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Tipos de Servomotores – Construcción, Control y Aplicaciones
La tarea más difícil es seleccionar un motor en función de criterios de diseño como el costo, el par, la aceleración, la precisión de posición y la potencia. Hay muchos tipos de motores como CC, servo, paso a paso Se puede utilizar para varios tipos de aplicaciones.Sin embargo, el servomotor Capacidad de alta velocidad, alto pary rotación precisaSí, los motores paso a paso son una alternativa de alto rendimiento a los servos. Pero la configuración paso a paso es más complicada que la configuración paso a paso. Servo motor.
Para obtener más información sobre el funcionamiento, las estructuras, los mecanismos, los tipos y las aplicaciones de los servomotores, siga leyendo…
¿Qué es un servomotor?
Un servo es un dispositivo electromagnético que utiliza un mecanismo de retroalimentación negativa para convertir señales eléctricas en movimiento controlado. Esencialmente, los servos actúan como actuadores que controlan con precisión la velocidad, la aceleración y la posición lineal o angular. Consta de cuatro partes: un motor de CC, un sensor de posición, un tren de engranajes y un circuito de control. Un mecanismo de engranajes conectado al motor proporciona retroalimentación al sensor de posición.
Un servomotor que funciona con CC se denomina servomotor de CC, y uno que funciona con CA se denomina servomotor de CA. Los engranajes de los servomotores generalmente están hechos de plástico, pero en los servos de alta potencia están hechos de metal.
Los servomotores son fabricados por muchas empresas como FUTABA, HITECH, AIRTRONICS, JR RADIOS. La fabricación es la misma, pero los tipos de conectores, los colores de los cables, etc. son diferentes. Hay muchos tipos de servos disponibles en el mercado, incluidos los servomotores de CA, CC, continuos, de posición y lineales.
Tipo de servomotor
basado en la rotación
- servo de rotación de posición: Un servo de posición puede girar el eje alrededor de medio círculo. También tiene una función para proteger el sensor de rotación de una rotación excesiva. Los servos de posición se utilizan principalmente en extremidades, brazos robóticos y muchos otros lugares.
- servo de rotación continua: Un servo continuo es similar en estructura a un servo de posición. Sin embargo, puede moverse tanto en sentido horario como antihorario. Estos tipos de servos se utilizan en sistemas de radar y robots.
- servo lineal: Nuevamente, un servo lineal es similar a un servo de posición, pero con un engranaje adicional para ajustar la salida de circular a hacia adelante o hacia atrás. Estos tipos de servos se utilizan en aeronaves de alta gama y rara vez se encuentran en las tiendas.
Basado en la señal de operación
Además, se utilizan dos tipos de servomotores con diferente información y señales a procesar.
- servomotor analógico
Los servos analógicos funcionan con señales PWM (Pulse Width Modulation). Además, el rango de la señal es de 4,8 V a 6 V. Con este tipo de servo, el PWM se apaga cuando se detiene el servo. El par generado en reposo inactiva el tiempo de arranque. Además, los servos analógicos solo pueden enviar 50 pulsos por segundo.
- servomotor digital
Un servo digital que usa un pequeño microprocesador recibe la señal y opera con pulsos de voltaje de alta frecuencia. Un servo digital puede enviar 300 pulsos por segundo. Este es un valor muy alto en comparación con los servos analógicos. Los servos digitales brindan una respuesta más suave y un par constante con pulsos más rápidos. Los servos digitales consumen más energía que los servos analógicos.
basado en la potencia operativa
- servomotor de CC
Los servos de CC se utilizan para proporcionar una respuesta de par rápida y también se conocen como motores de CC de imanes permanentes o motores de CC con excitación independiente. La razón por la que proporciona una respuesta de par rápida es porque el par y el fluido están desacoplados. Por lo tanto, pequeños cambios en el voltaje o la corriente del inducido pueden causar cambios notables en la posición o la velocidad del eje. Los servos de CC son los servomotores más utilizados de todos los tipos.
- servomotor de CA
Hay dos tipos de servomotores AC: bifásicos y trifásicos. Principalmente, los servomotores de jaula de ardilla de dos fases se utilizan para aplicaciones de baja potencia. Además, se utiliza un servo de tipo jaula trifásico para sistemas de alta potencia.
Estructura del servomotor
Un servomotor es un motor de CC con cinco partes:
- devanado del estator: Este tipo de bobinado enrollado en la parte estacionaria del motor. También llamado devanado de campo del motor.
- rotor Comenzar: Este tipo de devanado se enrolla alrededor de la parte giratoria del motor. También llamado devanado del inducido del motor.
- cojinete: Hay dos tipos de cojinetes, cojinetes delanteros y cojinetes traseros, que se utilizan para mover el eje.
- eje: El devanado del inducido está unido a una barra de hierro conocida como eje del motor.
