Servomotor Explicado

Mentalidad De Ingeniería

26 Mar 202213:59

Summary

TLDREste video educativo explica cómo funcionan los servomotores, componentes esenciales en la ingeniería de precisión y robótica. Se describe cómo estos convertidores de energía eléctrica en mecánica permiten un control preciso de la posición a través de señales de control. Los diferentes tipos, como los de circuito cerrado y abierto, se comparan por su alcance de giro y aplicación. El vídeo también explora la relación entre el voltaje, el torque y la velocidad de rotación, y cómo los engranajes internos amplifican el torque. Finalmente, se muestra cómo programar un Arduino para controlar un servomotor con un potenciómetro, ofreciendo una visión práctica de su funcionamiento.

Takeaways

🔧 Los servomotores son utilizados para lograr un control preciso en aplicaciones como robótica y automatización.
⚙️ Los servomotores convierten energía eléctrica en energía mecánica a través de un tren de engranajes y un motor de corriente continua.
🔄 A diferencia de los motores de corriente continua, los servomotores no giran constantemente sino que responden a señales que controlan su posición.
🔒 Los servomotores de circuito cerrado permiten el control más preciso y son los más comunes en aplicaciones técnicas.
📏 El torque del servomotor se mide en kilogramos por centímetro y varía según la distancia desde el eje.
📈 El rendimiento del motor aumenta con un mayor voltaje, pero también existen límites que pueden hacer que el motor se bloquee.
⚡ La velocidad de rotación del servomotor depende del voltaje aplicado y se mide en segundos por cada 60 grados de rotación.
🛠️ Los engranajes dentro de un servomotor convierten la alta velocidad y bajo torque del motor en una salida de baja velocidad y alto torque.
📡 El controlador del servomotor utiliza señales de modulación de ancho de pulso para determinar la posición del motor.
💻 Es posible controlar un servomotor con una placa Arduino, utilizando un potenciómetro para regular su posición.

Q & A

¿Qué es un servomotor y para qué se utiliza?
-Un servomotor es un tipo de motor que convierte energía eléctrica en energía mecánica. Se utiliza para lograr un control preciso en aplicaciones como robótica, automatización e incluso en la dirección de vehículos de control remoto.
¿Cómo se controla la posición de un servomotor?
-La posición de un servomotor se controla mediante un controlador que envía señales que indican al motor hasta dónde debe girar. Estas señales varían el ancho del pulso enviado al motor, lo que permite un control preciso de la rotación.
¿Cuál es la diferencia entre un motor de corriente continua (CD) y un servomotor?
-A diferencia de un motor de CD que gira constantemente cuando se conecta a una fuente de alimentación, un servomotor gira en función de las señales enviadas por un controlador, lo que permite un control más preciso de su posición.
¿Qué significa que un servomotor tenga un circuito cerrado?
-Un servomotor de circuito cerrado utiliza retroalimentación para ajustar su posición. Esto proporciona un control más preciso, ya que el motor se detiene una vez que alcanza la posición deseada.
¿Cómo afecta el torque en un servomotor?
-El torque indica cuánta fuerza puede aplicar el servomotor. Cuanto mayor sea el torque, mayor será la fuerza que puede aplicar. El torque también depende de la distancia desde el eje, siendo mayor a menor distancia del eje.
¿Qué sucede cuando un servomotor alcanza sus límites?
-Cuando un servomotor alcanza sus límites físicos, como cuando está bloqueado, la corriente aumenta drásticamente. Es importante no sobrepasar estos límites para evitar daños al motor.
¿Cómo influye el voltaje en el rendimiento de un servomotor?
-Cuanto mayor sea el voltaje aplicado a un servomotor, mayor será el torque que puede generar, lo que aumenta el rendimiento del motor. Además, un mayor voltaje también incrementa la velocidad de rotación.
¿Cómo funciona el tren de engranajes en un servomotor?
-El tren de engranajes en un servomotor convierte la alta velocidad y bajo torque del motor de CD en una salida de baja velocidad y alto torque. Esto se logra mediante una serie de engranajes de diferentes tamaños.
¿Qué papel juega el potenciómetro en un servomotor?
-El potenciómetro actúa como un sensor de posición en el servomotor. Cambia su resistencia conforme gira el engranaje final del servo, lo que permite al controlador determinar la posición actual del motor.
¿Cómo se programa un Arduino para controlar un servomotor?
-Se puede programar un Arduino para controlar un servomotor utilizando un potenciómetro como entrada. El Arduino lee la señal analógica del potenciómetro, convierte esa señal en un ángulo de rotación entre 0 y 180 grados, y ajusta la posición del servomotor en consecuencia.

Outlines

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🔧 Introducción al servomotor y sus aplicaciones

Se presenta el servomotor, explicando que se utiliza en aplicaciones de ingeniería de precisión debido a su electrónica interna y engranajes mecánicos. Convierte energía eléctrica en mecánica, permitiendo un control preciso de la posición. Es común en robótica, automatización, y dirección de vehículos controlados a distancia. A diferencia de un motor de corriente continua, el servomotor recibe señales que le indican hasta dónde girar, normalmente 180 grados, aunque puede ser más o menos. Los servomotores de circuito cerrado ofrecen mayor control y son los más usados.

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⚙️ El torque del servomotor y su funcionamiento

Se explica el concepto de torque en los servomotores, representado por la fuerza que pueden aplicar. Un servomotor pequeño puede tener 9 gramos de torque, mientras uno más grande puede tener 25 kilos. El torque depende de la distancia desde el eje del motor. Cuanto mayor es el voltaje aplicado, mayor es el torque y rendimiento del motor. Sin embargo, el motor tiene límites y puede bloquearse si se sobrecargan. La corriente aumenta drásticamente cuando el motor se bloquea, y consume más energía al moverse que al mantener su posición.

