O servo e seu funcionamento

A tecnologia de comandos para aeromodelos avançou substancialmente desde os anos 70, não preciso falar sobre as limitações de antigamente. Algumas coisas melhoraram e outras não mudaram, o que tem seus pontos positivos e negativos. Eu dividiria um sistema de aeromodelo em: interface com o humano, comunicação homem/avião, mecânica e eletrônica. O modelista interage com uma porção de comandos (algumas vezes mais complexos do que se pode imaginar) e faz o modelo manobrar ou simplesmente voar em linha reta, mas, o que está por trás de uma boa resposta aos comandos? Já dá pra imaginar que tudo começa pela geração do comando no Rx (Transmissor), funciona mais ou menos assim: um potenciômetro no stick to Tx é um divisor de tensão para um ADC do controlador principal do Tx, conforme o valor amostrado no potenciômetro, há uma variação em um dos canais do Tx, que é enviado à atmosfera para qualquer objeto que possa interessar. Obs.: há no mercado uma vasta gama de qualidade de potenciômetros então, já começamos com a primeira fonte de desconfiança na resposta de comandos. Obs2.: acho que é questão de tempo para colocarem um “encoder” tipo “gray-scale” no lugar do potenciômetro. Ainda dentro do Tx, há a eletrônica de transmissão. O sinal gerado já sofre uma certa variação do desejado por questões práticas, contudo, essa variação perto das demais é na maioria da vezes insignificante. Na atmosfera, a onda eletromagnética é absoluta, mas, outras ondas também são, e aí mora o bicho-papão dos rádios que operam em AM, FM e PCM. Se houver alguma outra fonte de radiação na mesma faixa de frequência, seu sinal será comprometido e nesse caso, já não podemos desconsiderar. Enquanto que para sinais na frequência do atual 2.4GHz, esse problema é muito menor, porque além da onda portar os canais do Tx, ela leva uma chave que é gerada quando se faz o bind entre Tx e Rx (receptor). Então, quer dizer que é imune de interferência? Infelizmente não é isso o que acontece no final, quando um outro objeto recepta as ondas do primeiro, se houver outros dipos de fontes, ele vai ter que interpretar mais no mesmo período de tempo e com isso, por falta de processamento perde comandos. É mais ou menos por isso que em voos FPV, não se coloca câmeras com a mesma banda de frequência do Rx. Uma vez que o sinal chega íntegro no Rx (é o que se espera), ele faz uma decodificação entre amplitudes de campo magnético captado pela sua antena (e por isso a antena deve obedecer suas especificações) transformando em pulso para os servos. Esses pulsos tem um padrão a seguir (diferentes para servos analógicos e digitais, embora este último trabalhe com o sinal do primeiro satisfatoriamente bem). O pulso tem uma largura mínima de 1ms e máxima de 2ms e acontece em uma frequência de 50Hz (para digitais, até 300Hz). Então, podemos ter uma variação do sinal em função da exatidão com que o Rx gera esses pulsos (também pequena). Os servos decodificam essa largura de sinal e transformam em ângulo no braço, tendo como parâmetro um outro potenciômetro em sua cabeça (alguns mais avançados hoje em dia já têm o gray-scale encoder, aposto). Este já é uma grande fonte de problemas na exatidão e repetibilidade dos comandos, uma vez que a própria cabeça de servo tem uma folga, que pode ser menor com uso de rolamentos. Imagina que você está na frente de uma lâmpada com um cronômetro na mão, agora, toda a vez que a lâmpada acender, você inicia o cronômetro até o momento em que ela apaga. Os servos digitais fazem praticamente isso, eles contam o tempo que o sinal ficou em nível lógico alto e contam o tempo, com esse tempo, faz-se uma regra de 3 (0 grau está para 1ms como 60 está para 2ms) e manda para o motor esta informação e lê do potenciômetro a posição corrente e continua fazendo isso até que se chegue no local desejado. Sendo assim, se o cronômetro do servo for mais preciso, melhor será a precisão do servo, imagina que a informação de tempo esteja em 10bits, isso significa que há 1024 posições diferentes para o servo ficar, o que representa cerca de 0,058 grau por passo do servo, agora, isso pode ser a metade caso o cronômetro tenha 11bits, um quarto com 12bits etc. Nesse caso, o fator limitante na precisão do servo é o potenciômetro ou enconder. Agora, imagina que você vê uma caixa d`água sendo preenchida por baldes, e com um pequeno furo em sua base. O fluxo de água é tão maior quanto mais alto o nível da água na caixa. Agora, pense que a quantidade de água em cada balde é o pulso do Rx e que o fluxo de água de baixo é referente à posição do braço do servo. Os comandos do avião são diretamente dependentes de sua mecânica tanto quanto eletrônica. Não basta você colocar um servo de altíssima precisão se o seu profundor tem folga no comando. O contrário também é válido. É por esse motivo que helicópteros (que precisam de muita precisão no comando de cauda) têm links tipo ball, e seus proprietários costumam fazer (assim espero) revisões constantes a cada dia de voo. Outro fator importante é a rigidez da superfície de comando. É meio que evidente que um profundor mole não responde tão bem quanto um rígido e sem contar na possibilidade neste de flutter, um possível post futuro.