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EVENTOS

2019-03-13

¿Cómo conectar un motor eléctrico a Arduino?

Hay muchas formas de conectar motores eléctricos pequeños a Arduino, y los más populares y sencillos de todos son conectar el motor a través del puente H o a través de los transistores. Al conectar un motor eléctrico a la plataforma Arduino, debe recordarse que la conexión no debe hacerse directamente, ya que puede dañar la plataforma de programación.

¿POR QUÉ SE CONECTAN LOS MOTORES ELÉCTRICOS A ARDUINO?

Implementar motores eléctricos en circuitos creados y controlarlos con Arduino abre muchas posibilidades diferentes. El propósito básico de combinar motores es la capacidad de poner en movimiento componentes de sistemas creados, vehículos de construcción e incluso robots. Gracias a Arduino es posible controlar tanto la dirección de rotación del eje del motor como su velocidad de rotación.

LA CONEXIÓN DEL MOTOR A ARDUINO DEBE REALIZARSE MEDIANTE ADAPTACIÓN

La conexión directa de la plataforma de desarrollo con el motor no solo amenaza la quema del puerto de salida Arduino, sino que también limita al mínimo las posibilidades de controlar el circuito creado. Arduino puede suministrar 20 mA de corriente a través de cada puerto de salida, y cada uno, incluso el motor eléctrico más pequeño disponible en el mercado, requiere de 10 a 1000 veces más para funcionar correctamente. Por lo tanto, es necesario conectar el motor eléctrico al Arduino indirectamente, a través de un controlador adecuado que regulará la corriente que se transfiere.

¿QUÉ MOTORES PUEDEN CONECTARSE A ARDUINO Y A QUÉ HAY QUE PRESTAR ATENCIÓN DURANTE SU SELECCIÓN?

La plataforma de programación Arduino permite conectar todos los motores eléctricos de bajo voltaje disponibles en el mercado. Puedes conectar a Arduino:

  • motores sin escobillas BLDC con un ordenador,
  • motores de escobillas de CC son los motores eléctricos más simples suministrados con corriente continua,
  • motores de vibración que generan vibraciones a través del movimiento del eje.
  • motores de paso asegurando alta precisión de control por movimiento del eje de impulso,
  • accionamientos de túnel EDF de impulsor y motor con carcasa,
  • actuadores lineales que permiten el movimiento lineal,
  • servomecanismos.

Los parámetros a los que se debe prestar atención al elegir un motor eléctrico para Arduino dependen del tipo de motor. Sin embargo, los más importantes entre ellos son:

  • de corriente [A]: el parámetro determina la corriente necesaria para configurar correctamente el movimiento del motor;
  • voltaje nominal [V] –este es el valor de voltaje con el que funcionará el sistema; Los sistemas estándar con Arduino funcionan a 12 V;
  • Par motor [Nm] – es el parámetro clave del motor eléctrico (y no solo), que determina su potencia; cuanto mayor es el par que genera el motor, más fuerte es;
  • de rotación [rpm]: parámetro que determina la velocidad de rotación del eje del motor,
  • peso y dimensiones [g y mm]: estos parámetros son importantes, especialmente cuando se construyen sistemas de iluminación que tienen en cuenta las dimensiones del motor,
  • resolución [número de pasos]: este parámetro se aplica solo a los motores de paso y determina la precisión con la que se puede mover el eje del motor de paso,
  • velocidad lineal [mm/s]: este parámetro se aplica solo a los actuadores lineales y determina la velocidad a la que el motor puede extender el eje en la dirección lineal.

¿CÓMO CONECTAR UN MOTOR ELÉCTRICO A ARDUINO?

Conociendo los tipos de motores que se pueden conectar a Arduino y los parámetros a los que se debe prestar atención al elegirlos, podemos pasar a las operaciones de conmutación. Los más fáciles de conectar son los motores de escobillas de CC estándar, motores de vibración y los servomecanismos. Los actuadores lineales, los motores de paso y las bombas son un poco más difíciles de conectar.

¿Cómo conectar un motor eléctrico a Arduino?

Los motores de escobillas de CC y los motores de vibración son los más simples, más comunes en los sistemas y, al mismo tiempo, los motores eléctricos más fáciles de combinar. Como estándar, los motores con una potencia nominal de 1 a 5 A están conectados a la plataforma de programación. Funcionan con un voltaje de 5 a 9 V. Para motores más potentes con parámetros más altos, se utilizan controladores. Motores de escobillas DC y motores de vibración se pueden conectar por medio de un transistor o por medio de un puente H. El primer método solo controla la velocidad de rotación del eje del motor, mientras que el método de puenteo permite el control tanto de la velocidad como de la dirección de rotación del eje. Por lo tanto, debe elegir el método de conexión correcto para sus propias necesidades y objetivos.

Conexión del motor de cepillo de CC y el motor de vibración a través del transistor

Conectar el motor de cepillo de CC y el motor de vibración con un transistor es muy simple y solo requiere tres componentes: una resistencia limitadora, un diodo rectificador y un transistor. El sistema puede utilizar, por ejemplo, un diodo rectificador 1N4148 o 1N4007, transistor 2N2222 o resistor limitando la resistencia de 10 kΩ. Las operaciones de conmutación deben iniciarse seleccionando el pin Arduino con el voltaje de salida apropiado. El pin Arduino está conectado en la placa de contacto con la resistencia y, al final, con la base del transistor. El emisor del transistor está conectado a tierra y su colector conectado al motor a través de un diodo rectificador conectado en paralelo. Por otro lado, el motor debe estar conectado a la fuente de alimentación. La resistencia en el sistema limita la corriente que fluye hacia el transistor, mientras que el diodo rectificador reduce el riesgo de que se produzcan corrientes y picos inversos (pines de voltaje) al cambiar el sistema. Las corrientes inversas y los picos podrían dañar la plataforma de programación.

