UNIDAD 4 SERVO MOTORES

MOTORES DE CC Son de los más comunes y económicos, y puedes encontrarlo en la mayoría de los juguetes a pilas.
Construidos, por lo general, por dos imanes permanentes fijados en la carcasa y una serie de bobinados de cobre ubicados en el eje del motor, que habitualmente suelen ser tres.


MOTORES DE CC El funcionamiento se basa en la interacción entre el campo magnético del imán permanente y el generado por las bobinas, ya sea una atracción o una repulsión hacen que el eje del motor comience su movimiento.
Cuando una bobina es recorrida por la corriente eléctrica, esta genera un campo magnético y como es obvio este campo magnético tiene una orientación es decir dos polos un polo NORTE y un polo SUR


MOTORES DE CC Polos NORTE y SUR.
El núcleo de la bobina es de un material ferromagnético los polos en este material se verían así


MOTORES DE CC


Estos polos pueden ser invertidos fácilmente con sólo cambiar la polaridad de la bobina, por otro lado al núcleo de las bobinas las convierte en un electroimán, las cargas opuestas o polos opuestos se atraen y cargas del mismo signo o polos del mismo signo se repelen, esto hace que el eje del motor gire produciendo un determinado torque

MOTORES DE CC El Torque es simplemente la fuerza de giro, si quieres podríamos llamarle la potencia que este motor tiene, la cual depende de varios factores, como ser; la cantidad de corriente, el espesor del alambre de cobre, la cantidad de vueltas del bobinado, la tensión etc.
Esto es algo que ya viene determinado por el fabricante.
Estos motores disponen de dos bornes que se conectan a la fuente de alimentación y según la forma de conexión el motor girará en un sentido u otro.


CONTROL DE SENTIIDO DE GIRO PARA MOTORES-CC


Existen varias formas de lograr que estos motores inviertan su sentido de giro una es utilizando una fuente simétrica o dos fuentes de alimentación con un interruptor simple de dos contactos y otra es utilizar una fuente común con un interruptor doble es decir uno de 4 contactos, en todos los casos es bueno conectar también un capacitor en paralelo entre los bornes del motor, éste para amortiguar la inducción que generan las bobinas internas del motor

CONTROL DE SENTIIDO DE GIRO PARA MOTORES-CC


Diagrama de circuitos de control de sentido para motores de cc

CONTROL DE SENTIIDO DE GIRO PARA MOTORES-CC Mediante un puente de transistores en “H”
Este circuito está formado por cuatro transistores dispuestos como en la figura.
La corriente de base está limitada por una resistencia R adecuada, aunque en la mayoría de los casos su valor está comprendido entre 1 y 3K .
Si pulsamos derecha, conducen los transistores T1 y T4 que permiten el paso de la corriente a través del motor de izquierda a derecha, obligándolo a girar a derechas.
Si accionamos el pulsador izquierda, conducen T2 y T3 y el motor gira en sentido contrario.


CONTROL DE SENTIIDO DE GIRO PARA MOTORES-CC

CONTROL DE SENTIIDO DE GIRO PARA MOTORES-CC












Mediante un circuito integrado Existen circuitos integrados que realizan la misma función que un puente en “H”. Uno de estos chips es el L293B, al cual no hay que conectarle mas que el motor, la alimentación y las señales de control. Entre las características más interesantes del L293B se encuentran la protección contra sobrecalentamiento, la alta inmunidad al ruido, la alimentación separada de las cargas y la capacidad de proporcionar una corriente de salida de 1 A por canal. Además, posee dos canales, por lo que puede gobernar simultáneamente la marcha de dos motores

CONTROL DE SENTIIDO DE GIRO PARA MOTORES-CC

CONTROL DE SENTIIDO DE GIRO PARA MOTORES-CC

CONTROL DE VELOCIDAD PARA MOTORES-CC Mediante un transistor de mediana potencia
En este caso la conexión del motor la realiza un transistor adecuado a la potencia del motor. Este montaje permite la regulación de la velocidad mediante un potenciómetro ajustable que regula la corriente de base del transistor.


CONTROL DE VELOCIDAD PARA MOTORES-CC

CONTROL DE VELOCIDAD PARA MOTORES-CC Mediante Modulación de Ancho de Pulso
Básicamente consiste en enviar a las terminales de control un tren de pulsos los cuales varían en mayor o menor medida el tiempo en que se mantiene el nivel alto de esos pulsos, manteniendo la frecuencia constante.
De esta forma la cantidad de corriente sigue siendo la misma, la tensión no varía y en consecuencia el torque del motor se mantiene.


CONTROL DE VELOCIDAD PARA MOTORES-CC


Circuitos para PWM (Modulación de Ancho de Pulsos)

CONTROL DE VELOCIDAD PARA MOTORES-CC


Control para modulación de Ancho de pulsos utilizando LM555

SERVOMOTORES Un Servo es un dispositivo pequeño que tiene un eje controlado.
Este puede ser llevado a posiciones angulares específicas al enviar una señal codificada.
Mientras que una señal codificada exista en la línea de entrada, el servo mantendrá la posición angular del engranaje.
Cuando la señal codificada cambia, la posición angular de los piñones cambia.


SERVOMOTORES Los Servos son sumamente útiles en robótica.
Los motores son pequeños, tiene internamente, una circuitería de control y es sumamente poderoso para su tamaño.
Un servo normal o Standard como el HS-300 de Hitec tiene 42 onzas por pulgada o mejor 3kg por cm. de torque que es bastante fuerte para su tamaño.


COMPOSICIÓN INTERNA DE UN SERVOMOTOR

COMPOSICIÓN INTERNA DE UN SERVOMOTOR

COMPOSICIÓN INTERNA DE UN SERVOMOTOR

¿COMO TRABAJA UN SERVO? El motor del servo tiene algunos circuitos de control y un potenciómetro esta conectado al eje central del servo motor.
Este potenciómetro permite a la circuitería de control, supervisar el ángulo actual del servo motor.
Si el eje está en el ángulo correcto, entonces el motor está apagado.
Si el circuito chequea que el ángulo no es el correcto, el motor girará en la dirección adecuada hasta llegar al ángulo correcto


¿COMO TRABAJA UN SERVO? El eje del servo es capaz de llegar alrededor de los 180 grados.
Normalmente, en algunos llega a los 210 grados, pero varía según el fabricante.
Un servo normal se usa para controlar un movimiento angular de entre 0 y 180 grados.
Un servo normal no es mecánicamente capaz de retornar a su lugar, si hay un mayor peso que el sugerido por las especificaciones del fabricante.


¿COMO TRABAJA UN SERVO? La cantidad de voltaje aplicado al motor es proporcional a la distancia que éste necesita viajar.
Así, si el eje necesita regresar una distancia grande, el motor regresará a toda velocidad.
Si este necesita regresar sólo una pequeña cantidad, el motor correrá a una velocidad más lenta.
A esto se le llama control proporcional.


¿CÓMO SE DEBE COMUNICAR EL ÁNGULO A CUAL EL SERVO DEBE POSICIONARSE? El cable de control se usa para comunicar el ángulo.
El ángulo está determinado por la duración de un pulso que se aplica al alambre de control.
A esto se le llama PCM Modulación codificada de Pulsos.
El servo espera ver un pulso cada 20 milisegundos (.02 segundos).
La longitud del pulso determinará los giros de motor.


¿CÓMO SE DEBE COMUNICAR EL ÁNGULO A CUAL EL SERVO DEBE POSICIONARSE? Un pulso de 1.5 ms., por ejemplo, hará que el motor se torne a la posición de 90 grados (llamado la posición neutra).
Si el pulso es menor de 1.5 ms., entonces el motor se acercará a los 0 grados.
Si el pulso es mayor de 1.5ms, el eje se acercará a los 180 grados.


¿CÓMO SE DEBE COMUNICAR EL ÁNGULO A CUAL EL SERVO DEBE POSICIONARSE?

MOTORES DE PASOS Motores PaP o Motores Paso a Paso.
A diferencia de los Motores-CC que giran a todo lo que dan cuando son conectados a la fuente de alimentación, los Motores-PaP solamente giran un ángulo determinado.
Los primeros sólo disponen de dos terminales de conexión, mientras los otros pueden tener 4, 5 o 6, según el tipo de motor que se trate.
Por otro lado los motores de corriente continua no pueden quedar enclavados en una sola posición, mientras los motores paso a paso sí.


MOTORES DE PASOS Los motores paso a paso son comúnmente utilizados en situaciones en que se requiere un cierto grado de precisión.
El ángulo de giro de estos motores es muy variado pasando desde los 90º hasta los 1.8º e incluso 0.72º, por cada ángulo de giro, también llamado paso.
Cada paso se efectúa enviando un pulso en uno de sus terminales.


MOTORES DE PASOS


Por ejemplo en motores que tienen 90º de giro por paso, se requiere 4 pulsos para dar una vuelta completa, mientras que en los de 1,8º necesitas 200 pulsos, y en los otros necesitas 500.

MOTORES DE PASOS


Los Motores-PaP suelen ser clasificado en dos tipos, según su diseño y fabricación pueden ser Bipolares o Unipolares

MOTORES DE PASOS Mientras que los motores Bipolares disponen de dos bobinas independientes los Unipolares parecieran tener 4 debido al terminal central que es el común de cada par de bobinas, pues a eso se debe aquello de los 6 cables y que si unes los terminales Com1 y Com2 tienes un terminal común y 4 terminales de control, es decir
5 cables.


MOTORES DE PASOS BIPOLARES


Para controlar el motor de pasos bipolar deberán identificar los cables 1a, 1b, 2a y 2b, lo cual es muy sencillo, ya que si utilizas un multimetro puedes medir la resistencia entre cada par de terminales, ya que los extremos 1a y 1b deben tener la misma resistencia que los extremos 2a y 2b, ahora si mides la resistencia en forma cruzada no te marcará nada ya que corresponden a bobinas distintas.

MOTORES DE PASOS BIPOLARES Controlando los motores de Pasos Bipolares
Para hacerlo debes invertir las polaridades de los terminales de las bobinas 1 y 2 en una determinada secuencia para lograr un giro a derecha, y en secuencia opuesta para que gire a izquierda, la secuencia sería la que se muestra en esta tabla...


MOTORES DE PASOS BIPOLARES Circuito para controlar un motor bipolar
Una de las mejores opciones para controlar estos motores es hacer uso del driver L293B que ya lo mencionamos anteriormente, el circuito en cuestión sería el siguiente:


MOTORES DE PASOS BIPOLARES

MOTORES DE PASOS BIPOLARES


En el esquema L1 y L2 son las bobinas del motor, los diodos D1 a D8 son para proteger al integrado de las sobretensiones generadas por dichas bobinas, las líneas marcadas en azul corresponden a la tensión de alimentación de los motores, mientras la marcada en verde a los niveles TTL de control del integrado, los terminales 1 y 9 se unieron para hacer un solo terminal de habilitación, y finalmente 1a, 1b, 2a y 2b son las entradas de control para la secuencia de las bobinas del motor.

MOTORES DE PASOS UNIPOLARES Estos motores comparado a los anteriores tienen sus ventajas, a pesar de tener mas de 4 cables son más fáciles de controlar, esto se debe a que tienen un terminal común a ambas bobinas.
Una forma de identificar cada uno de los cables es analizar la forma de conexión interna de estos motores.
En la imagen los dos bobinados del motor se encuentran separados, pero ambos tienen un terminal central el cual lo llamaremos común.


MOTORES DE PASOS UNIPOLARES


Con el multímetro en modo ohmetro comenzamos a medir resistencias por todos los cables y para mayor sorpresa solo se obtienen tres valores distintos y que se repiten varias veces. No marca nada
l = 47 ohm
l = 100 ohm





100 Ohm es el mayor valor por lo tanto corresponde a los extremos de las bobinas, es decir A-B o bien C-D

MOTORES DE PASOS UNIPOLARES 47 Ohm es aproximadamente la mitad de 100, por tanto esa debe ser la resistencia entre el terminal común y ambos extremos de una bobina, por ejemplo entre A-Com1 o B-Com1, o bien en la otra bobina, C-Com2 o DCom2.
Lo que queda pendiente es cuando no marca nada, y bueno es que en ese momento se midieron los cables de bobinas distintas.


CONECTANDO UN MOTOR DE PASOS UNIPOLAR Ahora suponte que unes los terminales Com1 y Com2, entonces te quedas con un motor de 5 cables.
Aquí la resistencia entre cualquier terminal y el común es la misma y aproximadamente la mitad de la resistencia entre los extremos de las bobinas.


CONECTANDO UN MOTOR DE PASOS UNIPOLAR


Como unimos los cables comunes de cada bobina los cuatro cables restantes serán A, B, C y D, y esto ya es a lo guapo, conecta el terminal común al positivo de la fuente de alimentación, toma uno de los 4 cables que te quedaron, lo bautizas como A y lo mandas a GND y no lo sacas de ahí hasta que te lo diga, el motor quedará enclavado en una sola posición, ahora abre los ojos bien grandes y sostén otro de los tres que te quedaron, presta mucha atención en esta oportunidad ya que cuando lo conectes a GND el motor dará un primer paso.

CONECTANDO UN MOTOR DE PASOS UNIPOLAR


Aquí pueden ocurrir 3 cosas Que el motor gire a derecha, lo bautizas como B
Que gire a izquierda, lo nombras D
Si no pasa nada es C


Si este último cable era B entonces lo desconectas y manteniendo A Conectado buscas D, es decir que gire a izquierda y bueno, C es el que quedó libre.
Ahora si ya estamos listos para comenzar.


CIRCUITO DE CONTROL DE UN MOTOR DE PASOS UNIPOLAR

CIRCUITO DE CONTROL DE UN MOTOR DE PASOS UNIPOLAR