O que é um servomecanismo?
O que é um servomecanismo?Data de publicação: 25-11-2020 Data de atualização: 10-04-2026 🕒 5 min de leitura
O que é um servomecanismo? Não é mais que um motor de CC normal com servocontroladores e caixa de mudanças incorporadas. O seu funcionamento é baseado num sistema de retroalimentação que recebe um sinal de saída, o qual pode ser uma determinada posição, velocidade, aceleração ou deslocamento. O elemento de correção e o amplificador transformam os dados em um elemento chave – um acionador ou motor elétrico.
Neste artigo conhecerá:
- O que é um servomecanismo;
- Como funciona um servomecanismo;
- Quais os parâmetros dos servomecanismos?.
Os servomecanismos utilizam-se em quase todos os ramos da indústria ligeira e pesada, na eletrónica e na engenharia elétrica, na modelação e onde for necessário aplicar um movimento de interpolação preciso ao longo de uma trajetória entre os pontos de início e fim.
O que é um servomecanismo?
Os servomecanismos são frequentemente denominados como servidores e constituem o elemento de controlo básico em sistemas de controlo automático. Estes são componentes eletrónicos que se utilizam para converter os sinais de controlo em movimentação adequada do acionador e recetor. Podem ser vários tipos de aletas, freios, gruas e outros elementos de sistemas hidráulicos e pneumáticos em máquinas, dispositivos ou plantas industriais.
A construção do servomecanismo depende da sua especificidade, parâmetros e finalidade, porém, geralmente, consiste em:
- motor de corrente contínua,
- potenciómetro,
- engrenagem,
- sistema de controlo eletrónico que opera o eixo do motor;
- caixa.
DFROBOT SER0001
O elemento que determina o posicionamento do eixo é o potenciómetro rotativo incorporado. Um exemplo seria o servomecanismo DFROBOT SER0001.
Como funciona um servomecanismo?
Os servomecanismos analógicos de pequena dimensão estão equipados com um gerador que funciona a 50 Hz, o que obriga uma sondagem do sinal a cada 20ms. Em geral, a posição neutra do eixo está determinada por uma pulsação de 1,5ms, e a sua rotação em qualquer direção é forçada pela diferença do sinal de amostragem em relação à posição neutra; de um modo geral, a amplitude da pulsação oscila entre 1-2 ms.
Como funciona o servomecanismo digital? Os novos servomecanismos digitais proporcionam frequências de amostragem maiores, o que aumenta a precisão do posicionamento do eixo na faixa de pequenas deflexões, e também acelera o seu movimento. Além disso, é importante que os servidores digitais tenham uma força de retenção até três vezes superior em relação aos servidores analógicos. Um exemplo de um servomecanismo digital é o modelo POWER HD MINI DIGITAL SERVO HD-1810MG.
Também vale a pena prestar atenção ao tipo de algoritmo implementado no servomecanismo. Atualmente, os algoritmos PID e PIV continuam a ser os mais utilizados. Os algoritmos PID são suficientes para a maioria das aplicações, especialmente quando o rendimento do servidor não necessita ser muito elevado. Os controladores PIV são adequados para aplicações mais complexas e exigentes baseadas em um movimento de acionamento completo.
POWER HD MINI DIGITAL SERVO HD-1810MG POLOLU
Quais os parâmetros dos servomecanismos?
Os parâmetros-chave dos servomecanismos são:
- torque e velocidade de rotação,
- tempo de trabalho com sobrecarga,
- relação torque/ inércia- resolução,
- resposta em frequência,
- dimensões,
- interfaces,
- soluções de rede
Estes são os parâmetros responsáveis por como funciona um servomecanismo.
Torque e velocidade de rotação
Um dos parâmetros mais importantes dos servomecanismos. Por exemplo, o modelo SER0039 DFROBOT proporciona um torque máximo de 1,8 kg/cm e uma velocidade de 0,11 s/60°.
Em geral, o torque ocorre separadamente para a operação contínua e operação periódica. O torque para a operação contínua é igual ao valor que gera o motor sem interrupção e o risco de sobreaquecimento, sobrecarga e danos. O torque para a operação periódica é o torque máximo que o servomecanismo pode gerar em pouco tempo e geralmente refere-se ao período de abrandamento ou aceleração do mecanismo ou sua resposta à perturbação momentânea.
Ao escolher um servomecanismo, preste atenção ao RMS (valor médio da raiz quadrada) do torque; deve coincidir com os parâmetros do motor em funcionamento contínuo. O ciclo de trabalho máximo do servomecanismo deve, por sua vez, adaptar-se à sua capacidade de eliminar o calor do sistema.
Não se deve esquecer a velocidade de rotação, que determina o número máximo e médio de rotações realizadas pelo servomecanismo no eixo por unidade de tempo. Tanto o torque como a velocidade de rotação são componentes da potência de controlo.
Rácio de inércia
Outro parâmetro importante que determina o funcionamento dos servomecanismos é a relação entre a inércia do rotor e a inércia da carga. Um servomecanismo é um dispositivo cuja operação é baseada em um circuito de retroalimentação, e o algoritmo de controlo regula a corrente consumida pelo motor. O algoritmo calcula o nível atual em função da relação entre as diferenças medidas e o ponto de ajuste para a posição atual do eixo, assim como o toque e a velocidade de rotação. A relação entre a inércia e a carga do motor tem um impacto essencial no controlo preciso da velocidade: se for demasiado elevada, o motor oscilará, o que significa que não será controlado com precisão. As oscilações em forma de vibrações e as vibrações per se podem danificar os mecanismos e elementos estruturais do dispositivo.
Quanto menor é a relação de inércia, menor é o risco de oscilação e maior é a precisão do servomecanismo de controlo. Esta relação também é influenciada pela seleção de um meio de transmissão de acionamento adequado que garanta uma relação de inércia do rotor suficientemente baixa para carregar.
Resolução
A resolução do codificador incluída no ciclo de retroalimentação do servomecanismo é responsável pela precisão do controlo do eixo. Os codificadores padrão proporcionam uma resolução de 20 bits ou mais. Quanto maior for a resolução do codificador incluído no sistema do servomecanismo de controlo, mais rápido detetará o movimento e fará correções, o que aumenta a precisão do controlo de posição do eixo do motor.
Largura de banda e resposta de frequência
Outro parâmetro que determina o funcionamento do servidor é a resposta de frequência, ou seja, a capacidade do sistema para monitorizar e adaptar-se às correções do sinal. A banda do servidor é um sinal sinusoidal no circuito de controlo: quanto maior for, maior a garantia do servidor em oferecer precisão de controlo e uma maior taxa de adaptação às mudanças no sinal de entrada. Atualmente, os servidores modernos suportam bandas superiores a 1kHz.
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