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.
Duración del nivel alto [ms] | Ángulo [grados] |
0,3 | 0 |
1,2 | 90 |
2,1 | 180 |
0,75 | 45 |
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
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