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ıllı Servomotor de modelismo wiki: info, historia y vídeos


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El componente primordial de un servo es un motor de corriente continua, que efectúa la función de actuador en el dispositivo: al aplicarse un voltaje entre sus 2 terminales, el motor vira en un sentido a gran velocidad, mas generando un bajo par. Para acrecentar el par del dispositivo, se usa una caja reductora, que convierte una gran parte de la velocidad de giro en torsión.


Control de posición

Control proporcionalDiagrama del circuito de control incorporado en un servo. La línea punteada señala un acople mecánico, al tiempo que las líneas continuas señalan conexión eléctrica.

El dispositivo emplea un circuito de control para efectuar la localización del motor en un punto, consistente en un supervisor proporcional.


El punto de referencia o bien setpoint —que es el valor de situación deseada para el motor— se señala a través de una señal de control cuadrada. El ancho de pulso de la señal señala el ángulo de posición: una señal con pulsos más anchos (esto es, de mayor duración) situará al motor en un ángulo mayor, y a la inversa.


Inicialmente, un amplificador de fallo calcula el valor del fallo de situación, que es la diferencia entre la referencia y la situación en que se halla el motor. Un fallo de situación mayor quiere decir que hay una diferencia mayor entre el valor deseado y el existente, de forma que el motor va a deber girar más veloz para alcanzarlo; uno menor, quiere decir que la situación del motor está cerca de la deseada por el usuario, conque el motor deberá girar más poco a poco. Si el servo se halla en la situación deseada, el fallo va a ser cero, y no va a haber movimiento.


Para que el amplificador de fallo pueda calcular el fallo de situación, debe quitar 2 valores de voltaje analógicos. La señal de control PWM se transforma entonces en un valor analógico de voltaje, a través de un convertidor de ancho de pulso a voltaje. El valor de la situación del motor se consigue utilizando un potenciómetro de realimentación acoplado mecánicamente a la caja reductora del eje del motor: cuando el motor rote, el potenciómetro asimismo lo va a hacer, cambiando el voltaje que se introduce al amplificador de fallo.




Una vez que se ha logrado el fallo de situación, este se amplifica con una ganancia, y más tarde se aplica a los terminales del motor.

Ejemplos de señales de control empleadas, y sus respectivos resultados de situación del servo (no están a escala). La situación del servo tiene una proporción lineal con el ancho del pulso usado.

Dependiendo del modelo del servo, la tensión de nutrición puede estar comprendida entre los cuatro y ocho voltios. El control de un servo se reduce a señalar su situación a través de una señal cuadrada de voltaje: el ángulo de localización del motor depende de la duración del nivel alto de la señal.


Cada servo, en dependencia de la marca y modelo empleado, tiene sus márgenes de operación. Por poner un ejemplo, para ciertos servos los valores de tiempo de la señal en alto están entre 1 y dos ms, que posicionan al motor en los dos extremos de giro (0° y 180°, respectivamente). Los valores de tiempo de alto para situar el motor en otras situaciones se encuentran a través de una relación totalmente lineal: el valor uno con cinco ms señala la situación central, y otros valores de duración del pulso dejarían al motor en la situación proporcional a dicha duración.


Es fácil apreciar que, para el caso del motor previamente citado, la duración del pulso alto para lograr un ángulo de situación ? va a estar dado por la fórmula

t=1+?180

donde t está dado en milisegundos y ? en grados. No obstante, debe tenerse en cuenta que ningún valor —de ángulo o bien de duración de pulso— puede estar fuera del rango de operación del dispositivo: de hecho, el servo tiene un límite de giro —de modo que no puede virar más de determinado ángulo en un mismo sentido— debido a la restricción física que impone el potenciómetro del control de situación.


Para bloquear el servomotor en una situación, es preciso mandarle de forma continua la señal con la situación deseada. Así, el sistema de control proseguirá operando, y el servo preservará su situación y se resistirá a fuerzas externas que procuren mudarlo de situación. Si los pulsos no se mandan, el servomotor va a quedar liberado, y cualquier fuerza externa puede mudarlo de situación sencillamente.


Los servomotores tienen 3 terminales de conexión: 2 para la nutrición eléctrica del circuito y uno para la entrada de la señal de control. El voltaje de nutrición por norma general es de cerca de seis voltios, puesto que si bien el motor aguanta mayores voltajes de trabajo, el circuito de control no lo hace.


El color del cable de cada terminal cambia con cada fabricante, si bien el cable del terminal positivo de nutrición siempre y en todo momento es colorado. El cable del terminal de nutrición negativo puede ser cobrizo o bien negro, y el del terminal de entrada de señal acostumbra a ser de color blanco, naranja o bien amarillo.

FabricanteVoltaje positivoTierraSeñal de controlFutabaRojoNegroBlancoDong YangRojoMarrónNaranjaHobicoRojoNegroAmarilloHitecRojoNegroAmarilloJRRojoMarrónNaranjaAirtronicsRojoNegroNaranjaFleetRojoNegroBlancoKrafrRojoNegroNaranjaE-SkyRojoNegroBlancoHobbykingRojoMarrónNaranjaColores de los terminales para ciertas marcas comerciales

El potenciómetro del sistema de control del servo es un potenciómetro de menos de una vuelta, de forma que no puede dar giros completos en un mismo sentido. Para eludir que el motor pudiese dañar el potenciómetro, el fabricante del servo agrega una pequeña pestañita en la caja reductora del motor, que impide que este gire más de lo debido. Es por esta razón que los servos tienen una cantidad limitada de giro, y no pueden virar de forma continua en un mismo sentido. Es posible, no obstante, efectuar modificaciones al servo de forma que esta restricción se suprima, a costa de perder el control de situación.


Hay 2 géneros de modificación realizables. El primero es la completa supresión del sistema de control del circuito, para preservar solamente el motor de corriente continua y el sistema de engranajes reductores. Con esto se consigue sencillamente un motor de corriente continua con caja reductora en un mismo embalado, útil para aplicaciones donde no se necesite del control de situación incorporado del servo. La segunda modificación realizable consiste en un cambio en el sistema de control, de forma que se consiga un sistema de control de velocidad. Para esto, se desajusta el potenciómetro de realimentación del eje del motor, y se hace que continúe estático en una misma situación. De esta forma, la señal de fallo del sistema de control va a depender de manera directa del valor deseado que se ajuste (que proseguirá indicándose a través de pulsos de duración variable). Los dos géneros de modificación requieren que se suprima físicamente la pestañita limitadora de la caja reductora.


Los servos digitales son afines a los servos usuales (analógicos), mas cuentan con determinadas ventajas tal como lo son un mayor par, una mayor precisión, un tiempo de contestación menor, y la posibilidad de alterar factores básicos de funcionamiento —ángulos máximo y mínimo de trabajo, velocidad de contestación, sentido de giro y situación central, entre otros—. Aparte de un mayor costo, tienen la desventaja de que requieren más energía para su funcionamiento, lo que es crítico cuando se usan en aplicaciones que requieren el máximo ahorro de energía posible, como robots robustos o bien aeroplanos radiocontrolados.


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