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[Proteus versión 8.1]

Antes de empezar con esta nueva lección, vamos a facilitar la solución a los problemas que planteamos en la anterior. El profesor German Tojeiro ha sido tan amable de hacernos llegar un vídeo donde ofrece una solución original y muy interesante. Utiliza una librería disponible de forma gratuita en la red para el control del dispositivo DS1621. La solución la podemos encontrar en su blog utilizando el siguiente enlace: http://arduinorastman.blogspot.com.es/2014/04/utilizacion-del-sensor-de-temperatura.html. Los que quieran, pueden acceder directamente al vídeo donde se muestra en vivo toda la elaboración del proyecto acudiendo directamente a youtube con el siguiente enlace: http://www.youtube.com/watch?v=wLyWQK3_CvY&feature=youtu.be.

Ahora ya estamos en condiciones de pasar a la lección de hoy. Nos vamos a ocupar de controlar desde nuestro Arduino un motor de corriente continua (normalemente nos referimos a él utilizando la siglas DC). El motor DC es una máquina capaz de convertir la energía eléctrica en mecánica provocando un movimiento rotatorio.

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Su funcionamiento interno es sencillo y puede consultarse en diversas páginas de internet. Por ejemplo, podemos visitar la entrada disponible en wikipedia en el siguiente enlace: http://es.wikipedia.org/wiki/Motor_de_corriente_continua.

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A todos aquellos que les guste la electrónica y hayan desmontado alguna vez algún dispositivo para ver qué hay por dentro, seguro que se han encontrado en muchas ocasiones con un motor de este tipo. Dentro de una unidad de disquetes, de un DVD, de un coche de juguete, de un ventilador manual, etc, hay un motor DC que genera el movimiento de las piezas móviles. Para ponerlo en marcha, la operativa es muy sencilla. Este tipo de motores tiene dos polos donde debemos conectar la alimentación. Si alimentamos con la tensión nominal (siempre con corriente contínua) al motor empieza a girar. Y aquí empieza una de las características más interesantes de este tipo de motores que los hace tan útiles para usarlos en nuestros diseños. Si bajamos la tensión de alimentación el motor girará más despacio y si intercambiamos la polaridad girará en sentido contrario. Como modificar la tensión y cambiar la polaridad son operaciones muy sencillas de implementar en nuestro diseño, las posibilidades que nos brinda este dispositivo son enormes y con muy poco esfuerzo.

Proteus nos permite simular el funcionamiento de este tipo de motores, utilizando el dispositivo MOTOR.

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Vamos a ver cómo funciona para sacarle el máximo rendimiento a nuestra simulación. Colocamos un dispositivo motor en nuestro montaje de la siguiente forma.

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Y ahora sólo tenemos que arrancar la simulación, para observar el movimiento (en esta página la imagen aparece congelada en un momento dado, pero si está usted siguiendo la lección con Proteus, podrá ver el efecto del movimiento).

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Solo nos resta configurar adecuadamente nuestro modelo de motor para que la simulación sea más consistente. Para ello, nos pondremos sobre el icono del motor, pulsaremos el botón derecho del ratón y editaremos sus propiedades. En la ventana resultante podemos seleccionar la tensión nominal de nuestro motor (muy importante), el número de revoluciones con las que va a girar (ojo, estamos hablando de la simulación y poner velocidades muy altas cargará mucho la cpu de nuestro ordenador de forma totalmente innecesaria) y la resistencia interna.

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Si probamos a cambiar la alimentación intercambiando los +5V y el GND, podemos comprobar que el motor gira en el sentido contrario. Si cambiamos el potencial VDD (recuerde que son +5V) y lo fijamos a valores de +4V, +3V, +2V y +1V, podremos observar que el motor gira a menor velocidad. Como es lógico, si ponemos un 0V el motor se detendrá. Con esto, ya sabemos todo lo necesario sobre nuestro motor de corriente continua y estamos en disposición de comenzar a controlarlo con nuestro ARDUINO.

