2 6 Desarrollo de aplicaciones

Vista previa del material en texto

Microcontroladores
Motores de corriente continua
El primer problema a considerar es la forma de alimentar el motor, dado que la corriente
máxima que proporcionan las líneas de salida es de 25 mA. Esta corriente es muy baja para
alimentar un motor de CD directamente. Por ello, se utiliza un puente H, el cual hace uso de
transistores.
El sentido de giro de un motor de corriente
continua depende de la polaridad que se
aplica en sus terminales. Por lo tanto, para
cambiar el giro, es necesario intercambiar
las terminales del motor o cambiar la
polaridad de la alimentación. La manera más
sencilla de controlar un motor de CC es
mediante la conmutación realizada con el
puente H.
Puente H
Está formado por cuatro transistores que trabajan en conmutación y se comportan como
interruptores controlados por la señal que llega por las entradas I1 e I2.
Cuando se tiene I1 en 1 e I2 en 0, los
transistores Q3 y Q2 entran en
saturación, mientras que Q1 y Q4 están
en corte. Así, el motor gira en un sentido
Cuando se tiene I1 en 0 e I2 en 1, los
transistores Q1 y Q4 entran en saturación,
mientras que Q2 y Q3 están en corte. Así,
el motor gira en el sentido contrario
DRIVER L293B
El problema en estos circuitos se da por la caída real de voltaje en los transistores, la
cual tiene que ser compensada con el voltaje de alimentación. Para evitar estas
complicaciones, se utiliza un integrado como el LM293B, el cual es un driver de 4
canales capaz de dar una corriente de salida de hasta 1 A por canal.
El diagrama de bloques se muestra a continuación. La señal de control EN11 activa o
desactiva la pareja de canales formada por los drivers 1 y 2. Mientras que la señal EN2
controla los drivers 3 y 4. Las salidas OUT se asocian con el subíndice de las IN. La tabla
muestra el funcionamiento de los drivers.
Algunas maneras, junto con su tabla de funcionamiento, de conectar motores de CC
son
Giro en un solo sentido
M1 gira cuando se tiene A en LOW.
M2 gira cuando se tiene B en HIGH
Giro en doble sentido
Cuando la entrada C esté en LOW y la D en HIGH, el motor gira en un sentido.
Cuando la entrada está en C esté en HIGH y la D en LOW, se cambia el sentido del giro.
Motor en PIC16f84A
En la figura, se muestra una conexión típica de un motor de CC a un PIC16F84A a través de
un driver L293B.
Control de velocidad
El sistema más utilizado para controlar la velocidad de un motor DC es mediante la
modulación de ancho de pulso (PWM). La tensión continua media se controla manteniendo la
frecuencia constante y variando el tiempo en el que la señal permanece en alto.
Motores paso a paso
Los motores paso a paso son muy utilizados en sistemas digitales, tales como en una
impresora o un brazo de robot. En estos, se requiere un control preciso de la trayectoria a
seguir por el eje del motor.
Un motor paso a paso gira en función de una
secuencia de pulsos aplicados a sus
devanados. El eje del motor gira un
determinado ángulo por cada impulso de
entrada. Cada pulso provoca la rotación del
rotor del motor en un incremento de ángulo
preciso, denominado paso. El resultado de
este movimiento es un posicionamiento
preciso y fiable
Los pasos se miden en grados y es el
parámetro fundamental de un motor a
pasos, desde 0.72° hasta 22.5°,
correspondientes a 500 y 16 pasos por
revolución.
El principal problema de estos motores es
su “limitada” potencia
Principio de funcionamiento
Si se hace circular una corriente por
ambas fases, se crean dos polos N
Inicialmente, sin aplicar ninguna corriente a las bobinas y con el imán M en una posición
cualquiera, el imán permanece en reposo si no se somete a ninguna fuerza externa
Si se invierte la polaridad de la
corriente de L1, se obtiene
Si se invierte la polaridad de la bobina
L2, se tiene
Si se invierte ahora la polaridad de L1,
se tiene
Los motores bipolares tienen cuatro cables de salida, donde se tienen dos bobinas con dos
líneas cada una. En este caso, se cambia el sentido de flujo de la corriente de dos bobinas.
En este tipo de motores, las bobinas del estator se conectan formando dos grupos.
Motores bipolares
Tienen dos modos de funcionamiento
Half StepFull Step
Avanza medio paso por cada pulso de
excitación
Avanza un paso por cada pulso de excitación
Motor paso a paso bipolar en PIC16F84A
Es más simple de controlar. Se tienen 5 o 6 líneas, dados sus comunes. De esas, son 1 o dos
a común, mientras que las otras 4 se comportan como conmutadores electrónicos que, al
ser activados o desactivados, producen la alimentación de los cuatro grupos de bobinas.
Motores unipolares
Tal como el unipolar, se tienen dos modos de funcionamiento
Half StepFull Step
Avanza medio paso por cada pulso de
excitación
Avanza un paso por cada pulso de excitación
Motor paso a paso unipolar en PIC16F84A
Servomotores
Los servomotores son pequeños dispositivos utilizados tradicionalmente en radiocontrol.
Puede ser llevado a posiciones angulares específicas al enviar una señal codificada. Mientras
exista una señal en la entrada, el servo mantendrá la posición angular del engranaje. Cuando
esta señal cambia, la posición angular cambia
Básicamente, un servomotor es un motor eléctrico que solo se puede mover en un ángulo
de aproximadamente 180°. Disponen de tres terminales:
Positivo: Alimentación, normalmente, color rojo
Masa/Negativo: normalmente, color negro.
Señal: por donde se aplica la entrada de impulsos,
color naranja.
Funcionamiento
El voltaje de alimentación de los servos suele
ser de entre 4 y 8 V. El control se limita a
indicar en qué posición se debe situar,
mediante una señal cuadrada TTL modulada
en anchura de pulsos PWM. La duración del
nivel alto de la señal indica la posición donde
se debe poner el eje del motor. El
potenciómetro que el servomotor tiene
unido solidariamente al eje del motor indica
al circuito electrónico de control interno
mediante una retroalimentación si este ha
llegado a la posición deseada.
La duración de los impulsos indica el ángulo de giro del motor, como se muestra en la figura.
Cada servomotor tiene sus márgenes de operación que se corresponden con el ancho de
pulso máximo y mínimo que el servo entiende y que en principio, mecánicamente no se puede
sobrepasar
Servomotor en PICF84A
Encoders
Los encoders son componentes que se añaden a un motor de corriente continua para
convertir el movimiento mecánico en pulsos digitales que puedan ser interpretados por el
sistema de electrónica de control integrado. Su es transformar información de un
formato a otro, con el propósito de estandarización, adecuación de la velocidad o control de
la seguridad.
Funcionamiento
Con la rotación del eje, la fuente emisora infrarroja emite una luz que es interpretada por
el sensor óptico (o foto-transistor) que a su vez genera los pulsos digitales, según la luz
atraviesa el disco o es bloqueada por las zonas opacas. Esto produce una secuencia de
información que permite controlar aspectos como la dirección del movimiento, el radio de
giro, y en algunas circunstancias, la velocidad.