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Servomotores.

Con los Microcontroladores no estamos limitados a utilizarlos en proyectos de comunicaciones, manejo de LCD o encendido de LED´s. también podemos controlar dispositivos electromecánicos como motores DC, motores PaP o relés.

En algunos casos es necesaria una interfaz de potencia entre el microcontrolador y el dispositivo, más que nada si se manejan cargas importantes de potencia como son los motores DC y los PaP, cargas inductivas además.

Pero existen dispositivos que no necesariamente necesitan una interfaz para poder accionar e interactuar con el mundo exterior, tal es el caso de los Servomotores. En particular nos vamos a referir a los servomotores del tipo que utilizan los aeromodelos.

Estos dispositivos son pequeños mecanismos que suministran mucho torque, velocidad y precisión para nuestros proyectos.

Son ideales para el accionamiento gradual de válvulas, posicionar cargas o controlar otros mecanismos más complejos.

En las imágenes de arriba podemos ver el aspecto general de uno de ellos y los diversos tipos.

Ahora bien, estos pequeños mecanismos funcionan a 5 voltios ya que su utilización es para pequeños proyectos, pero existen servomotores que tienen la categoría de industriales y funcionan a mayor voltaje.

Uno de los aspectos clave de estos dispositivos es su fuerza o torque.

Los modelos estándar, tienen, como mínimo, un torque de 3.5 kg/cm.

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Recordemos que el torque es la relación de la distancia con la fuerza, es decir a mayor largo de palanca, menor fuerza se hace para mover un objeto.

La alimentación y el control de la posición del eje se realiza por 3 cables, normalmente de color rojo para la los 5 voltios, amarillo o blanco para el control y negro para la tierra.

En la figura de arriba se pueden ver los conectores y colores que utilizan algunas marcas de fabricación.

Internamente, el dispositivo está compuesto por un sistema electrónico de control, normalmente es un comparador que mide el tiempo en que el pulso de control está en estado alto, un motor DC y unos engranajes, estos últimos pueden o no ser de plástico.

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También tiene un potenciómetro que interactúa con la rotación del sistema de engranaje y retroalimenta al circuito de control para determinar la posición.

Como mencionamos anteriormente, el control de la posición se realiza con el envió de pulsos de muy corta duración provenientes de un microcontrolador o circuito para tal efecto que al llegar al circuito de control del mecanismo, le da la orden de accionar para un lado o para otro y a determinada velocidad.

Mecánicamente los servomotores están diseñados para que el mínimo ángulo de apertura sea de unos 30° y el máximo ángulo sea de 170°, aproximadamente.

En el esquema anterior podemos ver el brazo del servomotor no llega a 0° ni a 180°, también se muestra la duración de los estados alto y bajo de los pulsos necesarios para su accionamiento.

Estos tiempos pueden variar según el modelo de servomotor y marca pero para comenzar a experimentar podemos tomar como referencia que para el giro total a la izquierda se necesita un pulso en estado alto de 1000uS, para centrar a 90° uno de 1500uS y para llevarlo totalmente a la derecha, un pulso de 2000uS.

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En nuestro caso, vamos a utilizar la instrucción PULSOUT del PBP.

PULSOUT pin, pulso

Esta instrucción tiene como particularidad que, al estar el microcontrolador funcionando a 4 MHz, la duración de los pulsos es en decenas de uS, es decir, si queremos mandar un pulso de 1500uS por el microcontrolador PIC y utilizamos PULSOUT, debemos poner 150 y no 1500, ya que 150uS x 10uS = 1500uS, con esto hacemos que el brazo del servo se posiciones al medio de su recorrido.

Como practica realice el siguiente circuito, en la práctica se recomienda que la alimentación del servomotor sea independiente de la alimentación del microcontrolador.

Luego abra el MicroCode y escriba el siguiente código, una aclaración importante, en el código aparece como ancho de pulso mínimo 50uS como centrado del eje 153uS y para el otro extremo es de 235 uS. El servomotor es de la firma Parallax.

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En clase se comentara el programa, pero para probar intente cambiar el valor de la variable PULSO en la línea 18 y en la línea 22 y vea que la velocidad cambia al incrementar dicha variable.