teoría del proyecto final

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA Ondas electromagnéticas guiadas PRE-PROYECTO FINAL Onda de transmisión electromagnética (comunicación serial) a un motor PROFESOR: BRITO RODRÍGUEZ ROLANDO INTEGRANTES: ⦁ COVARRUBIAS GALLEGOS IUDAM TADEO ⦁ RAMIREZ VEGA KARLA CINTHYA GRUPO: 4CM10 OBJETIVO Construir una comunicación serial a través de un PIC16F887, el cual nos permita controlar el giro del motor eléctrico en ambos sentidos, desde el ordenador, a través de una comunicación USB. La ayuda de un microprocesador y el imprescindible driver del motor paso a paso. MATERIALES ⦁ Motor eléctrico DC ⦁ Protoboard ⦁ USB (Universal Serial Bus) ⦁ PIC16F887Diodo LED ⦁ Conectores Caiman-Caiman ⦁ Compuerta NAND y NORT ⦁ Resistencias de 330 Ω, 10k Ω, 100k Ω, 3.9k Ω ⦁ Transistores NPN 2N3904 ⦁ Diodo ⦁ Led de luz ⦁ EL COSTO TOTAL DEL MATERIAL ES DE $150-$200 APROXIMADAMENTE . ¿QUÉ ES UN MOTOR PASO A PASO? Un motor paso a paso, como todo motor, es en esencia un conversor electromecánico, que transforma energía eléctrica en mecánica. Mientras que un motor convencional gira libremente al aplicarle una tensión, el motor paso a paso gira un determinado ángulo de forma incremental (transforma impulsos eléctricos en movimientos de giro controlados), lo que le permite realizar desplazamientos angulares fijos muy precisos (pueden variar desde 1,80º hasta unos 90º). Los motores, tanto de corriente continua como de corriente alterna, son muy efectivos en muchas labores cotidianas desde la tracción de grandes trenes hasta el funcionamiento de lavarropas. Pero debido a problemas tales como la, inercia mecánica o su dificultad para controlar su velocidad, se desarrollaron otro tipo de motores cuya característica principal es la precisión de giro. Este tipo de motores son ideales cuando lo que queremos es posicionamiento con un elevado grado de exactitud y/o una muy buena regulación de la velocidad. Sus principales aplicaciones se pueden encontrar en robótica, tecnología aeroespacial, control de discos duros, flexibles, unidades de CDROM o de DVD e impresoras, en sistemas informáticos, manipulación y posicionamiento de herramientas y piezas en general. Están constituidos esencialmente por dos partes: ⦁ Estator: parte fija construida a base de cavidades en las que van depositadas las bobinas. ⦁ Rotor: parte móvil construida mediante un imán permanente. Este conjunto va montado sobre un eje soportado por dos cojinetes que le permiten girar libremente. La precisión y repetitividad que presentan esta clase de motores lo habilitan para trabajar en sistemas abiertos sin realimentación. ¿PARA QUE SIRVE? Aun basado en el mismo fenómeno que los motores de corriente continua, el principio de funcionamiento de los motores paso a paso es más sencillo que cualquier otro tipo de motor eléctrico. Los motores eléctricos, en general, basan su funcionamiento en las fuerzas ejercidas por un campo electromagnético y creadas al hacer circular una corriente eléctrica a través de una o varias bobinas. Si dicha bobina, generalmente circular y denominada estator, se mantiene en una posición mecánica fija y en su interior, bajo la influencia del campo electromagnético, se coloca otra bobina, llamada rotor, recorrida por una corriente y capaz de girar sobre su eje. Al excitar el estator, se crearan los polos N-S, provocando la variación del campo magnético formado. La respuesta del rotor será seguir el movimiento de dicho campo (tenderá a buscas la posición de equilibrio magnético), es decir, orientará sus polos NORTE-SUR hacia los polos SUR-NORTE del estator, respectivamente. Cuando el rotor alcanza esta posición de equilibrio, el estator cambia la orientación de sus polos y se tratará de buscar la nueva posición de equilibrio. Manteniendo dicha situación de manera continuada, se conseguirá un movimiento giratorio y continuo del rotor, produciéndose de este modo el giro del eje del motor, y a la vez la transformación de una energía eléctrica en otra mecánica en forma de movimiento circular. Al número de grados que gira el rotor, cuando se efectúa un cambio de polaridad en las bobinas del estator, se le denomina "ángulo de paso". Existe la posibilidad de conseguir una rotación de medio paso con el control electrónico apropiado, aunque el giro se hará con menor precisión. Los motores son fabricados para trabajar en un rango de frecuencias determinado por el fabricante, y rebasado dicho rango, provocaremos la pérdida de sincronización. Los motores paso a paso, se controlan por el cambio de dirección del flujo de corriente a través de las bobinas