Los servomotores son componentes esenciales en los sistemas de control de movimiento, que ofrecen alta precisión y confiabilidad en una amplia gama de aplicaciones, desde robótica y automoción hasta automatización industrial y electrónica de consumo. Hay dos tipos de servomotores: servomotores de rotación posicional y servomotores de rotación continua. Si bien ambos tipos cumplen funciones distintas en el control de movimiento, comprender sus diferencias es clave para seleccionar el motor adecuado para sus necesidades específicas. Este artículo explorará las diferencias fundamentales entre los servomotores de rotación posicional y continua, comparando su diseño, aplicaciones, características de rendimiento e idoneidad para diferentes tareas. Para ayudar en esta comparación, también incluiremos un gráfico y un análisis detallados.
Descripción general de los servomotores
Los servomotores están diseñados para controlar el par, la velocidad y la posición angular con precisión. Operan dentro de un sistema de control de bucle cerrado, donde la retroalimentación del motor (normalmente de un codificador o potenciómetro) se utiliza para ajustar el rendimiento del motor en función de una señal de comando. Este sistema de circuito cerrado garantiza que el motor funcione como se espera, lo que permite un control preciso del movimiento. Los servomotores se pueden dividir en dos categorías principales según su capacidad de rotación:
- Servomotores de rotación posicional (también conocidos como servomotores estándar)
- Servomotores de rotación continua
Servomotores de rotación posicional
El rango de movimiento en el que pueden girar los servomotores de rotación posicional suele estar entre 0° y 180°, mientras que algunas versiones pueden alcanzar los 360°. La característica clave de estos motores es su capacidad de girar el eje hasta un ángulo específico y mantener esa posición hasta que se reciba un nuevo comando. La posición del motor se controla mediante señales de modulación por ancho de pulso (PWM), que dictan el ángulo de rotación. En un servomotor posicional, el eje es impulsado por un pequeño motor de CC y el mecanismo de retroalimentación, normalmente un codificador o potenciómetro, transmite constantemente la posición del eje al controlador del motor. Esto permite que el motor se mueva hasta el ángulo exacto requerido y mantenga esa posición con gran precisión.
Aplicaciones
Los servomotores con rotación posicional se emplean con frecuencia en aplicaciones que requieren un control exacto del movimiento angular. Algunas aplicaciones típicas incluyen:
- Robótica: para controlar brazos, pinzas o piernas robóticas, donde los movimientos angulares precisos son esenciales.
- Modelado y vehículos RC: se utilizan para controlar la dirección, los timones y otras piezas en automóviles, barcos y aviones controlados a distancia.
- Sistemas de cámara: para proporcionar un control preciso sobre la posición de las cámaras en mecanismos de giro e inclinación, cardanes y otros sistemas de seguimiento de movimiento.
- Máquinas CNC: para posicionar herramientas y piezas de trabajo con alta precisión.
Características de rendimiento
| Característica | Descripción |
| Precisión | Alta precisión, generalmente dentro de 1° |
| Velocidad | Velocidad moderada, centrada en un posicionamiento preciso |
| Par | Moderado a alto (depende del tamaño y diseño) |
| Capacidad de Carga | Moderada (depende del tamaño del motor y la aplicación) |
| Método de Control | Señal PWM para el control de posición angular |
| Consumo de Energía | Moderado (depende de la retención de la posición y la carga) |
| Costo | Generalmente más alto debido a la precisión y complejidad |
| Aplicaciones | Robótica, vehículos RC, máquinas CNC, cámaras |
Servomotores de rotación continua
A diferencia de los servomotores de rotación posicional, los servomotores de rotación continua están diseñados para una rotación continua en cualquier dirección (en el sentido de las agujas del reloj o en el sentido contrario) y a menudo se los denomina “servos estándar con engranaje modificado”. Los servomotores de rotación continua funcionan de manera similar a los motores de CC, pero con electrónica de control incorporada que regula la velocidad y la dirección en función de señales PWM. Cuando se introduce una señal PWM, el motor rotará continuamente en la dirección que dicta el ciclo de trabajo de la señal. Una señal PWM con un ciclo de trabajo del 50 % normalmente detiene el motor (posición neutra), mientras que los ciclos de trabajo más altos o más bajos hacen girar el motor en el sentido de las agujas del reloj o en el sentido contrario, respectivamente.
Aplicaciones
Los servomotores de rotación continua son ideales para aplicaciones que requieren un movimiento constante y no necesitan un posicionamiento angular preciso. Algunas aplicaciones comunes incluyen:
- Robótica: se utilizan para impulsar ruedas y otras partes móviles de robots, donde se necesita un movimiento continuo, como en robots móviles o vehículos.
- Sistemas de transporte: para sistemas que necesitan un movimiento continuo e ininterrumpido, como en líneas de montaje o máquinas de embalaje.
- Vehículos RC: se utilizan en ruedas u otras partes de automóviles, camiones y barcos a control remoto.
