Servos digitais: quebrando mitos...

Atendendo a inúmeros pedidos, o Águia traz informação interessante sobre servos digitais e analógicos. O texto quebra alguns mitos e responde as principais indagações de aeromodelistas do mundo inteiro.

Para não incorrer em crime de falsidade ideológica, respeitando os ditames da Lei dos Direitos Autorais, informamos que o material abaixo divulgado foi capturado do sítio http://www.rcmasters.com.br/index.php?name=Forums&file=viewtopic&t=11717, que se baseou em fonte futaba-rc.com/servos/d...servos.pdf.

Servos Digitais x Servos Analógicos

Para começar, um "servo digital” é o mesmo que um servo analógico, com exceção de um microprocessador, que analisa os sinais recebidos receptor e controla o motor.
Não é correto achar que um servo digital se difere muito de um servo analógico em seu design físico. Servos digitais têm os mesmos motores, engrenagens e caixa como os servos analógicos, e o que é mais importante, têm um Potenciômetro de “Feedback” tal como os analógicos.
Onde o servo digital difere é na forma de como os sinais recebidos do receptor são processados, e, por sua vez, controlando a potência inicial para o servo motor, reduzindo a inatividade, aumentando a precisão e gerando uma maior força.
Em um servo analógico ocioso, não há energia sendo enviada para o motor.
Quando um sinal é recebido pelo servo ou uma força é aplicada em seu braço, o servo responde enviando alimentação/tensão para o motor.
Esta tensão, que é de fato a maior possível, é pulsada ligando/desligando a uma taxa fixa de 50 ciclos por segundo.
A criação de pequenos pulsos gera um controle eficiente de velocidade, controlando o motor e movendo-o para a posição desejada.
Por sua vez, o potenciômetro informa ao micro controlador que a posição desejada foi alcançada, assim, os pulsos são reduzidos até que nenhuma tensão seja aplicada ao motor.
As 3 imagens abaixo demonstram dois ciclos de pulsos (ligado/desligado).

Diag. 1. – Servo parado.
Diag. 2. – Curto período de tempo, ou seja, baixa velocidade.
Diag. 3. – Pulso Longo, ou seja, maior velocidade

Como você pode imaginar um pequeno pulso (5 volts) seguido de um intervalo (0 volts), não da ao motor um grande “incentivo” a girar, ao contrário do que um longo período faria.
Isso significa que, um pequeno movimento no controle, envia um pequeno pulso ao motor, sendo que isso é muito ineficiente, isso é chamado de “banda morta”, isso é, muito lento ou praticamente nenhum movimento do servo.

As distintas vantagens de um Servo Digital.

• Permite receber e processar as informações recebidas do receptor antes de enviá-las para o servo, e com isso calcular e aplicar a largura de pulso de forma mais eficiente e precisa, melhorando o desempenho do servo.

• A freqüência com que os sinais são enviados ao motor do servo, é significativamente maior, isso significa que ao contrario dos servos analógicos em que o motor do servo recebe 50 pulsos por seg., nos servos digitais ele passa a receber 300 pulsos por segundo. Isso não significa apenas aumento de resposta do servo, mas também aumenta e diminui o poder de aceleração/desaceleração que é capaz de ser transmitida ao motor do servo. Permitindo ao servo diminuir a “banda morta”, melhorar a resposta, aumentar e suavizar a aceleração e desaceleração, melhorar a precisão e maior força de sustentação.

Este é um gráfico mostrando a comparação entre dois servos Futaba com as mesmas especificações.
Como você pode ver o S9450 possui uma força e tempo de resposta superior ao S9402.
Isso significa que ao tentar mover o braço do servo, sua resposta seria significativamente mais rápida e forte.

Apenas uma desvantagem

O consumo de energia.
Naturalmente, com a maior freqüência de pulsos sendo mandado para o motor, o consumo de energia do servo aumenta consideravelmente.
Porem, levando em consideração que cada vez mais os packs de bateria suportam mais e mais carga, esse consumo adicional de energia em relação aos benefícios, acaba deixando de ser um problema.
O recomendado, é que sempre se use o maior Pack (espaço/peso/capacidade) possível, não esquecendo também de instalar, se possível, um monitor de bateria “on-board”, para se manter informado em relação ao nível de carga.

....................................................................................................................................................................

Por Daniel Souza

Na condição de aeromodelista, apaixonado pela propulsão elétrica, e diante da experiência de alguns anos de estrada, só recomendaria a utilização de servos digitais, não obstante as suas vantagens em relação ao analógico, na hipótese de utilização de uma fonte extra de energia para alimentação da parte eletrônica da aeronave, cujo sistema garante, comprovadamente, a incolumidade da carga principal, essa destinada, exclusivamente para a motorização.

Aqui, no Hangar da Vila Nova, já tenho quatro aeronaves funcionando com sistema de alimentação de eletrônica apartado do sistema de alimentação do motor. O resultado é mesmo surpreendente, principalmente depois que passei a utilizar baterias de life de duas células (recomendadas por Fabinho 3D), cuja voltagem atende a capacidade de funcionamento de todos os receptores existentes no Mercado, desprezando a utilização de back, eliminando peso. 

Para satisfatório funcionamento do sistema, em caso de utilização de servos digitais, recomendo baterias de life de 2 células de 1000 mAh. 
Nos testes de campo, utilizando baterias de 800 mAh, com servos analógicos, tudo instalado num Funtana 60 (1,60 de envergadura), a queda de tensão foi quase imperceptível, mesmo depois de mais de suas horas de funcionamento da aeronave, com acionamento permanente de todos comandos de profundor, leme e ailerons.
Também utilizei bateria de 800 mAh em P-51 Mustang, co trem de pouso retrátil, e o consumo foi deverasmente insignificante.
Cumpre informar que durante todos os testes utilizei um monitor digital de voltagem, que, com precisão, o diagnóstico de baixíssimo consumo de corrente.

Como montar o sistema de alimentação auxiliar para seu avião elétrico?

Muito simples. 

A técnica se assemelha a instalação padrão para aviões à combustão. A bateria auxiliar é ligada no canal apropriado (pode ser no canal 8 do receptor) enquanto o cabo egresso do speed   deve, como de praxe, ser plugado no canal 3 do receptor. Com um detalhe, antes de fazê-lo, isole a corrente do fio vermelho, cortando-o  rende ao speed. 

Obviamente que optando por este sistema faz-se necessário a utilização de uma chave liga-desliga, que deve ser afixada em local mais apropriado do aeromodelo. Alguns, inclusive já trazem pronto o local na fuselagem.

Prontinho. É só fazer os procedimentos de rotina: ligue o rádio e depois a chave instalada no aeromodelo e teste os comandos. Tudo vai funcionar, menos, é claro, o motor, que só será alimentado depois que o cabo da bateria principal for plugado no cabo de força do speed.

Dê um leve toque no stick esquerdo do rádio e veja se o motor dispara.

Outra vantagem do sistema. Depois do vôo, você pode desligar a chave do aeromodelo e trazê-lo com segurança ao hangar, sem risco de uma aceleração indesejada e perigosa.

Agora é só voar e se divertir...

Qualquer dúvida sobre o sistema paralelo de alimentação para aeromodelos elétricos é perguntar no próprio blog, ok.