¿Cómo trucar servos Futaba S3003?

Buenas! Hoy toca hablar de motores, y exactamente de servomotores, ya que me encuentro construyendo un robot mini-sumo que utilizará este tipo de motores para moverse.

Pero… ¿Qué son los servomotores y cómo funcionan?

En Wikipedia, vemos una primera definición:

“Un servomotor (también llamado servo) es un dispositivo similar a un motor de corriente continua que tiene la capacidad de ubicarse en cualquier posición dentro de su rango de operación, y mantenerse estable en dicha posición. “

Esto quiere decir, que podemos mover el motor y pararlo en la posición que nosotros queramos, para poder realizar movimientos precisos, incluso controlar su velocidad.

Estos motores se utilizan sobretodo en robótica, modelismo y en sistemas de radiofrecuencia. Normalmente los utilizados en robótica tienen un ángulo de giro limitado (180º) tanto física como electrónicamente aunque existen servomotores de rotación continua (360º) .

Para poder utilizar un servo y controlar su posición y fuerza, utilizamos la modulación del ancho de pulso de una señal (PWM), enviando señales moduladas menores de 100 Hz, por lo que tendrán un período de pocos milisegundos para poder controlar el movimiento del motor.

En el siguiente gif (Univ. de Castilla-La Mancha) podemos ver como funciona un servomotor:
No voy a entrar en el uso del servo con PWM (Quizás en un algún post futuro lo haga) ya queel trucaje que haremos será para utilizar un servomotor de giro limitado (180º) como motor de corriente continua y que tenga un giro de 360º. Veamos como hacerlo.

Sigue leyendo!!

En la siguiente imagen (Klugers.net) vemos el interior de un servo y sus partes:

- Un motor de corriente continua (A la izquierda de la imagen)
- Un circuito regulador (A la derecha del motor)
- Una serie de engranajes de distintos tamaños que forman la caja reductora del motor
- Un potenciómetro (Debajo del engranaje más grande, en la imagen no aparece)

Los motores de corriente continua se caracterizan por girar a mucha velocidad y no tener demasiada fuerza, por lo que para cambiar esto, se le añade una serie de engranajes de gran reducción para limitar las revoluciones por minuto y obtener más fuerza de motor.

El eje del potenciómetro, está directamente unido con el engranaje más grande, con lo que el circuito regulador utiliza el valor del potenciómetro para determinar la posición angular actual del servo, y así saber en que sentido y cuánto tiene que girar.

Bien, ese es el interior del servo y a nosotros nos interesa mucho, ya que para trucar un servo de 180º y que pueda girar a 360º existen 2 maneras:

- Engañando al circuito regulador: Este truco consiste en cambiar el valor del potenciómetro por dos resistencias del mismo valor, pero que serán siempre fijas. De esta manera, al no retirar el circuito regulador, podremos utilizar el servo directamente si necesidad de una etapa de potencia anterior. Podemos ver como realizarlo paso a paso en la siguiente web: Uctrl – Trucar servo.

- Quitando el circuito regulador: Esta otra manera de trucar un servo, es en la que yo me voy a centrar, consiste en quitar el circuito regulador y retirar los topes físicos tanto del potenciómetro como del engranaje mayor. De modo que quede un motor de corriente continua con una caja reductora. Este sistema nos obliga a utilizar una etapa de potencia para poder controlar el motor. Vamos paso a paso:

Los servos que voy a trucar son los siguientes: Futaba S3003 – Enlace Ebay.
Son de precio muy reducido, por lo que tampoco podemos esperar una gran calidad, como veremos a continuación:

1) En primer lugar, retiramos los tornillos de la parte trasera del servo y vemos el circuito regulador y el motor. Cortamos los cables que unen el circuito y el motor y en la otra cara de la plaquita, está soldado el potenciómetro. El potenciómetro está atornillado a la carcasa, esto yo no lo sabía así que para retirar el circuito regulador, hice palanca… partiendo en 2 partes el potenciómetro como vemos en la siguiente imagen.
Esto demuestra la baja calidad del producto pero a su vez, es una ventaja para nosotros, ya que mantenemos el eje del potenciómetro.

Abrimos el servo y retiramos el circuito

2) Una vez retirado el circuito, vemos que el potenciómetro tiene 2 salientes que limitan el giro, por lo que hay que deshacerse de ellas. En la imagen siguiente vemos los salientes con un circulo rojo, debemos cortarlas o levantarlas para que no choquen con la mueca (Cuadrado azul) y así lograr que gire 360º sin problemas. No olvidemos que el eje del potenciómetro está unido al engranaje principal.

Cortar las muecas del potenciómetro y soldar los cables al motor

Una vez conseguido que el potenciómetro gire 360º, vemos en la imagen anterior quepodemos reutilizar el cable del servomotor. Yo he quitado el cable blanco (El cable de señal) y el cable rojo y negro lo soldamos al motor de corriente continua sin importar la polaridad y opcionalmente añadiendo un condensador de filtro para evitar el ruido.

3) Soldados los cables, cerramos la parte trasera del servo y abrimos la parte delantera, veremos los engranajes que forman la caja reductora. Este paso es el último, pero no por ello menos importante: El engranaje principal contiene un saliente que limita el giro. Debemos eliminarlo cortándolo o limándolo con cuidado de no dañar los dientes y tratando de que quede lo más uniforme posible para evitar rozes. Vemos dicho saliente en la siguiente imagen con un círculo rojo.

Limamos el saliente que limita el giro

Una vez terminado colocamos cuidadosamente todos los engranajes y si todo ha ido correctamente, tenemos un servomotor trucado para girar 360º.  Este sistema tiene la desventaja de que necesitaremos una etapa de potencia para hacer girar bien el servo, como puede ser el circuito integrado L293 o un puente en H.

En otro post explicaré como utilizar el integrado L293 con Arduino, aunque al que le haga falta, en este vídeo está muy bien explicado:  Funcionamiento y conexión de L293

Conectamos al Arduino de acuerdo al vídeo siguiente y probamos.

Servomotor Futaba S3003 trucado con Arduino