capitulo 3

Saber Electrónica

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Seguramente tu robot ya fun-ciona, quizá para este mo-mento te inunden muchas

preguntas y quieras que tu móvil res-ponda a algún estímulo y funcione co-mo un Robot auténtico, pero seamospacientes, el construir un módulo de

sensores no garantiza que nuestromóvil funcione de inmediato, porquesi resolvemos el cómo va ha “sentir”ahora, faltan usar esas señales lógi-cas para poder moverse. Obviamentenuestras etapas de sensores no pro-porcionarán la fuerza o corriente sufi-

ciente para poder hacer funcionar alos motores de la parte mecánica yaconstruida, necesitamos fuerza, y pa-ra ello necesitamos una etapa que sevalga de casi cualquier señal lógica,ya sea proveniente de algún micro-controlador genérico o de un simplesensor de luz, para eso precisamosde un módulo de potencia que dé vi-da a nuestros motores.

No sólo necesitamos que active anuestros motores y proporcione la co-rriente necesaria, también necesita-mos las prestaciones para que puedainvertir el sentido de circulación decorriente a través de nuestros moto-res y que pueda avanzar en ambossentidos, para ello recurrimos a lasprestaciones del puente “H”. Esta eta-pa de potencia se forma con cuatrotransistores dispuestos en la configu-ración de la figura, podemos obser-var de manera sencilla que si aplica-mos a la entrada “A” un voltaje positi-vo, el transistor NPN entrará en esta-do de conducción, el transistor PNP

Módulo de Potenciadel Móvil para Mini-robot

En la nota anterior se dió una guía para la cons-trucción física de nuestro móvil que no requierede materiales caros y en la medida que sea posi-ble puedan ser elementos de reciclaje.En esta oportunidad presentamos la unidad depotencia, necesaria para poder traducir las seña-les provenientes de los sensores en señales eléc-tricas que tengan la potencia suficiente como parapoder mover los motores de nuestro prototipo.

Autor: Ing. Juan Carlos Téllez Barrerae-mail: tellezcarlos@hotmail.com

MONTAJE

Figura 1

con ese voltaje sólo reforzará su esta-do de no conducción. Ahora necesita-mos que la corriente fluya a través delmotor y para ello necesitaremos queel transistor PNP del lado opuesto,entre en saturación y cierre el circuito.Esto lo logramos aplicando en la en-trada “B” un voltaje negativo o tierrapara que entre en estado de conduc-ción, como se puede ver el circuitoestá cerrado y el motor gira en unsentido. Si invertimos los voltajes apli-cados a las entradas “A” y “B” el sen-tido de la corriente cambiará provo-cando que nuestro motor gire en sen-tido contrario, como podrán ver nuncados transistores de un mismo lado en-trarán en conducción de forma simul-tánea porque el voltaje aplicado es elmismo y los transistores son comple-mentarios, en dado caso que fueraasí tendríamos un corto y por consi-guiente dañaríamos a los transistorespor el monto de corriente circulante alno tener resistores limitadores. Pero

surge una pregunta, qué ocurre si seaplica el mismo voltaje simultánea-mente en las dos entradas. La res-puesta es sencilla, simplemente noocurrirá nada puesto que el circuitono se cerrará ya que necesitamosque dos transistores complementa-rios entren en conducción simultá-neamente, lo cual jamás va a ocurrir.

FUNCIONAMIENTO DE UNPUENTE “H”

El armar el circuito completo delpuente “H” necesita algo más quecuatro transistores, necesita resis-tencias limitadoras, también necesitadiodos de protección puesto que losmotores en sí son una carga inducti-va que provoca regresiones de volta-je que pueden dañar a algunos cir-cuitos, además de que los transisto-res deben estar debidamente selec-cionados para el monto de corrientenecesaria, eso sin contar el espacioque ocuparán, el costo, etc, etc.

Lo importante es simplificarnos eltrabajo y no convertir a nuestro móvilen un auténtico “Frankestein”, paraello recurrimos al CI L293D cuyo usose ha extendido debido a su bajocosto y su ahora facilidad de conse-guirse en el mercado electrónico. Enun único encapsulado doble en líneatiene dos circuitos puente “H” com-pletos, con la capacidad de poder

manejar cargas de hasta 1 ampere,entrada de habilitación (enable) decada puente “H” que es útil para ma-nejar PMW, diodos de protección in-tegrados, además de que acepta asu entrada niveles lógicos de hasta 7volts máximos de amplitud. Depen-diendo de la configuración, es capazde manejar dos motores indepen-dientes con su respectivo control deinversión de sentido o hasta cuatromotores en un solo sentido de giro,como podrán apreciar no sólo es ver-sátil, sino que reduce en gran medidaa nuestra etapa de potencia y es sim-ple de usar, y su costo es una frac-ción de lo que gastaríamos en armara su contraparte de manera discreta,prácticamente conéctese y úsese.

El circuito de aplicación es senci-llo y pequeño además que será com-patible con todas las etapas poste-riores de nuestro móvil y su funcio-namiento es el siguiente.

Nuestro motor1 estará conectadoa las terminales output1 y output2,como habíamos explicado al princi-pio de esta nota, su funcionamientoserá prácticamente igual a su contra-parte discreta, si aplicamos niveleslógicos a la entrada input1 e input2de acuerdo a la siguiente tabla sufuncionamiento será:

X = No importaH = Nivel lógico AltoL = Nivel lógico Bajo

Como podrán observar, es nece-sario aplicar el nivel lógico “1” a laentrada enable1 para que el motorfuncione, de aplicar un nivel lógico“0” el motor dejará de funcionar y gi-rará únicamente por inercia hastaque se detenga, en caso de aplicarun estado lógico igual en ambas en-tradas sin importar si es “1” o ”0” elmotor no será afectado por la inerciay se frenará, lo anterior es útil paracuando se utilice alguna etapa querequiera mayor precisión como el ca-so de un microcontrolador.

Para el motor 2 el funcionamien-

Montaje

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Figura 3

Figura 2

Módulo de Potencia del Móvil para Mini-robot

to se repite al igual que el motor1,solo tendremos que guiarnos por eldiagrama de circuito. Al conectar losmotores debemos verificar la polari-dad del mismo para que los motoresfuncionen de acuerdo a la secuenciaaplicada a las entradas.

En la figura 2 vemos la disposi-ción de pines del integrado CI L293D.

APLICACIÓN DEL CI L293D YSU REPRESENTACIÓN SIMPLIFI-CADA

Para las etapas posteriores, elmódulo de potencia se simplificaráde acuerdo a la figura para una re-presentación simple de las conexio-nes, así lo interpretaremos como elmódulo de potencia y sólo marcare-mos las entradas, es recomendableque las terminales del impreso seandel tipo “header” vertical y en el ca-

bleado manejar conectores parasimplificar su uso y poder intercam-biar módulos.

En la figura 4 se observa el cir-cuito impreso por el lado de los com-ponentes y lado del cobre.

La alimentación será la misma delas cuatro pilas “AA”, en caso de quese use una batería de mayor voltajees necesario agregar una etapa re-guladora para la etapa de control ló-gico, su aplicación se puede exten-der a cualquier proyecto que involu-cre motores de DC, cualquier pre-gunta o modificación pueden consul-tar por e-mail a tellezcarlos@hot-mail.com con el subject “Minirobot”.

Como se aprecia en el impresotiene dos pares de terminales JMP1y JMP2, estas corresponden a lasterminales E1 y E2, su finalidad esque si se utiliza algún circuito adicio-nal en el cual no se precise tenercontrol sobre éstas terminales de ha-

bilitación, únicamente colocar en ca-da una un “Jumper” para header dedos terminales, así estas terminalesestarán habilitadas permanentemen-te. Las salidas POW A hasta POW Dson extensiones de la batería, razónpor la cual está indicada su polari-dad, esto facilitará el conectar la ali-mentación a otros módulos y así evi-tar empalmes de cables, las termina-les E1, A1, B1 y GND correspondenal control para la salida M1, en casode usar la terminal de control E1 conalguna señal de control deberemosretirar el jumper de JMP1 para evitarmalfuncionamiento, lo descrito ante-riormente es el mismo funcionamien-to para las terminales E2, A2, B2,GND y E2 del lado contrario.

El uso de terminales tipo Headermacho verticales, es con el propósi-to de utilizar conectores para podercambiar la configuración e intercam-biar tarjetas de aplicación, pero tam-bién pueden ser soldados cables pa-ra las conexiones pero limitaría suflexibilidad. Hasta la próxima nota enla que se propondrá el módulo “Si-guelíneas”. ✪

Figura 4

Lista de materiales:

CI 1 – L293DC1 – 100nFHeader vertical X 1

VariosTableta fenólica , conectores va-

rios tipos para header.

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TABLA LOGICA

ENTRADAS SALIDAS

ENABLE INPUT1 INPUT2 OUTPUT1 Y OUTPUT2

H H H AMBAS SALIDAS EN ALTO (MOTOR FRENADO)

H L L AMBAS SALIDAS EN BAJO (MOTOR FRENADO)

H H L LA CORRIENTE VA DE OUT1 A OUT2

H L H LA CORRIENTE VA DE OUT2 A OUT1

L X X ALTA IMPEDANCIA ( MOTOR LIBRE)