10. Marchando

En este reto vamos a empezar a controlar motores de corriente contínua (CC). En cursos anteriores aprendimos a invertir motores con conmutadores dobles y o con relés. Nos interesa controlar los motores porque es la forma de mover elementos que necesiten movimiento contínuo como un vehículo, un ascensor, una puerta corredera...

EL PUENTE EN H

Un Puente en H es un circuito electrónico que generalmente se usa para permitir a un motor eléctrico DC girar en ambos sentidos, avance y retroceso. Son ampliamente usados en robótica y como convertidores de potencia. Los puentes H están disponibles como circuitos integrados, pero también pueden construirse a partir de componentes discretos.

El término "puente H" proviene de la típica representación gráfica del circuito. Un puente H se construye con 4 interruptores (mecánicos o mediante transistores). Cuando los interruptores S1 y S4 (ver primera figura) están cerrados (y S2 y S3 abiertos) se aplica una tensión positiva en el motor, haciéndolo girar en un sentido. Abriendo los interruptores S1 y S4 (y cerrando S2 y S3), el voltaje se invierte, permitiendo el giro en sentido inverso del motor.

Con la nomenclatura que estamos usando, los interruptores S1 y S2 nunca podrán estar cerrados al mismo tiempo, porque esto cortocircuitaría la fuente de tensión. Lo mismo sucede con S3 y S4.

Estructura de un puente H (marcado en rojo).

Puente en H con interruptores simulado en Crocodile

EL CIRCUITO INTEGRADO L293D

Evidentemente a estas alturas no vamos a usar interruptores para controlar motores porque no podríamos automatizar su funcionamiento, y aunque podríamos hacerlo con relés, estos son caros y lentos para gobernar pequeños motores. Usaremos el L293D, es un pequeño integrado que incluye dos puentes H-Bridge que podemos usar para gobernar simultáneamente dos motores CC.

El funcionamiento del L293D parece complicado pero en realidad es sencillo. Podemos decir que en un lado del CI (pines 1 a 7) tenemos un puente en H para un motor (1-2), y en el otro tenemos lado (pines 9 a 15) otro puente H (3-4).

Con los pines enable podemos activar y desactivar los puentes en H por si no los vamos a usar o por si queremos dejar que el motor en algún momento gire libremente.

Esquema de montaje

Conectaremos los pines del L293D de la siguiente forma:

  • Activar 1 y 2 (enable 1) al pin 13 de arduino
  • Entrada 1 (Input 1) al pin 12 de arduino
  • Entrada 2 (Input 2) al pin 11 de arduino
  • Potencia 1 (Vss) al pin de 5V de arduino
  • Potencia 2 (Vs) al positivo de la pila
  • Tierra al negativo de la pila
  • Tierra al GND de arduino.
  • Salida 1 (Output 1) al positivo del motor
  • Salida 2 (Output 2) al negativo del motor.

GUÍA DE PROGRAMACIÓN

Vamos a comprobar el funcionamiento del puente en H para controlar el giro del motor en sentido horario, antihorario y parada.

En primer lugar activamos el controlador del motor poniendo en ALTO el pin 13, que está conectado al Enable.

Pondremos a girar el motor poniendo en ALTO la entrada 1 y en BAJO la entrada 2, conectadas a los pintes 12 y 11 respectivamente.

Esperamos 2 segundos e invertimos el giro poniendo en BAJO la entrada 1 y en ALTO la entrada 2. Esperamos otros 2 segundos.

Finalmente paramos el motor poniendo en BAJO la entrada 1 y la 2. Esperamos 2 segundos y repetimos.

ACTIVIDADES

1

Realiza el montaje de la guía de programación. ¿Funciona todo bien? Si algo no funciona revisa las conexiones y el programa ¿Qué ocurre si pones el pin 13 en BAJO? ¿Por qué ocurre eso?

2

Ahora que has conseguido controlar el motor, conecta tres pulsadores. Con cada uno de ellos lograremos que haga la siguiente función:

  • Al presionar el pulsador 1: Giro hacia adelante.
  • Al presionar el pulsador 2: Giro hacia atrás
  • Al presionar el pulsador 3: Parada.

3

Vamos a tratar de controlar el motor con un único pulsador. Si presionamos una vez, girará hacia adelante. Si presionamos una segunda vez, girará hacia atrás. Al presionar una tercera vez, se parará.

Si pulsamos de nuevo con el motor parado volveremos a empezar.

Nota: Tendrás que usar una variable para almacenar el estado del motor, que vaya cambiando según pulsemos (recuerda el reto 2 cuando contabas presionando un pulsador).

Recuerda que para pasar al siguiente reto debes completar la memoria con las capturas de pantalla del programa y el montaje; y las respuestas a las preguntas de cada actividad.

No es necesario incluir las capturas de pantalla de los programas que vienen en la guía de programación.

Fuente: Wikipedia