Servomotores

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Cap´tulo ı

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Servomotores

1.1. definición y Estructura

Un servomotor (o servo) es un motor de corriente continua que tiene la capacidad de ser controlado en posición. Es capaz de ubicarse en cualquier posición dentro de un rango de operación (generalmente de 180◦ ) y mantenerse estable en dicha posición. Los servos se suelen utilizar en robótica, automática ymodelismo (vehículos por radio-control, RC) debido a su gran precisión en el posicionamiento. Los Servos son sumamente útiles en robótica. Los motores son pequeños, cuando usted observa la foto de arriba, tiene internamente una circuitería de control interna y es sumamente poderoso para su tamaño. Un servo normal o Standard como el HS-300 de Hitec tiene 42 onzas por pulgada o mejor 3kg por cm. Detorque que es bastante fuerte para su tamaño. También potencia proporcional para cargas mecánicas. Un servo, por consiguiente, no consume mucha energía. Se muestra la composición interna de un servo motor en el cuadro de abajo. Podrá observar la circuitería de control, el motor, un juego de piñones, y la caja. También puede ver los 3 alambres de conexión externa. Uno es para alimentación Vcc(+5volts), conexión a tierra GND y el alambre blanco es el alambre de control. Un servo desmontado.

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1.2. PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO
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En general, los servos suelen estar compuestos por 4 elementos fundamentales:

Motor de corriente continua (DC): Es el elemento que le brinda movilidad al servo. Cuando se aplica un potencial a sus dos terminales, este motor gira en un sentido a suvelocidad máxima. Si el voltaje aplicado sus dos terminales es inverso, el sentido de giro también se invierte. Engranajes reductores: Tren de engranajes que se encarga de reducir la alta velocidad de giro del motor para acrecentar su capacidad de torque (o par-motor). Sensor de desplazamiento: Suele ser un potenciómetro colocado en el eje de salida del servo que se utiliza para conocer la posiciónangular del motor. Circuito de control: Es una placa electrónica que implementa una estrategia de control de la posición por realimentación. Para ello, este circuito compara la señal de entrada de referencia (posición deseada) con la posición actual medida por el potenciómetro. La diferencia entre la posición actual y la deseada es amplificada y utilizada para mover el motor en la dirección necesariapara reducir el error.

Figura 1.1: Componentes de un servo: a) carcasa; b) motor DC; c) potenciómetro; d) circuito de control; e) tren reductor; f) brazo (elemento terminal en el eje).

1.2.

Principios de Funcionamiento

Los servos disponen de tres cables (Figura 2): dos cables de alimentación (positivo y negativo/masa) que suministran un voltaje 4.8-6V y un cable de control que indicala posición deseada al circuito de control mediante señales PWM (Pulse Width Modulation).

Las señales PWM utilizadas para controlar los servos están formadas por pulsos positivos cuya duración es proporcional a la posición deseada del servo y que se repiten
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Control De Maquinas Electricas

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CAPÍTULO 1. SERVOMOTORES

Figura 1.2: Colores de los cables de los principales fabricantesde servos.

cada 20ms (50Hz). Todos los servos pueden funcionar correctamente en un rango de movimiento de 90◦ , que se corresponde con pulsos PWM comprendidos entre 0.9 y 2.1ms. Sin embargo, también existen servos que se pueden mover en un rango extendido de 180◦ y sus pulsos de control varían entre 0.5 y 2.5ms (Figura 3). Antes de utilizar un servo habrá que comprobar experimentalmente surango de movimiento para no dañarlo. Para mantener fijo un servo en una posición habrá que enviar periódicamente el pulso correspondiente; ya que si no recibe señales, el eje del servo quedará libre y se podrá mover ejerciendo una leve presión.

Figura 1.3: Pulsos PWM para controlar servos.

1.3.

Tipologías

Existen dos tipos de servos: analógicos y digitales. Ambos tipos de servos son...
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