Trabajo Final Fisica 2 proyecto PDF

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proyecto en arduino driver puente H y un enconder para observar als caracteristicas del motor...

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EXPERIMENTO FINAL DE FISICA II

ERIKA DANIELA OCAMPO BETANCOURT

GUSTAVO ADOLFO OSPINA TORRES

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PEREIRA FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS 22-07-2021 PEREIRA 2021

INTRODUCCIÓN

Los sensores magnéticos son una solución para una amplia variedad de aplicaciones, sin embargo, antes de adquirir un ejemplar deben saber que existen diversos tipos. Uno de ellos, es el sensor de efecto Hall, el cual se en sistemas automotrices para detectar factores como posición, distancia y velocidad. Cuando una corriente eléctrica fluye a través de cualquier material, los electrones dentro de la corriente se mueven naturalmente en línea recta, y la electricidad crea su propio campo magnético a medida que se carga. Si el material cargado eléctricamente es colocado entre los polos de un imán permanente, los electrones, en vez de desplazarse en línea recta, se desviarán en una trayectoria curva a medida que se mueven a través del material. El fenómeno ocurre porque su propio campo magnético reacciona al campo de contraste del imán permanente. Lo que resulta de este nuevo movimiento curvo, es que más electrones se encontrarán en un lado del material cargado eléctricamente. Aparecerá así una diferencia de voltaje potencial a través del material en ángulo recto con el campo magnético, tanto del flujo de la corriente eléctrica como del imán permanente.

En este documento se encuentra un breve experimento de un motor con enconder incluido, el cual esta conectado a un drive puente H el cual transforma la lógica de un Arduino para ponerlo a funcionar y controlar mediante unos códigos, además también se muestra en pantalla en funcionamiento del enconder, con otro código que nos muestra en pantalla algunas características de ese motor, aquí podemos observar un simple experimento con algunos componentes económicos, pero que a grande escala es esto lo que se trabaja en la industria.

MARCO TEÓRICO



ARDUINO UNO

Descripción: Arduino UNO es una placa basada en el microcontrolador ATmega328P. Tiene 14 pines de entrada/salida digital (de los cuales 6 pueden ser usando con PWM), 6 entradas analógicas, un cristal de 16Mhz, conexión USB, conector jack de alimentación, terminales para conexión ICSP y un botón de reseteo. Tiene toda la electrónica necesaria para que el microcontrolador opere, simplemente hay que conectarlo a la energía por el puerto USB ó con un transformador AC-DC.

Características:       

Corre a 16 MHz mediante oscilador Interfaz: USB 14 entradas/salidas digitales (incluye 6 salidas PWM) 6 entradas análogas 32K de Memoria Flash Alimentación: 7V hasta 12V Tamaño: 54 x 76mm

MOTORREDUCTOR ENCODER: 6VDC - 160 RPM - 0.8 kg/cm

Descripción: Micro motorreductor DC con Encoder-SJ01, compatible con Arduino. Entre sus aplicaciones están: control PID de lazo cerrado y control de velocidad de motores por PWM. Es ideal para proyectos de robot móviles. Características:          

Voltaje de operación del motor: 3V ~ 7.5V Voltaje: 6V a 160 RPM Voltaje de operación del encoder: 4.75V ~ 7.5V Corriente sin carga a 6V: 17mA RPM: 160 Relación: 120:1 Máximo torque: 0.8kgf•cm Resolución: 16 pulsos por vuelta Temperatura de operación: - 10°C ~ 60°C Peso: 50g

DRIVER PUENTE H L298N

Descripción: El L298N es un controlador de motor de alto voltaje, alta corriente, doble puente completo, diseñado para aceptar estándares de niveles lógicos TTL y manejar cargas inductivas tales como relés, solenoides, motores DC y de paso.

Características:            

Nombre: Modulo controlador de motores DC y (paso a paso) - Doble Puente H Modo de Trabajo: Configuración doble puente H Circuito de control: L298N de ST Voltaje de control: 5V Voltaje de salida: 5V-35V Corriente de control: 0mA-36mA Corriente Max Salida: 2A (MAX puente simple). Temperatura: -20Cº hasta +135Cº Potencia Máxima: 25W Peso: 30g Dimensión externa: 43*43*27 mm

CÓDIGOS



CONTROLAR UN MOTOR CON ARDUINO.