- Sistemas de giro e inclinación de cámaras: para controlar el movimiento continuo de las cámaras sin la necesidad de un control angular preciso.
| Característica | Motor Servo de Rotación Continua |
| Tipo de Movimiento | Rotación continua (en sentido horario o antihorario) |
| Método de Control | Señal PWM para control de velocidad y dirección |
| Precisión | Baja (sin control preciso de la posición) |
| Control de Velocidad | Proporcional al ciclo de trabajo PWM (velocidad variable) |
| Par | Moderado (disminuye con la velocidad) |
| Capacidad de Carga | Baja a moderada |
| Aplicaciones | Robótica (ruedas, piezas móviles), Cintas transportadoras, Vehículos RC, Sistemas de panorámica de cámara |
| Costo | Generalmente asequible y sencillo |
| Consumo de Energía | Más alto durante el movimiento continuo |
| Complejidad | Control sencillo (PWM) |
Comparación: servomotores de rotación posicional y de rotación continua
Para comprender mejor las diferencias clave entre los servomotores de rotación posicional y de rotación continua, podemos desglosar varios aspectos de rendimiento, aplicaciones y características de diseño. Estas importantes distinciones se resumen en el siguiente gráfico:
| Característica | Servo de Rotación Posicional | Servo de Rotación Continua |
| Tipo de Movimiento | Gira dentro de un rango fijo (0° a 180°) | Rotación continua (en sentido horario o antihorario) |
| Método de Control | Señal PWM para control de posición angular | Señal PWM para control de velocidad y dirección |
| Aplicaciones | Robótica, vehículos RC, máquinas CNC, cámaras | Robótica (ruedas), cintas transportadoras, vehículos RC, sistemas de panorámica de cámara |
| Precisión | Alta precisión, generalmente dentro de 1° | Baja precisión (sin control de posición fijo) |
| Control de Velocidad | Control limitado de velocidad, centrado en la posición | Control total sobre la velocidad, proporcional al ciclo de trabajo PWM |
| Par | Moderado a alto (depende de la carga y el diseño) | Par moderado, disminuye con la velocidad |
| Capacidad de Carga | Moderada (depende del tamaño y diseño del motor) | Baja a moderada |
| Consumo de Energía | Moderado, dependiendo del mantenimiento de la posición y la carga | Generalmente mayor durante el movimiento continuo |
| Casos de Uso | Control preciso de ángulos, tareas de posicionamiento angular | Movimiento continuo, tareas de control de velocidad, control direccional simple |
Análisis detallado:
- Precisión: los servomotores de rotación posicional se destacan en aplicaciones que requieren alta precisión, ofreciendo un posicionamiento repetible que es crucial para la robótica y los sistemas CNC. Los servomotores de rotación continua, por el contrario, no están diseñados para mantener posiciones específicas, lo que los hace inadecuados para aplicaciones donde la precisión es una prioridad máxima.
- Velocidad y movimiento: los servomotores de rotación continua brindan flexibilidad en términos de movimiento continuo y control de velocidad, lo que los hace ideales para impulsar ruedas y piezas móviles. Los servomotores de rotación posicional, sin embargo, se centran en moverse a ángulos específicos y mantener esas posiciones, lo que significa que su velocidad es típicamente menor y su movimiento es más discreto.
- Par: debido a que sus sistemas de engranajes están diseñados para brindar un control exacto sobre el movimiento del motor, los servomotores de rotación posicional generalmente tienen un par mayor a bajas velocidades. Los servomotores de rotación continua, si bien brindan un movimiento continuo, ofrecen menos par a velocidades más altas y, por lo general, no están diseñados para soportar cargas pesadas.
- Costo y complejidad: en términos generales, los servomotores de rotación continua son más simples y más asequibles que los servomotores de rotación posicional. La complejidad de estos últimos, debido a la necesidad de mecanismos de control y retroalimentación precisos, aumenta su costo. Para muchas aplicaciones básicas donde la precisión no es crucial, los servomotores de rotación continua ofrecen una solución asequible y eficaz.
Elección del servomotor adecuado para su aplicación
La decisión entre servomotores de rotación continua y posicional se reduce a los requisitos específicos de su aplicación. Aquí hay algunos consejos para ayudarlo a elegir el mejor motor:
Use un servomotor de rotación posicional si:
- Debe tener un control exacto sobre el ángulo de rotación.
- La aplicación requiere repetibilidad y precisión, como en robótica o mecanizado CNC.
- Está construyendo sistemas como cardanes de cámara o mecanismos de dirección en vehículos RC donde el control angular preciso es esencial.
Use un servomotor de rotación continua si:
- Requiere movimiento continuo, como en un robot móvil o un sistema transportador.
- No hay ningún requisito de colocación exacta; las cuestiones principales son la direccionalidad y el control de velocidad.
- Está construyendo sistemas como ruedas para robots o mecanismos de giro simples donde se necesita un movimiento continuo.
Tanto los servomotores de rotación posicional como los de rotación continua tienen sus propias ventajas y limitaciones, lo que los hace adecuados para diferentes aplicaciones. Los servomotores de rotación continua funcionan bien en aplicaciones que necesitan un movimiento constante y control de velocidad, mientras que los servomotores de posición son más adecuados para trabajos que exigen un control exacto de la posición angular. Como fabricante de servomotores, comprender las diferencias entre estos dos tipos de motores puede ayudarlo a tomar decisiones informadas en función de sus necesidades específicas, ya sea que esté construyendo un sistema robótico, un vehículo RC o una máquina automatizada.