UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA “Máquinas Eléctricas” Octavo “B” Grupo3 TEMA: Servomotores Integrante: Chicaisa Darwin Chisaguano Alex Cholota Jonathan Guananga Luis Docente: Ing. Victor Espin Fecha: 15/01/2020 Período Académico Octubre 2020 – Febrero 2021 ÍNDICE Tema: ............................................................................................................................................ 3 Objetivos General ........................................................................................................................ 3 Objetivos Específicos................................................................................................................... 3 INTRODUCCIÓN ................................................................................................................... 3 CARACTERÍSTICAS ............................................................................................................ 4 Características generales .................................................................................................... 4 Partes de un servomotor ......................................................................................................... 4 Tipos de servomotores............................................................................................................. 5 Según su rotación..................................................................................................................... 5 • Servomotores con rango de giro restringido. ............................................................ 5 • Servomotores de rotación continua. .......................................................................... 6 Según sistema mixto ................................................................................................................ 6 • Servomotores corriente continua CC. ....................................................................... 6 • Servomotor corriente alterna CA. ............................................................................. 7 • Servomotores Brushless o de imán duradero. .......................................................... 7 • Motor paso a paso. ...................................................................................................... 8 Servomotor OMRON .............................................................................................................. 8 Series Estándar según OMRON............................................................................................. 9 Ventajas de los servomotores ................................................................................................. 9 Desventajas............................................................................................................................... 9 Como funciona ................................................................................................................... 10 Componentes de un servo motor .......................................................................................... 10 Giro de un servomotor ...................................................................................................... 11 Funcionamiento ..................................................................................................................... 12 Conexión ................................................................................................................................. 13 Aplicaciones ........................................................................................................................... 13 Conclusiones .............................................................................................................................. 14 Recomendaciones....................................................................................................................... 14 Bibliografía ................................................................................................................................ 