Nel corso dell'ultimo decennio la produzione con il conseguente consumo dei servomotori è letteralmente esplosa, le applicazioni di un dispositivo simile sono le più disparate: da tutte le forme di modellismo, alla robotica, dispositivi automatici strumenti di misura ect.. Un servomotore è un sistema elettromeccanico complesso che tramite un'elettronica controlla in posizione un motore in corrente continua al fine di sviluppare una certa coppia. Analizzando quindi un servo motore ci troveremo di fronte una parte elettronica, per il controllo della posizione dell'albero d'uscita del servo e una parte meccanica per la creazione della coppia su quest'ultimo. In questo articolo vedremo dapprima una rapida carrellata di tutti gli elementi che compongono un servomotore per poi soffermarci in generale sulla meccanica in modo da imparare come dimensionare i servo motori per le nostre applicazioni. Infine parleremo delle considerazioni fatte dallo staff di Open BioMedical Initiative durante la scelta dei servo motori usati nel progetto Fable.
Elettronica
Come accennato, i servo contengono al loro interno un'elettronica complessa e per niente banale, tanto complessa da contenere spesso un microcontrollore. Il servo infatti deve occuparsi del controllo in posizione di un motore in dc e al tempo stesso di ricevere e comprendere, dal mondo esterno, la posizione desiderata per l'albero d'uscita.
Figura 1: Schema Logico del Servo Motore
Nella figura 1 viene riportato uno schema logico dell'elettronica presente all'interno di un servo con il relativo flusso di controllo, vediamo in dettaglio i componenti presenti.
Il Motore: Si tratta di un semplice motore in dc (figura 2); ad eccezione dei motori passo-passo usati per scopi diversi, questa tipologia di motori ha avuto una certa supremazia su qualsiasi altro tipo nel corso degli ultimi vent'anni, grazie alle elevate prestazioni offerte, alla robustezza meccanica, alle ridotte dimensioni e ai bassi costi e consumi. Oggi quasi tutti i dispositivi di media e piccola potenza montano un motore in continua. Il principio fisico di funzionamento di un motore in continua, come in tutti i motori elettrici, si basa sul magnetismo; nel più semplice dei casi ovvero, quello di un motore a magneti permanenti, si ha uno statore attorno al quale sono avvolti dei fili e un rotore composto da un nucleo ferromagnetico. Quando scorre corrente sui fili dello statore questo genera un campo magnetico che viene "inseguito" dal magnete al suo interno, ovvero il rotore. [...]
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Sulla stessa base ho realizzato tempo fa un sistema con raspberry per controllare, con un motore dc, la rotazione di un cristallo attraversato da un laser NdYag. Lo scopo era di migliorare la qualita’ del fascio e quindi l’energia ad ogni variazione ambientale (temperatura, umidita’). Il tutto con una opportuna movimentazione del motore e quindi del cristallo. Il sistema era automatizzato e sincronizzato con il segnale di un fotodiodo opportunamente calibrato.
Non ho mai visto un articolo così ben dettagliato, in ogni sua parte, su i servo motori. Complimenti.
Grazie
Utilizzo i servomotori da tanto tempo ma non mi sono mai posta il problema di come fossero fatti. all’interno. Ho rispolverato questo articolo e l’ho letto con molto interesse. Devo dire che mi è stato molto utile. Grazie