Servomotores: Características Básicas y Conocimientos Fundamentales Imprimir E-Mail
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Escrito por leitox   

Servomotores: Características Básicas y Conocimientos Fundamentales

Un servomotor (también llamado Servo) es un dispositivo similar a un motor de corriente continua, que tiene la capacidad de ubicarse en cualquier posición dentro de su rango de operación, y mantenerse estable en dicha posición.

Está conformado por un motor, una caja reductora y un circuito de control. Los servos se utilizan frecuentemente en sistemas de radiocontrol y en robótica, pero su uso no está limitado a estos, también son de vital importancia en aeromodelismo, entre otros.

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Diversos servomotores

En realidad se utilizan muchos otros tipos de servos (o servomotores, mejor) en equipos industriales y comerciales, desde una diskettera en nuestra computadora —o en la videocasettera hogareña—, a las unidades de almacenaje y entrada y salida de datos de grandes sistemas de computación (hoy, más que nada, discos magnéticos), y hasta en los ascensores en edificios. El motor de un ascensor, junto con su equipo de control y detectores de posicionamiento, no es ni más ni menos que un servomotor. El mecanismo que saca para afuera la bandeja de la lectora de CD de su computadora es un servomotor.

Los servomotores, entonces son motores de corriente continua, con un sensor de velocidad y posición y con la capacidad de poder controlar esa posición y velocidad, y dejar "anclado" el servo en una posición, la cuál será prácticamente estático, hasta que le excedamos la capacidad de torque (o tracción) que puede soportar, por ejemplo:
*Un servomotor de 1.5 kgs de torque, puede permanecer inmóvil hasta que se le aplique una fuerza mayor de 1.5 kgs.
*Un servomotor de 1.5 kgs moverá objetos de hasta 1.5 kgs, si se excede puede que no se muevan o que se dañe el servo

 

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Vista de corte de un servomotor

Los servomotores tienen 3 terminales (cables de conexión):

  • Rojo: +Vcc (Tensión positiva) de 4 a 8 Voltios de Corriente Continua
  • Negro: -Vcc (Potencial de referencia o borne negativo) 0 Voltios
  • Blanco/Amarillo/Naranja: (Señal de control)
El cable de señal puede variar según el fabricante, pero los más comunes son esos.
En la siguiente tabla, veremos la disposición de cables de los mayores fabricantes:

Fabricante Terminal Positivo Terminal Negativo Entrada de señal
Hitec Rojo Negro Amarillo
Futaba Rojo Negro Blanco
JR Rojo Marrón Naranja
Airtronics Rojo Negro Naranja
Fleet Rojo Negro Blanco
Kraft Rojo Negro Naranja
E-Sky Rojo Negro Blanco
 
 
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Cables de conexión

 
En la imágen anterior vemos un servomotor con sus 3 cables (Negro/Rojo/Blanco) para conectar.

El estándar de esta señal controladora para todos los servos de este tipo, elegido para facilitar el uso en radiocontrol, es un pulso de onda cuadrada de 1,5 milisegudos que se repite a un ritmo de entre 10 a 22 ms. Mientras el pulso se mantenga en ese ancho, el servo se ubicará en la posición central de su recorrido. Si el ancho de pulso disminuye, el servo se mueve de manera proporcional hacia un lado. Si el ancho de pulso aumenta, el servo gira hacia el otro lado. Generalmente el rango de giro de un servo de éstos cubre entre 90° y 180° de la circunferencia total, o un poco más, según la marca y modelo.

Funcionamiento:
Dependiendo del modelo del servo, la tensión de alimentación puede estar comprendida entre los 4 y 8 voltios. El control de un servo se reduce a indicar su posición mediante una señal cuadrada de voltaje. El ángulo de ubicación del motor depende de la duración del nivel alto de la señal. Cada servo motor, dependiendo de la marca y modelo utilizado, tiene sus propios márgenes de operación. Para el servomotor Futaba S3003, los valores posibles de la señal en alto están entre 0,3 y 2,1 ms, que posicionan al motor en ambos extremos de giro (0° y 180°, respectivamente). El valor 1,2 ms indica la posición central, y otros valores de duración del pulso dejarían al motor en la posición proporcional a dicha duración.

