CORPORACIÓN UNIVERSITARIA DEL META – ROBOTICA
Laboratorio Electiva de profundización robótica “control de un servo motor” Luis Alexander Piñeros Garzón, Cesar Augusto Herrera Riaño Corporación Universitaria del Meta Programa de ingeniería electrónica Villavicencio, Colombia Lucho852@hotmail.es cesar_herrera90@hotmail.com Resumen—
también se usan en radio control, títeres, y por supuesto, en robots.
En la siguiente práctica de laboratorio se va a implementar, el funcionamiento de un servo motor el cual girara dependiendo del sentido de giro del potenciómetro (resistencia variable) es decir por el pasara un voltaje o una corriente, la velocidad de giro dependerá de la frecuencia de la conmutación de la corriente o voltaje la cual variaremos con el potenciometro y a su vez el torque dependerá de la capacidad que pueda manipular el servo y el voltaje aplicado el cual oscila entre 4.5 y 6 v Palabras clave: motor servo, tensión, corriente, giro, torque , Angulo de giro .
Abstract
In the next lab is to implement, the performance of a servo motor which revolved depending on the direction of rotation of the potentiometer (variable resistor) that is passed by a voltage or current, the speed depends on the frequency switching the current or voltage which vary them with the potentiometer and in turn the torque depends on the ability to manipulate the servo and applied voltage which ranges between 4.5 and 6 v Keywords: servo motor, voltage, current, rotation, torque, rotation angle
Un servomotor es un motor eléctrico que tiene la capacidad de ser controlado, tanto en velocidad como en posición. Los servos se utilizan frecuentemente en sistemas de radio control y en robótica, pero su uso no está limitado a éstos. Es posible modificar un servomotor para obtener un motor de corriente continua que, si bien ya no tiene la capacidad de control del servo, conserva la fuerza, velocidad y baja inercia que caracteriza a estos dispositivos.
2. OBJETIVOS Reconocer las características y funcionamiento básico de los servomotores. Realizar la implementación del circuito de control para un servomotor. Desarrollar el movimiento o giro de un motor servo. Conocer los diferentes sentidos de giro de un motor servo.
INTRODUCCION
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. Este puede ser llevado a posiciones angulares específicas al enviar una señal codificada. Con tal de que una señal codificada exista en la línea de entrada, el servo mantendrá la posición angular del engranaje. Cuando la señala codificada cambia, la posición angular de los piñones cambia. En la práctica, se usan servos para posicionar superficies de control como el movimiento de palancas, pequeños ascensores y timones. Ellos
3. MARCO TEÓRICO El motor del servo tiene algunos circuitos de control y un potenciómetro (una resistencia variable) esta es conectada al eje central del servo motor. En la figura se puede observar al lado derecho del circuito. Este potenciómetro permite a la 1
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circuitería de control, supervisar el ángulo actual del servo motor. Si el eje está en el ángulo correcto, entonces el motor está apagado. Si el circuito chequea que el ángulo no es el correcto, el motor girará en la dirección adecuada hasta llegar al ángulo correcto. El eje del servo es capaz de llegar alrededor de los 180 grados. Normalmente, en algunos llega a los 210 grados, pero varía según el fabricante. Un servo normal se usa para controlar un movimiento angular de entre 0 y 180 grados. Un servo normal no es mecánicamente capaz de retornar a su lugar, si hay un mayor peso que el sugerido por las especificaciones del fabricante.
mayor de 1.5ms, el eje se acercará a los 180 grados.
Como se observa en la figura, la duración del pulso indica o dictamina el ángulo del eje (mostrado como un círculo verde con flecha). Nótese que las ilustraciones y los tiempos reales dependen del fabricante de motor. El principio, sin embargo, es el mismo. Para los servomotores marca Hitec: 0.50 ms = 0 grados, 1.50 ms = 90 grados y 2.5 ms = 180 grados.
La cantidad de voltaje aplicado al motor es proporcional a la distancia que éste necesita viajar. Así, si el eje necesita regresar una distancia grande, el motor regresará a toda velocidad. Si este necesita regresar sólo una pequeña cantidad, el motor correrá a una velocidad más lenta. A esto se le llama control proporcional.