En muchas webs y libros sobre ARDUINO encontraréis explicaciones de cómo controlar el motor DC directamente desde nuestro equipo ARDUINO utilizando una salida del tipo PWM que vimos en nuestra lección 6. Este sistema es perfectamente válido y controlaremos la velocidad de nuestro motor aumentando o disminuyendo el pulso de modulación. Pero, sin duda, el lector que siga nuestro curso será, a estas alturas, capaz de hacerlo por sí mismo siguiendo los pasos mencionados en aquella lección. Por ello, en esta ocasión vamos a utilizar un método alternativo y vamos a utilizar el driver para el control de motores L293D. Este chip (de coste muy reducido inferior a los 3€) nos permite controlar motores de DC (cuatro de forma unidireccional o dos de forma bidireccional) utlizando una técnica denominada puente en H. Utilizándolo lograremos controlar motores de mayor consumo y de tensiones diferentes a las que podríamos utilizar utilizando nuestro ARDUINO para controlar el motor de forma directa. En el siguiente enlace podemos encontrar toda la información técnica de este integrado: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/l293d.pdf.

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Proteus incluye el modelo para poder simular el funcionamiento de nuestro driver L293D. Así que vamos a realizar el siguiente montaje para realizar nuestra práctica.

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Cómo se puede observar hemos conectado nuestro motor a la salidas OUT1 y OUT2 del L293D (porque lo vamos a utilzar de forma bidireccional). La alimentación del motor, en este caso, la estamos haciendo con el mismo potencial VDD aplicándolo al pin 8. Las entradas para gobernar la velocidad y el sentido de giro de nuestro motor (IN1 e IN1) del L293D las hemos conectados a las salidas IO11 e IO10 de nuestro Arduino. Además hemos conectado un led a la salida IO0 de nuestro Arduino por motivos pedagógicos para facilitar la interpretación al lector de la fase de nuestro programa en la que nos encontramos.

El código de nuestro programa es el siguiente.

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El programa empieza con las declaraciones y configuraciones, según es habitual. La lógica de funcionamiento es la siguiente. Encendemos el led y ponemos el pin IO11 a cero, mientras vamos aumentando el valor del pulso de modulación de la salida PWM sobre el pin IO10 progresivamente desde 0 a 255 en saltos de 5 en 5. De esta manera el motor girará en un sentido cada vez a mayor velocidad. A continuación apagamos el led y vamos disminuyendo el pulso de modulación de forma progresiva hasta detener el motor. Más tarde repetimos la operación pero invirtiendo los pines. En este caso ponemos a cero el pin IO10 y aumentamos y disminuimos el pulso de modulación sobre el pin IO11 con lo que logramos que el motor acelere y luego disminuya su velocidad pero, esta vez, en sentido contrario de giro.

Esperamos que esta lección os haya resultado útil. Seguro que encontráis muchas aplicaciones prácticas al uso de motores DC en vuestros diseños.

Para los que quieran comprobar sus conocimientos, proponemos usar nuestro ARDUINO y dos drivers L293D para controlar una grua. Con uno de los motores podemos desplazar el brazo de nuestra grúa en sentido horario y antihorario. Con el segundo podemos deslizar el carretón desde el centro hasta el extremo. Y con el tercer motor podemos subir y bajar la carga.

Por supuesto, tendremos que utilizar seis entradas digitales para implementar una botonera de mando para gobernar nuestra grúa en los dos sentidos posibles por cada uno de los tres movimientos disponibles. Además, si queremos perfeccionar nuestro trabajo, utilizaremos varias entradas digitales para controlar finales de carrera que nos avisen cuando llegamos al tope del recorrido de nuestro carretón impidiendo dañar el motor siguiendo empujando en una dirección cuando hemos alcanzado el final del recorrido posible. ¿Os animáis a mandarnos vuestras soluciones a nuestro facebook? https://www.facebook.com/pages/Hubor-Proteus/294446180592964

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2014.

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