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GUIA PARA LAS PRÁCTICAS DE
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VERSIÓN: 2. FECHA ULTIMA REVISIÓN: 12/04/ DEPARTAMENTO: Energía y Mecánica CARRERA: Mecatrónica ASIGNATURA: Mecatrónica Básica
PERIODO
LECTIVO:
Mayo 2022 – Septiembre 2022 NIVEL: Cuarto DOCENTE: Ing. Marco Singaña NRC: 6143 PRÁCTICA N°: 7 LABORATORIO DONDE SE DESARROLLARÁ LA PRÁCTICA Mecatrónica TEMA DE LA PRÁCTICA: Práctica de experimentación: Control de un actuador eléctrico, servomotor DC (aplicación de PWM). Enfoque al diseño y construcción del sistema mecatrónico básico. INTRODUCCIÓN: Nota:
1. El presente documento constituye una recopilación de información de diferentes autores y fuentes bibliográficas disponibles en el internet; y se utilizará únicamente con fines didácticos: docencia e investigación. Prohibida su publicación, y su uso con fines comerciales. SERVOMOTORES DC INTRODUCCIÓN Un servomotor DC es un actuador electromagnético, formado por un motor de corriente continua, posee la electrónica de control para posicionar en forma exacta su eje en cualquier posición angular dentro de su rango de operación y mantenerlo estable en dicha posición. El servomotor es un dispositivo con un eje de rendimiento controlado ya que puede ser llevado a posiciones angulares específicas al enviar una señal codificada. Con tal de que exista una señal codificada en la línea de entrada, el servomotor mantendrá la posición angular del engranaje. Cuando la señal codificada cambia, la posición angular del servomotor cambia. Figura 1. Apariencia física del servomotor DC Se usan servomotores para posicionar elementos de control como palancas, máquinas-herramientas de pequeña escala, pequeños ascensores y timones. También se usan en radio-control, marionetas y, en robots
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VERSIÓN: 2. FECHA ULTIMA REVISIÓN: 12/04/ Figura 2. Aplicaciones del servomotor DC CARACTERÍSTICAS Poseen internamente una circuitería de control y es sumamente potente para su tamaño. La corriente que requiere depende del tamaño del servomotor. Normalmente el fabricante indica cual es la corriente que consume. La corriente depende principalmente del par, y puede exceder 1 [A] si el servomotor está enclavado. Un servomotor normal se usa para controlar un movimiento angular de entre 0 y 180 grados, y no es mecánicamente capaz de retornar a su lugar, si hay un mayor peso que el sugerido por las especificaciones del fabricante. En algunos casos, el movimiento angular llega a los 210 grados, pero varía según el fabricante. El ancho del voltaje aplicado al servomotor es proporcional a la distancia que éste necesita viajar. Si el eje necesita regresar una distancia grande, el motor regresará a alta velocidad. Si éste necesita regresar sólo una pequeña cantidad, el motor girará a menor velocidad. A esto se le denomina control proporcional. COMPOSICIÓN DEL SERVOMOTOR DC Se compone de tres partes principales: El motor DC, la caja reductora (engranaje), el circuito o tarjeta de control y realimentación de posición. Figura 3. Composición del servomotor DC
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VERSIÓN: 2. FECHA ULTIMA REVISIÓN: 12/04/ La longitud del pulso determinará los giros del servomotor. Normalmente esta señal debe ser actualizada 50 veces por segundo (Figura 5 ). Un pulso de 1.5 ms (por ejemplo, dependiendo del fabricante) hará que el servomotor se torne a la posición de 90 grados (llamado la posición neutra). Si el pulso es menor de 1.5 ms, el servomotor se acercará a los 0 grados. Si el pulso es mayor de 1.5 ms, el eje se acercará a los 180 grados. El tiempo de OFF en el servomotor puede estar alrededor de los 20 ms (dependiendo del fabricante, puede estar dentro del rango de 10 ms y 30 ms). Los pulsos que ocurren frecuentemente en el tiempo de OFF pueden interferir con el sincronismo interno del servomotor y podría escucharse un sonido de zumbido o alguna vibración en el eje. Si el espacio del pulso es mayor de 50 ms (depende del fabricante), entonces el servomotor podría estar en modo SLEEP entre los pulsos y entraría a funcionar en pasos pequeños y el rendimiento no sería el óptimo. Figura 5. Principio de funcionamiento del Servomotor
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VERSIÓN: 2. FECHA ULTIMA REVISIÓN: 12/04/ CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE SERVOMOTORES En la siguiente Figura se observa las dimensiones y ubicación de estas piezas dentro del servomotor. Figura 6. Dimensiones y estructura interna del servomotor FUTABA Fabricantes y código de colores de terminales de servomotores Figura 8. Código de colores de terminales de Servomotores CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE SERVOMOTORES Servomotor Estándar Servomotor estándar universal con accesorios de acoplamiento y montaje. Características mínimas: · Velocidad: 0,22s/60º · Fuerza: 3,2 Kg-cm (a 4.8v) · Peso: 36 gramos · Medidas: 40,4 x 19,8 x 36 mm (largo/ancho/alto)
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VERSIÓN: 2. FECHA ULTIMA REVISIÓN: 12/04/ INSTRUCCIONES: Adquirir/obtener el servomotor DC y todos los dispositivos electrónicos necesarios para el funcionamiento del actuador Obtener Datasheet de servomotor DC y otros dispositivos ACTIVIDADES POR DESARROLLAR:
- Mapa mental: Diseño del circuito de acondicionamiento de servomotor DC. Trabajo previo a la práctica.
- Diseñar/implementar los circuitos de acondicionamiento para el servomotor DC.
- Diseñar/implementar el sistema de control del servomotor DC
- Verificar el funcionamiento del servomotor DC, para diferentes valores de posición y velocidad. RESULTADOS OBTENIDOS: Los resultados obtenidos se presentarán en un informe. CONCLUSIONES: Comente los aspectos técnicos que Usted considere más significativos como conclusión del desarrollo de la práctica. RECOMENDACIONES: En base a las características más relevantes del funcionamiento de los servomotores DC, recomiende aplicaciones y/o nuevos experimentos. Referencias Bibliográficas Indique los libros, folletos, apuntes, enlaces correo que respalden la información que usted utilizó para complementar el informe de la práctica. FIRMAS F: ……………………………………………. Nombre: Ing. Marco Singaña DOCENTE
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Nombre: Ing. Patricia Constante COORDINACIÓN ÁREA DE CONOCIMIENTO
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Nombre: Ing. Marco Singaña COORDINADOR/JEFE DE LABORATORIO
