O que é um servo motor?

O que é um servo motor?

Um servo motor é um tipo de motor que pode girar com grande precisão. Normalmente este tipo de motor consiste em um circuito de controle que fornece feedback sobre a posição atual do eixo do motor, este feedback permite que os servo motores girem com grande precisão. Se você quiser girar um objeto em alguns ângulos ou distâncias específicos, use um servo motor. É constituído apenas por um motor simples que funciona através de um servomecanismo. Se o motor for alimentado por uma fonte de alimentação CC, ele é chamado de servo motor CC, e se for um motor alimentado por CA, é chamado de servo motor CA Para este tutorial, iremos discutir apenas sobre o funcionamento do servo motor DC. Além dessas classificações principais, existem muitos outros tipos de servo motores com base no tipo de arranjo de engrenagens e características operacionais. Um servo motor geralmente vem com um arranjo de engrenagens que nos permite obter um servo motor de torque muito alto em pacotes pequenos e leves. Devido a esses recursos, eles estão sendo usados ​​em muitas aplicações, como carros de brinquedo, helicópteros e aviões RC, Robótica, etc.

Os servo motores são classificados em kg / cm (quilograma por centímetro), a maioria dos servo motores de hobby são classificados em 3 kg / cm ou 6 kg / cm ou 12 kg / cm. Este kg / cm informa quanto peso seu servo motor pode levantar em uma determinada distância. Por exemplo: Um servo motor de 6kg / cm deve ser capaz de levantar 6kg se a carga estiver suspensa a 1cm do eixo do motor, quanto maior a distância, menor a capacidade de carga. A posição de um servo motor é decidida por pulso elétrico e seu circuito é colocado ao lado do motor.

Mecanismo de trabalho servo motor

Consiste em três partes:

1. Dispositivo controlado
2. Sensor de saída
3. Sistema de feedback

É um sistema de malha fechada, onde usa um sistema de feedback positivo para controlar o movimento e a posição final do eixo. Aqui, o dispositivo é controlado por um sinal de feedback gerado pela comparação do sinal de saída e do sinal de entrada de referência.

Aqui, o sinal de entrada de referência é comparado ao sinal de saída de referência e o terceiro sinal é produzido pelo sistema de feedback. E este terceiro sinal atua como um sinal de entrada para o controle do dispositivo. Este sinal está presente enquanto o sinal de feedback for gerado ou houver uma diferença entre o sinal de entrada de referência e o sinal de saída de referência. Portanto, a principal tarefa do servomecanismo é manter a saída de um sistema no valor desejado na presença de ruídos.

Princípio de funcionamento do servo motor

Um servo consiste em um motor (CC ou CA), um potenciômetro, conjunto de engrenagens e um circuito de controle. Em primeiro lugar, usamos o conjunto de engrenagens para reduzir as RPM e aumentar o torque do motor. Digamos que na posição inicial do eixo do servo motor, a posição do botão do potenciômetro seja tal que nenhum sinal elétrico seja gerado na porta de saída do potenciômetro. Agora, um sinal elétrico é dado a outro terminal de entrada do amplificador detector de erros. Agora a diferença entre esses dois sinais, um vem do potenciômetro e outro vem de outras fontes, será processada em um mecanismo de feedback e a saída será fornecida em termos de sinal de erro. Este sinal de erro atua como a entrada para o motor e o motor começa a girar.Agora o eixo do motor está conectado com o potenciômetro e conforme o motor gira, o potenciômetro e ele irá gerar um sinal. Assim, à medida que a posição angular do potenciômetro muda, seu sinal de feedback de saída muda. Depois de algum tempo, a posição do potenciômetro atinge uma posição em que a saída do potenciômetro é a mesma do sinal externo fornecido. Nesta condição, não haverá sinal de saída do amplificador para a entrada do motor, pois não há diferença entre o sinal externo aplicado e o sinal gerado no potenciômetro, e nesta situação o motor para de girar.não haverá sinal de saída do amplificador para a entrada do motor, pois não há diferença entre o sinal externo aplicado e o sinal gerado no potenciômetro, e nesta situação o motor para de girar.não haverá sinal de saída do amplificador para a entrada do motor, pois não há diferença entre o sinal externo aplicado e o sinal gerado no potenciômetro, e nesta situação o motor para de girar.

Interface de servo motores com microcontroladores:

A interface de servo motores de hobby como o servo motor S90 com MCU é muito fácil. Servos têm três fios saindo deles. Dos quais dois serão usados ​​para alimentação (positivo e negativo) e um será usado para o sinal que será enviado do MCU. Um servo motor MG995 Metal Gear que é mais comumente usado para carros RC, robôs humanóides, etc. A imagem de MG995 é mostrada abaixo:

A codificação de cores de seu servo motor pode ser diferente, portanto, verifique sua respectiva folha de dados.

Todos os servo motores funcionam diretamente com seus trilhos de alimentação de + 5V, mas temos que ter cuidado com a quantidade de corrente que o motor consumirá se você estiver planejando usar mais de dois servo motores, uma servo blindagem adequada deve ser projetada.

Servo motor de controle:

Todos os motores têm três fios saindo deles. Dos quais dois serão usados ​​para alimentação (positivo e negativo) e um será usado para o sinal que será enviado do MCU.

O servo motor é controlado por PWM (pulso com modulação) que é fornecido pelos fios de controle. Existe um pulso mínimo, um pulso máximo e uma taxa de repetição. O servo motor pode girar 90 graus em qualquer direção de sua posição neutra. O servo motor espera ver um pulso a cada 20 milissegundos (ms) e a duração do pulso determinará o quão longe o motor gira. Por exemplo, um pulso de 1,5 ms fará com que o motor gire para a posição de 90 °, como se o pulso for menor que 1,5 ms o eixo se moverá para 0 ° e se for maior que 1,5 ms, ele girará o servo para 180 °.

O servo motor funciona segundo o princípio PWM (modulação por largura de pulso), o que significa que seu ângulo de rotação é controlado pela duração do pulso aplicado ao seu PIN de controle. Basicamente, o servo motor é composto de um motor DC que é controlado por um resistor variável (potenciômetro) e algumas engrenagens. A força de alta velocidade do motor DC é convertida em torque pelas engrenagens. Sabemos que TRABALHO = FORÇA X DISTÂNCIA, no motor DC a Força é menor e a distância (velocidade) é alta e no Servo a força é Alta e a distância é menor. O potenciômetro é conectado ao eixo de saída do Servo, para calcular o ângulo e parar o motor DC no ângulo desejado.

O servo motor pode ser girado de 0 a 180 graus, mas pode ir até 210 graus, dependendo da fabricação. Este grau de rotação pode ser controlado aplicando o pulso elétrico de largura adequada, ao seu pino de controle. O servo verifica o pulso a cada 20 milissegundos. O pulso de 1 ms (1 milissegundo) de largura pode girar o servo a 0 graus, 1,5 ms pode girar a 90 graus (posição neutra) e o pulso de 2 ms pode girá-lo a 180 graus.

Todos os servo motores funcionam diretamente com seus trilhos de alimentação de + 5V, mas temos que ter cuidado com a quantidade de corrente que o motor consumirá se você estiver planejando usar mais de dois servo motores, uma blindagem servo adequada deve ser projetada.

Para saber mais sobre o princípio de funcionamento do servo motor e usos práticos, verifique as aplicações abaixo onde o controle do servo motor é explicado com os exemplos:

• Circuito testador servo motor
• Servo motor com interface com microcontrolador 8051
• Controle servo motor usando Arduino
• Servo controle com Arduino Due
• Servo controle com sensor Flex
• Tutorial do servo motor Raspberry Pi