SERVOMOTORE
Il servocomando, o più semplicemente servo è un organo meccanico di potenza, in grado di gestire un movimento, il quale può essere comandato da un segnale logico di bassa o bassissima potenza. Il servomotore è generalmente alloggiato in un contenitore ed è costituito da un motore elettrico, completo di riduzione meccanica, un sistema di feedback per la posizione dell'asse di uscita e tutta l'elettronica di controllo. Tramite un opportuno sistema di comando è possibile far ruotare l'asse di uscita del servo e posizionarlo in una specifica e precisa posizione. Esistono Servo di varia potenza, ingombro, funzionalità, ecc. ma la caratteristica fondamentale è che si comandano tutti allo stesso modo. Qui si possono vedere le parti meccaniche del servo. Ci si può rendere conto che esso non è che una serie di ingranaggi che ha lo scopo di ridurre il numero dei giri del motore ad un valore utilizzabile dal dispositivo che deve essere comandato. Da notare bene è che l'albero di uscita del servo, normalmente, può ruotare soltanto di 180 °. Per superare questo limite occorre adoperare dei servo in grado di superare i 360 ° oppure modificare il servo. Schema a Blocchi di un tipico servo:
Dal corpo di un servocomando fuoriesce un perno di rotazione, al quale possono essere fissate, mediante un incastro zigrinato e una vite centrale, le cosiddette “squadrette” (Horn in inglese), di varie forme, materiali e dimensioni e che servono per collegare il servocomando al dispositivo che esso dovrà “muovere”. Le squadrette generalmente sono forate per permettere l’ancoraggio, tramite viti autofilettanti, a staffe oppure per permetterci di inserire al loro interno gli alberini di comando. Per gestire il servo occorrono solo 3 fili. Due sono quelle della alimentazione che generalmente è compresa tra 4.8 e 6volts. Un terzo filo è quello del segnale di controllo, che è di tipo PWM ,ovvero Pulse-With Modulation che, letteralmente, si può tradurre come Modulazione a larghezza di Impulsi. Come si può osservare, dallo schema a blocchi, il segnale di controllo arriva all'elettronica. Questa lo confronta con il valore presente sul potenziometro e decide se deve fare ruotare il motore ed in che direzione. Per comandare un servo occorre, tramite il filo di controllo, inviare allo stesso una serie di impulsi. La durata del singolo impulso determina la posizione dell'asse di uscita. Il tempo di pausa, tra un impulso ed il successivo, può variare entro ampi limiti senza che si abbia una perdita di controllo del servo. Il servo ha una posizione centrale e può ruotare di 45° (o 90°) a destra e 45° (o 90°) a sinistra. Un’altra peculiarità è quella di mantenere la posizione: una volta viene inviato il segnale di comando al servocomando di ruotare di un certo numero di gradi, se tale comando viene inviato di continuo, rimarrà in quella posizione trattenendo il carico a cui è collegato. Il segnale di comando è costituito da un’onda quadra inviata ripetutamente: il fronte positivo deve avere una durata compresa tra 1 e 2 (tra 0,5 e 2,5 per i servo che ruotano di 180°) millisecondi e la somma del fronte positivo e quello negativo (ovvero: il periodo) deve essere di circa 20mSec (frequenza: 50 Hz). Il segnale fatto in questo modo deve essere inviato di continuo se si vuole che il servocomando, sotto sforzo, mantenga la posizione desiderata:
Per pilotare un servocomando andiamo a modulare la durata della semionda positiva. Per il pilotaggio viene necessariamente introdotto il concetto di Duty Cycle (d): esso rappresenta il rapporto, espresso in percentuale, tra la durata della semionda positiva (t) e il periodo (T) del segnale. Quando il fronte positivo dura 1mSec, essendo il periodo di 20mSec, il duty cycle varrà:
Si può quindi affermareche un servocomando va pilotato mediante un segnale modulato in PWM alla frequenza di 50Hz, con un duty cycle compreso tra 5% e 10%. Valori al di fuori di questi possono portare a malfunzionamenti, quali: fischi, surriscaldamenti e la conseguente rottura. Con un duty cycle del 5% (quindi: impulso di 1mSec), il servo si ruoterà tutto da un lato (45° a destra), con un duty cycle dal 10% (impulso di 2mSec), il servo si ruoterà tutto dall’altro lato (45° a sinistra). Il servo raggiungerà quindi la posizione centrale con un impulso di 1,5mSec:
Spero ti sia chiaro il funzionamento