Servo en coches de radio control

Un servo (servomotor) es un dispositivo con un motor de corriente continua y una caja de engranajes  que tiene la capacidad de ubicarse en cualquier posición en su rango de operación, estar estable en esa posición y se puede controlar tanto en velocidad como en posición.

"SERVOS" EN JUGUETES

* Los "servos" más sencillos (siquiera se pueden denominar servos) son prácticamente un motor con una caja de engranajes y están en los coches de juguete más baratos para controlar la dirección; no tiene un sistema de detección, el motor se detiene cuando llega al límite de recorrido pero sigue consumiendo corriente eléctrica y se calienta; el retorno hacia la posición central lo hace un muelle. Muchas averías son debidas a los engranajes por estar en tensión. El "servo" tiene dos cables y son de tipo Todo-Nada. A veces, en vez de ser un motor y engranajes, es un electroimán que puede actuar en dos sentidos cambiando la polaridad.

"Servo" sencillo de dirección: motor, engranajes y muelle para retorno.

"Servo" sencillo de dirección: electroimán y muelle

El problema más común suele ser que el coche no va recto; en la parte de abajo hay una pieza que actua como guía para ajustar la dirección. Si no funciona, suele ser que se ha soltado el muelle (resorte) o el pivote que se mueve con la guía no empuja a las levas. VER FOTOS:

* Hay otro tipo de servos Todo-Nada que tienen contactos para marcar cuando han llegado al final de recorrido y cuando están en la posición central; tienen un simple control lógico para detener el motor cuando se activa un contacto. Tienen la ventaja de que el motor no esta activo y consumiendo corriente cuando llega a un tope y retornan a la posición central sin un muelle y sin forzar los engranajes pero el control sigue siendo Todo-Nada. Suelen tener 5 o 6 cables (2 del motor y 3 o 4 de los contactos)

Servo con contactos de posición central y límite

* Los verdaderos Servos son de Control Proporcional y tienen un potenciometro para determinar la posición; en los coches tipo "juguete" (Toy Grade), la electrónica de control del servo no está en el propio servo sino en la placa principal. Tienen 5 o 6 cables: 2 del motor, 3 del potenciometro y en algunos casos, otro cable puesto a masa del circuito y a la carcasa del motor para suprimir ruidos eléctricos.

Servo de 6 cables de Nikko

SERVOS DE MODELISMO

Los servos de modelismo tienen tres cables: dos de alimentación y otro con la señal de posición (señal de control PWM). La señal de posición es un pulso entre 1ms y 2ms y se repite cada 20ms aunque este valor no es crítico.

Suelen abarcar un ángulo de giro de 0 a 180º grados  (90º grados si pulso de la señal de control está entre 1ms y 2ms); la alimentación está entre 4,8 a 6 voltios aunque algunos servos de gran par y velocidad aguantan hasta 8 voltios para ser alimentados directamente a la batería.

Para la escala 1/10 suelen tener las medidas 40x40x20 mm y la fuerza (par) que ejercen es unos 3 a 6 Kg*cm. Por dentro tienen un motor, varios engranajes de nylon para aplicar la reducción, un potenciómetro y la placa electrónica de control. Existen servos de gran fuerza con engranajes de metal que hasta dan hasta 15 Kg*cm de fuerza-par para este mismo tamaño.

Tamaño normalizado de los servos

En un receptor moderno, se conecta según la foto (los servos y receptores antiguos de Aitronics (Sanwa) , KO Propo y/o Multiplex tienen la polaridad al revés que el estándar.):

La asignación de pines, el código de color de los cables y los conectores es la siguiente:

Los servos y receptores antiguos de Aitronics (Sanwa) , KO Propo y/o Multiplex tienen la polaridad

 al revés que el estándar.

Cableado de servos muy antiguos:

Para comprobar un servo de modelismo, se puede hacer este circuito con el integrado 555:

El circuito electrónico interno de un servo puede ser el de la imagen con el integrado M51660 aunque dado el precio de un servo sencillo no merece la pena fabricarlo.

Otros integrados que sirven para fabricar un servo son el M52461GP o el BA6688L

Una pieza adicional al servo es el salva-servo que evita que golpes en la dirección puedan dañar los engranajes del servo mediante un mecanismo elástico.

El eje exterior del servo tiene diferentes tamaños y dientes (spline) para adaptarse a los brazos o salva servos según cada marca. Es muy común el eje estándar 3F (25 dientes y 6mm de diámetro) de Futaba-Tamiya; un servo antiguo Sanwa tiene otro estándar (23 dientes y 6mm) y los mini-servos tipo Sg90 también tiene otro estándar y tamaño de eje (21 dientes y 4.5mm):

23 teeth on the spline -Sanwa           - MRC  -Airtronics     - Spektrum -KO Propo -JR Propo -Graupner -Multiplex -Volz -Cox

24 teeth on the spline -Hitec -Hobbico -Tower (System 2000)

25 teeth on the spline -Futaba           -Tamiya  -Keil              - Ace/Thunder -FMA               -Cirrus -Duratrax         -Vortex -HPI                - Robbe -Traxxas          - Victory Hawk -Orion              - Savox - Team Associated -Tower (System 3000)

Algunas marcas (Tamiya) entregan un kit de discos para adaptar el salva servo a las distintas fabricantes del servo:

También salva servos instalados en el propio mecanismo de dirección de algunos coches:

Servo Spline: https://www.servocity.com/servo-spline-info
https://servodatabase.com/brands

How to Interface R-C Servos.pdf (convertidor de señal analógica a ancho de pulso)

Referencias:

https://es.wikipedia.org/wiki/Servomotor

http://nikkoevolution.fr/article/article_fiche.php?articleID=278
http://agert.eu/blog/index.php/PPM
https://www.youtube.com/watch?time_continue=188&v=yQMcr3PNxV8
http://www.homofaciens.de/technics-base-circuits-servos_ge.htm
http://www.fatlion.com/sailplanes/servochart.html
https://learn.sparkfun.com/tutorials/hobby-servo-tutorialhttps://sound-au.com/articles/servos.htm
https://www.myrcbox.com/articles/tech-article-standard-size-servos-splines-guide/