3. FUNDAMENTO TEÓRICO SERVO MOTOR. Un Servo es un dispositivo pequeño que tiene un eje de rendimiento controlado. Este puede ser llevado a posiciones angulares específicas al enviar una señal codificada. Con tal de que una señal codificada exista en la línea de entrada, el servo mantendrá la posición angular del engranaje. Cuando la señala codificada cambia, la posición angular de los piñones cambia. En la práctica, se usan servos para posicionar superficies de control como el movimiento de palancas, pequeños ascensores y timones. Ellos también se usan en radio control, títeres, y por supuesto, en robots. Los Servos son sumamente útiles en robótica. Los motores son pequeños, cuando usted observa la foto de arriba, tiene internamente una circuitería de control interna 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. También potencia proporcional para cargas mecánicas. Un servo, por consiguiente, no consume mucha energía. Se muestra la composición interna de un servo motor en el cuadro de abajo. Podrá observar la circuitería de control, el motor, un juego de piñones, y la caja. También puede ver los 3 alambres de conexión externa. Uno es para alimentación Vcc (+5volts), conexión a tierra GND y el alambre blanco es el alambre de control. MULTÍMETRO. Un multímetro, también denominado polímetro, [ 1 ] tester o multitester, es un instrumento eléctrico portátil para medir directamente magnitudes 1
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3. FUNDAMENTO TEÓRICO
SERVO MOTOR.
Un Servo es un dispositivo pequeño que tiene un eje de rendimiento controlado. Este puede ser llevado a posiciones angulares específicas al enviar una señal codificada. Con tal de que una señal codificada exista en la línea de entrada, el servo mantendrá la posición angular del engranaje. Cuando la señala codificada cambia, la posición angular de los piñones cambia. En la práctica, se usan servos para posicionar superficies de control como el movimiento de palancas, pequeños ascensores y timones. Ellos también se usan en radio control, títeres, y por supuesto, en robots.
Los Servos son sumamente útiles en robótica. Los motores son pequeños, cuando usted observa la foto de arriba, tiene internamente una circuitería de control interna 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. También potencia proporcional para cargas mecánicas. Un servo, por consiguiente, no consume mucha energía. Se muestra la composición interna de un servo motor en el cuadro de abajo. Podrá observar la circuitería de control, el motor, un juego de piñones, y la caja.También puede ver los 3 alambres de conexión externa. Uno es para alimentación Vcc (+5volts), conexión a tierra GND y el alambre blanco es el alambre de control.
MULTÍMETRO.
Un multímetro, también denominado polímetro,[1] tester o multitester, es un instrumento eléctrico portátil para medir directamente magnitudes eléctricas activas como corrientes y potenciales (tensiones) o pasivas como resistencias, capacidades y otras. Las medidas pueden realizarse para corriente continua o alterna y en varios márgenes de medida cada una. Los hay analógicos y posteriormente se han introducido los digitales cuya función es la misma (con alguna variante añadida).
PROTOBOARD
El "protoboard" (en inglés) o "placa board" es un tablero con orificios conectados eléctricamente entre sí, habitualmente
siguiendo patrones de líneas, en el cual se pueden insertar componentes electrónicos y cables para el armado y prototipado de circuitos electrónicos y sistemas similares. Está hecho de dos materiales, un aislante, generalmente un plástico, y un conductor que conecta los diversos orificios entre sí. Uno de sus usos principales es la creación y comprobación de prototipos de circuitos electrónicos antes de llegar a la impresión mecánica del circuito en sistemas de producción comercial.
OSCILOSCOPIO
Un osciloscopio es un instrumento de medición electrónico para la representación gráfica de señales eléctricas que pueden variar en el tiempo. Es muy usado en electrónica de señal, frecuentemente junto a un analizador de espectro.
Presenta los valores de las señales eléctricas en forma de coordenadas en una pantalla, en la que normalmente el eje X (horizontal) representa tiempos y el eje Y (vertical)representa tensiones. La imagen así obtenida se denomina oscilograma. Suelen incluir otra entrada, llamada "eje THRASHER" o "Cilindro de Wehnelt" que controla la luminosidad del haz, permitiendo resaltar o apagar algunos segmentos de la traza.
Los osciloscopios, clasificados según su funcionamiento interno, pueden ser tanto analógicos como digitales, siendo el resultado mostrado idéntico en cualquiera de los dos casos, en teoría.
ACELERÓMETRO
Se denomina acelerómetro a cualquier instrumento destinado a medir aceleraciones. Esto no es necesariamente la misma que la aceleración de coordenadas (cambio de la velocidad del dispositivo en el espacio), sino que es el tipo de aceleración asociadas con el fenómeno de peso experimentada por una masa de prueba que se encuentra en el marco de referencia del dispositivo. Un ejemplo en el que este tipo de aceleraciones son diferentes es cuando un acelerómetro medirá un valor sentado en el suelo, ya que las masas tienen un peso, a pesar de que no hay cambio de velocidad. Sin embargo, un acelerómetro en caída gravitacional libre hacia el centro de la Tierra medirá un valor de cero, ya que, a pesar de que su velocidad es
cada vez mayor, está en un marco de referencia en el que no tiene peso.
POTENCIÓMETRO
Un potenciómetro es un resistor cuyo valor de resistencia es variable. De esta manera, indirectamente, se puede controlar la intensidad de corriente que fluye por un circuito si se conecta en paralelo, o la diferencia de potencial al conectarlo en serie.
Normalmente, los potenciómetros se utilizan en circuitos de poca corriente. Para circuitos de corrientes mayores, se utilizan los reostatos, que pueden disipar más potencia.