15 Tema: SERVOMOTORES Objetivos General • Investigar las funcionalidades de los servomotores para tener una mayor información de estos motores y los diferentes trabajos para los cuales fueron diseñados. Objetivos Específicos • Buscar los diferentes los tipos de servomotores según sus características mas usadas para saber en que maquinas o robot están siendo usado en la vida laboral. • Analizar el funcionamiento del servomotor para así poder aplicar en la industria • Investigar y estudiar la estructura de los servomotores cuales son sus ventajas y desventajas. INTRODUCCIÓN Los servos son un tipo excepcional de motor de corriente continua que se caracteriza por su capacidad de situarse rápidamente en cualquier situación dentro de su alcance de trabajo. Para ello, el servomotor trabaja un tren de latidos que se compara con el desarrollo a realizar. En su mayor parte se componen de un potenciador, un motor, un marco de disminución compuesto de ruedas dentadas y un circuito de entrada, todo en una caja similar de pequeñas medidas. El resultado es un servo de posición con un alcance de trabajo de alrededor de 180°. [1] Se supone que el servo es un aparato con un centro controlado de exhibición, ya que puede dirigirse a lugares precisos explícitos impartiendo un signo codificado. Sin embargo, mientras haya una señal codificada en la línea de información, el servo mantendrá la situación precisa del material. En el momento en que la señal codificada cambia, la situación precisa de los piñones cambia. Poco a poco, los servos se utilizan para situar los componentes de control, por ejemplo, interruptores, pequeños ascensores y timones. También se utilizan en el control por radio, maniquíes y, obviamente, en los robots. Los servos son increíblemente valiosos en la tecnología mecánica. Los motores son pequeños. Un motor como el de las fotos de arriba tiene un hardware de control interno y es increíblemente asombroso por su tamaño. Un servo ordinario o estándar como el HS-300 de Hitec da una fuerza de 3 kg-cm a 4,8 V, que es suficiente para su tamaño, sin quemar mucha energía. La corriente requerida depende del tamaño del servo. Regularmente el fabricante muestra qué corriente devora. Eso no significa mucho si todos los servos se mueven constantemente. La corriente depende fundamentalmente de la fuerza, y puede superar un amperio si el servo está enclavado. [1] CARACTERÍSTICAS Estos servos tienen un amplificador, un servomotor, un reductor y un potenciómetro de retroalimentación; todos ellos incorporados en el mismo conjunto. Este es un servo de posición (lo que significa que le dices a qué posición debe ir), con un rango de aproximadamente 180 grados. [1] Tienen tres cables de conexión eléctrica; Vcc, GND, y control. Para controlar un servo, ordenas un cierto ángulo, medido desde 0 grados. Le envías una serie de pulsos. En un tiempo de encendido de pulsos indica el ángulo en el que debe posicionarse; 1ms = 0 grados, 2.0ms = máximo. grado (alrededor de 120) y algún valor entre ellos da un ángulo de salida proporcional. Generalmente se considera que en 1.5ms es el "centro". Entre los límites de 1 ~ 2ms están las recomendaciones de los fabricantes, usted normalmente se puede utilizar un rango mayor de 1,5ms para obtener un ángulo mayor e incluso 2ms para un ángulo de rendimiento de 180 grados o más. El factor limitante es el tope del potenciómetro y la mecánica de límites incorporada en el servo. Un zumbido normalmente indica que estás forzando el servo, entonces debería disminuir un poco. [1] El par: fuerza que es capaz de hacer en su eje. El par también se puede llamar torque. Se suele expresar en Kg/cm, por ejemplo, 3Kg/cm. A mayor par, mayor corriente de consumo del servo, pero no Velocidad: suelen consumir velocidad mucho, dependiendo angular o del tipo de de servomotor. rotación. Normalmente la tensión de alimentación de los servos en c.c. está entre 4 y 8V (voltios). [2] Características generales Partes de un servomotor Este compuesto por: Motor electico: este se encarga de generar el movimiento, a través de su eje. [2] [2] [2] Sistema de regulación: está formado por engranajes esta es actuada en el motor que regula su velocidad y el par. Atreves de los engranajes, principalmente rueda dentadas, podemos aumentar la velocidad y el par disminuir. [2] Sistema de control: o sensor circuito electro que es capaz de controlar el movimiento del motor a través de pulso eléctricos. [2] Potenciómetro: el eje central está conectado al motor que nos permite saber en todo momento el ángulo en que e [2]stá situado el eje del motor [2] Nota: el potenciómetro es una resistencia eléctrica variable. [2] Tipos de servomotores ayuda en diversas áreas modernas, por ejemplo, la minería y el desarrollo. Además, en la exhibición de vehículos terrestres, marítimos y aéreos. Actualmente son las columnas sobre