Simplemente se compone de un motor simple que se ejecuta a través de un mecanismo servo. Si el motor está alimentado por una fuente de alimentación de CC, entonces se llama servomotor de CC, y si es un motor de CA, entonces se llama servomotor de CA. Para este tutorial, discutiremos solo sobre el funcionamiento del servomotor de CC. Aparte de estas clasificaciones principales, existen muchos otros tipos de servomotores según el tipo de disposición de engranajes y las características de funcionamiento. Un servomotor generalmente viene con una disposición de engranajes que nos permite obtener un servomotor de par muy alto en paquetes pequeños y livianos. Debido a estas características, se están utilizando en muchas aplicaciones como coches de juguete, helicópteros y aviones RC, robótica, etc.

Los servomotores están clasificados en kg / cm (kilogramo por centímetro), la mayoría de los servomotores de hobby tienen una clasificación de 3 kg / cm o 6 kg / cm o 12 kg / cm. Este kg / cm le indica cuánto peso puede levantar su servomotor a una distancia determinada. Por ejemplo: Un servomotor de 6 kg / cm debería poder levantar 6 kg si la carga está suspendida a 1 cm del eje del motor, cuanto mayor sea la distancia, menor será la capacidad de carga. La posición de un servomotor se decide por pulso eléctrico y su circuito se coloca al lado del motor.

Mecanismo de trabajo del servomotor

Consta de tres partes:

1. Dispositivo controlado
2. Sensor de salida
3. Sistema de retroalimentación

Es un sistema de circuito cerrado donde utiliza un sistema de retroalimentación positiva para controlar el movimiento y la posición final del eje. Aquí el dispositivo es controlado por una señal de retroalimentación generada al comparar la señal de salida y la señal de entrada de referencia.

Aquí la señal de entrada de referencia se compara con la señal de salida de referencia y la tercera señal es producida por el sistema de retroalimentación. Y esta tercera señal actúa como una señal de entrada para controlar el dispositivo. Esta señal está presente mientras se genera la señal de retroalimentación o hay una diferencia entre la señal de entrada de referencia y la señal de salida de referencia. Entonces, la tarea principal del servomecanismo es mantener la salida de un sistema en el valor deseado en presencia de ruidos.

Principio de funcionamiento del servomotor

Un servo consta de un motor (CC o CA), un potenciómetro, un conjunto de engranajes y un circuito de control. En primer lugar, utilizamos un conjunto de engranajes para reducir las RPM y aumentar el par del motor. Digamos que en la posición inicial del eje del servomotor, la posición de la perilla del potenciómetro es tal que no se genera una señal eléctrica en el puerto de salida del potenciómetro. Ahora se envía una señal eléctrica a otro terminal de entrada del amplificador detector de errores. Ahora la diferencia entre estas dos señales, una proviene del potenciómetro y la otra proviene de otras fuentes, se procesará en un mecanismo de retroalimentación y la salida se proporcionará en términos de señal de error. Esta señal de error actúa como entrada para el motor y el motor comienza a girar.Ahora el eje del motor está conectado con el potenciómetro y, a medida que el motor gira, el potenciómetro y generará una señal. Entonces, a medida que cambia la posición angular del potenciómetro, cambia su señal de retroalimentación de salida. Después de algún tiempo, la posición del potenciómetro llega a una posición en la que la salida del potenciómetro es la misma que la señal externa proporcionada. En esta condición, no habrá señal de salida del amplificador a la entrada del motor ya que no hay diferencia entre la señal aplicada externa y la señal generada en el potenciómetro, y en esta situación el motor deja de girar.no habrá señal de salida desde el amplificador a la entrada del motor ya que no hay diferencia entre la señal externa aplicada y la señal generada en el potenciómetro, y en esta situación el motor deja de girar.no habrá señal de salida desde el amplificador a la entrada del motor ya que no hay diferencia entre la señal externa aplicada y la señal generada en el potenciómetro, y en esta situación el motor deja de girar.

Interfaz de servomotores con microcontroladores:

La interconexión de servomotores de hobby como el servomotor s90 con MCU es muy fácil. Los servos tienen tres cables que salen de ellos. De los cuales dos se usarán para suministro (positivo y negativo) y uno se usará para la señal que se enviará desde la MCU. Un servomotor de engranaje metálico MG995 que se usa más comúnmente para robots humanoides de automóviles RC, etc.

La codificación de colores de su servomotor puede diferir, por lo tanto, verifique su respectiva hoja de datos.

Todos los servomotores funcionan directamente con sus rieles de suministro de + 5V, pero debemos tener cuidado con la cantidad de corriente que consumiría el motor si planea usar más de dos servomotores, se debe diseñar un servo escudo adecuado.

Control del servomotor:

Todos los motores tienen tres cables que salen de ellos. De los cuales dos se usarán para suministro (positivo y negativo) y uno se usará para la señal que se enviará desde la MCU.

El servomotor está controlado por PWM (pulso con modulación) que es proporcionado por los cables de control. Hay un pulso mínimo, un pulso máximo y una frecuencia de repetición. El servomotor puede girar 90 grados desde cualquier dirección desde su posición neutral. El servomotor espera ver un pulso cada 20 milisegundos (ms) y la longitud del pulso determinará qué tan lejos gira el motor. Por ejemplo, un pulso de 1,5 ms hará que el motor gire a la posición de 90 °, por ejemplo, si el pulso es más corto que 1,5 ms, el eje se mueve a 0 ° y si es más largo que 1,5 ms, entonces girará el servo a 180 °.

El servomotor funciona según el principio PWM (modulación de ancho de pulso), lo que significa que su ángulo de rotación está controlado por la duración del pulso aplicado a su PIN de control. Básicamente, el servomotor está compuesto por un motor de CC que está controlado por una resistencia variable (potenciómetro) y algunos engranajes. Gears convierte la fuerza de alta velocidad del motor de CC en par. Sabemos que TRABAJO = FUERZA X DISTANCIA, en el motor de CC la Fuerza es menor y la distancia (velocidad) es alta y en Servo, la fuerza es Alta y la distancia es menor. El potenciómetro está conectado al eje de salida del Servo, para calcular el ángulo y detener el motor de CC en el ángulo requerido.

El servomotor se puede girar de 0 a 180 grados, pero puede llegar hasta 210 grados, dependiendo de la fabricación. Este grado de rotación se puede controlar aplicando el pulso eléctrico del ancho adecuado a su pin de control. Servo comprueba el pulso cada 20 milisegundos. El pulso de 1 ms (1 milisegundo) de ancho puede girar el servo a 0 grados, 1,5 ms puede girar a 90 grados (posición neutra) y el pulso de 2 ms puede girarlo a 180 grados.

Todos los servomotores funcionan directamente con sus rieles de suministro de + 5V, pero tenemos que tener cuidado con la cantidad de corriente que consumiría el motor si planea usar más de dos servomotores, se debe diseñar un servo escudo adecuado.

Para obtener más información sobre el principio de funcionamiento del servomotor y los usos prácticos, consulte las siguientes aplicaciones en las que el control del servomotor se explica con ejemplos:

• Circuito probador de servomotor
• Interfaz del servomotor con el microcontrolador 8051
• Control de servomotor usando Arduino
• Servocontrol con Arduino Due
• Servocontrol con sensor flexible
• Tutorial de servomotor Raspberry Pi