BR_XL-Prototipo de servo

Vamos a empezar a construir un modelo de servo que podamos usar en nuestro robot. Necesitamos los siguientes elementos:

• Motor eléctrico
• Controlador electrónico de velocidad
• Reductora mecánica de velocidad
• Detector de posición (encoder)
• Microcontrolador programable

El motor es la pieza fundamental. Existen varias posibilidades, que analizamos aquí:

• Motor CA monofásico – son baratos y fáciles de conseguir (cualquier aparato eléctrico casero con motor podría valer). Tienen mucha potencia y par de arranque alto, pero es complejo el cambio de sentido, ya que entra en juego un condensador que hay que cambiar de posición. El controlador de velocidad también resulta complejo, sobre todo teniendo en cuenta el cambio de sentido. En principio los descartamos.
• Motor CA trifásico. Los de tamaño pequeño son baratos, se usan en modelos de radiocontrol y están muy extendidos. Los de gran potencia son más difíciles de encontrar y más caros. Los controladores de velocidad se basan en cambiadores de frecuencia, y si se quiere cambio de sentido, son también difíciles de encontrar y caros. Descartados.
• Motor paso a paso – están bastante extendidos en maquinaria CNC y los controladores de velocidad también. Los de tamaño pequeño son baratos pero si se quieren de gran potencia, son bastante caros. En principio los podríamos usar para la parte superior del robot y la garra.
• Motor CC – son baratos, con buen par de arranque y los controladores de velocidad son sencillos. También se pueden encontrar de gran potencia a precio razonable. Su inconveniente son las escobillas, pero nos decantamos por esta opción.

El motor que escogemos para este modelo es uno pequeño que tenemos en el taller. Lo vamos a conectar a 12V, que quizás es mucho, pero para probar es suficiente:

El controlador de velocidad para un motor CC se llama puente H, y vamos a construir uno a partir de un esquema electrónico, con la información en otro hilo de este diario. Para el modelo, y mientras construimos el de potencia, vamos a usar uno que tenemos, el controlador L298, que se consigue a buen precio en Ebay. Es un controlador dual, pero nosotros vamos a usar sólo la mitad:

Como reductora de velocidad vamos a usar los engranajes de plástico que tenemos en el taller, que para el modelo son suficientes. Para simplificar lo más posible, vamos a usar tornillos sinfin. Como el motor gira aproximadamente a 2000 rpm, dos etapas de reducción a 18:1 serán suficiente por el momento.

El detector de posición o ‘encoder’ es otra pieza vital. Lo ideal es usar uno óptico, pero son caros, así que vamos a intentarlo con unos modelos más baratos. Tras buscar en Ebay, encontramos uno barato, de referenciaKY-040:

Sólo da 20 pulsos por vuelta, pero como lo vamos a usar en el eje de salida del motor, creemos que será suficiente para obtener una buena resolución.

El microcontrolador que pensamos usares un Arduino pro mini, para reducir al máximo el tamaño y el peso:

Además, vamos a usar un fin de carrera para posicionar el servo en su límite inicial, en un reset.

Usamos una base de madera y unos listones para montarlo todo y conectamos el sistema al ordenador con un conversor USB a TTL, para cargar el programa.