4. MATERIALES
Fuente de voltaje. Multímetro. Servomotor. Elementos electrónicos.
f 5. PROCEDIMIENTO
El cable de control se usa para comunicar el ángulo. El ángulo está determinado por la duración de un pulso que se aplica al alambre de control. A esto se le llama PCM Modulación codificada de Pulsos. El servo espera ver un pulso cada 20 milisegundos (.02 segundos). La longitud del pulso determinará los giros del motor. Un pulso de 1.5 ms., por ejemplo, hará que el motor se torne a la posición de 90 grados (llamado la posición neutra). Si el pulso es menor de 1.5 ms., entonces el motor se acercará a los 0 grados. Si el pulso es
a) Realizar el circuito de control de un servo el cual se muestra en la figura, teniendo en cuenta que los servos están provistos de un amplificador, piñoneria de reducción y un potenciómetro de realimentación todo incorporado. Ellos tienen tres cables de conexión eléctrica; Vcc, GND, y entrada de
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control.
c) C) Generar una tabla donde se especifican mínimo 5 movimientos del servo a diferentes ángulos indicando el valor de ms utilizado para cada movimiento. Tabla1. Angulo (°)
.
Longitud ancho de pulso (mseg.) 1mseg 1.16mseg 1.5mseg 2mseg 2.5mseg
0° 30° 90° 120° 180°
Donde se muestra el Angulo de giro del servo y la longitud del ancho de pulso
Tabla 2. Angulo de giro
foto en la cual apreciamos el montaje del circuito de control de un servo motor.
b) Realizar el movimiento del servo indicando la cantidad de grados a los cuales girará, para ello se debe calcular la longitud (ancho) del pulso de la siguiente forma, si se desea que el servo se mueva a razón de 30 grados, entonces se dice que 0 grados corresponden 1ms, 120 grados = 2ms => 30 grados =1.16ms. Así, se envían pulsos de 1.16ms, para generar el movimiento.
Potenciómetro (resistencia variable) 1,6 kΩ 3,3 kΩ 5 kΩ 6,6 kΩ 8,3kΩ
30° 60° 90° 120° 150°
Donde se aprecia el Angulo de rotación del servo y la variación del potenciómetro (resistencia variable)
simulacion R3 220k
R2 10k
15%
RV1
U1
8
10k
9V
3 7
Q
VCC
BAT1
R
4
+88.8
Q1
R1
2N3904 10k
DC
R4
CV
5
C1
TH
1
6
GND
15k
TR
2
NE555
100n
C2 100n
Donde se aprecia el montaje del circuito de control de un servo
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Este tipo de dispositivo se usan servos para posicionar superficies R3 220k
R2
A B
100%
0°
180° C
U1
8
10k
9V
3 7
Q
VCC
BAT1
de control como el movimiento de
90°
10k
RV1
R
4
+39.6
Q1
R1
palancas, pequeños ascensores y
D
2N3904 10k
DC
R4
CV
timones.
5
TH
1
6
GND
15k
C1
TR
2
NE555
Un motor servo tiene la capacidad
100n
C2 100n
de controlar tanto su velocidad como su posición.
BIBLIOGRAFÍA “Sensores y acondicionadores de señal: Prácticas”, Ramón Pallas. Publicado por Marcombo, S.A., 2007. “Instrumentación electrónica”, Miguel Ángel Pérez García y otros. Editorial: Thomson Paraninfo S.A.
CONCLUSIONES Al
terminar
la
práctica
“Guía para mediciones electrónicas y prácticas de laboratorio”, Stanley Wolf y Richard F.M. Smith, Editorial: Prentice Hall Hispanoamericana S.A. 1992.
de
laboratorio se resaltan impórtales puntos de vista tales como: El eje del servo es capaz de llegar
7. ANEXOS (simulaciones, gráficas, manuales, etc.)
alrededor de los 180 grados, es decir van desde los 0° hasta los 180°. Estos
motores
importancia
son
de
Hacer las mediciones y cálculos necesarios para el circuito de control del servomotor.
suma
cuando requerimos
mover o manipular un objeto que
Presentar la simulación del circuito de control del servomotor.
sea de suma precisión.
Anotar las conclusiones de la práctica.
la capacidad de control del servo,
El informe de la práctica de laboratorio debe ser elaborado y entregado en formato PAPER IEEE.
conserva la fuerza, velocidad y baja inercia que caracteriza a estos dispositivos.
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