microcontroladores pic

MICROCONTROLADORES PIC
SERVOMOTORES
Teoría de
ServoMotores 01
servomotores
Introducción
• Los servomotores, son dispositivos que se
caracterizan por su capacidad para situar un eje
en cualquier posición dentro de su rango de
operación (normalmente de 0º a 180º).
• Para ello, el servomotor espera un tren de
pulsos que le indicará el movimiento a realizar.
• Las partes que componen un servomotor son:
™Motor de CC
™Circuitería de control
™Engranajes reductores
CCFF D.P.E. MÓDULO DE PROYECTOS
servos 001
2
Servomotor y elementos de adaptación
servomotores
•
CCFF D.P.E. MÓDULO DE PROYECTOS
servos 001
3
Partes de un servomotor
servomotores
•
Eje
Eje
CCFF D.P.E. MÓDULO DE PROYECTOS
servos 001
4
Partes de un servomotor
servomotores
•
CCFF D.P.E. MÓDULO DE PROYECTOS
servos 001
5
servomotores
Conexión
• Los servomotores disponen de tres cables de
conexión,
dos
de
ellos
son
alimentación
(normalmente entre 4 y 8 V.) y el tercero sirve para
aplicar la señal de control que será un tren de pulsos.
• Los colores utilizados por la mayoría de fabricantes
es:
• Rojo: alimentación + Vcc (~ +5volts);
• Negro ó Marrón: conexión a tierra (GND);
• Blanco , Amarillo ó Naranja , es la línea de control por
la que se le envía la señal de control para indicar el
ángulo en el que se debe posicionar.
CCFF D.P.E. MÓDULO DE PROYECTOS
servos 001
6
servomotores
Funcionamiento
• Para posicionar un servo, tenemos que aplicarle un
pulso, de duración y frecuencia específica . Siendo
de dicho pulso el que indicará el ángulo de giro del
motor.
• Es importante destacar que para que un servo se
mantenga en la misma posición durante un cierto
tiempo, es necesario enviarle continuamente el pulso
correspondiente. De este modo, si existe alguna
fuerza que le obligue a abandonar esta posición, este
se opondrá al cambio.
CCFF D.P.E. MÓDULO DE PROYECTOS
servos 001
7
servomotores
Funcionamiento
¾
Si se deja de enviar pulsos (o el intervalo entre
pulsos es mayor del máximo) entonces el servo
perderá fuerza y dejará de intentar mantener su
posición, de modo que cualquier fuerza externa
podría desplazarlo.
¾
El tren de pulsos de pulsos que controla al
servo, normalmente debe poseer una frecuencia
entre 50 y 100 Hz. Lo que nos da periodos entre 10
y 20 ms.
¾ La duración del tiempo en alta suele estar
comprendida entre 0.9 ms y 2.1 ms., siendo el
valor de reposo (posición central) de 1.5 ms
CCFF D.P.E. MÓDULO DE PROYECTOS
servos 001
8
Funcionamiento
servomotores
•
La siguiente tabla nos da los valores de
control y la disposición de cables para algunos
servos:
CCFF D.P.E. MÓDULO DE PROYECTOS
servos 001
9
Funcionamiento
El posicionamiento del servo atendiendo a las
señales de control sería el siguiente:
servomotores
•
CCFF D.P.E. MÓDULO DE PROYECTOS
servos 001
10
Funcionamiento
Parte de la información contenida en el manual
de un servo Hitec es la siguiente:
servomotores
•
CCFF D.P.E. MÓDULO DE PROYECTOS
servos 001
11
servomotores
Funcionamiento
• En el manual de HITEC se indica la duración para
posicionar el servo en las tres posiciones clásicas
(extremos y central), pero también es posible
seleccionar
otras
posiciones
intermedias,
calculemos el valor del pulso para ellas:
Duración del pulso para un extremo: 0.9 ms.
Duración del pulso para el otro extremo: 2.1 ms.
Incremento de tiempo: 2.1-0.9 = 1.2 ms.
Recorrido con el anterior incremento de tiempo: 180º
• Operando (Δ tiempo ÷ Recorrido), obtenemos que
por cada 6,6 µs de incremento en el tiempo en alta,
el servo avanza 1 grado.
CCFF D.P.E. MÓDULO DE PROYECTOS
servos 001
12
Funcionamiento
servomotores
•
Resumimos lo anterior en una tabla, y para los valores
más usuales:
Tiempo en Alta
Posición
Tiempo en Alta
Posición
900 µs
0º
1500µs
90º
1000 µs
15º
1600µs
105º
1100 µs
1200µs
1300µs
1400µs
1500µs
30º
45º
60º
75º
45º
1700µs
1800µs
1900µs
2000µs
2100µs
120º
135º
150º
165º
180º
CCFF D.P.E. MÓDULO DE PROYECTOS
servos 001
13
servomotores
Recomendaciones
1.- Es muy recomendable utilizar dos fuentes de
alimentación en las aplicaciones, una para los
motores y servos y otra para la electrónica de control
(microntrolador). Pero recuerda que todas las líneas
de masa deberán estar unidas.
2.- Si usas cables demasiado largos para controlar los
servos, es probable estos tengan movimientos no
deseados, ello es debido a que el cable se comporta
como una antena y cuanto más largo es el cable, más
vulnerable es al ruido electromagnético pudiendo
incluso ser perturbado por señales de otros servos.
Esto se soluciona utilizando cable blindado (coaxial),
pero no olvides conectar el blindaje a masa.
CCFF D.P.E. MÓDULO DE PROYECTOS
servos 001
14
Recomendaciones
servomotores
3.- Procura no forzar los servos. Un servo con un
funcionamiento correcto NO se debe de calentar. Si se
calienta es que le estás obligando a realizar un
esfuerzo superior al que es capaz de desarrollar.
4.- Respeta los tiempos que facilita el fabricante en
cuanto a refresco de la señal de posicionamiento.
Si la señal de refresco llega mas tarde de lo
recomendado por el fabricante, el servo durante cierto
tiempo estará sin control.
¾
Por el contrario si se efectúa antes de tiempo, se
puede interferir con la temporización y el servo
emitirá un zumbido, y vibrará.
¾
CCFF D.P.E. MÓDULO DE PROYECTOS
servos 001
15
servomotores
Funcionamiento del servo Futaba S3003
• Los datos que poseemos de los servos FUTABA y
para posicionar el servo en las tres posiciones
clásicas (extremos y central) son:
Duración del pulso para un extremo: 0.3 ms.
Duración del pulso para el otro extremo: 2.1 ms.
Incremento de tiempo: 2.1-0.3 = 1.8 ms.
Recorrido con el anterior incremento de tiempo: 180º
• Operando (Δ tiempo ÷ Recorrido), obtenemos que
por cada 10 µs de incremento en el tiempo , el servo
avanza 1 grado.
CCFF D.P.E. MÓDULO DE PROYECTOS
servos 001
16
Funcionamiento
servomotores
• Resumimos lo anterior en una tabla, y para los
valores más usuales de posicionamiento el valor
del tiempo en alta:
Tiempo en Alta
300 µs
400 µs
500 µs
600µs
700µs
800µs
900µs
1000µs
1100µs
1200µs
Posición
0º
10º
20º
30º
40º
50º
60º
70º
80º
90º
CCFF D.P.E. MÓDULO DE PROYECTOS
Tiempo en Alta
1300µs
1400µs
1500µs
1600µs
1700µs
1800µs
1900µs
2000µs
2100µs
servos 001
Posición
100º
110º
120º
130º
140º
150º
160º
170º
180º
17