RESISTENCIA
Se denomina resistor o bien resistencia al componente electrónico diseñado para introducir una resistencia eléctrica determinada entre dos puntos de un circuito. En el propio argot eléctrico y electrónico, son conocidos simplemente como resistencias. En otros casos, como en las planchas, calentadores, etc., se emplean resistencias para producir calor aprovechando el efecto Joule.
CAPACITORES ELECTROLÍTICOS
Un condensador electrolítico es un tipo de condensador que usa un líquido iónico conductor como una de sus placas. Típicamente con más capacidad por unidad de volumen que otros tipos de condensadores, son valiosos en circuitos eléctricos con relativa alta corriente y baja frecuencia. Este es especialmente el caso en los filtros de alimentadores de corriente, donde se usan para almacenar la carga, y moderar el voltaje de salida y las fluctuaciones de corriente en la
salida rectificada. También son muy usados en los circuitos que deben conducir corriente continua pero no corriente alterna.
REGULADOR DE VOLTAJE LM7805
Es un componente común en muchas fuentes de alimentación. Tienen tres terminales (voltaje de entrada, masa y voltaje de salida) y especificaciones similares que sólo difieren en la tensión de salida suministrada o en la intensidad. La intensidad máxima depende del código intercalado tras los dos primeros dígitos
DIODO LEDSe refiere a un componente optoelectrónica pasivo, más concretamente un diodo que emite luz.
GENERADOR DE SEÑALES
Un generador de señales, de funciones o de formas de onda es un dispositivo electrónico de laboratorio que genera patrones de señales periódicas o no periódicas tanto analógicas como digitales. Se emplea normalmente en el diseño, prueba y reparación de dispositivos electrónicos; aunque también puede tener usos artísticos.
Ajustar el generador de señales para generar una onda cuadrada de 500 Hz.
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Ajustar el Generador de señales para generar señales PWM. Conectar al osciloscopio la salida del generador de
señales para observar la forma de onda.
Ajustar el control de ciclo de trabajo (duty cycle) de generador de señales y observar los cambios en la forma de onda.
6.2Implementar un circuito generador de señales PWM que controle dos servos motores.
Consultar la hoja de datos del circuito integrado SG3524.
Implementar el circuito de prueba sugerido en la hoja de datos, para generar una señal PWM con 5mS de periodo.
Empleando el osciloscopio verificar el correcto funcionamiento del circuito.
6.3Aplicar el circuito generador de señales PWM para controlar dos servos
Alimentar al servo mediante una fuente de 5V, 1A, si la fuente del laboratorio no posee salida de 5V, utilizar un regulador de voltaje LM7805, la alimentación al servo se la realiza por los cables rojo(+) y negro(-).
Conectar la tierra del generador de señales al negativo de la fuente de alimentación del servo, y la salida del generador al cable de entrada de pulso o control del servo (cable amarillo).
6.4Controlar dos servos mediante un acelerómetro.
Alimentar al acelerómetro con la fuente de 5V o bien de 3.3V dependiendo del tipo de dispositivo disponible.
Conectar una de las salidas del acelerómetro (las salidas
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X y Y) a la entrada del circuito generador de señales PWM, a través de una resistencia de 1K.
Inclinar al acelerómetro en varias direcciones y observar su efecto en la rotación del servo.
6.5Final de la práctica. Se implementó el circuito que funciona con dos servos
motores y es controlada por un acelerómetro que permite manipular los movimientos de los servos. Por ejemplo Inclinamos al acelerómetro en varias direcciones y observar su efecto en la rotación de los dos servos.
10. CUESTIONARIO
1. Cuál es la relación entre en ancho de pulso, periodo y voltaje medio de una señal cuadrada.
En la señal de la onda cuadrada procedente del generador en la que variamos con el tiempo, estando a nivel altos manteniendo el mismo periodo, obteniendo la posición del servo la posición deseada por el operario.
2. Que es la relación de trabajo?
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Se considera como la relación entre el ancho de banda y el periodo.
3. Entre que rangos debe variar el ancho de pulso de la señal PWM aplicada a un Servo RC para producir su rotación?
Entre los intervalos de tiempo de entre 1ms y 2ms considerando que se puede usar valores menores y mayores de estos valores, observando la característica del servo y este llegase a sobre pasar este emitiría un sonido inusual que nos indicara cambiar la longitud del pulso, mejorando su uso.
4. Si el Servo es alimentado en ausencia de pulsos de control, que sucede con la posición de este?
Se bloquea teniendo en consideración que esta energizado, pudiendo solamente al momento de enviar pulso moverse.
5. Que sucede al tratar de desviar al servo de su posición aplicando fuerza en el rotor.
Al momento de aplicar una fuerza al servo directamente desenergizado se lo puedo mover.
6. Defina que es un servomecanismo.
Es un dispositivo capaz de obtener movimiento mediante pulsos de control valiendo de circuito de electrónico y de partes mecánicas, son muy utilizadas en robótica por su amplia utilidad.Es un sistema formado de partes mecánicas y electrónicas que en ocasiones son usadas en robots, con parte móvil o fija. Puede estar formado también de parte neumática, hidráulica y controlado con precisión. Ejemplos: brazo robot, mecanismo de frenos automotor, etc.
7. Que aplicaciones podría dar a este circuito?
En robot, en circuitos de reloj, mecanismo de freno de automotor. etc
11 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Concluimos que controlamos dos servos de tipo RC controlada a través de un acelerómetro que fue todo un éxito en la práctica final.
Implementamos una aplicación de control de movimiento mediante un acelerómetro que nos permite inclinar en varios movimientos para observar su efecto en rotación en los dos servomotores.
La práctica fue todo un éxito ya que funcionó en óptima condiciones.
Recomendamos a los estudiantes analizar, identificar y conocer las características y sus principales funcionamientos de cada elemento para aplicar en el laboratorio con los conocimientos obtenidos.
