El propósito de la tarjeta electrónica es el control de 4 motores paso a paso bipolar por medio de un microcontrolador. El microcontrolador utilizado es el PIC 16F877A.

Así que, de hecho, 4 circuitos similares tuvo que ser diseñado, una para cada motor paso a paso. Algunas investigaciones en la web rápidamente nos llevó a un chip que haría las cosas mucho más fácil:El chip L297 se usa y se trabaja en conjunto con la L298 chip. Una detallada información acerca de estos muy chips se pueden encontrar en las fichas de "enlaces" la página de este sitio.El L297 es un chip muy útil porque tiene todos los puertos de entrada fácil. Por ejemplo, en lugar de enviar una secuencia de 4 bits, sólo una señal de reloj es necesaria para hacer girar el motor paso a paso. Para hacerlo girar en sentido contrario, no es necesario cambiar la secuencia, pero sólo cambiar una entrada del chip 1-0 o viceversa. El chip sólo puede ser alimentado por 5V y no puedo producir una gran intensidad en su salida. Es por eso que funciona en combinación con el chip L298. Se trata de un chip de potencia que tiene que ser alimentado con una tensión de 5V, pero también se alimenta a través de otro puerto con una tensión entre 5V y 32V, que se utiliza para alimentar los steppers. Como se puede ver estos valores son mucho mayores. De esta manera los motores pueden conseguir el poder necesario. Porque siempre es mejor trabajar con sólo una oferta, y los 2 chips tuvo que ser alimentado con tensiones diferentes, hemos tenido que usar el chip L7805 que regula la tensión de salida de 5V con exactitud, mientras que su entrada puede ser casi cualquier cosa superior a 5V. Utilizamos algunos condensadores para asegurarse de que el ruido de la tensión es estable.El microcontrolador PIC debe ser alimentado con 5V también, por lo que otro regulador de 5V se utilizó para el PIC.Por razones de seguridad alimenta cada chip con un regulador diferente. Ellos son realmente baratos y se asegura de que no sobrecargar cada regulador.La razón principal para utilizar este circuito también es porque hay una chopper en el chip L297. Con esta herramienta es posible controlar la cantidad de potencia del motor conectado recibe de la red. El control de la L298 que pasa a través del chip L297, que es a su vez controlado por el microcontrolador PIC.siguiente imagen muestra el esquema de un motor paso a paso.

El chip de la izquierda en el esquema es el L297 y el chip de la derecha es el L298. Como se puede ver el puerto de entrada 18 de la L297 es el reloj. Cuanto más rápido el reloj, más rápido que el motor va a funcionar. puerto de entrada de 19 puede hacernos decidir si se utiliza el motor en modo de medio paso o paso completo. Siempre usamos el modo de paso completo, que ofrece más potencia a los motores, mientras que la mitad modo de paso le daría un giro más suave. puerto de entrada 10 es el habilitar el puerto. Si este puerto está establecido en 0, entonces los motores tener cero de energía. Establecer este puerto a 1 y que funcionará de nuevo. El puerto 17 es la derecha / izquierda del puerto contador (CW / CCW). Cambio de su valor hace que el motor gire en sentido contrario. El puerto 20 es el puerto de RESET. Se debe establecer en cero. De lo contrario el motor siempre va a recibir la secuencia de bits "1 0 1 0" y el bloque. Esto no tiene ningún uso práctico para nosotros. El puerto 15 se denomina Vref. Cuando la tensión Vref es menor que el voltaje que recibe a través del puerto

13 y 14 (SEN1 y Sen2) el motor va a recibir menos energía debido a la acción del helicóptero del 297. Así que en realidad, el puerto 15 permite el modo de helicóptero. es muy útil, ya que se encarga de nuestro problema de que los motores no debe usar mucho poder cuando no están en movimiento y como se explica en el cuerpo del motor de la página de hardware  que pueden no sólo desactivar los motores cuando no tienen para pasar, desde entonces van a saltar pasos. Estos puertos son los puertos que el control con el microcontrolador PIC.Puerto 3 llamado HOME es un puerto de salida en el L297 y le da un pulso cada vez que el motor pasa a la secuencia "1 0 1 0". Esto es útil para contar los pasos que el motor se ha hecho. En primer lugar, pensamos que podíamos utilizar esto, así que hicimos una conexión con el presente y el CFP, pero es de ningún uso práctico, ya que el PIC ya se sabe la cantidad de pasos que el motor hace desde el propio PIC se encarga de la señal de reloj. Ahora acaba de contar los impulsos que le han dado. El L297 pasa las 2 fases en que el chip L298 que entonces corta la salida de los motores si se les pregunta de la PIC.

Habilitar el puerto en el L297 de cada circuito está conectado con el PIC para que todos los motores se activa y desactiva de forma simultánea. También los puertos RESET están conectadas entre sí y controlados de forma simultánea.

Cada motor es, pues, vinculado con el PIC en un 6 conexiones: RELOJ, ENABLE, RESET, CW / CCW VREF, y HOME.Desde casa no se utiliza, no se debe conectar en los diseños posteriores de este foro. Para el ENABLE y restablecer la hay para las dos funciones sólo una conexión en el consentimiento fundamentado previo para todos los motores de 4, por lo que no muchos puertos del PIC se utilizan para ello. Cada motor adicional sólo utiliza hasta tres puertos adicionales en el PIC (HOME no incluidos) desde ENABLE y RESET están conectados a los puertos mismo que para el primer motor. Esto también muestra el uso del chip L297, porque otra cosa no se necesitarían muchos puertos, muchos más por motor: 4 para la señal de una secuencia de 4 bits, además de puertos adicionales para la función del interruptor nos tenemos que diseñar.

Esto llega a la conclusión de los circuitos de motor.

Además de los 4 circuitos electrónicos de los motores paso a paso también está la cuestión de conectar el PC a la tarjeta electrónica. Esto ocurre a través de una conexión en serie. Así que esto tenía que ser incluido en la tarjeta electrónica también.También la llamada conexión ICSP se añadió. El propósito de la conexión ICSP es programar el microcontrolador PIC sin sacarlo de

la tarjeta electrónica. De esta manera es posible eliminar el peligro de dañar las conexiones en el microcontrolador que se producirían por siempre de retirar y reemplazar el PIC en el tablero.La conexión ICSP y la conexión en serie se puede copiar de una tarjeta de demostración realizada por Ronald Van Ham.

La realización de:En primer lugar, quería poner a prueba el esquema que hemos encontrado. Así que hicimos nuestra prueba a bordo.En realidad, la suya es utilizado para controlar sólo un motor paso a paso bipolar, pero en lugar de un microcontrolador PIC para controlar el chip L297 utilizamos interruptores y generadores de funciones. Con este foro se podría poner a prueba las capacidades de los motores. Ver si los motores están dañados, o lo bastante fuerte, sin tener que programar un poco en ensamblador o Visual Basic.Esto resultó ser muy útil.El resultado de la junta se muestra aquí.

Cuando nos pusimos de acuerdo sobre los motores que se utilizan y el hecho de que las obras placa de prueba, podemos confiar en nuestras capacidades para hacer el tablero más grande que contiene el PIC y los circuitos para cada motor.El diseño TraxMaker de la junta se da aquí.

Después de un montón de soldadura, el resultado es algo para estar orgullosos:

Esto podría ser como un tablero enorme, pero si buscar en la u u otro lado podemos ver que en realidad no lo podría haber hecho más compacto. Por lo menos hemos intentado todo lo posible para que sea lo más compacto posible. Un gran esfuerzo fue puesto en un montón de maneras de mover "esta parte" de modo que "la parte" se podría mover un poco más a "otra parte" para que el resultado final sería menor. Lo que también hay que tener en cuenta es el hecho de que tenemos cuatro grandes esquemas incluyen: 1 para cada motor.Comparación de la prueba a bordo con nuestro consejo final y u puede ver cuánto hemos logrado comprimir todo junto.Puesto que es un gran tablero que dobles, triples comprobado todas las conexiones y nos complace mucho ver que el consejo funcionó a la perfección. No solo error en su diseño podía ser detectado.Aquí es todavía una imagen de nuestra fuente de tensión. ¿Qué tiene que generar 12V y 7A al poder los 4 motores.

TEORIADescripción: El servo es un pequeño pero potente dispositivo que

dispone en su interior de un pequeño motor con un reductor de velocidad y multiplicador de fuerza, también dispone de un pequeño circuito que gobierna el sistema. El recorrido del eje de salida es de 180º en la mayoría de ellos, pero puede ser fácilmente modificado para tener un recorrido libre de 360º y actuar así como un motor.

Funcionamiento: El control de posición lo efectúa el servo internamente mediante un potenciómetro que va conectado mecánicamente al eje de salida y controla un pwm (modulador de anchura de pulsos) interno para así compararlo con la entrada pwm externa del servo, mediante un sistema diferencial, y asi modificar la posición del eje de salida hasta que los valores se igualen y el servo pare en la posición indicada, en esta posición el motor del servo deja de consumir corriente y tan solo circula una pequeña corriente hasta el circuito interno, si forzamos el servo (moviendo el eje de salida con la mano) en este momento el control

diferencial interno lo detecta y envía la corriente necesaria al motor para corregir la posición.

Para controlar un servo tendremos que aplicar un pulso de duración y frecuencia específicos. todos los servos disponen de tres cables dos para alimentación Vcc y Gnd y otro cable para aplicar el tren de pulsos de control que harán que el circuito de control diferencial interno ponga el servo en la posición indicada por la anchura del pulso.  

En la siguiente tabla están indicados los valores de control y disposición de cables de varias marcas que comercializan servos.

Duración pulso (ms) disposición de cables

Fabricante min. neutral. máx.. Hz + batt -batt pwm.Futaba 0.9 1.5 2.1 50 rojo negro blancoHitech 0.9 1.5 2.1 50 rojo negro amarillo

Graupner/Jr 0.8 1.5 2.2 50 rojo marrón naranjaMultiplex 1.05 1.6 2.15 40 rojo negro amarilloRobbe 0.65 1.3 1.95 50 rojo negro blanco

Simprop 1.2 1.7 2.2 50 rojo azul negro

 

 PRACTICA Para hacer funcionar un servo por primera vez y ver su recorrido me tuve

que idear una simple rutina con la que pude experimentar sin problemas con distintas duraciones de pulsos y así poder comprobar el recorrido del servo standard FutabaS3003 que compré por un precio de 3900 Pts.

Mediante un interruptor introduciremos dos ordenes básicas al pic que serán pon el servo en posición de 0º y pon el servo en posición de 180º con estas dos posiciones tendremos un circuito practico de comprobación del recorrido de cualquier servo. 

El esquema de conexionado es el siguiente.:

La rutina se basa en un bucle continuo de comprobación de la línea RA0 a la que le he conectado un interruptor de palanca, si el interruptor esta abierto entonces llega un 0 lógico a RA0 y el servo gira hasta la posición  0º y si el interruptor esta cerrado por tanto llega un 1 a RA0 y el servo gira a la posición máxima de 180º. El tren de impulsos saldrá por la patita RB0 del PIC y conectará directamente con la entrada de pulsos del servo.

La anchura del pulso viene definida por el retardo creado por software y que mantendrá a nivel lógico 1 la salida durante la duración de este. Una vez pase a nivel lógico 0 entrará en funcionamiento otra rutina de retardo con el tiempo suficiente para completar los 20 ms para obtener la frecuencia de 50 Hz necesaria, y se repetirá el proceso indefinidamente.

Los retardos han sido calculados con el programa CalDelay

servocrt.asm

Para descargar el archivo clikea sobre el armario,  para verlo clikea sobre el texto

 

MOTORES CC

TEORIA Descripción: El motor eléctrico es un dispositivo electromotriz, esto quiere decir que convierte la energía eléctrica en energía motriz. Todos los motores disponen de un eje de salida para acoplar un engranaje, polea o mecanismo capaz de transmitir el movimiento creado por el motor.

Funcionamiento: El funcionamiento de un motor se basa en la acción de campos magnéticos opuestos que hacen girar el rotor (eje interno) en dirección opuesta al estator (imán externo o bobina), con lo que si sujetamos

por medio de soportes o bridas la carcasa del motor el rotor con el eje de salida será lo único que gire. 

Para cambiar la dirección de giro en un motor de Corriente Continua tan solo tenemos que invertir la polaridad de la alimentación del motor.

