¿Cómo programar un Servomotor SG90 en el ELEGOO Smart Robot Kit V4?

Una de las piezas clave del set  ELEGOO Smart Robot Kit V4 es el servomotor SG90, 

un micro–actuador que posibilita movimientos precisos, desde orientar un sensor ultrasónico hasta dirigir una cámara para visión artificial.Su precio accesible, la documentación abierta y la gran comunidad que lo rodea hacen de este kit una plataforma ideal para descubrir electrónica, programación y robótica móvil.

¿Qué es un Servomotor SG90?

El servomotor SG90 es un micro–servo de 9 g fabricado por Tower Pro y ampliamente adoptado en kits educativos como el ELEGOO Smart Robot Kit V4. Presenta las siguientes especificaciones relevantes:

Parámetro	Valor típico	Importancia educativa
Tensión de operación	4,8 – 6 V	Compatible con el regulador de 5 V del shield ELEGOO.
Par nominal	~1,8 kg·cm a 4,8 V	Suficiente para mover sensores o cámaras ligeras.
Velocidad	0,12 s/60°	Ideal para observar reacción mecánica en tiempo real.
Ángulo de giro	0° – ≈ 180°	Cobertura semiesférica para proyectos de rastreo.

A diferencia de un motor DC convencional, el SG90 integra una caja reductora y un circuito de control interno que compara la posición real —medida con un potenciómetro— con la posición deseada, cerrando así un lazo de retroalimentación. Este diseño permite que el microcontrolador solo envíe la referencia angular mediante una señal PWM; el servo se encarga del resto.

Fundamentos de funcionamiento: PWM, retroalimentación y torque

Señal PWM de 50 Hz

• Periodo fijo: 20 ms (50 Hz).

• Anchura del pulso:

  • ≈ 1 ms → 0°

  • ≈ 1,5 ms → 90°

  • ≈ 2 ms → 180°

El duty cycle no indica velocidad, sino posición. Reducir el paso entre órdenes o aumentar la frecuencia de actualización es lo que genera la sensación de giro más rápido (revisitaremos este punto en la Sección 4.3).

Retroalimentación de posición

El potenciómetro interno reporta la posición del eje al controlador del servo. Si el eje encuentra resistencia, el circuito aumenta el ancho de impulso al motor hasta alcanzar el objetivo. Este concepto de control cerrado es un primer contacto práctico con la teoría de servomecanismos, fundamental en robótica industrial.

 Torque y límites mecánicos

• Exceder los 170 – 180° fuerza los engranajes de plástico.

• Paradas abruptas de la fuente de 5 V causan brown-out y reinicios; lo aconsejable es alimentar servos desde el pin VIN del shield (con jumper) o desde un BEC externo de 5 V/2 A.

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 ¿Cómo conectar el servomotor al ELEGOO Smart Robot Car Kit V4?

 Identificación de cables

Color del cable	Señal	Conectar a…
Marrón	GND	GND del shield
Rojo	VCC	5 V del shield
Naranja	Señal	Pin PWM D10 (o D11)

Tip docente: entrega a tus estudiantes un multímetro para que verifiquen continuidad entre GND de la placa y el cable marrón; favorece la comprensión de referencia de tierra.

 Montaje mecánico

1. Fija el SG90 en la plataforma superior usando tornillos M2 × 8 mm.

2. Monta el soporte del sensor ultrasónico HC-SR04 sobre el brazo del servo (horn).

3. Atornilla el horn al eje con la arandela incluida, evitando sobre-apretar (puede dañar el eje plástico).

 Prueba de alimentación

Conecta solamente VCC y GND; el servo debe consumir < 15 mA en reposo. Un consumo mayor indica contacto mecánico forzado o servo defectuoso.

¿Cómo programar un Servomotor SG90 en el ELEGOO Smart Robot Kit V4?

Declaración de librerías y objetos

cpp
#include <Servo.h>       // Declaración de librerías
Servo servoPan;          // Objeto que representa al SG90
const byte PIN_PAN = 10; // Pin elegido: PWM

Por qué conviene la clase Servo: abstrae el temporizador y ofrece métodos attach(), write() y writeMicroseconds().

Estructuras de control básicas: setup–loop

cpp
void setup() {
  Serial.begin(115200);
  servoPan.attach(PIN_PAN, 500, 2400);  // margen extendido
  servoPan.write(90);                   // posición neutra
}

void loop() {
  servoPan.write(0);   delay(1000);
  servoPan.write(90);  delay(1000);
  servoPan.write(175); delay(1000);
}

• Útil para la primera verificación.

• Inconveniente: delay() bloquea el microcontrolador; no es escalable.

Temporización no bloqueante con millis()

Permite controlar la velocidad de forma explícita:

cpp
const uint16_t INTERVALO = 15; // ms ⇒ ~67°/s
int pos = 10;
int dir = 1;
uint32_t tPrev = 0;

void loop() {
  uint32_t tNow = millis();
  if (tNow - tPrev >= INTERVALO) {
    pos += dir;                 // paso de 1°
    servoPan.write(pos);
    if (pos >= 170 || pos <= 10)
        dir = -dir;             // invertir sentido
    tPrev = tNow;
  }

  // Aquí caben otras tareas: leer sensores, enviar datos…
}

Velocidad teórica (°/s)

$$v = \frac{\text{Paso en grados}}{\text{INTERVALO (s)}}$$

• 5 ms → 1° / 0,005 s ≈ 200 °/s

• 20 ms → 50 °/s

• 50 ms → 20 °/s

Cuando los alumnos modifican INTERVALO, visualizan la relación directa entre periodos de actualización y rapidez observada.

Conclusiones

Dominar el ELEGOO Smart Robot Kit V4, Control y Configurar de Servomotor sg90 y cómo funciona es mucho más que enviar pulsos PWM; significa entender la interacción entre hardware, electrónica y software. Primero presentamos los fundamentos: ¿Qué es un Servomotor SG90? y cómo su lazo de retroalimentación convierte impulsos en posición angular. Después aprendimos cómo conectar el servomotor al ELEGOO Smart Robot Car Kit V4, prestando atención a la fuente de 5 V y la disposición de cables.

En la parte central programamos el servo: declaración de librerías, objetos y estructuras de control, pasando de ejemplos con delay() a temporización no bloqueante con millis(), clave para aplicaciones profesionales. Finalmente exploramos extensiones —velocidad variable, trayectorias suavizadas, sincronización multi-servo y sensores— que transforman un simple eje giratorio en un módulo robótico inteligente.

Para tus estudiantes, este recorrido desarrolla:

• Competencias técnicas: principios de PWM, mapeo de sensores, control cooperativo.

• Pensamiento computacional: dividir problemas, diseñar temporizadores, optimizar código.

• Creatividad aplicada: diseñar torretas, cámaras rastreadoras, brazos de muestra.

Así, controlar el Servomotor SG90 se convierte en una puerta de entrada a la robótica moderna, alineada con currículos de física, tecnología y programación. Esperamos que esta guía académica y expositiva impulse tus clases y que la comunidad de tu institución educativa comparta sus propios proyectos basados en el ELEGOO Smart Robot Kit V4.