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domingo, febrero 19, 2006

En busca del motor perdido

Este post quedía dedicarlo a la difícil elección del tipo de motor a usar.
En primer lugar mencionaré las alternativas más típicas. Es un extracto resumido procedente de la wikipedia:

  • Motores de continua: El motor de corriente continua es una máquina que convierte la energía eléctrica en mecánica, principalmente mediante el movimiento rotativo. En la actualidad existen algunas nuevas aplicaciones con motores que no convierten el movimiento en rotación, si no que con algunas modificaciones, ejercen la tracción sobre un riel. Estos motores se conocen como motores lineales. Una máquina de corriente continua (generador o motor) se compone principalmente de dos partes, un estator el cual da soporte mecánico al aparato y tiene un hueco en el centro generalmente de forma cilíndrica. En el estator además se encuentran los polos, los cuales pueden estar devanados sobre la periferia del estator, o pueden estar de forma saliente. El rotor es generalmente de forma cilíndrica, donde también está devanado. Los motores y los generadores de corriente continua están constituidos esencialmente por los mismos dispositivos, diferenciándose en la forma de utilización. Por reversibilidad entre el motor y el generador se entiende que si se hace girar al rotor, se produce en el bobinado inducido una fuerza electromotriz capaz de transformarse en energía en el circuito de carga. En cambio, si se aplica una tensión continua al devanado inducido del generador a través del colector de delgas, el comportamiento de la máquina ahora es de motor, capaz de transformar la fuerza contraelectromotriz en energía mecánica.En ambos casos el inducido está sometido a la acción del campo inductor principal.La inversión del sentido de giro en un motor de corriente continua se consigue invirtiendo el sentido del campo magnético o de la corriente del inducido. Aqui podeis ver un applet en java bastante visual sobre su comportamiento.
  • Servo-Motor: Un servo, o servomotor, es un dispositivo electromecánico utilizado principalmente en robótica y en modelismo (aeromodelismo, automodelismo...) Tiene la capacidad de lograr y mantener una posición, que se le indica por medio de una señal de control. Posee únicamente tres líneas de entrada que son: tierra, vcc, y control. La línea de tierra, está conectada al negativo de la batería; la de vcc, al positivo; y la línea de control espera recibir un pulso positivo cada 20 milisegundos. Dependiendo de la duración de dicho pulso, que puede variar desde 1ms hasta 1.75ms en la mayoría de los dispositivos, se determina la posición que el motor debe alcanzar y mantener. A diferencia de los motores de paso, los servos no consumen electricidad si se encuentran en la posición deseada, a menos que exista una fuerza externa que trate de cambiarla.
  • Motor Paso a Paso: paso a paso es un actuador conversor de tren de impulsos en movimiento angular giratorio. Existe para un motor paso a paso un ángulo que define el desplazamiento mínimo que puede conseguirse. La velocidad de rotación viene definida por la fórmula:

    N = 60 * \frac{f}{n}

    f: frecuencia del tren de impulsos

    n: nº de bobinas que forman el motor

    El motor paso a paso se comporta de la misma manera que un convertidor digital-analógico y puede ser gobernado por impulsos procedentes de sistemas lógicos.
    Presenta unas ventajas de precisión e insensibilidad a las variaciones de tensión y posicionamiento.


Como se puede observar cada motor ofrece una serie de ventajas y desventajas.
A nivel práctica podríamos resumir con lo siguiente:
  • Motor de continua: Muy sencillo de usar ya que tan sólo tenemos que polarizar los dos polos con un valor para obtener un movimiento en una dirección y hacerlo de forma contraria para obtenerlo en la otra dirección. Tan solo necesitaremos dos pines del chip para el manejo completo. Por otro lado necesita un driver del tipo L293B y un puente en H lo que complica el montaje. Son muy baratos aunque también requieren una reductora para obtener suficiente fuerza para poder mover algo con ellos.
  • Motores Paso a Paso: En un principio tienen los mismos problemas mecánicos que los motores de continua ya que por norma general no incluyen ninguna reductora, y además requieren 4 señales para controlarlos (se pueden reducir a dos con un decoder 2 a 4). Otro inconveniente es que nos obligan a tener control en tiempo real (no basta con polarizar los extremos una única vez) para ir haciendo los pasos. Esto complica ligeramente la programación y obliga a usar uno de los timers del microcontrolador. Por otro lado son muy precisos y bastante baratos. También es necesario usar un driver L293B o un UNL2003.
  • Servo motor: En principio los servos típicos que se pueden comprar sólamente giran 180º. Además se manejan con un PWM que es ligeramente complicado de implementar (obliga a usar uno o dos timers del chip). Si esto no fuera suficiente además son los más caros de todos. Pero a pesar de esto, es el candidato más probable a usar. Las razones son bastante sencillas en realidad. Por un lado el problema de los 180º se resuelve con un "trucaje" que se hace en 10 minutos. El motor incluye una reductora por lo que se puede enganchar directamente a casi cualquier cosa proporcionándos muchísima fuerza. El precio no es tan elevado :D.
En X-robotics podeis encontrar mucha información, esquemas y ejemplos.