Para modificar su velocidad podemos  variar su tensión de alimentación con lo que el motor perderá velocidad, pero también perderá par de giro (fuerza) o para no perder par en el eje de salida podemos hacer un circuito modulador de anchura de pulsos (pwm) con una salida a transistor de mas o menos potencia según el motor utilizado.

 PRACTICA

Control de dirección por medio del Circuito Integrado L293B

Descripción: Control basado en el driverl293b de 4 canales capaz de proporcionar en cada una de sus salidas hasta 1A y dispone de entrada de alimentación separada para los drivers.

Funcionamiento: Cada canal o driver es controlado por medio de una señal de control compatible TTL (no superior a 7V) y los canales se habilitan de dos en dos por medio de las señales de control EN1 (canal 1 y 2) y EN2 (canal 3 y 4), en la siguiente tabla vemos el funcionamiento de las entradas y como responden las salidas.

ENn INn OUTn

H H H

H L L

L H Z

L L Z

H=Nivel Alto "1"   --   L=Nivel Bajo "0"  --  Z = Alta Impedancia

Así pues, vemos que poniendo a nivel alto la entrada de habilitación "EN" del driver, la salida de este "OUT" pasa de alta impedancia al mismo nivel que se encuentre la entrada del driver "IN" pero amplificado en tensión y en corriente, siendo esta de 1A máximo. La tensión de alimentación del circuito integrado no es la misma que se aplica a las carga conectada a las salidas de los drivers, y para estas salidas se a de alimentar el driver por su patita número 8 (Vs), la tensión máxima aplicable a estas patitas es de 36V

Como este integrado no dispone de disipador, se recomienda hacer pasar una pista ancha de circuito impreso por las patitas de masa que junten todas estas y al mismo tiempo haga de pequeño disipador térmico, aunque para grandes cargas lo mejor es usar un disipador como el mostrado en la pagina 9 del datasheet. 

Aplicación práctica: Con un L293B podemos tener control bidireccional con 2 motores o control unidireccional con 4 motores, a continuación vamos

a ver como se han de conectar los motores.

Control Unidireccional: En la siguiente figura vemos las dos formas de conectar un motor para control unidireccional, M1 se activa al poner la entrada del driver conectado a este, a nivel bajo "0", mientras que M2 se activa al poner la entrada del driver a nivel alto "1" y se para al ponerla a nivel bajo "0".

La entrada enable es como un interruptor general y deberá ponerse a nivel alto "1" para poder operar con los drivers que controla, o a nivel bajo "0" si se quiere desconectar el control de estos.

"Vs" será la tensión de alimentación necesaria para los motores.

Los diodos modelo 1N4007 son para proteger el circuito de los picos de arranque y parada de los motores debido a la corriente inversa inducida por estos.

Control Bidireccional: En el siguiente circuito vemos el modo de conectar un motor para permitir controlarlo tanto hacia delante como hacia atrás.

Para tener el control de dos direcciones o bidireccional se usan dos de drivers del l293b conectando sus salidas a los polos del motor, entonces podremos cambiar la polaridad de alimentación del motor con tan solo cambiar de estado las entradas de los drivers.

Por ejemplo, para que el motor gire hacia la derecha pondremos la entrada "A" a nivel alto "1" y "B" a nivel bajo "0" y para hacer girar el motor a la izquierda tendremos que invertir las señales de entrada de tal menera, la entrada "A" a nivel bajo "0" y "B" a nivel alto "1". Los diodos son como en el caso anterior para proteger el integrado de corrientes inversas.

 

 

MOTORES AC

 

 

MOTORES PaP

TEORIA Descripción: Un motor Paso a Paso (PaP en adelante) se diferencia de un motor convencional en que en este se puede posicionar su eje en posiciones fijas o pasos, pudiendo mantener la posición. Esta peculiaridad es debida a la construcción del motor en si, teniendo por un lado el rotor constituido por un imán permanente y por el otro el stator construido por bobinas, al alimentar estas bobinas se atraerá el polo del magnético puesto rotor con respecto al polo generado por la bobina y este permanecerá es esta posición atraído por el campo magnético de la bobina hasta que esta deje de generar el campo magnético y se active otra bobina haciendo avanzar o retroceder el rotor variando los campos magnéticos en torno al eje del motor y haciendo que este gire. 

