SERVOS.

        Un servo es un dispositivo electromecánico que mediante un motor eléctrico con reductor y un circuito electrónico, consigue girar su eje de salida un cierto ángulo en base a una señal que nosotros podemos generar mediante un circuito de control externo. El texto esta dividido en los siguientes puntos:

 SERVOS RC.

Te puedes descargar la versión en pdf de esta parte del texto aquí.

         Para aplicaciones caseras con servos, lo mejor es utilizar, por precio y sencillez de manejo, un servo de radio control (RC). Un servo RC es un dispositivo electromecánico ( ver foto inferior ) que se utiliza habitualmente para controlar la posición de las piezas móviles de los modelos RC, como puede ser la dirección de un coche RC, el timón de un barco RC o los alerones de un avión RC. El servo RC dispone de una pequeña palanca de plástico ( blanca en la foto ) que gira para posicionarse en un determinado ángulo según la señal de control de entrada. Para controlar un servo de RC, este dispone de un conector de 3 pines, que dependiendo del fabricante pueden ir dispuestos en diferentes combinaciones. Para el servo HITEC HS-303, que vamos a utilizar como ejemplo ( el de la foto ), el conector tiene los siguientes pines:

NºPin

Color del cable

Función

1

Negro

GND

2

Rojo

+5v

3

Amarillo

Señal de control

        Las diferencias en el conector, entre unos servos y otros están fundamentalmente en la posición de los cables en este, de todas formas lo mejor es fijarse en los colores, ya que casi siempre el rojo indica alimentación, el negro masa y el otro cable, que suele ser blanco o amarillo, es control.

¿Cómo controlar un servo RC?

        La señal de control que se utiliza para posicionar el servo es un pulso de longitud entre 1 ms y 2 ms, que se repite cada 20 ms aproximadamente, de tal manera que sobre un ángulo efectivo de trabajo de 90º, 1 ms indica -45º 1,5 ms indica 0º y 2 ms indica +45º ( mirar gráfico).  

        Aunque el ángulo efectivo de trabajo es de 90º el servo es capaz de trabajar 180º ampliando los márgenes de los pulsos de 0,5 ms a 2,5 ms. Si utilizar estos márgenes tienes que tener la precaución de no llevar el servo por encima o por debajo de estos márgenes, ya que en tal caso lo bloquearás.

        ATENCIÓN: Todos estos valores tienen una cierta tolerancia, por lo que para tener los valores exactos, tendrás que experimentar con tu servo, aunque sean del mismo fabricante y tipo.

¿ Como conseguir que un servo RC funcione como regulador de velocidad y dirección?

        El funcionamiento interno de un servo es el siguiente: 

        La señal de entrada (en forma de pulsos) que introducimos en el servo es transformada en una señal continua, esta es comparada con la señal continua que llega desde el potenciómetro conectado al eje de salida, si a la diferencia entre las dos tensiones le llamamos error, tendremos que si este error es 0 la amplificación será 0 y el motor no se moverá, si es positiva el amplificador hará que se mueva el motor en una dirección a una velocidad proporcional a esta diferencia ( a más diferencia más rápido girará ), hasta que el error sea 0, momento en el que se detendrá el motor. Si el error es negativo, hará lo mismo en la otra dirección.

        Si nosotros desacoplamos mecánicamente el potenciometro de posición y lo dejamos fijo en un valor central de este ( o lo sustituimos por un divisor de tensión) y eliminamos los topes que poseen los engranajes para evitar que el servo gire los 360º, tendremos que si la posición indicada por la señal de entrada es igual a la posición fija que hemos puesto en el potenciometro, el motor se parará, si es menor girará en un sentido a una velocidad que será proporcional a la diferencia entre ambas ( control de velocidad ), si la tensión es mayor, hará lo mismo en la otra dirección.

        Por ejemplo, para el servo hitec HS-303 el potenciometro interno es de 5K, como no podemos desacoplarlo mecánicamente, lo podemos sustituir por un divisor de tensión formado por dos resistencias de 2k2. Como para dicha posición ( la mitad del potenciometro) en servo debe de estar aproximadamente en 0º, sabemos que el ancho de pulso debe de ser de 1,5ms, de tal forma que si introducimos una señal de 1,5ms el servo se parará, para pulsos más anchos girara en un sentido a una velocidad que será proporcional al ancho de ese pulso, y para pulsos más estrechos hará lo mismo en el otro sentido.

 SERVOS INDUSTRIALES.

         En las aplicaciones de posicionamiento industrial los servos RC no se pueden utilizar debido a su poca potencia y fiabilidad a largo plazo. Normalmente en estas aplicaciones se utilizan motores diseñados y construidos para tal fin. En la foto inferior puedes ver un servo industrial con motor brushless y reductora conectada a un driver a medida de control de posición  y velocidad en desarrollo.

        Los drivers para este tipo de motores llevan controles PID y normalmente se pueden controlar desde un PC a través del CAN-BUS, RS232 o RS485 para gestionar la trayectoria de la pieza que mueve el motor. 

 LINKS.

        Algunos links de interés son: