Hace algunos dias me llego mi arduino uno rev3, la verdad yo soy más de PIC de microchip, pero esta es una herramienta extremadamente poderosas debido al gran auge que ha tenido a nivel mundial, su versatilidad, su simplicidad, su extremadamente bajo costo, corre en casi todos los sistemas operativos y por supuesto que sea de hardware libre.
En función de eso nos aventuramos a explorar las bondades de este sistema.
El primer vídeo de arduino, por supuesto, instalación y prueba del primer programa blink.
Un servomotor es un dispositivo parecido a un motor de corriente continua ,normalmente mecanizado, que posee la capacidad de posicionarse dentro de un rango de operación pre diseñado, y mantenerse esta posición con cierto grado de estabilidad.
Mas simplemente un servomotor es un motor eléctrico que consta con la capacidad de ser controlado, tanto en velocidad como en posición.
Los servos se utilizan frecuentemente en sistemas de radio control y en robótica, pero su uso no está limitado a estos. Es posible modificar un servomotor para obtener un motor de corriente continua que, si bien ya no tiene la capacidad de control del servo, conserva la fuerza, velocidad y baja inercia que caracteriza a estos dispositivos.
Características de los servomotores de hobby.
Está conformado por un motor, una caja reductora y un circuito de control. También potencia proporcional para cargas mecánicas. Un servo, por consiguiente, tiene un consumo de energía reducido.
La corriente que requiere depende del tamaño del servo. Normalmente el fabricante indica cual es la corriente que consume. La corriente depende principalmente del par, y puede exceder un amperio si el servo está enclavado, pero no es muy alto si el servo está libre moviéndose todo el tiempo.
Control de los servomotores de hobby.
Los servomotores hacen uso de la modulación por ancho de pulsos (PWM) para controlar la dirección o posición de los motores de corriente continua. La mayoría trabaja en la frecuencia de los cincuenta hercios, así las señales PWM tendrán un periodo de veinte milisegundos. La electrónica dentro del servomotor responderá al ancho de la señal modulada. Si los circuitos dentro del servomotor reciben una señal de entre 0,5 a 1,4 milisegundos variando este rango según su fabricante, este se moverá en sentido horario; entre 1,6 a 2 milisegundos moverá el servomotor en sentido anti-horario; 1,5 milisegundos representa un estado neutro para los servomotores estándares. A continuación se exponen ejemplos de cada caso:
Señal de ancho de pulso modulado:
En la imagen tenemos la posición del servomotor para diferentes anchos de pulso
En la imagen A) vemos un pulso que crece y el servo gira en sentido horario.
En la imagen B) vemos un pulso que estático en el centro y el servo esta en una posición fija.
En la imagen C) vemos un pulso que decrece y el servo gira en sentido anti-horario.
El circuito propuesto es el siguiente.
Los cálculos son similares a los de PWM para un motor dc la diferencia basic es que para la carga (t1) se incluyen la resistencia de 2.7K y para descarga (t2) la resistencia de 100k.
la simulación del circuito.
En la próxima publicación se probara en protoboard.
La sencilles de este circuito no dio mayores problemas al montarlo funciono perfectamente.
sin embargo algunas consideraciones serian pertinentes.
El voltaje de alimentación máximo del NE555 limita el uso de motores de mayor voltaje. Se pueden separar el control y la etapa de potencia (MOSFET) para mejorar este diseño.
NO conecten el motor directamente al 555 de lo contrario lo quemaran por exceso de corriente a la salida.
Aseguren que la fuente utilizada para la alimentación de motor y/o circuito de control sea adecuada.
El control por ancho de pulso (PWM) no solo sirve para control de motores, también puede ser utilizado para control de iluminación, o incluso comunicación con el control adecuado.
La modulación por ancho de pulso (PWM) es una técnica para controlar los circuitos con una salida digital.
PWM se utiliza en múltiples aplicaciones, algunas como controlar la intensidad de una luz y la velocidad de los motores DC.
Un circuito PWM genera una onda cuadrada con una anchura variable.
El ancho de pulso en este circuito se puede variar desde 5% a 95%. Usado como un atenuador, este circuito controla la velocidad del motor según el ancho del pulso. Es una variación de un multivibrador mono-estable.
y sus ecuaciones son:
t1 = ln(2)(R1+R2)*C ; t2 = ln(2)(R2)*C
ln(2) ≈ 0.693... ; T = t1+t2
luego
T= 0.693*C*(R1+2*R2)
y su frecuencia es
f=1/T
para efectos de cálculo vamos a asumir que los diodos son ideales y no tiene perdida.
Gracias a los diodos la carga del condensador es a través de un diodo (Azul) y se descarga a través del otro(Amarillo), luego si el potenciometro lo definimos como A+B=50k ohm.
Cuando cargue sera a través de la parte A del potenciometro y cuando descargue sera a traves de la parte B del mismo potenciometro.
entonces si planteamos las ecuaciones de carga y descarga seran:
t1 = 0.693*(1K+A)*0.1uF ; t2 = 0.693*B*0.1uF
Y T = 0.693*(1K+A+B)*0.1uF => T = 0.693*(1K+50K)*0.1uF = 3.53ms
su frecuencia f = 1/T => 282.9 Hz
bien estos son los parámetros aproximados del oscilador.
Este circuito regula la velocidad a través de la potencia del motor que depende de la anchura de pulso que varia aprox. de un 3%( baja potencia / velocidad) a 97% (mayor potencia / velocidad) y se pregunta ¿porque no de 0 a 100%? pues parte del voltaje perdido en los diodos hace imposible llegar a estos valores.
Bien vamos a ver un vídeo de la simulación.
La principal desventaja de este circuito, como todos los circuitos de PWM, es la posibilidad de generar interferencias de radio frecuencia (RFI). Se puede reducir cambiando el condensador y agregando Filtros de linea.
Publicare un vídeo con el circuito montado en protoboard, hasta la próxima... Ver Circuito en protoboard
Bien este es el puente H propuesto montado en protoboard.
Durante el montaje varios problemas ocurrieron para obtener el circuito deseado.
Un sistema de puente H electrónico con transistores no puede ser de un único tipo de transistores, a menos que la alimentación de control sea exactamente la misma del puente H en cuestión, es decir, si utilizamos una alimentación menor para el control que la del puente H los transistores no polarizaran correctamente, si son todos del mismo tipo, una solución es una interfaz para lograr los correctos voltajes de polarización ya sea con otros transistores, reles o optocopladores, nosotros usamos el mismo voltaje de alimentación para el control del puente h.
Para la aplicación de parada rápida (Fast-stop) los transistores que utilizamos en principio no fueron adecuados. la razón es que implantamos en principio con Transistores BJT pero estos poseen un VCE, es decir, una resistencia tipica entre el colector emisor que en principio no es alta, pero para utilizar correctamente esta función se debe aplicar un "corto" entre las escobillas del motor, la solución de este problema fue implantar los transistores de corte con MOSFET de Ron muy baja y el resultado fue el esperado.
La aplicación de ese circuito es automatización y robotica entre otras.
Finalmente algunos consejos, si se planea controlar motores de alta corriente la mejor opción es con MOSFET ó IGBT. Para simples motores menores de 1A se puede utilizar BJT, y sin duda usar transistores complementarios, es decir Tipo P y N, en los puentes para mejorar la polarización de ellos.