- codificador: Dispone de un sensor aproximado que determina la velocidad de giro del motor y las revoluciones por minuto del motor.
Cómo funciona un servomotor
Consta de tres tipos básicos:
- Dispositivo de control
- sensor de salida
- Sistema de retroalimentación
Los servomotores funcionan en el fenómeno de los sistemas automáticos de circuito cerrado. Este sistema de circuito cerrado requiere un controlador. Este controlador consiste en un comparador y una ruta de retroalimentación. Tiene una salida y dos entradas. En este caso, para generar la señal de salida, se utiliza un comparador para comparar la señal de referencia deseada y el sensor detecta esta señal de salida. La señal de entrada al motor se llama señal de retroalimentación. Basado en la señal de retroalimentación, el motor comienza a funcionar. La señal del comparador se denomina señal lógica del motor. Si la diferencia lógica es grande, el motor se encenderá por el tiempo deseado, y si la diferencia lógica es pequeña, el motor se apagará por el tiempo deseado. Básicamente, el encendido/apagado del motor es juzgado por el comparador. El funcionamiento adecuado del motor se puede hacer con la ayuda de un buen controlador.
Control de servomotores:
Los servomotores se pueden controlar mediante el método PWM, es decir, modulación de ancho de pulso. Estos envían señales eléctricas de ancho inconsistente al motor. El ancho de pulso varía de 1 a 2 milisegundos y se repite 50 veces por segundo al servomotor. El ancho del pulso controla la posición angular del eje giratorio. Aquí se utilizan tres términos para describir el control del servomotor: pulso máximo, pulso mínimo y tasa de repetición.
Por ejemplo, El servo gira el motor hacia 0° con un pulso de 1 ms y gira el motor hacia 180° con un pulso de 2 ms. Entre posiciones angulares, el ancho de pulso se intercambia automáticamente. Entonces, el servo gira 90 grados con un pulso de 1,5 ms de ancho.
Todos los servomotores tienen tres cables o conductores. Se usan dos cables de energía positiva y de tierra, y el tercer cable se usa para controlar la señal.
Funcionamiento del servomotor
Un servo tiene un sensor de posición, un motor de CC, un sistema de engranajes y un circuito de control. Los motores de CC funcionan a alta velocidad y bajo par cuando se alimentan con baterías. Esta velocidad es baja y el par es más alto que el conjunto de engranaje y eje conectado al motor de CC. La posición del eje es detectada por un sensor de posición desde su posición bien definida y proporciona información al circuito de control. La señal es decodificada por el circuito de control del sensor de posición y procesada por la dirección de rotación para obtener la posición correcta. Se requiere una fuente de alimentación de 4,8 V a 6 V CC.
Una caja reductora está conectada al eje que reduce las RPM del motor. El eje de salida de la caja reductora es el mismo que el eje de salida del motor conectado al codificador o potenciómetro. La salida del codificador está conectada al circuito de control. El cableado del servomotor también está conectado al circuito de control. El control del motor a través de un microcontrolador hace que el circuito de control mueva el motor en sentido horario o antihorario mediante el envío de una señal en forma de PWM que decodifica el circuito de control para girar el motor en el ángulo requerido, que también gira el eje en el dirección deseada. El codificador envía señales de retroalimentación al circuito de control. Cuando el motor alcanza el ángulo requerido, el circuito de control detiene el motor de acuerdo con la señal recibida del codificador.
Por ejemploSi el motor está a 30 grados y el microcontrolador le da al motor un ángulo de 60 grados, el circuito de control girará el motor en el sentido de las agujas del reloj. Cuando el motor alcanza los 60°, el codificador envía una señal al circuito de control para detener el motor.
Aplicaciones de los servomotores
A continuación se muestran algunas aplicaciones que se utilizan para controlar la velocidad cuando el servo está sobre la cabeza o sobregirando.
- Se utilizan para controlar la posición y el movimiento de los ascensores en los aviones radiocontrolados.
- Desempeñan un papel importante en la información de robótica del robot para un encendido/apagado suave y un posicionamiento preciso.
- Se utilizan en sistemas hidráulicos para mantener fluido hidráulico en la industria aeroespacial.
- También se utiliza en juguetes controlados por radio.
- Se utilizan para extender o reproducir bandejas de discos en dispositivos electrónicos como reproductores de discos DVD y Blu-ray.
- Se utilizan en la industria automotriz para mantener la velocidad del vehículo.
Ventajas y desventajas de los servomotores.
ventaja:
- Cuando pone una carga pesada en el motor tratando de hacerlo girar, el controlador aumenta la corriente a las bobinas del motor.
- Los servomotores permiten un funcionamiento a alta velocidad.
Contras:
- El costo será mayor.
- Los servomotores no son adecuados para un control de rotación preciso porque se retrasan incluso si intentan girar de acuerdo con los pulsos de comando.
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