que lo forman: ⦁ Controlar el desplazamiento del rotor en función de las tensiones que se aplican a las bobinas, con lo que podemos conseguir desplazamientos alante y atrás. ⦁ Controlar el número de pasos por vuelta. ⦁ Controlar la velocidad del motor. Además estos motores poseen la habilidad de poder quedar enclavados en una posición (si una o más de sus bobinas está energizada) o bien totalmente libres (si no circula corriente por ninguna de sus bobinas). Según la construcción de las bobinas del estator, dos tipos de MPAP: ⦁ Unipolares: se llaman así porque la corriente que circula por los diferentes bobinados siempre circula en el mismo sentido. Tienen las bobinas con un arrollamiento único ⦁ Bipolares: la corriente que circula por los bobinados cambia de sentido en función de la tensión que se aplica. por lo que un mismo bobinado puede tener en uno de sus extremos distinta polaridad (bipolar). Tienen las bobinas compuestas por dos arrollamientos cada una. Algunos motores tienen los bobinados de tal manera que en función de puentes pueden convertirse en unipolares o bipolares. Lo más importante de un motor es saber el tipo de motor que es, la potencia, el número de pasos, el par de fuerza, la tensión de alimentación y poco más si son motores sencillos. ¿Cuál es su secuencia? Para saber la secuencia del motor necesitaremos una fuente de tensión contínua del valor característico del motor (5 Voltios generalmente). Conectamos un polo de la misma a los dos cables correspondientes al punto medio de cada bobina. Al polo restante lo conectamos a uno de los cuatro cables y observamos hacia que lado se produce el paso. Procedemos igual con los otros, probando en distinto orden, hasta que los cuatro pasos se hayan producido en la misma dirección. De esta forma ya habremos hallado la secuencia del motor. CIRCUITO Fotografías El siguiente esquema es para conectar nuestro pic al computador con ayuda del integrado MAX232 con un cable DB9. El problema principal que tenemos con este tipo de comunicación, es que el puerto serial de los computadores ya fue abolido hace mucho tiempo, y por eso en computadores actuales, no vamos a encontrar este tipo de puerto. Para dar solución a este problema, podemos usar un conversor SERIAL-USB el cual podemos comprar en cualquier tienda informatica: O podemos utilizar un circuito integrado, que generalmente se encuentran en estos conversores SERIAL-USB, llamado FT232, este integrado generalmente viene en una placa electronica ya lista para ser usada, y lo unico que debemos hacer es energizarla y conectar los terminales RX y TX de nuestro microcontrolador a esta placa. Motor El motor eléctrico es un dispositivo que convierte la energía eléctrica en energía mecánica por medio de la acción de los campos magnéticos generados en sus bobinas. Son máquinas eléctricas rotatorias compuestas por un estator y un rotor. Algunos de los motores eléctricos son reversibles, ya que pueden convertir energía mecánica en energía eléctrica funcionando como generadores o dinamo. Los motores eléctricos de tracción usados en locomotoras o en automóviles híbridos realizan a menudo ambas tareas, si se diseñan adecuadamente. Son utilizados en infinidad de sectores tales como instalaciones industriales, comerciales y particulares. Su uso está generalizado en ventiladores, vibradores para teléfonos móviles, bombas, medios de transporte eléctricos, electrodomésticos, esmeriles angulares y otras herramientas eléctricas, unidades de disco, etc. Los motores eléctricos pueden ser impulsados por fuentes de corriente continua (CC), y por fuentes de corriente alterna (AC). La corriente directa o corriente continua proviene de las baterías, los paneles solares, dínamos, fuentes de alimentación instaladas en el interior de los aparatos que operan con estos motores y con rectificadores. La corriente alterna puede tomarse para su uso en motores eléctricos bien sea directamente de la red eléctrica, alternadores de las plantas eléctricas de emergencia y otras fuentes de corriente alterna bifásica o trifásica como los inversores de potencia. Los pequeños motores se pueden encontrar hasta en relojes eléctricos. Los motores de uso general con dimensiones y características más estandarizadas proporcionan la potencia adecuada al uso industrial. Los motores eléctricos más grandes se usan para propulsión de trenes, compresores y aplicaciones de bombeo con potencias que alcanzan 100 megavatios. Estos motores pueden ser clasificados por el tipo de fuente de energía eléctrica, construcción interna, aplicación, tipo de salida de movimiento, etcétera.