Ya estamos probando la integración de player con la placa de motores soldada, recordamos que usamos pwm para la velocidad de los motores. Se han hecho pruebas de direccion de los motores y de velocidades, aunque por ahora solo probamos con un único motor. La ultima fase de esto fue crear el puente en H (h-bridge).
En el vídeo se puede ver la prueba que se hizo referida a la velocidad del motor. En el vídeo se puede ver la fuente de alimentación de 12 voltios que alimenta la placa gestora de los motores, luego se ve la placa de motores con sus componentes (pic16f876, max232, 74hct04, 74hct08, condensadores, resistencias, conectores ...). Esta placa conecta con un bus de 6 pines a otra placa donde se puede ver el puente en h, este es el encargado de proporcionar la fuerza correspondiente al motor. En el vídeo también se ve el portátil con el eclipse Ide arrancado y nuestro programa funcionando. También se ven dos consolas, una con el servidor de player corriendo, y otra con la lectura del puerto serie /dev/ttyUSB0 con las señales que devuelve el pic.
El programa es un bucle que empieza mandando señales de funcionamiento del motor hacia delante a una velocidad máxima, el bucle va decrementando esta velocidad en porciones de 1/10 (un décimo) hasta que llegue a parar.
El vídeo no se aprecia muy bien la velocidad a la que gira el motor, casi se puede apreciar más con el sonido que hace este mismo.
Esta prueba nos sirve para poder sacar algunas conclusiones que voy a exponer:
-La integración es un hecho, los funcionamientos de dirección (adelante / atrás) son correctos y la implementación del pwm(modulación ancho de pulso / pulse width modulation) satisfactoria.
- El calor es ahora mismo el enemigo publico numero uno. Los cables de potencia (12v) son finos lo que provoca irradiación por lo tanto cierto malfuncionamiento de la placa. Esto lo solucionaremos soldando cables de mayor grosor.
- Los tips usados, los TIP125 solo soportan 4 amperios, los motores consumen de 2 a 3. Lo que hace que se calienten en exceso, en 20 o 30 segundos pueden llegar a hechar humo. Esto lo podemos solucionar con disipadores y algún ventilador. Aunque hemos decidido comprar unos superiores, los TIP135 que soportan 12 Amperios (suficiente creo) combinados con los TIP130, si no fuera suficiente le pondremos disipadores. Estos TIPS están pedidos, pero tardarán 1 semana en llegar (no había en ninguna tienda de alicante).
- Tenemos algunos problemas con los voltajes finales. A máxima potencia debería de dar 12 voltios y solo da 10,30 y "8 y algo" dependiendo la dirección. Además los voltajes no son estables, lo que pensamos que puede ser por la temperatura de los cables y los tips. A pesar de ello voy a desmontar el puente en H y hacerle una limpieza en profundidad por si hay algún pequeño cortocircuito.
Por lo demás estamos relativamente contentos por el funcionamiento. No es correcto del todo, pero el trasfondo es positivo.
lunes, 28 de enero de 2008
martes, 22 de enero de 2008
Actualizacion de diagrama
Como comenté anteriormente he tenido que sustituir algunos componentes del diagrama electrico de la placa que gestiona los motores. Entre otras cosas he tenido que suprimir el l293 por no tener un mínimo de soporte al amperaje y he insertado un 7408 (puertas and) para poder aplicar las señales al puente en H.
Aquí tenéis la nueva versión del diagrama:
Aquí os ponga también el diseño que he creado para soldar en una placa virgen:
Bueno ahora queda soldar los componentes y hacer las pruebas. Algo ya tengo soldado pero estoy teniendo algunos problemas de inductancia que explicaré en el próximo post.
Aquí tenéis la nueva versión del diagrama:
Aquí os ponga también el diseño que he creado para soldar en una placa virgen:
Bueno ahora queda soldar los componentes y hacer las pruebas. Algo ya tengo soldado pero estoy teniendo algunos problemas de inductancia que explicaré en el próximo post.jueves, 17 de enero de 2008
Integracion de PWM y Puente en H
Como ya hemos comentado previamente, la velocidad de nuestro robot la vamos a regular mediante PWM (pulse width modulation) o modulación de ancho de pulso. También hemos comentado que para el manejo de los motores usaremos un puente en h que estamos creando. Aquí vamos a ver como integrar las dos cosas y no morir en el intento.
Las puertas and utilizadas son las del chip 74HCT08
Creo que esto nos va a servir para el movimiento de nuestros motores. Pero esto es la teoría, ahora hay que empezar a montar esto a ver si funciona. En cuanto tenga algo espero poder subir fotos o algún vídeo.
Como dijimos en el post anterior (http://celtico-celtico.blogspot.com/2008/01/consideraciones-del-puente-en-h.html) el puente en H tiene 5 entradas: 2 entradas para los voltajes positivo y negativo de la bateria (fuerza con la que se mueven los motores) y 3 entradas para el manejo lógico del puente en H en sí (dos para las direcciones y una para tierra).
Un ejemplo de puente en H se muestra a continuación:
No es exactamente el que usamos nosotros pero nos sirve para la explicación. Las entradas de avance y retroceso son las que indican la dirección en la que van a girar los motores, vamos a llamarlas de una forma más técnica InputA e InputB. Con la siguiente tabla podemos ver el funcionamiento del motor dependiendo de los valores de las entradas:
input | output
A | B | A | B
----------------
0 0 | libre --> Paro: Motores sin corriente
1 0 | 1 0 --> Giro hacia un sentido
0 1 | 0 1 --> Giro hacia otro sentido
1 1 | 1 1 --> Paro: Bloqueo de motores (intentar evitarlo)
Lo que nos queda entonces es poder aplicar el pwm al puente en H. En otros integrados ya existentes (L293, L298...) ya tienen la entrada de habilitar donde podemos poner el pwm. En el que creamos nosotros por contra no dispone de ella, por lo que deberemos aplicar la señal pwm sobre las entradas de control del puente en H dirtectamente.
La movida es que necesitaríamos 4 señales de pwm (2 motores y 2 entradas por motor) y el integrado (PIC16F876) solo dispone de 2 (por lo menos por hardware). Podríamos crear 2 señales pwm manejadas por software, pero creo que no sería la mejor solución, primero por la gestión de recursos del propio chip y segundo por la necesidad de dejar entradas libres del pic para otros usos.
Entonces fué el momento de sacar mis conocimientos Informática básica, fundamentos de los computadores y fundamentos técnicos de los computadores para acordarme de aquellas puertas lógicas tan chulas que me acompañaron en la carrera. La solución al problema es dar una señal pwm a cada motor. Cada entrada del motor tendrá una puerta and (hablamos de puertas lógicas) que mezcle la señal de pwm con la señal de habilitación.
Vamos a ir por partes y lo primero que quiero indicar para el que no sepa mucha lógica booleana es que hace una puerta and. Aquí está la tabla de verdad:
input | output
A | B | A
----------------
0 0 | 0
1 0 | 0
0 1 | 0
1 1 | 1
Por lo que si ponemos una puerta and a cada una de las entradas del puente en H con las señales de pwm y de "habilitación" conseguimos sacar ó 0 ó la señal de pwm:
Podemos ver el comportamiento de las entradas, donde x significa el valor del pwm, h entrada de habilitación y P entrada pwm:
input | outputCabe destacar que la otra entrada del puente en H es inversa. Por lo que si una está habilitada la otra no. Por lo que siempre correrá por el puente los siguiente:
H | P | A
----------------
0 x | 0
1 x | x
pwm | direccion | entrada A | entrada B
-----------------------------------------
x | adelante | x | 0
x | atras | 0 | x
Las puertas and utilizadas son las del chip 74HCT08
Creo que esto nos va a servir para el movimiento de nuestros motores. Pero esto es la teoría, ahora hay que empezar a montar esto a ver si funciona. En cuanto tenga algo espero poder subir fotos o algún vídeo.
jueves, 10 de enero de 2008
Consideraciones del puente en H
Para el movimiento final de los motores del robot vamos a utilizar un puente en H. El sistema de puente en H se basa en la utilización de interruptores, los cuales los permitirán pasar o cortar la corriente en un determinado sentido. Con esto conseguimos poder dar el voltaje necesario a los motores controlando tambien la direccion de esto. El nombre de puente en H viene dado por la forma que tienen sus componentes en el esquema.
En un principio queríamos usar uno ya hecho. Por lo que en los esquemas aparece el integrado L293 o el L293b (con diodos) que es un doble puente en H, por lo que podriamos tener una bonita, a la misma vez que barata solución para el proyecto.
L293:
Pero no todo es tan bonito. Aguanta hasta 36V y nosotros vamos a manejar 12V. Pero solo puede aguantar 1A de consumo. No sabemos exactamente cuanto va a consumir los motores pero preveemos que rondará el 1,2A. Por lo que este integrado no nos sirve.
Hemos visto la posibilidad de usar un integrado de mayores prestaciones, como puede ser el L298.
L298:
Al igual que el L293 se trata de un puente en H aunque se presenta en otro formato:
Este integrado soporta ya 2A (amperios) por canal (cada motor), por lo que en un principio podrían moverse los motores de nuestro robot.
Es el momento entonces de introducir un nuevo concepto: Consumo de parada.
Cuando un motor nos dice en la especificación que consume X amperios significa que lo hace en vacío, es decir, sin tener que soportar ninguna carga. Conforme el motor tiene que soportar mas carga este consumo se va haciendo cada vez mas y mas grande. Llegando hasta el punto de que el motor no sea capaz de mover el peso. En este punto estamos en parada. El consumo aquí sube dramáticamente hasta hasta puntos insospechados.
Para hacernos una idea, si el robot se tropieza con una pared y las ruedas no "patinan" (momento de parada) los motores podrían pasar de 1,2 A hasta 8A. También es verdad es que este caso tan extremo no se va a dar (o eso espero), pero tenemos que tener en cuenta que un puente en H que solo soporte 2A parece muy poco.
Tenemos que ir a algo mas "consistente". En integrados no he encontrado nada mas fuerte, por lo que hemos decidido construirlo nosotros mismos.
Vamos a usar un esquema encontrado por Internet que maneja pequeños motores dc de 100W, 5 Amperios o 40 Voltios, que creemos que es suficiente:
Por lo que vamos a intentar implementar este esquema para el manejo de los motores, ya que creemos que es el mas idóneo.
En un principio queríamos usar uno ya hecho. Por lo que en los esquemas aparece el integrado L293 o el L293b (con diodos) que es un doble puente en H, por lo que podriamos tener una bonita, a la misma vez que barata solución para el proyecto.
L293:
Pero no todo es tan bonito. Aguanta hasta 36V y nosotros vamos a manejar 12V. Pero solo puede aguantar 1A de consumo. No sabemos exactamente cuanto va a consumir los motores pero preveemos que rondará el 1,2A. Por lo que este integrado no nos sirve.Hemos visto la posibilidad de usar un integrado de mayores prestaciones, como puede ser el L298.
L298:
Al igual que el L293 se trata de un puente en H aunque se presenta en otro formato:
Este integrado soporta ya 2A (amperios) por canal (cada motor), por lo que en un principio podrían moverse los motores de nuestro robot.
Es el momento entonces de introducir un nuevo concepto: Consumo de parada.
Cuando un motor nos dice en la especificación que consume X amperios significa que lo hace en vacío, es decir, sin tener que soportar ninguna carga. Conforme el motor tiene que soportar mas carga este consumo se va haciendo cada vez mas y mas grande. Llegando hasta el punto de que el motor no sea capaz de mover el peso. En este punto estamos en parada. El consumo aquí sube dramáticamente hasta hasta puntos insospechados.
Para hacernos una idea, si el robot se tropieza con una pared y las ruedas no "patinan" (momento de parada) los motores podrían pasar de 1,2 A hasta 8A. También es verdad es que este caso tan extremo no se va a dar (o eso espero), pero tenemos que tener en cuenta que un puente en H que solo soporte 2A parece muy poco.
Tenemos que ir a algo mas "consistente". En integrados no he encontrado nada mas fuerte, por lo que hemos decidido construirlo nosotros mismos.
Vamos a usar un esquema encontrado por Internet que maneja pequeños motores dc de 100W, 5 Amperios o 40 Voltios, que creemos que es suficiente:
Por lo que vamos a intentar implementar este esquema para el manejo de los motores, ya que creemos que es el mas idóneo.
lunes, 7 de enero de 2008
Posible configuración de los motores
Estoy estudiando que motores ponerle a al robot Rabotron.
Lo que hay que tener en cuenta antes de comprarlos es de las dos limitaciones que tenemos: la velocidad y la potencia.
La velocidad ya comentamos en posts anteriores que dependería del radio de la rueda y de las rev por minuto (rpm) del motor. En una primera estimación concluí que con una rueda de 10 cm de diámetro necesitaríamos un motor de unas 280 vueltas por minuto.
La velocidad se ve todo muy matemático. Pero el problema es cuando queremos ver que potencia debe de tener los motores. Ya comentamos que hay que llevar unos 7 a 9 kg. Pero para saber que potencia debemos de manejarnos por la experiencia.
Buscando por Internet encontré una pagina que ya habían hecho esta experiencia y los resultados fueron:
Con dos motores de 19,61 N-cm se comprobó que se podía transportar hasta 3,5 Kg. Por lo que con dos motores de 26 N-cm se podía transportar un total de 9,8 kg.
Carga = 52 N-cm * 3,5 Kg / 19,61 N-cm = 9,8 Kg
Una opción sería comprar motores y ponerle yo una reductora. Cosa que veo muy complicada debido a que no se donde comprar reductoras, y otra opción es comprar motores con reductoras incorporadas.
De la segunda opción: motores con reductora, he creado una pequeña configuración de motores de una tienda de Sevilla llamada superrobotica.com.
Los motores S330142 tienen las siguientes características:
Los 10 kg.cm de parada supera claramente a los 2,65 necesarios para mover 9 kilos. Las revoluciones son un poco justas, por lo que lo compensamos con ruedas de 13 cm de diámetro:
Con lo que conseguiríamos una velocidad de poco mas de 6 km/h, suficiente para seguir a un peatón que no corra mucho.
Lo que hay que tener en cuenta antes de comprarlos es de las dos limitaciones que tenemos: la velocidad y la potencia.
La velocidad ya comentamos en posts anteriores que dependería del radio de la rueda y de las rev por minuto (rpm) del motor. En una primera estimación concluí que con una rueda de 10 cm de diámetro necesitaríamos un motor de unas 280 vueltas por minuto.
La velocidad se ve todo muy matemático. Pero el problema es cuando queremos ver que potencia debe de tener los motores. Ya comentamos que hay que llevar unos 7 a 9 kg. Pero para saber que potencia debemos de manejarnos por la experiencia.
Buscando por Internet encontré una pagina que ya habían hecho esta experiencia y los resultados fueron:
Con dos motores de 19,61 N-cm se comprobó que se podía transportar hasta 3,5 Kg. Por lo que con dos motores de 26 N-cm se podía transportar un total de 9,8 kg.
Carga = 52 N-cm * 3,5 Kg / 19,61 N-cm = 9,8 Kg
Una opción sería comprar motores y ponerle yo una reductora. Cosa que veo muy complicada debido a que no se donde comprar reductoras, y otra opción es comprar motores con reductoras incorporadas.
De la segunda opción: motores con reductora, he creado una pequeña configuración de motores de una tienda de Sevilla llamada superrobotica.com.
Los motores S330142 tienen las siguientes características:
| Tensión Nominal | 12V |
| Velocidad Nominal a 12V | 253 rpm |
| Consumo sin carga 12V | 157 mA |
| Consumo eje frenado 12V | 3800 mA |
| Relación engranajes | 30:1 |
| Fuerza de parada | 10 kg·cm |
| Peso | 202 g |
| Diámetro Máximo | 37 mm |
| Diámetro Eje | 6 mm |
| Rosca fijación | 4 x M3 |
Los 10 kg.cm de parada supera claramente a los 2,65 necesarios para mover 9 kilos. Las revoluciones son un poco justas, por lo que lo compensamos con ruedas de 13 cm de diámetro:
| Diametro rueda | cm*vuelta | RPM | cm/minuto | cm/hora | m/hora | Km/h |
| 13 | 40,8407045 | 253 | 10332,6982 | 619961,894 | 6199,61894 | 6,19961894 |
Con lo que conseguiríamos una velocidad de poco mas de 6 km/h, suficiente para seguir a un peatón que no corra mucho.
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