Control Remoto de la Dirección de un Carro

Control Remoto de la Dirección de un Carro
Oscar Degracia
Javier Murillo
Wilber Hernández
Universidad Tecnológica de Panamá
Resumen- Este proyecto describe una de las
aplicaciones de los servomotores en los sistemas de
control, hemos tomado un carro al cual le diseñamos
un control remoto que controla la dirección.
PWM la cual se varía el ciclo de trabajo. El modelo
usado fue el S3003 de la marca Futaba, es uno de
más accesible en el mercado. En la figura 1 se
muestra el servomotor utilizado.
Palabras claves- servomotor, control de motor DC,
generador de PWM.
1. Introducción
General mente la dirección de giro de los autos a
control remoto es controlada por un motor cc pero esto
también se puede lograr con un servomotor.
Los servomotores nos brindan una característica que
los motores de corriente continua no tiene que es el
control no solo de velocidad, sino también el control de
la posición de giro mediante pulsos PWM.
El control de la dirección de giro de un servo motor es
muy simple y hay diversos circuitos para lograr esto
pero surge un problema y es ¿Cómo implementar
esto? Y ¿Cómo incluyo el control de la dirección de
giro en el control del usuario?.
En base estas dos preguntas desarrollamos este
proyecto tratando de encontrar las mejores repuestas
a estas interrogantes.
2. Materiales y métodos
Los elementos utilizados para el desarrollo del
proyecto son: un sevomotor, un chasis de un carro
defectuoso, circuito generador de un pulso PWM y un
circuito para el control de un motor DC (tracción).
Servomotor: es un dispositivo similar a un motor de
corriente continua que tiene la capacidad de ubicarse
en cualquier posición dentro de su rango de
operación, y mantenerse estable en dicha posición. Es
decir que consta con la capacidad de ser controlado,
tanto en velocidad como en posición. Este control de
posición y velocidad se hace mediante una señal
Figura 1. Servomotor
El chasis del carro, este fue donado de un juguete
descompuesto el cual todavía contenía el motor DC
para la tracción con un juego de engranes para ajustar
la velocidad del carro, ya que el motor DC gira a una
velocidad alta.
Para el circuito generador del pulso PWM un circuito
integrado LM555 en configuración astable. Para poder
cambiar el ancho de pulso se colocó un potenciómetro
entre las resistencias para así variar las constantes de
tiempos y de esta forma variar el ciclo de trabajo. Las
constantes de tiempo deben poder ser variadas para
lograr que el pulso necesario para poder activar el
servomotor.
El diodo colocado entre los terminales 6 y 7 del CI es
debido a que la señal de salida del integrado es de
polaridad inversa de la deseada, es decir el pulso
deseado aparecía como un pulso bajo y el no deseado
como pulso alto. Al colocar el diodo este nos invierte la
señal de salida a la forma deseada para poder
controlar el servomotor. En la figura 2 se muestra el
diagrama del circuito generador de PWM.
Jornada de Actualización Tecnológica 2011
Facultad de Ingeniería Eléctrica
Los diodos anti paralelos entre los colectores y
emisores son de protección porque el motor es una
carga inductiva.
En la figura 4 se muestra el diagrama de bloque del
sistema de control que armamos de los cuales solo
faltaría explicar cómo adaptamos el servomotor a las
paletas que controlan la dirección de las ruedas
delanteras del carro.
Figura
PWM.
2. Esquema del circuito generador de
Del esquema anterior se deducen las constantes de
tiempos presentadas en la ecuación 1 y 2.
(1)
Figura 4. Diagrama de bloques del sistema
(2)
La ecuación 1 es para el pulso corto y la ecuación 2
para el pulso largo.
El circuito para el control de motor DC se utiliza para
controlar el sentido de giro, o sea que el carro avance
hacia delante y hacia detrás. En la 3 se muestra el
esquema del puente H utilizado para tal función.
4. Resultados
Para esto se fabricó un elemento que linealizará el
movimiento circular del servomotor. Este fue un reto al
momento del diseño, el cual fue por ensayo y erro.
Hasta que se obtuvo el elemento de la figura 5, el cual
es funcional.
.
Figura 3. Esquema del circuito para controlar el
sentido de la marcha.
Figura 4. Paletas directrices
De la figura anterior se puede deducir que para que el
motor gire en un sentido se debe activar el transistor
Q7 y Q3 para ello se le da un pulso a la base del
transistor Q6. Para cambiar el sentido de giro se le da
el pulso a Q1 para que active los transistores Q4 y Q8
para cambiar la polaridad de voltaje aplicada al motor.
El circuito generador de la señal PWM se montó en un
mando a distancia del cual se conectó al carro
mediante 4 cables, uno para la señal PWM, dos para
los pulso que accionarían el motor DC y el ultimo para
la referencia ya que el mando y el carro tienen
alimentaciones diferentes.
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El mando utiliza una fuente de 9 voltio (batería) el cual
es bajado a 5 voltios con el uso del regulador LM3405
para alimentar el CI LM555 para que generar el pulso
PWM a un voltaje dentro del rango aceptable del
servomotor.
El carro utiliza una alimentación de 6 voltios (4
baterías de 1.5 voltios en serie) para el motor DC y el
servomotor.
Figura 6. Carro funcional.
Este prototipo tiene un alcance un radio de 3 metros
desde el mando.
Figura 5. Juego de engranes.
En la figura 6 se muestra el juego de engranes que se
utilizó para disminuir la velocidad del eje de tracción y
aumentar el par, para así obtener una mayor fuerza a
una menor velocidad.
Al ensamblar todo lo anterior descrito obtenemos el
carro de la figura 7 (sin carrocería).
1. Recomendaciones
Durante el desarrollo del proyecto se surgieron
algunas ideas que se le podrían aplicar para mejorar
su funcionamiento. Una de esta idea es con respecto
al circuito que controla al motor DC es utilizar
MOSFET de potencia en el puente H para reducir sus
pérdidas en conducción y así prolongar la duración de
las baterías.
Uno de los puntos más importante que se puede
mejorar es el de la conexión del mando con el carro
se debería de usar circuitos de radio frecuencia
donde sugerimos el uso del par de integrados CI
LM1871 (para el transmisor, mando) y el LM1872
(para el receptor, carro). Esto se debe por poder tener
cuatros canales dos canales on-off y dos canales
análogos (PWM). Esto aumentaría el rango de
alcancé considerablemente.
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