Os servos são os elementos de ligação entre o receptor do brinquedo radiocontrolado e o sistema de direção. Tratam-se, portanto, de transdutores eletromecânicos cuja instalação exige o máximo de cuidado para se obter o máximo de desempenho do conjunto. Neste artigo, focalizamos alguns circuitos de ligação do receptor ao servo, com sugestões para montagem destes dispositivos.
Obs. Este artigo é de 1979 quando não existiam à venda servos e caixas de redução de baixo custo. Hoje contamos com muitos tipos acessíveis principalmente da China.
Infelizmente, os servos ainda são dispositivos de alto-custo e cuja obtenção não é fácil em nosso país. Entretanto, para os leitores que possuem uma boa habilidade mecânica e recursos para obtenção de pequenas engrenagens e peças mecânicas, sua montagem não é impossível, desde que o princípio de funcionamento dos mesmos seja bem conhecido.
A função do servo é produzir um esforço mecânico em determinada direção e sentido quando estiver presente no receptor do modelo um sinal com determinadas características. Um tipo de servo simples pode ser visto na figura 1, em que é usado um pequeno motor de corrente contínua com um sistema de engrenagens redutoras de velocidade.
Na engrenagem de menor velocidade existe um pino de acionamento onde o leme do modelo controlado ou o sistema de direção pode ser acoplado.
Dependendo do tempo em que o sinal estiver presente no motor, variará o ângulo de rotação. da engrenagem e, portanto, a posição do pino de controle, estabelecendo-se então uma direção para o movimento do modelo.
Veja o leitor que neste tipo de controle, o movimento do motor só pode ocorrer numa direção, o que significa que o sentido de movimentação do sistema de direção é único. A cada volta da engrenagem maior, no entanto, o pino volta a sua posição inicial que corresponde ao movimento retilíneo (figura 2).
Um tipo de circuito interessante para acionamento de servo é mostrado na figura 3. Neste circuito o sinal do transmissor pode acionar diretamente o motor o qual é polarizado de modo a girar tanto num sentido como em outro.
Ajusta-se então o potenciômetro de modo que na ausência de sinal no receptor o motor gire num sentido. Quando o sinal estiver presente o motor deverá inverter seu sentido de rotação.
Diversas são as aplicações práticas para este tipo de servo. Num carrinho de brinquedo, por exemplo, pode-se deixar como sentido normal na ausência de sinal, o que aciona o motor movimentando-o para frente.
Na presença de impulso de controle, o motor inverterá sua rotação e levará o carrinho a movimentar-se para trás. Um sistema de posicionamento das rodas dianteiras faz com que na marcha a ré o carrinho tenha sua direção modificada.
Com uma sucessão de toques no transmissor pode-se fazer o carrinho mudar de direção, conforme sugere a figura 4.
Para os sistemas em que o motor deve acionar um leme movendo-o em duas direções, deve-se tomar cuidado com o problema que ocorre no fim do curso do mesmo. Veja que o motor não pode girar livremente sempre, devendo parar no final do curso do leme. Para esta finalidade costuma-se acoplar no- motor um sistema de contatos que desliga a sua alimentação no final do curso do leme ou controle de direção que o mesmo deve acionar (figura 5).
Uma das desvantagens deste sistema conforme o leitor já pode perceber é o fato do motor ficar permanentemente acionado girando num sentido, invertendo sua rotação apenas na presença de um sinal.
Para superar este problema, apresentamos na figura 6 um circuito em que o acionamento do servo ou motor pode ocorrer num sentido ou em outro conforme o sinal de controle tenha uma tonalidade ou outra, ou seja, venha de um canal ou outro.
Este circuito utiliza dois reed-relés que são acionados a partir de dois filtros decodificadores operando em baixas frequências diferentes.
Quando o primeiro reed-relê é acionado o motor gira num sentido, e quando o segundo reed-relê é acionado o motor gira no sentido contrário.
A utilização de dois transistores como intermediários é explicada pela baixa corrente que normalmente os reed-relês podem controlar. Se esses componentes trabalharem nos seus limites de corrente podem ocorrer problemas de contacto e consequentes falhas no sistema. Assim, os reed-relês limitam-se a controlar as correntes de base dos transistores que são bem menores que as correntes de operação dos pequenos motores usados.
