Asignatura: Elementos de MecatrnicaDr. Jos Sebastin Gutirrez CaldernUniversidad Panamericanajsgutierrez@up.edu.mx

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Temas

1. Conceptos bsicos2. Caractersticas principales de los transductores3. Sensores y sistemas de medicin4. Actuadores y mandos5. Mecanismos para la automatizacin6. Control por computadora

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Tema 4. Actuadores y mandos

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Servomotores

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Qu es un Servomotor?

Un servomotor es bsicamente un actuador mecnico basado en un motorelctrico y un conjunto de engranajes que permiten multiplicar el torque delsistema final y tiene la capacidad de ser controlado, tanto en velocidadcomo en posicin.

Actuadores elctricos

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Qu es un Servomotor?

Un servomotor es capaz de ubicarse en cualquier posicin dentro de unrango de operacin (generalmente de 180) y mantenerse estable en dichaposicin. Los servos se suelen utilizar en robtica, automtica y modelismo(vehculos por radio-control, RC) debido a su gran precisin en elposicionamiento.

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Partes de un ServomotorEn general, los servos suelen estar compuestos por 4 elementosfundamentales: Motor DC: Es el elemento que le brinda movilidad al servo. Cuando se

aplica un potencial a sus dos terminales, este motor gira en un sentido asu velocidad mxima. Si el voltaje aplicado sus dos terminales es inverso,el sentido de giro tambin se invierte.

Engranajes reductores: Tren de engranajes que se encarga de reducir laalta velocidad de giro del motor para acrecentar su capacidad de torque(o par motor).

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Partes de un ServomotorEn general, los servos suelen estar compuestos por 4 elementosfundamentales: Sensor de desplazamiento: Suele ser un potencimetro colocado en el

eje de salida del servo que se utiliza para conocer la posicin angular delmotor.

Circuito de control: Es una placa electrnica que implementa unaestrategia de control de la posicin por realimentacin.Para ello, este circuito compara la seal de entrada de referencia(posicin deseada) con la posicin actual medida por el potencimetro.La diferencia entre la posicin actual y la deseada es amplificada yutilizada para mover el motor en la direccin necesaria para reducir elerror.

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Partes de un ServomotorDiagrama en bloques de la estructura interna de un servomotor

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Principio de funcionamiento

Los servos disponen de tres cables:

2 cables de alimentacin (positivo y negativo/masa) que suministran unvoltaje 4.8-6V y un cable de control que indica la posicin deseada alcircuito de control mediante seales PWM (Pulse Width Modulation)

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Principio de funcionamiento

Las seales PWM utilizadas para controlar los servos estn formadas porpulsos positivos cuya duracin es proporcional a la posicin deseada delservo y que se repiten cada 20ms (50Hz).

Todos los servos pueden funcionar correctamente en un rango demovimiento de 90, que se corresponde con pulsos PWM comprendidosentre 0.9 y 2.1 ms. Sin embargo, tambin existen servos que se puedenmover en un rango extendido de 180 y sus pulsos de control varan entre0.5 y 2.5 ms.

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Principio de funcionamiento

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Principio de funcionamiento

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Principio de funcionamiento

El refresco se realiza habitualmente con una frecuencia de 50 veces porsegundo, pero es normal y efectivo trabajar entre los 10 y los 30milisegundos, tal como muestra en la siguiente figura.

Antes de utilizar un servo habr que comprobar experimentalmente surango de movimiento para no daarlo.Para bloquear al servomotor en una posicin es necesario, entonces,enviarle continuamente la seal con la posicin deseada. De esta forma, elsistema de control seguir operando y el servo conservar su posicin y seresistir a las fuerzas externas que intenten cambiarlo de posicin.

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Control de Servomotores

Supongamos que queremos mover el servo a -45 gradosPara controlarlo a -45 grados un servomotor, se debe calcular la longitud(ancho) del pulso:En -90 grados = 0.5ms, +90 grados = 2.5ms => -45 grados = 1ms.Tambin es posible dejar de enviar pulsos despus que el servo se hamovido a su posicin.Si dejamos de enviar pulsos por ms de 50ms (dependiendo del servo), estepodra caerse. Esto significa, que este no estara aplicando ninguna entradaal motor, o activamente resistiendo fuerzas externas; solamente la friccinsostendr el brazo (del servo) en su lugar.

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Servomotor

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Prctica de Laboratorio 6

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Prctica de Laboratorio 6

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El objetivo de la prctica consiste crear un brazo mecnico simple con ungrado de libertad utilizando un servomotor controlado mediante PWM.Este actuador debe ser encendido y apagado mediante un dispositivo mvil.En Visual Basic debe aparecer grficamente el momento en el que se haactivado el actuador y su movimiento, as como en el momento que se hadesactivado.

Entregable:Documentacin del proyecto en formato de artculo IEEE en doble columna.www.robotica-up.org/Formato_Articulos_IEEE.pdf

Fin

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