Servomotor

Segundo Mott (MOTT, 1999), McManis (CHUCK MCMANIS, 2006) e Braga (BRAGA, 2002), Servo motores são dispositivos de malha fechada, ou seja: Recebem um sinal de controle; ver- ificam a posição atual; atuam no sistema indo para a posição desejada.


Figura Diagrama de um servo motor

Em contraste com os motores contínuos que giram indefinidamente o eixo dos servo mo- tores possui a liberdade de apenas cerca de 180o graus mas são precisos quanto a posição. Para isso possuem três componentes básicos, ilustrados na Figura:


Figura Servo Motor

Sistema Atuador - O sistema atuador é constituído por um motor elétrico, embora também possa encontrar servos com motores de corrente alternada, a maioria utiliza motores de corrente contínua. Também está presente um conjunto de engrenagens que forma uma caixa de redução com uma relação bem longa o que ajuda a amplificar o torque.
A tamanho, torque e velocidade do motor, material das engrenagens, liberdade de giro do eixo e consumo são características-chave para especificação de servo motores.

Sensor - O sensor normalmente é um potenciômetro solidário ao eixo do servo. O valor de sua resistência elétrica indica a posição angular em que se encontra o eixo. A qualidade desse vai interferir na precisão, estabilidade e vida útil do servo motor. Ainda existem servos que utilizam "encoders"ver Seção 4.2.3.1ou outros tipos de sensores de posição.

Circuito de Controle - O circuito de controle é formado por componentes eletrônicos discretos ou circuitos integrados e geralmente é composto por um oscilador e um controlador PID (Controle proporcional integrativo e derivativo) que recebe um sinal do sensor (posição do eixo) e o sinal de controle e aciona o motor no sentido necessário para posicionar o eixo na posição desejada.

Servos possuem três fios de interface, dois para alimentação e um para o sinal de controle. O sinal de controle utiliza o protocolo PWM (modulação por largura de pulso), ver 4.1.5, que possui três características básicas: Largura mínima, largura máxima e taxa de repetição.

A largura do pulso de controle determinará a posição do eixo: largura máxima equivale ao deslocamento do eixo em + 90o da posição central; largura mínima equivale ao deslocamento do eixo em -90o; demais larguras determinam a posição proporcionalmente. O pulso de controle pode ser visto na Figura abaixo.


Sinal de controle de um Servo Motor

A maioria dos robôs desenvolvidos utiliza servos do tipo R/C (servos de modelos: Mini- aturas de carros, aviões, barcos ou trens, com rádio controle). Os principais fabricantes são a Futaba (FUTABA INC., 2006) e a Hobbico (HOBBICO INC., 2006) a tabela 3.2 mostra uma análise das características dos principais produtos desses fabricantes.

Referências:
BRAGA, N. C. Robotics, Mechatronics, and Artificial Intelligence: Experimental Circuit Bloks for Designers. Worburn-MA-USA: Newnes, 2002. ISBN 0-7506-7389-3.

CHUCK MCMANIS. Introduction to Servo Motors. [S.l.], 2006. Web. Acessado em Outubro, 2006. Disponível em: <http://www.uoguelph.ca/ antoon/hobby/servo1.htm>.

FUTABA INC. Futaba Digital Servos. [S.l.], 2006. Web. Acessado em Outubro de 2006. Disponível em: <http://www.futaba-rc.com/servos/digitalservos.html>.

HOBBICO INC. Hobbico Command Servos. [S.l.], 2006. Web. Acessado em Outubro, 2006. Disponível em: <http://www.hobbico.com/radioaccys/hcam1000.html>.

MOTT, R. L. Machine elements in mechanical design. Upper Saddle River-NJ-USA: Prentice-Hall, 1999.

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