¿Qué es un servomecanismo?
¿Qué es un servomecanismo?Fecha de publicación: 25-11-2020 Fecha de actualización: 10-04-2026 🕒 5 lectura min
¿Qué es un servomecanismo? No es más que un motor de CC normal con servocontroladores y cajas de cambios incorporados. La base de su funcionamiento se basa en un sistema de retroalimentación en el que se ingresa la señal de salida, que es una posición, velocidad, aceleración o desplazamiento dados. El elemento de corrección y el amplificador transforman los datos en el elemento ejecutivo – un actuador o un motor eléctrico.
En este artículo conocerá:
- Qué es un servomecanismo;
- Como funciona un servomecanismo;
- Cuales son los parámetros de los servomecanismos.
Los servomecanismos se utilizan en casi todas las ramas de la industria ligera y pesada, la electrónica y la ingeniería eléctrica, el modelado y ahí donde sea necesario aplicar un movimiento de interpolación preciso a lo largo de una trayectoria dada entre los puntos de inicio y fin.
¿Qué es un servomecanismo?
Los servomecanismos se denominan comúnmente servos y constituyen el elemento de control básico en los sistemas de control automático. Estos son componentes electrónicos que se utilizan para convertir las señales de control en el movimiento apropiado de actuadores y receptores. Pueden ser varios tipos de aletas, frenos, grúas y otros elementos de sistemas hidráulicos y neumáticos en máquinas, dispositivos o en plantas industriales.
La construcción del servomecanismo depende de su especificidad, parámetros y propósito, pero generalmente se puede suponer que consiste en:
- motor de corriente continua,
- potenciómetro,
- engranaje,
- sistema de control electrónico que controla el eje del motor,
- carcasa.
DFROBOT SER0001
El elemento que determina el posicionamiento del eje es el potenciómetro giratorio implementado. Un ejemplo sería un servomecanismo DFROBOT SER0001.
¿Cómo funciona un servomecanismo?
Los servomecanismos analógicos pequeños están equipados con un generador que funciona a 50 Hz, lo que obliga a muestrear la señal cada 20ms. Por lo general, la posición neutra del eje está determinada por un pulso de 1,5ms, y su rotación en cualquier dirección está forzada por la diferencia de la señal muestreada con respecto a la posición neutra; por lo general, el rango del pulso oscila dentro de 1-2 ms.
¿Cómo funciona el servomecanismo digital? Los nuevos servomecanismos digitales proporcionan frecuencias de muestreo más altas, lo que aumenta la precisión del posicionamiento del eje en el rango de pequeñas deflexiones, y también acelera su movimiento. Además, es importante que los servos digitales tengan una fuerza de retención hasta tres veces mayor en relación con los servos analógicos. Un ejemplo de un servomecanismo digital es el modelo POWER HD MINI DIGITAL SERVO HD-1810MG.
También vale la pena prestar atención al tipo de algoritmo implementado en el servomecanismo. Actualmente, los algoritmos PID y PIV siguen siendo los más utilizados. Los algoritmos PID son suficientes para la mayoría de las aplicaciones, especialmente cuando el rendimiento del servo no tiene que ser demasiado alto. Los controladores PIV son adecuados para aplicaciones más complejas y exigentes basadas en un movimiento de accionamiento complejo.
POWER HD MINI DIGITAL SERVO HD-1810MG POLOLU
¿Cuáles son los parámetros de los servomecanismos?
Los parámetros clave de los servomecanismos son:
- par y velocidad de rotación,
- tiempo de trabajo con sobrecarga,
- relación de par a inercia,
- resolución,
- respuesta en frecuencia,
- dimensiones,
- interfaces,
- soluciones de red.
Son estos parámetros los responsables de como funciona un servomecanismo.
Par y velocidad de rotación
Este es uno de los parámetros más importantes de los servomecanismos. Por ejemplo, el modelo SER0039 DFROBOT proporciona un par máximo de 1,8 kg/cm y una velocidad de 0,11 s/60°.
Por lo general, el par se da por separado para operación continua y carga periódica. El par para la operación continua es el mismo que el valor que genera el motor sin interrupción y el riesgo de sobrecalentamiento, sobrecarga y daños. El par para la operación periódica es el par máximo que el servomecanismo puede generar en poco tiempo y generalmente se refiere al período de frenado o aceleración del mecanismo o su respuesta a la perturbación momentánea.
Al elegir un servomecanismo, preste atención al RMS (valor medio de la raíz cuadrada) del par; debe coincidir con los parámetros del motor en funcionamiento continuo. El ciclo de trabajo máximo del servomecanismo debe, a su vez, adaptarse a su capacidad para eliminar el calor del sistema.
No se debe olvidar la velocidad de rotación, que determina el número máximo y promedio de revoluciones realizadas del servomecanismo en el eje por unidad de tiempo. Tanto el par como la velocidad de rotación son componentes de la potencia del control.
Ratio de inercia
Otro parámetro importante que determina el funcionamiento de los servomecanismos es la relación entre la inercia del rotor del motor y la inercia de la carga. Un servomecanismo es un dispositivo cuya operación se basa en un circuito de retroalimentación, y el algoritmo de control regula la corriente consumida por el motor. El algoritmo calcula el nivel actual en función de la relación entre las diferencias medidas y de consigna para la posición actual del eje, así como el par y la velocidad de rotación. La relación entre la inercia y la carga del motor tiene un impacto clave en el control preciso de la velocidad: si es demasiado alta, el motor oscilará, lo que significa que se controlará incorrectamente. Las oscilaciones en forma de vibraciones y vibraciones pueden dañar los mecanismos y elementos estructurales del dispositivo.
Cuanto menor es la relación de inercia, menor es el riesgo de oscilación y mayor es la precisión del servomecanismo de control. Esta relación también está influenciada por la selección de un método de transmisión de accionamiento adecuado que garantice una relación de inercia del rotor suficientemente baja para cargar.
Resolución
La resolución del codificador incluida en el bucle de retroalimentación del servomecanismo es responsable de la precisión del control del eje. Los codificadores estándar proporcionan una resolución de 20 bits o más. Cuanto mayor sea la resolución del codificador incluido en el sistema de servomecanismo de control, más rápido detectará el movimiento y hará correcciones, lo que aumenta la precisión del control de posición del eje del motor.
Ancho de banda y respuesta de frecuencia
Otro parámetro que determina el funcionamiento del servo es la respuesta de frecuencia, es decir, la capacidad del sistema para monitorear y adaptarse a las correcciones de señal. La banda del servo es una señal sinusoidal en el bucle de control: cuanto más grande sea, el servo garantizará una mayor precisión de control y una mayor tasa de adaptación a los cambios en la señal de entrada. Actualmente, los servos modernos admiten bandas superiores a 1kHz.
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