práctica06.controlando motores

Sistemas Electrónicos Programables Facultad de Ingeniería, Universidad de Deusto

Práctica 6: Controlando de Motores

Sistemas Electrónicos Programables

Bibliografía

Motores Paso a Paso

http://diymakers.es/mover-motores-paso-paso-con-arduino/














Tipos de Motores Eléctricos

Hay diferentes tipos de motores eléctricos:

Motor de Corriente Continua

Servomotor

Motor Paso a Paso

Motor sin núcleo

…

Un Motor Eléctrico convierte la energía eléctrica

en mecánica, por medio de la repulsión que

presenta un objeto metálico cargado

eléctricamente ante un imán permanente.


Motor de Corriente Continua

Para que un motor se mueva se debe

generar una diferencia de potencial

entre sus dos bornes.

Con el sentido de la corriente se controla

la dirección del giro,

y con el valor de la tensión la velocidad

de giro.

Un Motor de Corriente Continua o Motor CC es

un dispositivo que convierte la energía eléctrica

en mecánica, provocando un movimiento

rotatorio.


¿Cómo se puede controlar un motor desde Arduino?

Opción 1: Motor ON/OFF

Opción 2: Motor ON/OFF con Velocidad Variable

Opción 3: Dirección y Velocidad Variable

¿Cuál es la mejor opción? ¿Y la más fácil?

Motor de Corriente Continua (continuación…)

M 1

0 M

0

1

M 0

M 0

M 0

M 1



A la hora de trabajar con un Motor de Corriente

Continua es muy importante conocer las

características del mismo:

Velocidad del motor (r.p.m)

Par motor o torque

Tensión de trabajo del motor (V)

Tensión máxima del motor (V)

Consumo del motor libre (mA)

Consumo del motor parado (mA)

…


Drivers o Controladores de Potencia

Los pines de E/S de un microcontrolador tiene

limitada la potencia de salida; mientras que los

motores necesitan grandes potencias para funcionar

correctamente.

Corriente máxima de un pin de salida: ≈40mA

Pico de corriente de un micromotor LP: ≈600mA

¿Cuál es la solución?

Es muy importante seleccionar correctamente el

driver o controlador de potencia para el motor

seleccionado, y viceversa.


Drivers o Controladores de Potencia (continuación…)

Existen multitud de drivers o controladores de

potencia y la señales de control pueden ser:

Entradas digitales (con o sin PWM)

Entrada analógicas (con o sin señal adicional para el

control de dirección)

Bus I2C

Modo RC para radiocontrol

…

Aún utilizando un driver de potencias, las

arrancadas bruscas del motor puede provocar

caídas de tensión en el sistema que haga que

se resetee el µcontrolador



Ejercicio 1:

Programar un sistema que controle un motor de corriente continua

de la forma más básica; haciendo que éste se mueva en un

sentido durante un segundo y se pare durante otro segundo.

Ejercicio 2:

Programa un sistema que controle un motor de corriente continua

haciendo que se mueva siempre en el mismo sentido y por medio

de un potenciómetro se regule la velocidad del mismo.


Servomotor

Para controlar un servomotor, se hace

uso de una señal PWM por la cual

quedará fijad a la posición del motor.

Un servomotor es parecido a un motor CC pero

incluye una pequeña electrónica con le permite

ubicarse en cualquier posición dentro de su

rango de operación, y mantenerse estable en

dicha posición.

V

t


Servomotor (continuación…)

El rango de posicionamiento suele ser de 180º,

y la frecuencia de la señal PWM debe ser de unos

50Hz (dependiendo del modelo de motor).

Modificando la anchura del pulso se controla la posición.

~1ms

~0,5ms

~2ms


¿Cómo conectar un servomotor?

¿Cómo controlar un servomotor en Arduino?

Opción 1: analogWrite(pin, valor)

Opción 2: Librería <Servo.h>

Crear un objeto de tipo servo e inicializarlo asignando el pin

donde se conecta el servomotor,

Y posicionar el servomotor.


Signal

+Vcc

GND

Debe conectarse a un pin que permita PWM

Mirar en el datasheet la tensión máxima

void attach(pin)

void write(angulo)



Ejercicio 3:

Programa un sistema que controle un servomotor de forma que el

ángulo de posicionamiento del servomotor se controle por medio

de un potenciómetro.


Motor Paso a Paso

Un motor Paso a Paso es un tipo de motor cuya

característica principal es que se mueve un paso

por cada impulso que reciben; permitiendo

controlar la posición de su eje

Los pasos de un motor de este tipo van desde 1,8º

hasta 90º por paso, dependiendo del motor.

Por ejemplo, si un motor paso a paso se mueve 2º por

paso, deberá dar 180 pasos para completar una vuelta.

Son motores con mucha precisión;

y también pueden girar de forma continua, ¿cómo?


Motor Paso a Paso

Los motores Paso a Paso está compuestos por dos

partes principales:

El estator es la parte fija del motor e incluye las bobinas.

El rotor es la parte móvil del motor construido por un imán

permanente.


Motor Paso a Paso (continuación…)

Cuando circula corriente por una o más bobinas del

estator se crea un campo magnético que provocará

que el rotor oriente sus polos para equilibrarse

magnéticamente.


Motor Paso a Paso (continuación…)

Hay dos tipos de motores Paso a Paso:

Bipolares: se componen de dos bobinas, las cuales se

activan simultáneamente, tienen más torque y son más

complejos de controlar.

Unipolares: se componen de cuatro bobina de las cuales

se activa una cada vez, por lo que son más sencillo de

controlar.


Motores Paso a Paso Bipolares

Este tipo de motor debe invertir la corriente que

circula por sus bobinas en una secuencia

determinada para provocar el movimiento del eje.

¿Cuál sería el estado de las bobinas para el 5º paso?

¿Y como se controla el sentido del movimiento?

Paso Bobina 1A Bobina 1B Bobina 2A Bobina 2B

1º 1 0 1 0

2º 1 0 0 1

3º 0 1 0 1

4º 0 1 1 0


Motores Paso a Paso Bipolares (continuación…)

El consumo de potencia de este tipo de motores es

también alto por lo que hay que utilizar drivers o

controladores.

En este caso, las señales de control a generar

pueden ser: Salidas digitales para gestión directa del motor

Señales de control para avance o retroceso de paso

Bus I2C

…


Motores Paso a Paso Bipolares (continuación…)

Ejercicio 4:

Mover un motor Paso a Paso de forma continua en un

sentido dado [entre paso y paso incluir una espera de

100mS].

Ejercicio 5:

Mover un motor Paso a Paso de forma continua en un

sentido dado cuya velocidad dependa de un

potenciómetro [utilizar la librería ‘Stepper.h’].


Cuestiones sobre Motores

En relación al posicionamiento:

¿Qué tipo de motor tiene posicionamiento absoluto?

¿Cuál lo tiene relativo?

Y, ¿cuál no tiene posicionamiento?

En relación a la potencia consumida:

¿Qué tipo de motor necesita un driver o controlador?

¿Qué tipo de motor no lo necesita?

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© 2014, Jonathan Ruiz de Garibay

Algunos derechos reservados

http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/es/

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