Para agilizar su proyecto, puede etiquetar las pilas de laminación con detalles como tolerancia, material, acabado superficial, si se requiere o no aislamiento oxidado, cantidady mucho más.
Un servomotor hace que las cosas se muevan con un movimiento muy exacto. ¿Cómo sabe un brazo robótico cuál es el lugar adecuado para detenerse? ¿Cómo mueve los alerones un avión? Aprendí que la respuesta era el servomotor. En este post, te contaré lo que aprendí sobre el funcionamiento de estas grandes herramientas. Veremos el mecanismo de retroalimentación que les permite moverse con tanta exactitud. También veremos sus numerosas aplicaciones industriales.
Básicamente, un servomotor es un tipo especial de motor. Te permite controlar el punto exacto de su parte giratoria. Puedes controlar su posición angular o lineal. También puedes controlar lo rápido que se mueve y acelera, que son su velocidad y aceleración. Un motor de corriente continua normal sólo gira y gira. Pero un servomotor es diferente. Se le puede ordenar que vaya a un punto determinado y mantenga esa posición.
Esta habilidad proviene de una configuración inteligente llamada sistema de control de bucle cerrado. Funciona así: Le dices al servomotor una posición a la que moverse. El servomotor se desplaza hasta allí. A continuación, un sensor situado en el interior del motor indica a un controlador que se encuentra en el lugar correcto. Este proceso de comprobación constante es la razón por la que los servomotores pueden ser tan exactos. Si estás construyendo un robot, una máquina CNC, o cualquier cosa que deba moverse al lugar correcto, debes aprender cómo funciona un servomotor.
Si abre un servomotor, verá unas cuantas piezas principales que trabajan en equipo. Es una herramienta pequeña pero inteligente.
El motor proporciona la potencia. Los engranajes dan al motor más fuerza de giro, que es el par motor. El sensor y el circuito de control actúan como el cerebro. La unión de estas piezas es lo que hace que un servomecanismo funcione tan bien en robótica y automatización. El eje del motor se conecta a los engranajes. Los engranajes se conectan a la pieza giratoria que ves en el exterior.
Ésta es la parte más especial del funcionamiento de un servomotor. La idea de un sistema de control de bucle cerrado es lo que diferencia a los servomotores de otros motores. Piensa en aparcar un coche. Quieres estar a un pie del borde de la carretera. Mirarías para ver a qué distancia estás y luego fijarías tu posición. Estás utilizando tus ojos para comprobar y corregir tu trabajo.
Un servomotor hace lo mismo. El controlador envía un mensaje, o señal de control, al motor. Este mensaje le dice que se mueva a un punto determinado, que es la posición deseada. A medida que el motor gira, el sensor (el potenciómetro o codificador) siempre está leyendo la posición del eje. Esta información vuelve al controlador. El controlador mira la posición actual y la posición deseada. Si no coinciden, sigue enviando potencia al motor. Se detiene cuando las dos posiciones coinciden. Este sistema de comprobación y corrección constantes es el mecanismo de realimentación. Ayuda al servomotor a mantener su posición con gran precisión.
He descubierto que no se puede simplemente conectar una batería a un servomotor. No empezará a girar sin más. Un servomotor necesita un conjunto especial de instrucciones para entender las órdenes. Estas instrucciones se llaman Modulación de Ancho de Pulso, o PWM.
Una señal PWM es un grupo de ráfagas cortas de electricidad. El servomotor espera recibir una de estas ráfagas, o un pulso, cada 20 milisegundos. Lo que importa es la duración del pulso, no cuánta electricidad tiene. La duración de este impulso eléctrico indica al eje del motor dónde debe girar.
Enviando el impulso eléctrico adecuado, podemos conseguir un control muy preciso del eje del motor. Muchos proyectos divertidos utilizan controladores como un Arduino. Puedes añadir un escudo servo a estas placas. Esto facilita el control de varios servomotores a la vez.
