Diário de bordo 5# - Servomotores

Como dito, agora falaremos mais sobre a escolha dos servos.

Servomotores são motores que recebem, além da "alimentação", um sinal elétrico que determina a posição (rotação) de seu eixo. É composto por um motor elétrico junto a uma caixa de redução, fazendo com que o torque seja ampliado. Além do motor elétrico, possui uma estrutura de controle, que recebe o sinal elétrico e, utilizando-se de sensores, faz o que é devido para que o eixo fique na posição especificada, mesmo que seja feita alguma força contrária (claro, dentro das capacidades do mesmo).

Um dos servomotores de corrente contínua (DC) mais baratos e comuns é o Towerpro Sg90. Dentro da categoria dos "microservos", é ideal para aplicações que não demandem torque muito alto. Ele tem, entretanto, uma desvantagem: suas engrenagens são de nylon, conferindo menor durabilidade se comparado com aqueles que utilizam engrenagens metálicas. A seguir, suas especificações (de acordo com o vendedor):

• Torque: 1,2 kgf*cm @ 4,8 V
• Rotação total: 180°
• Tempo para rotacionar 60° sem carga:  ~0,12 s 
• Alimentação: 3,0 a 7,2 V

Ainda não decidimos o material que será utilizado para a construção do lançador (conjunto de motores e rodas), mas estimamos que a massa a ser erguida pelo servomotor seja de, aproximadamente, 100 gramas (lançador) mais a massa da barra ("rampa") de alumínio, de 15 gramas (digamos que a barra tenha 15 cm). Desconsideraremos a massa da bolinha, que é ínfima e consideraremos a barra de alumínio como um corpo homogêneo. Utilizaremos a "fórmula" M=F*L*cos(α) (tenha em mente que o torque promovido pelo servo é de 1,2 kgf*cm). É conveniente não utilizar as unidade do S.I. nessa situação: utilizaremos kgf*cm ao invés N*m para o torque.

    1,2 > 0,1*L+0,015*7,5

    L   < 10,875 cm

Ou seja, 100 gramas devem estar a menos de 10,875 cm do eixo de rotação para que o servomotor possa ergui-los. Os 100 gramas representam, no caso, o conjunto de motores e rodas (lançador). Conclui-se que o Sg90 é suficiente para o nosso projeto. Utilizaremos três deles: um para movimentar o braço em Y, outro para movimentar a base em X e mais um para liberar a bolinha quando necessário.

*Para escrever a explicação sobre o que é servomotor, me baseei em um artigo da Wikipédia.