Conexión a través de un puente tipo H

Este método de conexión garantiza la capacidad de controlar no solo la velocidad sino también la dirección de rotación del eje del motor. Mientras que en el caso de los motores de vibración, la dirección de rotación de su eje generalmente no está justificada (debido a que generarán vibraciones independientemente de la dirección de rotación del eje), el control del eje del motor del cepillo de CC suele ser la funcionalidad clave del sistema. Además, un actuador lineal también se puede conectar a través del puente tipo H, siempre que su diseño se base en un motor de CC. Los puentes tipo H pueden construirse independientemente de varios transistores o circuitos prefabricados comprados. Su tarea básica es recibir la señal enviada por Arduino y transformar sus parámetros en la salida del puente. Si desea conectar motores de escobillas de CC, motores vibrantes o lineales, es necesario equiparse con: una resistencia limitadora (p. ej., con una resistencia de 10 kΩ), un interruptor y un puente H listo para usar (p. ej., SN754410, L29NE o L293D). El puente de tipo H debe seleccionarse para el sistema en términos de la corriente absorbida por el motor durante su carga máxima; este parámetro se denomina eficiencia de corriente del puente. Cada puente H puede tener una construcción y salida de pin ligeramente diferentes, por lo tanto, antes de iniciar las operaciones de conmutación, es necesario verificar el diagrama de dibujo de pin en la hoja de datos del puente. Para explicar cómo conectar un motor eléctrico con Arduino, use el puente L293D. El puente L293D cuenta con los siguientes pines:

  • pin 1 – responsable de controlar la velocidad del motor,
  • pin 2 i 7 – responsable de la dirección de rotación del eje del motor,
  • pin 8 – alimentación VC hasta 36 V,
  • pin 9 – Puede controlar la velocidad del segundo motor conectado,
  • pines 10 y 15 – pueden controlar la dirección de rotación del eje del segundo motor conectado,
  • pin 16 – alimentación VCC hasta 5 V,
  • pines: 4, 5, 12 y 13 – a tierra (conectados a GND).

El primer paso de conmutación es colocar el puente H en la placa de contacto. Luego conecte la conexión a tierra del puente a la fuente de alimentación y luego conecte la fuente de alimentación al motor (o motores). La penúltima etapa de las operaciones de conmutación es el suministro de electricidad al sistema lógico que controla el puente, y la última etapa es la conexión de las clavijas responsables de controlar el funcionamiento del motor (o motores). Antes de conectar, se debe recordar que el sistema de puente en H con un motor eléctrico puede ser alimentado por uno o dos voltajes. Si lo suministramos con un voltaje, será necesario utilizar una fuente de voltaje con una filtración adecuada, lo que reducirá el riesgo de interferencia. Una solución mejor, más popular y más segura es suministrar al sistema dos fuentes: entonces el motor se alimentará desde el puente y la parte lógica del puente (que controla el motor) se alimentará desde la segunda fuente independiente. Por lo tanto, vale la pena conectar el pin Arduino de 5 voltios a la parte lógica del puente y la energía restante a los pines del puente, que son responsables del control del motor.

CONECTANDO SERVOMECANISMOS

Combinar servomecanismos es muy simple ya que sus salidas son siempre las mismas. La conexión del servomecanismo a Arduino debe comenzar conectando la fuente de alimentación del motor y la fuente de alimentación del sistema (generalmente dos fuentes de alimentación de 5 voltios). El siguiente paso es conectar la salida PWM Arduino (marcada con "~") al pin que controla el servomecanismo. Después de realizar las operaciones de cambio, solo necesita cargar la biblioteca apropiada.

CONEXIÓN DE MOTORES DE PASO MEDIANTE UN CONTROLADOR

Los motores de paso se conectan a Arduino indirectamente a través de controladores dedicados. Estos elementos deben coincidir entre sí en términos de la corriente máxima y la tensión nominal, y el propio controlador debe coincidir con la tensión de alimentación del motor y la tensión de alimentación del sistema. La capacidad de corriente del controlador debe ser mayor que la corriente máxima consumida por el motor. Por el bien del texto, supongamos que queremos conectar un motor paso a paso de 12 V a Arduino. Le va bien el controlador A4988. Primero, enchufe el controlador en la placa de contacto y luego conecte los pines GND y VDD a la fuente de alimentación del controlador (3 - 5.5 V). Los pines GMD y VMOT están conectados a la fuente de alimentación del motor y el pin SLP está conectado al pin RST. Los pasadores: 1A, 2A, 1B y 2B se conectan con el motor. El método de conexión de los pines 1A, 2A, 1B y 2B depende del tipo de motor de paso (ya sea bipolar o unipolar). En los motores bipolares, el pin 1A está conectado al cable negro del motor, el pin 2A con un cable rojo, el pin 1B con un cable verde y un pin 2B con un cable azul. Los motores unipolares tienen seis cables, pero no podemos conectar cables amarillos y blancos. La conexión correcta del motor de paso a Arduino hace que para el estado alto el eje del motor gire hacia la derecha y para el estado bajo hacia la izquierda. En el borde ascendente, el eje del motor da un paso y su dirección depende de la conexión del pasador DIR.

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