Cuando busque un servomotor, verá que existen varios tipos principales. Los dos tipos más comunes de servomotores son los servos de CA y los servos de CC.
| Pieza | Servomotor de CA | Servomotor de CC |
|---|---|---|
| Potencia | Corriente alterna (CA) | Corriente continua (CC) |
| Cómo funciona | Utiliza una corriente alterna para crear un campo magnético giratorio. | Utiliza escobillas y una pieza llamada colector, o puede ser sin escobillas. |
| Lo mejor para | Trabajos que requieren movimientos muy exactos, aplicaciones industriales y cosas pesadas. | Proyectos más sencillos que cuestan menos, como robótica para aficionados y pequeñas herramientas. |
| Cosas buenas | Funciona muy bien, no necesita muchas reparaciones, tiene un alto par motor. | Fácil de controlar, cuesta menos dinero. |
| Cosas malas | Es más complejo y cuesta más. | No es tan eficaz. Los cepillos pueden envejecer y causar desgaste. |
También existen servomotores lineales. Éstos se mueven en línea recta en lugar de en círculo. También hay servomotores de rotación continua. Estos pueden girar todo el camino alrededor como un motor normal, pero usted puede controlar su velocidad. La elección del servomotor correcto se basa en las necesidades de tu proyecto. Piensa en la potencia, la exactitud que necesita y tu presupuesto. Por ejemplo, las grandes máquinas CNC suelen utilizar servomotores que son fuertes servomotores de CA.
En muchos servos normales, el sensor de posición es un potenciómetro. Esto es especialmente cierto para los servos utilizados en proyectos de hobby. Un potenciómetro es un tipo de resistencia que puede cambiar. Tiene una perilla que puedes girar. Cuando lo giras, la cantidad de resistencia eléctrica cambia.
En el interior del motor, el potenciómetro está unido al último engranaje. Cuando el eje del motor gira, el potenciómetro también gira. El circuito de control hace pasar una tensión a través del potenciómetro. Luego lee la tensión que sale. La tensión de salida es diferente en función de la posición del eje. Esto indica al circuito el punto exacto del eje en cada momento. Esta es una manera simple pero buena para que el servo sistema obtenga su retroalimentación.
Para los trabajos de fábrica más duros, un potenciómetro puede no ser lo suficientemente exacto. Para estos trabajos, un servomotor utilizará un codificador o un resolver como sensor.
Un codificador es un sensor que transforma el movimiento en un mensaje eléctrico. Puede indicar al controlador algo más que la posición. También puede informar de la velocidad y la dirección del eje del motor. Existen dos tipos principales:
Un resolver es otro tipo de sensor. Es muy resistente y suele utilizarse en lugares rugosos o sucios. Al igual que un codificador, proporciona información sobre la posición del eje. Ambos sensores son mucho más precisos que un potenciómetro. Por eso los verás en máquinas de robótica y automatización de alto nivel.
Después de aprender qué es un servomotor, empezará a verlos en muchos lugares. La lista de aplicaciones de los servomotores es muy larga. Esto se debe a que muchas cosas necesitan moverse de una manera muy exacta.
He aquí algunos lugares en los que se utilizan servos:
Desde la primera vez que se utilizó el vapor para controlar los timones de los barcos hasta la robótica actual, la idea principal del servomecanismo sigue siendo una excelente forma de controlar una máquina.
Cuando empezaba a aprender, solía confundir los servomotores con los motores paso a paso. Ambos se utilizan para controlar la posición. Pero hacen su trabajo de formas muy distintas.
Un motor paso a paso se mueve en pequeños pasos fijos. No tiene mecanismo de realimentación. Le dices que se mueva un número de pasos y lo hace. Se trata de un sistema de "bucle abierto", lo que significa que hace lo siguiente
Para agilizar su proyecto, puede etiquetar las pilas de laminación con detalles como tolerancia, material, acabado superficial, si se requiere o no aislamiento oxidado, cantidady mucho más.
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