las que se sostiene la mecánica avanzada. Sus materiales siguen siendo investigados para hacerlos más razonables ya que ahora son efectivos [1]. Figura1: Servomotores Fuente: [2] Como encarnan los motores por tamaños, potencias y usos es desconcertante debido al increíble surtido de servomotores que existen, la caracterización o división que generalmente se hace de este tipo de motores, se basa únicamente en si pueden girar su buje 360º, esto divide a los servomotores en dos grupos, servomotores de pivote persistente o servomotores de giro o revolución restringida [2]. Según su rotación • Servomotores con rango de giro restringido. Son los más reconocidos. Permiten una revolución del cubo de 180 grados. Independientemente de no tener un pivote total ya que, como su nombre lo indica, su alcance de revolución es restringido, pueden ser ajustados para llenar como los motores acompañantes que se pueden encontrar en los sectores comerciales y van desde 1,5 dólares a miles dependiendo de sus características [1]. Figura2: Servomotores giro limitado Fuente: [3] • Servomotores de rotación continua. Son como un motor de costumbre, pero con las características y ventajas de un servo. Son aptos para girar 360 grados. Dan, por lo tanto, un giro total. Es concebible controlar los dos su posición y su velocidad en un momento dado. Estos servomotores funcionan de esta manera ya que desacoplan el potenciómetro del eje del motor. Esto garantiza que no se examine la situación del eje y que haya un desarrollo persistente. El servomotor no puede ser detenido por no saber en qué posición debe hacerlo debido a que la revisión es absurda. Estos servos tienen tres tipos de desarrollo: girando en el sentido de las agujas del reloj, en el sentido contrario a las agujas del reloj y deteniéndose. También, puedes cambiar la velocidad de giro. Lo único que no debería ser posible con este tipo de servos es mover un número específico de grados y luego detenerse [1]. Figura3: Servomotores rotación continua Fuente: [4] Según sistema mixto • Servomotores corriente continua CC. Los más conocidos y razonables, pero no los más utilizados en todos los campos. Su actividad se obtiene de la utilización de un pequeño motor de corriente continua. Este servomotor está limitado por el equilibrio de la anchura de latidos (PWM) [1]. Figura4: Servomotores CC Fuente:[5] • Servomotor corriente alterna CA. La parte focal, el motor, es CA. Se pueden utilizar con los flujos más impresionantes y que su utilidad cambia para mover enormes potencias [1]. Figura5: Servomotores CA Fuente:[5] • Servomotores Brushless o de imán duradero. Brushless, significa "sin escobillas" en inglés, y por lo tanto es un tipo alternativo. Se utilizan para fuerzas o poderes enormes y para altas velocidades. Son los más utilizados en el negocio. Dependen de motores síncronos [1]. Figura6: Brushless Fuente:[5] • Motor paso a paso. Particularmente apropiado para el campo de la mecánica avanzada. El motor eléctrico que lo crea tiene una inconsistencia con el resto. No pivota, sin embargo, progresa en una "progresión". De ahí su nombre. Se mueven por el número de grados y no hacen giros completos. Cada número específico de grados es una etapa y se mueven por los latidos del corazón que se le aplican [1]. Figura7: Stepper Fuente:[5] Servomotor OMRON Figura8: Servo-OMRON Fuente: [8] Series Estándar según OMRON Figura9: Estándar-OMRON Fuente: [8] Ventajas de los servomotores • Torque de momento de fuerza, que permite control de procesos muy fino y con ventajas como cambio de ciclos de posicionamiento por programación de PLCs o sistemas de posicionamiento dedicado, los servomotores eléctricos son DC o AC, los servos motores de última generación son AC a 220 VAC o 380VAC. [2] • Si se coloca una carga pesada en el motor, el conductor aumentará la corriente en la bobina del motor mientras intenta girar el motor. Básicamente, no hay ninguna condición fuera de los pasos. [2] • El funcionamiento a alta velocidad es posible [2] • Es sumamente poderoso para su tamaño (mucho torque). • -Potencia proporcional para cargas mecánicas. • -No consume mucha energía. [2] Desventajas • Dado que el servomotor trata de girar de acuerdo a los pulsos de mando, pero se queda atrás, no es adecuado para el control de precisión de la rotación. • Cuando está parado, el rotor del motor continúa moviéndose hacia adelante y hacia atrás con un pulso, por lo que no es adecuado si necesita evitar la