Concurso Micro-Rato
1/1
Alteração dos servos R/C para utilização como motores DC
de locomoção
Os servos utilizados em radiomodelismo permitem obter uma saída mecânica angular controlada por um
sinal PWM (modulação por largura de impulsos). Para este efeito contém no seu interior um pequeno
circuito desmodulador que ataca um pequeno motor DC. A saída deste motor passa por um forte redutor
que permite obter uma força considerável à custa da redução da velocidade
(Potência = Força x Velocidade). Montado directamente sobre o eixo de saída está um potenciómetro
que é utilizado para efectuar o feedback da posição angular.
A forma mais expedita de utilizar estes servos como motores DC para locomoção é retirar o
potenciómetro de feedback e montá-lo sem a ligação mecânica ao eixo de saída. Para além disto é, ainda,
necessário cortar uns pequenos batentes que limitam a rotação do eixo de saída. Desta forma, o
potenciómetro já não roda solidário com o eixo de saída e deixa de haver sinal de feedback da posição
angular do eixo. A posição (agora fixada) do potenciómetro determina a largura dos impulsos de entrada
necessária para se obter uma velocidade nula. Impulsos de menor largura fazem o motor rodar para um
lado e de maior largura fazem o motor rodar para o lado oposto. Quanto maior for a diferença entre a
largura dos impulsos aplicados e a largura correspondente ao ponto de zero maior é a velocidade de
rotação do motor. Como já não há sinal de feedback, o motor fica continuamente a rodar tal como
desejado para utilização como motor de locomoção.
O circuito de desmodulação e controlo dos motores presente nos servos impõe algumas restrições ao
sinal PWM de entrada. O período dos impulsos deverá ser de aproximadamente 20ms, a largura mínima
dos impulsos (que deverão ser sempre positivos) é de 0.7ms e a máxima é de 1.7 ms. Como se vê a
excursão possível para a largura dos impulsos é relativamente pequena (1ms comparado com o período
de 20ms). Para além disto, não poderão ser usadas tensões de alimentação superiores a 7,2V pois
queimam imediatamente os drives incluídos neste circuito.
Outra forma de utilizar os servos como motores DC consiste em retirar toda a electrónica (não esquecer
de retirar o potenciómetro) e deixar apenas o motor (eventualmente também o condensador e as
resistências de filtragem montados nos terminais do motor) e os redutores mecânicos. Neste caso é
necessário utilizar um circuito de controlo externo. Esta solução é a que é normalmente adoptada nos
nossos robots. Embora exija mais alguns componentes apresenta as seguinte v antagens:
• permite controlar melhor a potência a fornecer ao motor (com um PWM de variação quase total, i.e.,
duty-cycle praticamente entre 0 e 100%);
• permite ter um melhor controlo da posição de velocidade nula (basta desligar as saídas de PWM);
• é possível aplicar tensões superiores aos motores (tipicamente até 12V)
• é mais fácil mudar os drives de ataque ao motor quando queimam.
O drive dos motores é normalmente feito com recurso ao circuito L293, ou outro equivalente, que
permite construir 2 pontes-H e as sim controlar dois motores independentes com possibilidade de
inversão do sentido de rotação. Este circuito é atacado directamente pelo controlador do robot com um
sinal PWM (velocidade) e um sinal digital (direcção) para cada motor. Também são usadas algumas
portas inversoras, normalmente do chip 74HC10 (NANDs), para atacar as pontes-H..
A utilização dos servos para locomoção pode parecer estranha. Principalmente quando se retira toda a
electrónica e se faz o controlo por fora. No entanto, esta solução apresenta uma enorme vantagem
mecânica relativamente à utilização de motores DC comuns. A forte redução (desmultiplicação) já
incorporada permite obter um bom compromisso entre força e velocidade mantendo a potência solicitada
em níveis baixos (com consumos na ordem dos 100mA). Por outro lado, a desmultiplicação também
favorece o controlo da velocidade numa gama relativamente alargada já que a velocidade do motor é
sempre mantida a um nível bastante mais elevado do que a velocidade das rodas. Repare-se, também,
que todos os componentes mecânicos se encontram encerrados no interior de uma pequena caixa de
plástico com um eixo de saída no qual de liga directamente uma roda. Por fim, mesmo deitando fora parte
do conteúdo, esta solução é das mais baratas quando comparada com outras soluções do mesmo nível
de potência e força com desmultiplicação incluída.