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Funcionamiento

Es sencillo notar que, para el caso del motor anteriormente mencionado, la duración del pulso alto para conseguir un ángulo de posición θ estará dado 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

Ejemplos de algunos valores usados en un servomotor

 
Existen dos tipos de servomotores:
*Analógicos
*Digitales

Servo analógico:
Estos servomotores se componen, en esencia, de un motor de corriente continua, un juego de engranajes para la reducción de velocidad, un potenciómetro ubicado sobre el eje de salida (que se usa para conocer la posición) y una plaqueta de circuito para el control.

Servo digital:
Los servos digitales tienen, al igual que los analógicos, un motor de corriente continua, un juego de engranajes reductores, un potenciómetro para la realimentación de posición y una electrónica de control embebida dentro del servo. La diferencia está en la placa de control, en la que han agregado un microprocesador que se hace cargo de analizar la señal, procesarla y controlar el motor.

La diferencia más grande de rendimiento está en la velocidad a la que reacciona el servo a un cambio en la señal. En un mismo lapso, el servo digital puede recibir cinco o seis veces más pulsos de control que un analógico. Como resultado la respuesta del servo a un cambio en la orden de posición es mucho más veloz. Este ritmo mayor de pulsos también produce mejoras en el rendimiento electromecánico del motor (mayor velocidad y más fuerza).
 
Despiece de un servomotor analógico
Despiece de un servomotor analógico
 
 
 
Basado en tutoriales diversos y trabajos personales.
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    Aprovechamos desde ZonaTecno.net para adherir al homenaje al piloto de motos fallecido Pascal Terry.

     

    He aqui un poco de información sobre el piloto, extraído de Infobae.com

     

    Terry fue hallado muerto en la madrugada de hoy, de acuerdo con los primeros datos de esta tragedia que enluta la importante competencia deportiva.

    El Dakar se desarrolla desde el último viernes por rutas y caminos de la Argentina y recorrerá también Chile.

    La organización dio a Terry como uno de los abandonos de la tercera etapa, disputada el lunes entre Puerto Madryn e Ingeniero Jacobacci.

    En total, los abandonos desde el inicio de la competencia y hasta el final de la cuarta etapa son 70, 42 de ellos motos, 21 autos, seis camiones y un cuatriciclo.

    El desafortunado galo de apellido Terry corría con una moto Yamaha con el número identificatorio 192 y era buscado desde el último domingo, ya que en principio había sido dado como "desaparecido".

    "El piloto estaba en un lugar de muy difícil acceso en medio de una vegetación muy densa, a unos quince metros de su moto. Se había sacado el casco y se refugió a la sombra, disponiendo de comida y alimentos encontrados cerca de él", señala un comunicado de los organizadores.

    El domingo, en el km 197 de esta segunda etapa, el piloto de Yamaha había informado a mitad de la jornada a la organización que se había quedado sin combustible, pero que se había recuperado gracias a otro competidor.

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    Los organizadores, en París, fueron advertidos por la noche del encendido de su señal de emergencia.

    Y la organización en el terreno de la prueba fue advertida de la situación sólo en la mañana del día siguiente.

    Un vehículo de Defensa Civil intentó entonces sin éxito encontrar al piloto. Ayer, la Gendarmería se lanzó a su búsqueda y dio con el cuerpo en la madrugada de hoy.

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  • Gordon Freeman en el LHC
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    Freeman en el LHCLos que conocemos (y jugamos) los juegos de la saga Half Life, nos vemos impresionados por el grán parecido de uno de los científicos del Grán Colisionador de Hadrones (LHC por sus siglas en inglés) con el personaje que manejamos en el juego.

     

    El hecho de ver a alguien asi en el lugar, donde se realizan experimentos, que según algunos pueden destruir el mundo, me hizo pensar en el experimento que salio mal en Black Mesa (lugar de trabajo de Freeman) y desencadeno la invasión de seres que dominaron la tierra.

