Herramientas de usuario

Herramientas del sitio


Barra lateral

Traducciones de esta página:

Página principal

Análisis y comparativas

Eventos Guías Herramientas Información de interés Proyectos > Usuarios Varios Wiki Privado

No hay páginas en esta sección.


old admin

No hay páginas en esta sección.


guias:control_de_motores

¡Esta es una revisión vieja del documento!


Control de motores con Arduino

Un motor de corriente continua (denominado también motor DC por las iniciales en inglés direct current) es una máquina que convierte energía eléctrica en mecánica, provocando un movimiento rotatorio, gracias a la acción de un campo magnético.

Un motor de corriente continua se compone principalmente de dos partes: El estátor (carcasa exterior) crea un campo magnético. El rotor es la parte interior que gira, alimentado con corriente directa a través de delgas, que están en contacto alternante con escobillas fija.

Adaptado de Wikipedia

Introducción

Esta página está dedicada al control de motores con Arduino. Específicamente motores de corriente contínua estándar. Existen algunos motores DC especiales como los motores paso a paso o sin escobillas (brushless en inglés) que no serán tratados aquí. Una buena parte de la información servirá para otras plataformas como Raspberry Pi, pero en general las librerías de programación y los esquemas estarán dedicados en exclusiva a Arduino.

Arduino tiene pines de entrada y de salida para comunicarse físicamente con su entorno. Los pines de salida pueden dar una pequeña cantidad de energía que sirve por ejemplo para encender un LED, pero no pueden alimentar a un motor. Para ello necesitamos un circuito que haga de intermediario. Este circuito, el controlador o driver de motores, tomará energía de otra fuente (una pila, batería o equivalente) y siguiendo las instrucciones de Arduino hará funcionar el motor.

redbot_5.jpg

Existen muchos drivers diferentes, pero para poder controlar bien un motor necesitamos dos características fundamentales:

  • Que permitan invertir el sentido de giro del motor.
  • Que permitan graduar la velocidad de giro del motor.

Drivers con Puentes H

El circuito básico que permite las dos funciones que dijimos es un puente H. Un motor DC cambia el sentido de giro cuado invertimos los polos positivo y negativo en sus bornes, y este circuito juega con una serie de interruptores para hacer ese cambio de polaridad. Podemos construir un puente H con cuatro interruptores, pero lo que usaremos es un circuito integrado que tiene esos interruptores -o puertas- y las abrirá y cerrará siguiendo instrucciones del Arduino.

redbot_6.jpg

Señales PWM

Un motor DC está preparado para funcionar a una tensión que nos dará el fabricante. Si le damos una tensión menor girará más despacio, llegando en el extremo a pararse. Así regulamos la velocidad.

Arduino no puede (con excepciones) regular directamente los voltios que salen por un pin, pero puede hacer una pequeña 'trampa' que se llama PWM y que tiene como resultado una acción parecida a bajar la tensión. En la wikipedia puede verse una explicación de su funcionamiento, pero eso excede nuestro objetivo aquí. Lo importante y que nos interesa ahora es:

  • Arduino puede generar señales PWM y así simular una tensión menor en voltios.
  • Esta señal sirve para controlar motores a través de un puente H (¡¡¡con una señal 'verdadera' no se puede!!!).
  • Los motores DC aceptan esta señal 'falsa' y podemos ajustar así la velocidad.

No todos los pines de Arduino pueden hacer esta función PWM. En los diagramas de funcionamiento de cada modelo puede verse cuáles la tienen y cuáles no.

Librerías de programación

La programación de Arduino, igual que muchos lenguajes, permite la creación de nuevas instrucciones en forma de librerías.

Para utilizar un driver combinaremos salidas PWM con salidas digitales en las que las opciones son apagado (LOW) o apagado (HIGH). Cada driver tiene su tabla lógica para funcionar. Un ejemplo de código para mover un motor podría ser este:

analogWrite(9, 200);
digitalWrite(8, HIGH);
digitalWrite(7, LOW);

Sin embargo en lugar trabajar con los pines uno a uno, lo haremos indirectamente con librerías que transformarán ese código en algo más sencillo como 'robot.adelante'. Están pensadas para robots de dos ruedas (o cuatro, pero funcionando dos a dos) y darle instrucciones sencillas del tipo: avanza, retrocede, gira, frena.

nombredelrobot.forward(128,128,1000);
nombredelrobot.reverse(128,128,1000);
nombredelrobot.rotate(128,128,1000);
nombredelrobot.rotate(128,128,-1000);
nombredelrobot.brake(1000);

Hemos tratado de que las librerías tengan todas las mismas instrucciones con independencia del driver. Están alojadas en Github y también allí están los detalles para su uso. Como todo el material de Bricolabs son libres, puedes hacer con ellas lo que quieras.

Conexionado general

Un driver de motores, tal y como se puede ver en el diagrama de bloques de arriba, tendrá una serie de cables que van al Arduino (líneas de control), una entrada de energía conectada a una fuente como una batería o similar (línea de potencia) y las líneas que van finalmente a los motores.

sapoconcho_fritzing_800.jpg

Algunas placas para robótica como la PCB de Raptor tienen todo integrado: el Arduino, el driver y la alimentacion, y no tendremos que cablear nada. Esto puede ser cómodo pero también poco flexible.

Características generales de los drivers

Cuando elegimos un driver para nuestro proyecto -de robot móvil o lo que queramos- debemos tener en cuenta varias cosas:

  • Cuántos motores vamos a controlar. Hay circuitos integrados -y placas- que pueden controlar 1, 2, 4, 6 o el número que se nos ocurra.
  • Qué potencia (consumo en mA) necesitan esos motores. El driver deberá dara esa potencia o más.
  • Qué tensión de alimentación (en V) tienen los motores.

Si la potencia es suficiente podremos conectar dos motores en paralelo a una misma salida de un driver. También podemos conectar varios drivers (iguales o no) pero necesitaremos un Arduino con muchas salidas (como el Mega 2560) o un circuito más especializado con otro tipo de comunicación.

Además tendremos en cuenta, en función de nuestro proyecto, el tamaño del driver. Para proyectos en miniatura como Sapoconcho elegimos un driver muy pequeño.

Drivers más utilizados en proyectos DIY/DIWO

A continuación vamos a detallar una lista de drivers utilizados muy comunmente en proyectos de robótica casera, que conocemos de nuestros propios proyectos y para los que hemos creado librerías. La lista incluye:

  • L9110
  • L298N
  • L297D
  • TB6612FNG
  • DRV8835

Si el motor una vez conectado no gira en el sentido deseado podemos cambiarlo muy fácilmente tanto en el hardware (intermabiando los cables del motor o del driver) como en el software (cambiando los pines en la programación).

guias/control_de_motores.1525625508.txt.gz · Última modificación: 2018/05/06 16:51 por Oscar