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🔍 Componentes y funcionamiento interno del servomotor

Se describen los componentes internos del servomotor. Un motor de corriente continua acciona una serie de engranajes para reducir la velocidad de rotación y aumentar el torque. Los engranajes están dispuestos en un tren compuesto para mantener un diseño compacto. Se presenta el tren de engranajes específico de un ejemplo con piñones y engranajes de distintos tamaños. Además, se destaca cómo la corriente de operación depende de la carga y del voltaje aplicado.

⚡ Control de la posición del servomotor con señales PWM

Se introduce el control de la posición del servomotor mediante señales de modulación por ancho de pulso (PWM). Un controlador como un Arduino envía pulsos de voltaje que determinan la posición del servo, variando el ancho del pulso para mover el motor hacia una posición específica. Se utiliza un osciloscopio para visualizar estas señales. Mientras el ancho del pulso se mantenga, el motor mantiene su posición, y se moverá solo cuando haya un cambio en la señal.

🧠 Programación de un Arduino para controlar el servomotor

Se enseña a controlar un servomotor mediante un Arduino y un potenciómetro. El código básico para esta tarea incluye el uso de la biblioteca de servos del Arduino, declarando el nombre del servo y la terminal a la que está conectado. El potenciómetro permite controlar la posición del servo. El valor analógico del potenciómetro se convierte en grados de rotación para el servomotor, utilizando una escala que ajusta los valores entre 0 y 180 grados.

Mindmap

Keywords

💡Servomotor

Un servomotor es un tipo de motor eléctrico utilizado para lograr un control preciso de la posición angular. Convierte la energía eléctrica en energía mecánica y es utilizado en aplicaciones como robótica y automatización. El video explica que el servomotor es distinto de un motor DC, ya que su giro es controlado mediante señales.

💡Control de posición

Es el proceso mediante el cual se controla la posición de un servomotor a través de un controlador. El video menciona cómo las señales enviadas al motor determinan hasta qué punto debe girar, lo que lo hace ideal para aplicaciones de precisión como en la robótica.

💡Torque

El torque se refiere a la cantidad de fuerza que un servomotor puede aplicar. En el video se ejemplifica con diferentes motores que tienen valores de torque de 9 gramos y 25 kilos. Este valor determina cuánta fuerza puede aplicar el servomotor sobre un objeto.

💡Circuito cerrado

Un servomotor de circuito cerrado tiene retroalimentación que le permite ajustar su posición para alcanzar con precisión la posición deseada. Es el tipo de servomotor más utilizado, ya que ofrece mayor control. El video lo compara con los de circuito abierto, que no tienen esta retroalimentación.

💡Señal de modulación de ancho de pulso

Esta señal es clave para controlar la posición del servomotor, ya que indica cuánto debe girar. El video explica cómo la anchura del pulso determina si el motor debe girar hacia la izquierda o hacia la derecha, permitiendo un control preciso de su posición.

💡Potenciómetro

Es un dispositivo utilizado para medir la posición del eje de salida del servomotor. El potenciómetro varía su resistencia en función de la posición del eje, lo que permite al sistema conocer la posición exacta del motor. El video lo muestra como una parte clave del sistema de control de posición.

💡Arduino

El Arduino es una plataforma de hardware utilizada en el video para controlar el servomotor. A través de la programación, se puede ajustar la posición del motor usando señales PWM. El video menciona el uso de un potenciómetro para controlar la posición del servomotor conectado al Arduino.

💡Fuente de alimentación

Es la encargada de suministrar la energía eléctrica al servomotor. El video explica que el rendimiento del motor mejora con un mayor voltaje, aunque debe mantenerse dentro de los límites especificados para evitar el bloqueo del motor.

💡Tren de engranajes

Es un sistema de engranajes que convierte la alta velocidad y bajo torque del motor en un bajo giro pero con un alto torque. El video lo ilustra mostrando cómo los engranajes trabajan juntos para lograr un diseño compacto y eficiente.

💡Comparador

Es un componente electrónico dentro del servomotor que compara el voltaje de la señal de control con el del potenciómetro. Si detecta una diferencia, ajusta la rotación del motor hasta que se logre la posición deseada. Es esencial para el control de precisión del servomotor.

Highlights

El servomotor es utilizado en aplicaciones de ingeniería de precisión.

Convierte energía eléctrica en energía mecánica para control preciso.

Se pueden conectar diferentes accesorios para ampliar su funcionalidad.

Controlado mediante un controlador que indica la posición de giro.

Se diferencia del motor de CD por su capacidad de control de giro preciso.

Los servomotores cerrados suelen girar solo 180 grados.

Los de circuito abierto pueden girar 360 grados.

El peso del servomotor indica su torque, es decir, la fuerza que puede aplicar.

El torque se mide en kilogramos centímetros o onzas pulgadas.

El voltaje de alimentación afecta directamente al torque y rendimiento del motor.

La corriente de operación depende de la carga y el voltaje aplicado.

El tamaño físico del servomotor crece con su capacidad de torque.

Los engranajes internos ayudan a convertir alta velocidad y bajo torque en baja velocidad y alto torque.

El motor de CD es controlado por una placa de circuitos que gestiona la rotación y el sentido de giro.

El potenciómetro conectado al engranaje de salida proporciona retroalimentación sobre la posición.

Un controlador envía señales de modulación de ancho de pulso para determinar la posición del servomotor.

El ancho del pulso de la señal de control直接影响 la posición del servomotor.

Los servomotores pueden ser controlados mediante Arduino o probadores de servos.

El código de Arduino para controlar un servomotor con un potenciómetro se puede descargar de forma gratuita.

La conexión y programación de un Arduino para controlar un servomotor se describen paso a paso.