Este es el controlador puente H el cual va conectado al Arduino y es el que controla el motor, este elemento es el intermediario entre el Arduino y el motor, además es el que va conectado a la corriente

Mediante estos códigos es controlado el motor, el controlador traduce los códigos

del Arduino y controla el motor

const int pinENA = 6; const int pinIN1 = 7; const int pinIN2 = 8; const int speed = 200;

//velocidad de giro 80% (200/255)

void setup() { pinMode(pinIN1, OUTPUT); pinMode(pinIN2, OUTPUT); pinMode(pinENA, OUTPUT); }

void loop() { digitalWrite(pinIN1, HIGH); digitalWrite(pinIN2, LOW); analogWrite(pinENA, speed); delay(1000); }

Código para controlar el motor mediante el driver, dándole comando de encender apagar y la velocidad

ENCODER Este motor con un enconder ya integrado se ha implementado en el Robot Andrómina OFF ROAD. De esta manera podemos calcular la velocidad de giro del motor y el sentido.

-El motor: Es uno micromotor de Corriente Continua con caja de engranajes y un enconder de cuadratura acoplado al eje del motor (Marca DF ROBOT y modelo "Micro DC Motor 120:1" con un Encoder-SJ01). Es un motor con una caja reductora con una relación de reducción de i =120:1 y obtenemos unas 160 Revoluciones Por Minuto, a 6 voltios (Voltaje nominal).

Con una placa Arduino y una placa de control de motores se puede implementar un control PID de bucle cerrado para controlar la velocidad del motor. Este motor es una opción ideal para cualquier tipo de robot y también para el robot Andrómina OFF ROAD.

Tal y como puede verse en la foto superior, el eje de salida (donde se acopla la rueda) es de cobre y tiene una rosca de M-3. Este eje has sido mejorado para lograr un eje muy resistente, al ser de metal. Esto mejora mucho la unión entre la rueda y el eje de salida del motor. También incluye dos conectores eléctricos reforzados para la alimentación del motor y para la conexión del enconder. Un conector de dos cables para el motor y un conecto de 4 cables para el enconder.

-El enconder de enconder de efecto Hall que digitales gracias a un

cuadratura : Este tiene dos sensores crean los pulsos disco magnético

giratorio, montado en el eje trasero del motor. En la foto anterior puede verse este disco magnético en color negro.

Estos dos sensores se van activando y desactivando en una secuencia que nos permite saber la dirección y el numero de desplazamientos que han ocurrido en el encoder. En la imagen siguiente también se puede ver como es la secuencia de activaciones dependiendo el sentido de giro. De hecho este tipo de secuencia esta en código Gray de dos bits (cosa muy útil para la detección de errores).

Sketch" Nº1 de Arduino para el enconder SJ-01: Programa que cuenta los pulsos de uno de los dos sensores del enconder del micromotor de DFROBOT "Micro DC Motor 120:1" con un Encoder-SJ01 de cuadratura. Programa probado con un Arduino UNO o MEGA. El motor se ha conectado según el esquema anterior y se ha alimentado con una corriente continua constante de 3 voltios y hemos obtenido en IDE de Arduino los datos siguientes:

Aquí podemos observar el código en el Arduino. Y a continuación lo veremos en funcionamiento. BIBLIOGRAFÍA

http://androminarobot.blogspot.com/2016/08/encoder-de-cuadratura-yarduino.html https://arduino.cl/arduino-uno/ https://www.didacticaselectronicas.com/index.php/elementoselectromecanicos/motores-y-solenoides-1/motores-dc-1/micromotorreductor-dc-6v-160rpm-120-1-caja-de-cambios-encoder-motores-cajasreductoras-motoreductores-motor-reductores-dc-con-encoder-160rpmdfrobot-detail https://dualtronica.com/inicio/428-driver-puente-h-l298n.html https://www.luisllamas.es/arduino-motor-corriente-continua-l298n/ https://youtu.be/D4Ci4j0qakw video del funcionamiento...