Servomotore

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servomotore piccolo con ingranaggi di demoltiplica

I servomotori sono dei sistemi elettromeccanici, prevalentemente utilizzati per gli azionamenti nel settore dell’automatica e della robotica, costituiti da un motore elettrico in corrente continua, generalmente di piccola potenza, ed un meccanismo di demoltiplica che consente di aumentare la coppia in fase di rotazione; funzionanti a regime intermittente, per i quali è molto importante non tanto avere un alto rendimento quanto:

  • piccole costanti di tempo elettriche e meccaniche;
  • elevata dinamica ed alto smorzamento (in modo da raggiungere la posizione finale nel minor tempo e con assenza di oscillazioni);
  • ridotti pesi e dimensioni (particolarmente importanti nella robotica, quando i servomotori sono situati su bracci mobili).

All’interno di un servomotore è presente un motore elettrico, una serie di ingranaggi che riducono la velocità del motore, un circuito di controllo ed un potenziometro. Il motore elettrico ed il potenziometro sono collegati al circuito di controllo e l’insieme di questi tre elementi definisce un sistema di feedback ad anello chiuso. I Servomotori sono concepiti per essere pilotati nel modo più semplice possibile, eseguendo la movimentazione senza l’ausilio di circuiterie troppo complesse o l’uso di sistemi a microprocessore.

Il potenziometro del servomotore svolge un ruolo fondamentale che consente di stabilire l’istante in cui il motore ha impostato l’albero nella posizione desiderata. La posizione dell’albero del potenziometro indica la posizione dell’albero motore del servomotore stesso. Quando il potenziometro raggiunge la posizione desiderata, il circuito di controllo spegne il motore elettrico.

Il potenziometro è fisicamente collegato all’albero di uscita del motore elettrico; in alcuni servomotori, l’albero del potenziometro coincide con l’albero stesso del motore elettrico. In questo modo, la posizione del potenziometro coincide precisamente con quella dell’albero del motore.

servomotore

Essendo il potenziometro configurato come un partitore di tensione che fornisce al circuito di controllo una tensione variabile in funzione della variazione dell’uscita del servomotore stesso, il circuito di controllo mette in relazione questa tensione con la temporizzazione degli impulsi digitali in ingresso e genera un segnale di errore nel caso in cui debba correggere la tensione da inviare al motore. Questo segnale di errore è proporzionale alla differenza rilevata tra la posizione del potenziometro e la temporizzazione definita dal segnale in ingresso. Per compensare questa differenza, il circuito di controllo applica al motore un segnale che tiene conto di questo errore. Quando la tensione del potenziometro e la temporizzazione degli impulsi digitali coincidono, il segnale di errore viene annullato e il motore si ferma.

La rotazione del motore è effettuata tramite un circuito di controllo interno in grado di rilevare l’angolo di rotazione raggiunto dal perno tramite un potenziometro resistivo e bloccare il motore sul punto desiderato. I servomotori più comuni solo quelli per rotazioni da 0° a 180°, ma esistono anche servomotori a rotazione continua, da 0° a 360°.

È facile dedurre che i servomotori vengono progettati in genere per effettuare una rotazione parziale piuttosto che impostare un moto rotatorio continuo, come nel caso di un motore in continua o passo-passo.

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