Caracterización de un servomotor

Objetivo

Con esta práctica el alumno obtendrá  conocimiento acerca de los servomotores o servos,  así como su funcionamiento y las características principales. También podrá caracterizar este actuador que es usado en instrumentación para poder aplicarlos a proceso industriales.

Introducción

Además de su aplicación en la robótica, el servomotor ha sido parte esencial de los procesos industriales simples y sofisticados, por su capacidad de ubicarse en cualquier posición dentro de su rango de operación y mantenerse estable en esa posición. El servomotor está presente en bandas transportadoras, en mecanismos con movimiento rectilíneo o curvilíneo, he inclusive para brazos robóticos para realizar una función específica.

Figura 1

Figura 1. Como se muestra en la imagen, es una de las aplicaciones en las que los servomotores están presentes, la robótica. Es un robot llamado Bioloid el cual usa 17 servomotores, gracias a los "servos" puede realizar distintos movimientos, posiciones y actividades.

Hipótesis

Para caracterizar un servomotor es necesario conectarlo a un circuito oscilador en este caso un 555 (El diagrama se encuentra en la figura 2), cuando esté funcionando, podremos saber de acuerdo al ángulo del motor, la resistencia del potenciómetro, introduciendo estos datos en una tabla, el operador sabrá la variación necesaria para mover el servomotor a la posición deseada. Es común que después de esta etapa puede ser programado en un micro controlador.

Figura 2

Diagrama del circuito de prueba del servomotor, el cual está constituido por un oscilador 555, capacitores, resistencias fijas y variables. La función de este circuito es poder variar el ángulo del servomotor mediante un potenciómetro.

Variables involucradas

·         Ángulo del motor.

La posición del ángulo del motor se puede controlar de 0 a 180 grados.

·         Resistencia del potenciómetro. 

La variación de la resistencia hará que el ancho de pulso al servo sea largo o corto, por lo tanto puede controlar la posición angular del servo.

Éste tipo de funcionamiento se caracteriza por una salida con forma de onda cuadrada (o rectangular) continua de ancho predefinido por el diseñador del circuito. El esquema de conexión es el que se muestra. La señal de salida tiene un nivel alto por un tiempo t1 y un nivel bajo por un tiempo t2. La duración de estos tiempos dependen de los valores de R1, R2 y C.

Procedimiento

Se arma el circuito  siguiente :

La resistencia de 10k encerrada dentro del recuadro rojo representa nuestro potenciómetro (resistencia variable),el integrado NE 555(oscilador) está conectado en modo astable por lo cual entrega a la salida un pulso repetitivo  rectangular que oscila en dos niveles lógicos, el tiempo que tarda el oscilador en cada  estado lógico depende de los valores de R y C, con esto podemos cambiar (variar) nuestras resistencias  y capacitores  para que nos entregue un estado lógico deseado, nuestro circuito también cuenta con un transistor 2N3904 (PNP)el cual nos sirve como un pequeño filtro de ruido (frecuencias no deseadas en el circuito )la base de este integrado va conectado al pin 3(salida) del 555 . Se conecta el servomotor   ; como sabemos que cuenta con tres entradas  de colores  en nuestro caso CAFÉ-tierra,ROJO-voltaje,NARANJA-señal.

El color NARANJA-señal se conecta al colector del servomotor  este es el paso final de nuestro circuito

Funcionamiento y pruebas:

Con nuestro circuito finalizado se hicieron pruebas las 2 para ser exactos, en la primera nos dio un error el motor no  giraba correctamente  des pues de analizarlo un poco concluimos en que el potenciómetro (resistencia variable)  no era el correcto  ya que su rango era más amplio.

En la segunda prueba  re cambio el potenciómetro por uno de rango menor el circuito funciono correctamente  el  giro del servomotor  fue muy estable  y la rotación del servomotor con respecto  al potenciómetro fue  muy parecida.

Obtención de valores:

En este procedimiento se utilizó el multímetro para medir la resistencia variable se midió de 5 en 5 hasta llegar a 85 grados.

Se variaba la resistencia del potenciómetro hasta que el servomotor rotara 5° y se tomaba lectura de la resistencia. 

Esto  se obtuvo para poder hacer una gráfica de la relación  resistencia y grados

Resultados

Conclusión

Como podemos apreciar los resultados en la gráfica anterior, la gráfica es similar a una gráfica lineal, por lo tanto podemos concluir que la variación del potenciómetro es proporcional con el movimiento angular de la posición del servomotor.

Es importante el uso de este sistema en el control de distinto procesos que gracias al servomotor y sus características, es posibles aplicarlas.

 Bibliografía

funcionamiento, S. c. (s.f.). Servomotores. Recuperado el 30 de Abril de 2013, de http://platea.pntic.mec.es/vgonzale/cyr_0204/ctrl_rob/robotica/sistema/motores_servo.htm

TecnoHobby.net. (s.f.). Recuperado el 30 de Abril de 2013, de TecnoHobby.net: http://www.tecnohobby.net/ppal/index.php?option=com_content&view=article&id=27:empleo-del-temporizador-555-como-multivibrador-astable&catid=11:circuitos-integrados&Itemid=11

Microchip. (s.f.). Recuperado el 29 de Abril de 2013, de Microchip: http://ww1.microchip.com/downloads/en/devicedoc/35007b.pdf

Roboticapy. (s.f.). Recuperado el 29 de Abril de 2013, de Roboticapy: http://www.roboticapy.com/tienda/product_info.php?products_id=91&osCsid=9bim38ufucrdoeahpvngeh4st3