vibración. • No es posible cambiar las características eléctricas del motor por tanto no se puede cambiar la velocidad del mismo. • Esta limitado por el circuito de control a únicamente variar de 0° a 180°. • Su construcción puede ser costosa. [2] • -Poder controlar varias secuencias de posiciones, es difícil sin utilizar sistemas basados con micros [2] Como funciona Los servomotores están limitados por el envío de un latido eléctrico de ancho variable, o equilibrio de ancho de latido (PWM), a través del enlace de control. Hay un latido básico, un latido mayor y una tasa de redundancia. Comúnmente, un servomotor puede girar 90° hacia cualquier camino para un desarrollo total de 180°. La situación imparcial del motor se caracteriza por la posición en la que el servo tiene una medida similar de pivote esperado tanto en sentido horario como antihorario. El PWM enviado fuera del motor decide la situación del eje, y depende de la amplitud del golpe enviado a través del enlace de control; el rotor girará a la posición ideal. [3] El servomotor espera ver un latido cada 20 milisegundos (ms) y la duración del mismo decidirá hasta qué punto pivota el motor. Por ejemplo, un latido de 1,5 ms hará que el motor pivote hasta la posición de 90°. En el caso de que el tiempo sea inferior a 1,5ms, se mueve en sentido contrario a las agujas del reloj hasta la posición de 0°, y si el tiempo es más prominente que 1,5ms, el servo girará en sentido de las agujas del reloj hasta la posición de 180°. [3] Figura 10: Funcionamiento del servomotor Fuente: [3] Componentes de un servo motor Los servomotores pueden ser del tipo AC o DC, siendo los servomotores AC generalmente apropiados para aplicaciones de velocidad consistente y los servomotores DC para aplicaciones de velocidad variable. [3] La entrada normalmente viene dada por un codificador o codificador - ya sea interior o exterior del motor - o por un revolvedor. En las aplicaciones que requieren una localización exacta, se pueden utilizar dos artilugios de entrada: uno en el motor para comprobar la exposición del motor y otro en el montón para confirmar la situación real del montón. [3] Un servo accionamiento intensifica la señal de un regulador experto dando la corriente (potencia) adecuada al motor para crear velocidad y producir fuerza. En un motor rotativo, la corriente corresponde a la fuerza, por lo que el servo accionamiento controla directamente la fuerza suministrada por el motor. Esencialmente, en un motor directo, la corriente es relativa a la potencia, por lo que el servo accionamiento controla la potencia creada por el motor. [3] El servo controlador (también conocido como controlador de movimiento) puede ser considerado como el cerebro del servosistema. Aquí es donde reside el perfil de movimiento, incluyendo la aceleración, la velocidad y la desaceleración deseadas. El controlador envía señales al accionamiento, lo que hace que el motor ejecute el movimiento deseado. El controlador también tiene la importante tarea de cerrar el bucle en el sistema leyendo constantemente la retroalimentación del codificador y modificando la señal al motor (a través del variador) para corregir cualquier error en la posición real en relación con la velocidad o el par deseados. [3] Figura11: partes de un servo motor Fuente: [3] Giro de un servomotor Por ello, con los servomotores podemos hacer una amplia gama de desarrollos de forma controlada, por ejemplo, en la tecnología mecánica para controlar el desarrollo de un brazo robótico o en los marcos de control de radio. [3] La gran mayoría de los servomotores utilizados son de corriente inmediata, sin embargo, hay adicionalmente en corriente rotativa. [3] Figura12: Giro de un servomotor Fuente: [3] Funcionamiento Como hemos dicho, el control del servo está terminado por los métodos de los latidos eléctricos. Un servo cuyas estimaciones potenciales de la señal de información (los latidos) están en algún lugar en el rango de 1,5ms y 2,5 ms, que posicionan el motor en los dos cierres de revolución (0° y 180°, individualmente) [5]. Figura13: latidos Fuente:[5] En caso de que el ritmo se mantenga durante 1,5ms, el motor se mueve de la situación subyacente a la posición de transición (giro de 90º). En el caso de que mantenga el ritmo 2,5ms el motor va a la última posición (giro de 180º). En el caso de que mantenga el ritmo más de 2,5ms el motor no girará nada más, ya que el potenciómetro del cubo reconocerá que está en la