Os transistores para estas montagens devem ser capazes de operar com as correntes exigidas pelo motor.
Veja ainda o leitor que, sendo o reed-relê uma bobina, ele pode formar o circuito ressonante de acionamento de cada canal, e pela sua faixa muito estreita de operação, permite a utilização de até 18 canais num único sistema. Frequências típicas de áudio que são usadas para esta finalidade são: 200, 250, 300, 350, 400 Hz, etc.
R1 e R2 são trimpots de 1 k que devem ser ajustados para acionar o motor quando o reed-relê for acionado.
A seguir, descrevemos um sistema de dois canais do tipo proporcional de grande simplicidade.
Simples sistema proporcional de dois canais:
Para entender bem como funciona este sistema devemos entender em primeiro lugar como opera um sistema proporcional de um canal apenas.
Num sistema proporcional podemos obter diversos graus de movimento para o controle com um único sinal. Podemos, por exemplo, girar levemente o leme para uma volta suave, ou girar rapidamente para uma volta mais fechada (figura 7),
Veja a diferença entre um controle proporcional e um comum em que para cada comando temos apenas uma posição possível de direção.
A amplitude do movimento do leme ou da direção do modelo é obtida num sistema proporcional pela variação da duração dos pulsos transmitidos e pela sua separação.
Na figura 8 temos a representação dos pulsos em três situações possíveis.
Na primeira representação temos o caso em que a presença do pulso é maior do que o intervalo, ou seja, a duração do pulso é maior que o intervalo. Este sinal ao ser recebido pelo sistema decodificador no receptor faz o motor, girar para a direita.
Quanto maior for a diferença entre a duração do pulso e o seu intervalo mais forte é o movimento do servo para a direita.
Na posição 2, temos o caso em que a duração do pulso é igual ao intervalo entre dois pulsos. Neste caso, o circuito decodificador interpreta o sinal como "neutro" e o motor do servo não gira nem para a direita nem para a esquerda.
No terceiro caso, temos a duração do pulso muito menor que seu espaçamento o que é interpretado pelo decodificador como, um controle para a esquerda. O motor gira então para a esquerda de uma maneira tanto mais ”forte" quanto maior for a diferença entre a duração do pulso e seu espaçamento.
O leitor deve ver que este sistema exige a transmissão constante de um sinal do transmissor, já que a posição neutra, ao contrário dos outros sistemas não corresponde a ausência de sinal.
Na figura 9 temos um simples servo que pode operar com este sistema em que uma mola ajuda a manter o leme na posição neutra.
Em muitos casos coloca-se um sistema de contacto no motor de modo a evitar que o mesmo sofra um esforço maior no, final do percurso do controle.
Para um sistema de 2 canais o que se faz para diferenciar um sistema de outro é modificar a relação entre os pulsos ou seja, o número de vezes que o pulso é transmitido em cada segundo.
Na figura 10 temos a representação do sistema de dois canais em seus pulsos de emissão.
Veja que na posição neutra temos 4,5 pulos por segundo sendo a duração e o espaçamento dos mesmos iguais.
Para o primeiro canal o que se faz é emitir cerca de três pulsos por segundo, alterando-se ao mesmo tempo sua duração e separação de modo a manter constante este valor. Com o aumento da duração do pulso e diminuição de seu intervalo, o motor do servo deste canal gira num sentido, e com a diminuição da duração do pulso e ao mesmo tempo aumento da separação, o motor gira em sentido oposto.
Para o segundo canal o comportamento é análogo, escolhendo-se apenas outra frequência para os pulsos. Com o aumento da duração dos pulsos e diminuição da sua separação de modo que, a frequência se mantenha constante, o motor gira num sentido, e com a diminuição da duração e aumento da separação o motor gira em sentido oposto.
Importante a ser observado neste sistema é que os dois sinais, um de cada canal, podem ser transmitidos simultaneamente o que significa que os controles dos dois canais são simultâneos.
Ao mesmo tempo em que se controla o leme de um barco, por exemplo, pode-se também controlar a aceleração de seu motor ou seu sentido de rotação.
Os sistemas mais complexos de diversos canais exigem o uso normalmente de circuitos integrados pelo elevado número de componentes. Tais sistemas, por sua eficiência podem permitir o controle simultâneo de muitos canais.