Funcionamiento: Los motores PaP pueden ser de dos tipos, según se muestra en la siguiente imagen: 

 Bipolar: Este tipo de motor lleva dos bobinados independientes el uno del otro, para controlar este motor se necesita invertir la polaridad de cada una de las bobinas en la secuencia adecuada, para esto necesitaremos usar un puente en "H" o driver tipo L293b para cada bobina y de este modo tendremos una tabla de secuencias como la siguiente:

 Paso A B C D

1 +Vcc Gnd +Vcc Gnd2 +Vcc Gnd Gnd +Vcc3 Gnd +Vcc Gnd +Vcc4 Gnd +Vcc +Vcc Gnd

 

Cada inversión en la polaridad provoca el movimiento del eje, avanzando este un paso, la dirección de giro se corresponde con la dirección de la secuencia de pasos, por ejemplo para avanzar el sentido horario la secencia seria 1-2-3-4,1-2-3-4.... y para sentido anti-horario seria; 4-3-2-1,-4-3-2-1... Unipolar: El motor unipolar normalmente dispone de 5 o 6 cables dependiendo si el común esta unido internamente o no, para controlar este tipo de motores existen tres métodos con sus correspondientes secuencias de encendido de bobinas, el común irá conectado a +Vcc o masa según el circuito de control usado y luego tan solo tendremos que alimentar la bobina correcta para que avance o retroceda el motor según avancemos o retrocedamos en la secuencia. Las secuencias son las siguientes: 

Paso simple: Esta secuencia de pasos es la mas simple de todas y consiste en activar cada bobina una a una y por separado, con esta secuencia de encendido de bobinas no se obtiene mucha fuerza ya que solo es una bobina cada vez la que arrastra y sujeta el rotor del eje del motor 

 

Paso A B C D  

1 1 0 0 0

2 0 1 0 0

3 0 0 1 0

4 0 0 0 1

 

 Paso doble: Paso A B C D  

 Con el paso doble activamos las bobinas de dos en dos con lo que hacemos un campo magnético mas potente que atraerá con mas fuera y retendrá el rotor del motor en el sitio. Los pasos también serán algo mas bruscos debidos a que la acción del campo magnético es mas poderosa que en la secuencia anterior, pero

 

1 1 1 0 0

2 0 1 1 0

3 0 0 1 1

4 1 0 0 1

 

 Medio   Paso:  Combinando los dos tipos de secuencias anteriores podemos hacer moverse al motor en pasos mas pequeños y precisos y así pues tenemos el doble de pasos de movimiento para el recorrido total de 360º del motor.

 

Paso A B C D  

1 1 0 0 0

2 1 1 0 0

3 0 1 0 0

4 0 1 1 0

5 0 0 1 0

6 0 0 1 1

7 0 0 0 1

8 1 0 0 1

  

 PRACTICA Unipolar: Para controlar un motor paso a paso unipolar deberemos

alimentar el común del motor con Vcc y conmutaremos con masa en los cables del devanado correspondiente con lo que haremos pasar la corriente por la bobina del motor adecuada y esta generará un campo electromagnético que atraerá el polo magnetizado del rotor y el eje del mismo girará.

Para hacer esto podemos usar transistores montados en configuración Darlington o usar un circuito integrado como el ULN2003 que ya los lleva integrados en su interior aunque la corriente que aguanta este integrado es baja y si queremos controlar motores mas potentes deberemos montar nosotros mismos el circuito de control a base de transistores de potencia.

El esquema de uso del ULN2003 para un motor unipolar es el siguiente:

Las entradas son TTL y se activan a nivel alto, también disponen de resistencias de polarización internas con lo que no deberemos de preocuparnos de esto y podremos dejar "al aire" las entradas no utilizadas. Las salidas son en colector abierto.

Bipolar: Para el control de motor bipolar usaremos un puente en H para invertir la polaridad de los devanados, también podemos usar un circuito integrado tipo L293b que contiene un puente en H integrado.

El esquema será similar al siguiente:

 

 

Robotica & µControladores Pic 

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