     

    Igualmente, las medidas de seguridad en el Colisionador son extremadamente altas, segun los cientificos involucrados en el proyecto, ya que varios teorías de fallos y accidentes se han formulado, desde agujeros negros hasta la creación de "Strangelets" particulas inestables que se hacen cada vez más grandes comiendo otras particulas..

     

    half-life-2-gordon-freeman.jpgVolviendo a Half Life, he aqui un poco de info sobre Freeman (extraido de Wikipedia)

     

    Freeman tiene gafas, lleva perilla y es muy atlético. Aunque parece ser un experto en armas y explosivos, Gordon recibió un leve entrenamiento para utilizar armas, ese entrenamiento es requerido en las en el centro de trabajo de gordon por si se ve bajo una amenaza, lo que demuestra un increíble control de todo tipo de armas, incluyendo aquellas que nunca halla visto. Lo que separa a Gordon Freeman de otros juegos de héroes, es que él es un científico; un extraño tipo de héroe comparándolo con la industria tradicional del videojuego, como Duke Nukem, o los soldados genéricos de muchos otros juegos. Se utiliza como arma meleé una palanca y esta curiosidad ha sido señalada en Splinter Cell: Chaos Theory, cuando un personaje dice "de todas formas... las palancas son para personajes de videojuegos geeks" y en BioShock donde Atlas le dice al jugador "Busca una palanca o algo" como arma.

     

    Al principio del primer juego, Freeman tiene trabajo y vive en el Centro de Investigación super secreto conocido como Black Mesa, ubicado en algún lugar de Nuevo México. Le destinan al departamento de Materiales Anómalos (Sector 7G,curisamente es el mismo sector en el que trabaja Homer Simpson de la serie The Simpsons), localizado muy cerca del centro de las instalaciones, haciendo investigaciones nucleares y subatómicas.

     

    Irónicamente, a pesar de haber obtenido su doctorado en el MIT, el trabajo que el jugador hace como Gordon Freeman es el de presionar un botón y empujar un carro (Aunque en el juego Opposing Force hay una foto de Freeman como el empleado del mes), esta claro que el trabajo que emplea en el juego no requiere ningún tipo de esfuerzo intelectual. Barney Calhoun lo ve divertido en el comienzo de Half-Life 2, donde Freeman realiza un trabajo similar de asistencia "técnica", en este lugar el de usar un interruptor y enchufar un cable.

     

    En fin... es una coincidencia nada más. No hay que alarmarse por el LHC ya que está todo controlado, y en sucesivas entregas conoceremos más de este acelerador de partículas, el cuál admiro por su capacidad y construcción. Además conoceremos un poco más sobre el centro de datos donde se procesa toda la información recibida por los sensores.

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    El presente proyecto tiene como finalidad exponer una simulación de mecanizado por CNC mediante el uso de una interfaz, con controladores de motores paso a paso, con salidas tipo relay.

     

    El proyecto esta basado en una controladora conectada a una computadora, que mediante un programa llamado Mach3, realiza la simulación de un mecanizado para una fresadora.

     

    La idea principal era realizar un centro de mecanizado completo para crear plaquetas de circuito impreso para hacerlas de manera más precisa, rápida y sin el uso de ácidos o sustancias corrosivas, que por falta de recursos y tiempo no se logró concretar, por ese motivo, decidimos armar un gabinete con todos los equipos electrónicos necesarios para el funcionamiento de la máquina.

     

    Este gabinete consta de una Interfaz electrónica que recibe las señales de la PC y las transforma en las señales de paso y dirección para cada driver controlador de los ejes de las tres dimensiones, luego los drivers de estos ejes se encargan de darle potencia a motores paso a paso. Además se cuenta con salidas de tipo relay que simulan conectores para husillos, bombas de aspiración, refrigeración, u otros dispositivos eléctricos que sean requeridos para esta máquina.

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