Control Remoto de la Dirección de un Carro - Universidad ...

Control Remoto de la Dirección de un CarroOscar Degracia Javier Murillo Wilber HernándezUniversidad Tecnológica de PanamáResumen- Este proyecto describe una de lasaplicaciones de los servomotores en los sistemas decontrol, hemos tomado un carro al cual le diseñamosun control remoto que controla la dirección.PWM la cual se varía el ciclo de trabajo. El modelousado fue el S3003 de la marca Futaba, es uno demás accesible en el mercado. En la figura 1 semuestra el servomotor utilizado.Palabras claves- servomotor, control de motor DC,generador de PWM.1. IntroducciónGeneral mente la dirección de giro de los autos acontrol remoto es controlada por un motor cc pero estotambién se puede lograr con un servomotor.Los servomotores nos brindan una característica quelos motores de corriente continua no tiene que es elcontrol no solo de velocidad, sino también el control dela posición de giro mediante pulsos PWM.El control de la dirección de giro de un servo motor esmuy simple y hay diversos circuitos para lograr estopero surge un problema y es ¿Cómo implementaresto? Y ¿Cómo incluyo el control de la dirección degiro en el control del usuario?.En base estas dos preguntas desarrollamos esteproyecto tratando de encontrar las mejores repuestasa estas interrogantes.2. Materiales y métodosLos elementos utilizados para el desarrollo delproyecto son: un sevomotor, un chasis de un carrodefectuoso, circuito generador de un pulso PWM y uncircuito para el control de un motor DC (tracción).Servomotor: es un dispositivo similar a un motor decorriente continua que tiene la capacidad de ubicarseen cualquier posición dentro de su rango deoperación, y mantenerse estable en dicha posición. Esdecir que consta con la capacidad de ser controlado,tanto en velocidad como en posición. Este control deposición y velocidad se hace mediante una señalFigura 1. ServomotorEl chasis del carro, este fue donado de un juguetedescompuesto el cual todavía contenía el motor DCpara la tracción con un juego de engranes para ajustarla velocidad del carro, ya que el motor DC gira a unavelocidad alta.Para el circuito generador del pulso PWM un circuitointegrado LM555 en configuración astable. Para podercambiar el ancho de pulso se colocó un potenciómetroentre las resistencias para así variar las constantes detiempos y de esta forma variar el ciclo de trabajo. Lasconstantes de tiempo deben poder ser variadas paralograr que el pulso necesario para poder activar elservomotor.El diodo colocado entre los terminales 6 y 7 del CI esdebido a que la señal de salida del integrado es depolaridad inversa de la deseada, es decir el pulsodeseado aparecía como un pulso bajo y el no deseadocomo pulso alto. Al colocar el diodo este nos invierte laseñal de salida a la forma deseada para podercontrolar el servomotor. En la figura 2 se muestra eldiagrama del circuito generador de PWM.Jornada de Actualización Tecnológica 2011Facultad de Ingeniería Eléctrica

Los diodos anti paralelos entre los colectores yemisores son de protección porque el motor es unacarga inductiva.En la figura 4 se muestra el diagrama de bloque delsistema de control que armamos de los cuales solofaltaría explicar cómo adaptamos el servomotor a laspaletas que controlan la dirección de las ruedasdelanteras del carro.FiguraPWM.2. Esquema del circuito generador deDel esquema anterior se deducen las constantes detiempos presentadas en la ecuación 1 y 2.La ecuación 1 es para el pulso corto y la ecuación 2para el pulso largo.El circuito para el control de motor DC se utiliza paracontrolar el sentido de giro, o sea que el carro avancehacia delante y hacia detrás. En la 3 se muestra elesquema del puente H utilizado para tal función.(1)(2)Figura 4. Diagrama de bloques del sistema4. ResultadosPara esto se fabricó un elemento que linealizará elmovimiento circular del servomotor. Este fue un reto almomento del diseño, el cual fue por ensayo y erro.Hasta que se obtuvo el elemento de la figura 5, el cuales funcional..Figura 3. Esquema del circuito para controlar elsentido de la marcha.De la figura anterior se puede deducir que para que elmotor gire en un sentido se debe activar el transistorQ7 y Q3 para ello se le da un pulso a la base deltransistor Q6. Para cambiar el sentido de giro se le dael pulso a Q1 para que active los transistores Q4 y Q8para cambiar la polaridad de voltaje aplicada al motor.Figura 4. Paletas directricesEl circuito generador de la señal PWM se montó en unmando a distancia del cual se conectó al carromediante 4 cables, uno para la señal PWM, dos paralos pulso que accionarían el motor DC y el ultimo parala referencia ya que el mando y el carro tienenalimentaciones diferentes.Jornada de Actualización Tecnológica 2011Facultad de Ingeniería Eléctrica

El mando utiliza una fuente de 9 voltio (batería) el cuales bajado a 5 voltios con el uso del regulador LM3405para alimentar el CI LM555 para que generar el pulsoPWM a un voltaje dentro del rango aceptable delservomotor.El carro utiliza una alimentación de 6 voltios (4baterías de 1.5 voltios en serie) para el motor DC y elservomotor.Figura 6. Carro funcional.Este prototipo tiene un alcance un radio de 3 metrosdesde el mando.Figura 5. Juego de engranes.En la figura 6 se muestra el juego de engranes que seutilizó para disminuir la velocidad del eje de tracción yaumentar el par, para así obtener una mayor fuerza auna menor velocidad.Al ensamblar todo lo anterior descrito obtenemos elcarro de la figura 7 (sin carrocería).1. RecomendacionesDurante el desarrollo del proyecto se surgieronalgunas ideas que se le podrían aplicar para mejorarsu funcionamiento. Una de esta idea es con respectoal circuito que controla al motor DC es utilizarMOSFET de potencia en el puente H para reducir suspérdidas en conducción y así prolongar la duración delas baterías.Uno de los puntos más importante que se puedemejorar es el de la conexión del mando con el carrose debería de usar circuitos de radio frecuenciadonde sugerimos el uso del par de integrados CILM1871 (para el transmisor, mando) y el LM1872(para el receptor, carro). Esto se debe por poder tenercuatros canales dos canales on-off y dos canalesanálogos (PWM). Esto aumentaría el rango dealcancé considerablemente.Jornada de Actualización Tecnológica 2011Facultad de Ingeniería Eléctrica