La parola "servomeccanismo" contiene in sé due concetti diversi legati fra loro: un "meccanismo", inteso come qualcosa che si muove, spinge, tira o cambia posizione, e un "servo", nel significato di chi riceve ordini da un padrone e si adopera per eseguirli.
Nel caso specifico di una parte mobile di un aereo, in grandezza naturale o modellino poco importa, gli ordini provengono da una leva azionata dalle mani o dai piedi del pilota, e l'esecuzione è affidata a pistoni idraulici, motoriduttori, attuatori magnetici o altri congegni capaci di accettare energia da una parte e restituirla da un'altra come lavoro, in questo caso meccanico.
Fin qui tutto bene, ma non risulta ancora evidente la faccenda del "servo": se è il pilota a muovere fisicamente una leva, ed è il meccanismo a muovere fisicamente l'alettone, dove e come agirebbe la fantomatica parte "servo"?
Ebbene, la parte "servo", che qui assumiamo affidata ad un dispositivo elettronico, si inserisce fra il pilota e il meccanismo, con il compito di verificare e garantire, istante per istante, che la posizione imposta alla leva corrisponda alla posizione assunta dell'alettone.
Non conosco nei dettagli l'affascinante mondo dell'aeromodellismo, ma immagino che tra la leva di comando e l'organo mobile esista almeno un legame intuitivo: se la prima è al centro, il secondo sarà al centro; se la prima è un po' a sinistra, o molto a sinistra, o comunque da un lato, il secondo si sposterà un po' o molto da un lato, e viceversa per l'effetto opposto.
Ovviamente si dà per scontato che il meccanismo debba reagire ai comandi in modo proporzionale, cioè lavori lentamente per le piccole correzioni, e scatti con rapidità quando gli ordini sono drastici.
L'elettronica di un servomeccanismo prevede in genere due ingressi, ad esempio A e B, e un'uscita, che possiamo chiamare C.
L'ingresso A viene collegato alla leva, al pedale, al volantino che il pilota aziona per imporre la propria volontà sul meccanismo; l'uscita C fa capo al pistone, al motore, al congegno che dovrà muoversi o spostarsi per azionare fisicamente il meccanismo.
E l'ingresso B? A che cosa ci serve l'ingresso B?
L'ingresso B è quello che i tecnici chiamano "feedback", ovvero "azione di ritorno" o "retroazione".
L'ingresso B viene in genere collegato ad una sorta di "leva finta", azionata non dal pilota ma dalla parte mobile del meccanismo.
L'idea è in sé molto semplice: l'uscita C fornisce energia in base alla differenza fra A e B.
Sappiamo che A dipende dal pilota, mentre B dipende dall'alettone.
Quando la posizione di A è uguale alla posizione di B, l'uscita C non deve cambiare, poiché la volontà del pilota è già stata esaudita a dovere, e quindi il servomeccanismo è, come si dice in gergo, in perfetto equilibrio.
Ovviamente lo stato di equilibrio non è sempre una condizione stabile, poiché basta un colpo di vento contro l'alettone per modificare B contro la volontà del pilota.
Se non ci fosse il servo, il pilota dovrebbe accorgersi che qualcosa non va e spostare un po' la leva, con l'intento di modificare A di quel tanto che basta per costringere C ad agire sul meccanismo e riavere l'equilibrio.
Ma il servo c'è, e appena B assume una condizione diversa da A, provvede subito ad alterare C nel modo e nel senso utili per tornare all'equilibrio.
Ed eccoci in argomento col motore passo-passo ipotizzato come esecutore dei movimenti fisici di un servomeccanismo.
Abbiamo detto che le azioni devono essere proporzionali ai comandi, e questo implica che uno spostamento piccolissimo debba produrre un'azione piccolissima.
Se il pilota muove la leva di pochissimo perché desidera un'azione leggera, il meccanismo deve muovere di pochissimo l'alettone, perché ogni spostamento indesiderato più ampio renderebbe il velivolo quantomeno instabile.
Un motore passo-passo, per sua natura, non si muove "di pochissimo", ma si muove almeno di un passo (o di frazioni di passo, che comunque potrebbero essere non esattamente uguali al "pochissimo" richiesto).
E' vero che aggiungendo un riduttore a ingranaggi sarebbe possibile ricavare comunque spostamenti piccoli a piacere, ma così facendo si ridurrebbe di conseguenza la velocità, col rischio d'introdurre un disastroso ritardo fra i comandi del pilota e i movimenti dell'alettone.
Molto meglio utilizzare un motore a rotazione continua, non vincolato a spostamenti unitari fissi.
In più, un motore passo-passo ha l'enorme svantaggio di richiedere energia elettrica anche per mantenere la posizione, mentre un motore a rotazione continua, specie se accoppiato a un riduttore, può restarsene a riposo senza pretendere neppure un elettrone.
Non so se la tua applicazione didattica preveda la costruzione di un servomeccanismo partendo da zero, ma se lo scopo fosse solo dimostrare il principio, potresti prendere un semplice attuatore già pronto, cioè uno di quei cosi buffi che trovi in rete a pochi euro cercando i termini "RC servos" (RC non sta per Reggio Calabria, ma per Remote Controlled
).
Se sbagli perché non sai, commetti un errore. Se sbagli perché non vuoi sapere, ne commetti due.
- da mars