posición final, y normalmente sonará un zumbido para mostrar que está hacia el final de su movimiento. El valor de 1,5ms mostraría la posición focal o imparcial (90º), mientras que otras estimaciones de latidos lo dejan en posiciones intermedias. La posición del cúmulo para los latidos medios es básica, sólo hay que aplicar un estándar de tres [5]. Figura14: Valores ms Fuente:[5] Conexión Un servomotor tiene 3 cables: • Un enlace rojo para la energía (el positivo). El voltaje de reserva depende del servo. • Un cable negro para establecer (el negativo o GND). • Un cable blanco que es la línea de control a través de la cual se envía el letrero imparte el punto en el que debe estar situado por el latido. Este cable irá al regulador. Típicamente los reguladores están destinados a asociar los 3 cables en ellos, ya que también tienen asociaciones de potencia para el servo [5]. Figura15: Conexión Fuente:[5] Aplicaciones Los modernos servomotores (para uso mecánico) tienen un enorme número de empleos. Algunos de ellos pueden ser: Robótica, brazos, zoom de una cámara, entradas programadas de un ascensor, en las impresoras para el control de avance y retroceso del papel, dispositivos de máquinas, robots mecánicos, marcos de creación, vehículos de control de radio, en el timón de los aviones, timones [5].. Figura16: Brazo Fuente: [6] En los marcos de posicionamiento global orientados al sol, para el desarrollo de tableros basados en la luz solar hacia el sol, se utilizan igualmente servomotores. En las máquinas de procesamiento, máquinas, morder las máquinas de corte de polvo, y así sucesivamente, que son máquinas utilizadas en la industria para hacer cortes, los servomotores se utilizan para controlar los cortes y hacerlos excepcionalmente exactos [5]. Conclusiones • Existe un amplio surtido de servomotores en los que pasan de las piezas actuales a su incentivo monetario hay igualmente servos que sólo tienen unas pocas posiciones. Por ejemplo, en la remota posibilidad de que mantuviéramos el ritmo por debajo de 1.5ms el motor se mantendría en su posición subyacente. Para ritmos en el rango de 1.5ms y 2.5ms el motor estaría en la posición media de la carretera y para ritmos más prominentes que 2.5 se pondría en la última posición (sólo 3 posiciones). • Obviamente, no tienes que darte cuenta de cómo un servo intenta utilizarlo, pero de manera similar a la mayoría de los marcos electrónicos, cuanto más comprendes, más entradas se abren para que crezcan las tareas y las capacidades de aventura. Independientemente de si eres un fanático del desarrollo de robots, un moderno ingeniero de marcos de trabajo, un especialista en mantenimiento, un administrador de creación o simplemente un inquisitivo • Recomendaciones • Revisar los manuales de los servomotores para realizar las selecciones mas eficientes para el trabajo o investigar las características. • Consultar su funcionamiento para saber que puede realizar y que limitantes tiene antes de realizar el trabajo. • Comprobar que las conexiones de los cables de los servomotores Bibliografía [1] «docplayer,» 14 9 2017. [En línea]. Available: https://docplayer.es/30635040Servomotores-introduccion-introduccion-composicion-funcionamiento-control-pwmcircuito-driver.html. [2] «SRVOMOTORES,» [En línea]. https://www.areatecnologia.com/electricidad/servomotor.html. Available: [3] «MaquiClick,» [En línea]. Available: https://www.fabricantes-maquinariaindustrial.es/tipos-de-servomotores/. [Último acceso: 15 01 2021]. [4] «Zona Maker,» [En línea]. Available: https://www.zonamaker.com/electronica/introelectronica/componentes/motores/servo-motores. [Último acceso: 15 01 2021]. [5] «Cambal,» [En línea]. Available: https://rambal.com/servomotor/167-micro-sg90-9gservo-motor-180.html. [Último acceso: 15 01 2021]. [6] «BricoGeek,» [En línea]. Available: https://tienda.bricogeek.com/motores/118servomotor-de-rotacion-continua-sm-s4303r.html. [Último acceso: 15 01 2021]. [7] «Servomotor,» [En línea]. Available: https://www.areatecnologia.com/electricidad/servomotor.html. [Último acceso: 15 01 2021]. [8] «SlidePlayer,» [En línea]. Available: https://slideplayer.es/slide/1589570/. [Último acceso: 15 01 2021]. [9] c. d. f. t. p. l. industria, «aula 21,» https://www.cursosaula21.com/que-es-un-servomotor/. [En línea]. Available: [10] «Amazon,» [En línea]. Available: https://www.amazon.es/KKmoon-rob%C3%B3ticobricolaje-mec%C3%A1nico-abrazadera/dp/B07WZTWRY6. [Último acceso: 15 01 2021].
