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El servocontrol denota la capacidad del diseñador para regular tanto la velocidad como la posición de un motor en función de una señal de retroalimentación, según el artículo de Peng Zhang, Controladores digitales para control industrial. Pero como saben los diseñadores, hay más de una forma de controlar la velocidad y la posición de un servomotor. En este artículo, revisaremos nuevos chips (y métodos) que mejoran el control de velocidad de dichos motores.
Pero antes de sumergirnos en estos métodos, puede ser útil distinguir la diferencia entre motores paso a paso y servomotores.

Motores paso a paso vs. Servo motores

Los motores paso a paso se mueven en "pasos" predefinidos. Por sí mismos, los motores paso a paso no "saben" desde qué posición están comenzando, ni dónde están cuando se detienen.
Los servomotores, por otro lado, tienen mecanismos de control elaborados que regulan la velocidad y la posición del motor en función de una señal de retroalimentación. Esto generalmente implica tanto un bucle de velocidad para definir la velocidad a la que gira el servomotor como un bucle de posición para determinar la posición correcta.

Diagrama de diferentes tipos de servocontrol: como describe el autor, "(a) un control SCR; (b) el ancho del pulso determina el voltaje promedio; y (c) la modulación de la frecuencia del pulso para determinar el voltaje promedio". Imagen utilizada por cortesía de Peng Zhang

Es importante controlar la velocidad para la estabilidad y asegurar que los servos no pasen de su posición designada.

Nuevos circuitos integrados de control de velocidad y par

Performance Motion Devices (PMD) ha agregado tres nuevos miembros a su familia de circuitos integrados de control de par y velocidad de Juno. El Juno MC71113 y el MC73113 están diseñados para motores de escobillas de CC y motores de CC sin escobillas, respectivamente, mientras que el MC78113 es programable por el usuario para manejar cualquiera de ellos.

Juno ICs. Imagen utilizada por cortesía de PMD

Las unidades están diseñadas para aplicaciones tales como centrifugadoras, control de husillo, bombas peristálticas, automatización de empaques y automatización de laboratorio. Estos vienen en paquetes TQFP de 64 pines que miden 12 mm x 12 mm.

Diagrama de bloques para MC71113, MC73113 y los servomotores MC78113. Imagen utilizada por cortesía de PMD

Al encender o reiniciar, los tres nuevos chips Juno verifican los comandos de configuración almacenados en su NVRAM. En ausencia de información, se utilizan valores predeterminados y el chip recibe sus órdenes de marcha a través de SPI o de CANbus 2.0 desde la MCU de control.
Los nuevos chips Juno proporcionan un bucle PI para la función de control de velocidad. La velocidad medida puede provenir de fuentes como sensores Hall, un codificador de cuadratura o retroalimentación de tacómetro.
El control de corriente se realiza accediendo primero a la corriente que fluye a través de los devanados del motor. Esta medición, y la corriente deseada necesaria para cada fase, se utilizan para generar las señales PWM necesarias.

Otras formas de controlar motores: MCU y Arduino

Si bien Performance Motion Devices ha introducido un IC para mejorar el control sobre la velocidad del servomotor, varias otras compañías utilizan diferentes métodos para controlar los motores, a saber, las MCU.
Por ejemplo, Cypress Semiconductor emplea un algoritmo de control orientado al campo (FOC) para controlar la velocidad del servomotor. Este método, basado en la MCU Cortex-M4 de Cypress, permite respuestas de cambio de velocidad rápida y precisión de control de alta velocidad.

Diagrama de bloques del método de control FOC de Cypress. Fuente de imagen Cypress Semiconductor

El bucle externo es para control de velocidad y se compara con la declaración de entrada de la unidad de la velocidad deseada. El bucle interno es para el control actual.
Texas Instruments también emplea una MCU para afectar el servo control. Su familia MSP430, incluidas las MSP430FR2000 y MSP430FR21xx, son MCU de potencia ultrabaja diseñadas para ahorrar energía en dispositivos portátiles que funcionan con baterías. Este control es ayudado por la memoria no volátil y regrabable FRAM de baja potencia de la familia. Estas unidades están disponibles en paquetes VQFN de 3 mm × 3 mm.
Y, por supuesto, para los primeros proyectos de creación de prototipos o fabricantes, uno siempre puede controlar los servomotores con un módulo de joystick conectado a un Arduino, que se describe paso a paso en detalle en nuestro sitio hermano, Maker Pro.

En el piso de la fábrica

¿Cuáles son algunas áreas en las que los servomotores y los circuitos integrados de servo desempeñan un papel dominante? No necesitamos mirar más allá de las instalaciones de la fábrica.
Los robots juegan un papel importante en la fabricación moderna. Los humanos no están tan desplazados como complementados por cobots o robots industriales colaborativos. La tecnología Cobot está diseñada para trabajar con personas. Operan en entornos peligrosos, evitando peligros a los humanos y haciendo gran parte del trabajo pesado. Y afortunadamente, también liberan a los humanos de la repetición sin sentido.
Algunas de las superestrellas robóticas de hoy son robots Scara, Delta, cartesianos y articulados.

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Ingenieros, ¿cuántos meses (o años) ha reducido este tipo de tecnología de servocontrol de su tiempo típico en el mercado para un producto motorizado? Administración, ¿esta tecnología ha eliminado la necesidad de contratar expertos en sistemas de control internos con altos salarios? Comparte tus experiencias en los comentarios a continuación.