Servomecanismo
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Servomecanismo . Dispositivo mecánico o electromagnético que sirve para mantener constante una magnitud (tensión eléctrica, presión de un fluido, nivel, etc.) para regularla con arreglo a determinado programa, para fijar en el espacio la posición de un órgano móvil en función de la de otro, etc. Un servomecanismo no es solamente un amplificador capaz de convertir la señal de entrada en una señal de salida lo bastante energética para poder ejercer acciones potentes, sino también, en muchos casos, un órgano dotado de la capacidad de registrar las variaciones que alteran alguna magnitud o parámetro y de proceder a las oportunas regulaciones para volverlo a la normalidad. Generalmente se conoce por la denominación de servo.
Sumario
Descripción
Está constituido por algún tipo de motor, el cual puede rotar o tener un desplazamiento rectilíneo, sensores de posición y/o velocidad, un mecanismo de realimentación y un controlador el cual permite controlar la posición o la velocidad del motor. Es un sistema formado de partes mecánicas y electrónicas que en ocasiones son usadas en robots, con parte móvil o fija. Puede estar formado también de partes neumáticas, hidráulicas y controladas con precisión.
Componentes
Presentan un grupo de componentes que en conjunto caracterizan su funcionamiento. Estos son: circuito de control, potenciómetro interno y el tope mecánico en el eje de salida. Según se modifiquen, se pueden obtener diferentes comportamientos. A continuación se enumeran dichos componentes y las características que se añaden o se eliminan:
1. Con control: El circuito de control se encarga de recibir la modulación tipo pulsos y ordenar al motor situarse en una posición relacionada con la anchura del pulso recibido. Para ello es necesario que esté el potenciómetro, si éste no se encuentra, el circuito de control sólo puede mover el eje del motor hacia la izquierda o hacia
la derecha. Esta característica se puede emplear para evitar usar etapas de potencia para mover el motor, el inconveniente es que se manejan señales de control más complicadas.
2. Sin control: Al quitar el circuito de control se tendrá que usar un circuito de potenciaexterno, pero ahora la señal de control será más sencilla, no será obligatorio generar modulación. Otros inconvenientes se encuentran a la hora de cerrar el bucle. Para ello es necesario utilizar el potenciómetro pero el valor de éste hay que procesarlo
con un circuito exterior.
3. Con potenciómetro: Establece un tipo de tope mecánico. Con él se pueden realizar
bucles cerrados de control. Cuando se tiene el circuito de control el bucle se cerrará internamente. Esto es muy útil en aeromodelismo, ya que, por control remoto indicamos la posición que debe tomar el eje y el propio servomotor se encarga de buscarla y posicionar su eje en ella. De esa forma, no hay que transmitir datos desde el avión hasta el mando de control remoto. Si no hay circuito de control el bucle se tendrá que cerrar externamente.
4. Sin potenciómetro: Se elimina el primer tope mecánico y la posibilidad de cerrar el bucle. Si se mantiene el circuito de control se puede realizar un control izquierda-
derecha en bucle abierto por medio de los pulsos, evitando poner un circuito de potencia externo.
5. Con topes mecánicos: Sólo se tienen giros limitados, su aplicación es muy útil en
brazos robots, pinzas, manipuladores, mecanismos ON/OFF, aeromodelismo, etc.
6. Sin topes mecánicos: Se eliminará el tope del rodamiento y el potenciómetro, por lo
tanto se pierde la posibilidad de cerrar el bucle internamente.
Clasificación
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. Si lo que se desea controlar es la posición de un servomecanismo, como en este caso, en lugar de un tacómetro (que es para medir velocidad) necesitamos un encoder de posición. Si hablamos de un servo cuyo movimiento es giratorio, será necesario un encoder (un detector que codifica la posición) que nos dé un valor diferente a su salida según cual sea su posición en grados.
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 señal está separada por unos 3,3 ms. La separación entre pulsos varía en cada marca de servo digital, pero el ritmo de llegada de los pulsos es de al menos 300 veces por segundo versus 50 a 100 en un analógico. La ventaja de los digitales se reduce un poco cuando se habla de consumo (algo muy importante en, por ejemplo, un avión radiocontrolado, pero también en los robots), ya que el consumo del circuito y de los ajustes más continuados produce un gasto mayor de energía, y también un mayor desgaste del motor. Los mismos son capaces de memorizar parámetros de programación, que varían de acuerdo a cada fabricante pero en general son:
- Se puede programar el sentido de giro como «normal» o «inverso».
- Se puede variar la velocidad de respuesta del servo.
- Se puede programar una posición central (o posición neutra) diferente, sin afectar los radios de giro.
- Se pueden determinar diferentes topes de recorrido para cada lado.
- Es posible programar qué debe hacer el servo en caso de sufrir una pérdida de señal.
- Es posible programar la resolución, es decir cuánto se mueve el control en el radio sin obtener un movimiento en el servo.
Estos valores pueden ser fijados en los servos utilizando aparatos destinados a la programación, que son específicos para cada marca o modelo.
Actualidad
En los años presentes, con mucho desarrollo en el campo de la cibernética y la robótica, existen modelos muy avanzados que se usan en máquinas herramientas automáticas, antenas de rastreo de satélites, sistemas de rastreo astronómico en telescopios, sistemas de navegación automáticos, y sistemas de control de cañones antiaéreos.
Fuentes
- Mingot,Tomás de Galiana. Pequeño Larousse de Ciencias y Técnicas. Pág.931
- https://www.ctrl.cinvestav.mx/~garrido/lineasdeinvest_rgarridoo.html#:~:text=Un%20servomecanismo%20est%C3%A1%20constituido%20por,o%20la%20velocidad%20del%20motor.
- https://es.wikipedia.org/wiki/Servomecanismo
