REDUCTORES DE VELOCIDAD
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| Motoreductor para Rebotica |
Esta adaptación se realiza generalmente con uno o
varios pares de engranajes que adaptan la velocidad y potencia mecánica
montados en un cuerpo compacto denominado reductor de velocidad, aunque en algunos
países hispanos parlantes también se le denomina caja reductora.
MOTOREDUCTORES
Introducción
Los reductores y motorreductores mecánicos de velocidad se pueden contar entre los inventos más antiguos de la humanidad y aún en estos tiempos del siglo XXI se siguen utilizando prácticamente en cada máquina que tengamos a la vista, desde el más pequeño reductor o motorreductor capaz de cambiar y combinar velocidades de giro en un reloj de pulsera, cambiar velocidades en un automóvil, hasta enormes motorreductores capaces de dar tracción en buques de carga, molinos de cemento, grandes máquinas cavadoras de túneles o bien en molinos de caña para la fabricación de azúcar.
Los reductores y motorreductores mecánicos de velocidad se pueden contar entre los inventos más antiguos de la humanidad y aún en estos tiempos del siglo XXI se siguen utilizando prácticamente en cada máquina que tengamos a la vista, desde el más pequeño reductor o motorreductor capaz de cambiar y combinar velocidades de giro en un reloj de pulsera, cambiar velocidades en un automóvil, hasta enormes motorreductores capaces de dar tracción en buques de carga, molinos de cemento, grandes máquinas cavadoras de túneles o bien en molinos de caña para la fabricación de azúcar.
Características y funcionamiento
Torque en un
motor
El “torque” o
“par” es una fuerza de giro; Por ejemplo, la fuerza de giro de la flecha de
salida del motorreductor; es también la fuerza de giro en la flecha de un
motor.
Es una fuerza
de giro cuyas unidades son kilogramos – metro, o libra – pie, o libras –
pulgada, o Newton – metro, etc.
Este torque o
par mezclado con un tiempo de realización, aplicación o ejecución esentonces
que se convierte en una “potencia”.
Un motor
eléctrico tiene una determinada potencia en
HP y tiene una cierta velocidad de operación
a la cual gira la flecha de salida. Estas dos características que llevan
aparejado un cierto “torque” o “par” que puede liberar el motor.El torque permitirá que podamos o no girar una determinada carga, cuanto
más alto el “par” más grande será la carga que podamos girar. El que tan rápido
podamos hacerlo dependerá de la potencia del motorreductor. Las dos
características están interrelacionadas y dependen una de la otra.
PIC16F877A
El PIC16F877A
es un microcontroladorcon memoria de programa tipo FLASH, lo que representa
gran facilidad en el desarrollo de prototipos y en su aprendizaje ya que no se
requiere borrarlo con luz ultravioleta como las versiones EPROM, sino que
permite reprogramarlo nuevamente sin ser borrado con anterioridad.
El
PIC16F877A fabricado en tecnología CMOS, su consumo de potencia es muy bajo y
además es completamente estático, esto quiere decir que el reloj puede
detenerse y los datos de la memoria no se pierden.
El encapsulado más común para estemicrocontrolador es el DIP (Dual In-line Pin) de
40 pines,
propio para usarlo en experimentación.
Descripción
·
El microcontrolador PIC16F877 4 Los pines de
entrada/salida de este microcontrolador están organizados en cinco puertos, el
puerto A con 6 líneas, el puerto B con 8 líneas, el puerto C con 8 líneas, el
puerto D con 8 líneas y el puerto E con 3 líneas. Cada pin de esos puertos se
puede configurar como entrada o como salida independiente programando un par de
registros diseñados para tal fin. En ese registro un bit en "0"
configura el pin del puerto correspondiente como salida y un bit en
"1" lo configura como entrada
·
Los pines del puerto A y del puerto E pueden trabajar
como entradas para el convertidor Análogo a Digital interno, es decir, allí se
podría conectar una señal proveniente de un sensor o de un circuito analógico para
que el microcontrolador la convierta en su equivalente digital y pueda realizar
algún proceso de control o de instrumentación digital. El pin RB0/INT se puede
configurar por software para que funcione como interrupción externa, para
configurarlo se utilizan unos bits de los registros que controlan las
interrupciones.
Ø Para que un microcontrolador pueda
funcionar apropiadamente, un uno lógico (VCC) se debe colocar en el pin de
reinicio. El botón de presión que conecta el pin MCLR a GND no es necesario.
Sin embargo, este botón casi siempre está proporcionado ya que habilita al
microcontrolador volver al modo normal de funcionamiento en caso de que algo
salga mal. Al pulsar sobre el botón RESET, el pin MCLR se lleva un voltaje de
0V, el microcontrolador se reinicia y la ejecución de programa comienza desde
el principio. Una resistencia de 10k se utiliza para impedir un corto circuito
a tierra al presionar este botón.
Ø A pesar de tener un oscilador
incorporado, el microcontrolador no puede funcionar sin componentes externos
que estabilizan su funcionamiento y determinan su frecuencia (velocidad de
operación del microcontrolador). Dependiendo de los elementos utilizados, así
como de las frecuencias el oscilador puede funcionar en cuatro modos
diferentes:
- LP -
Cristal de bajo consumo;
- XT - Cristal / Resonador;
- HS -
Cristal/Resonador de alta velocidad; y
- RC - Resistencia / Condensador.
Cristal de cuarzo: Al utilizar el
cristal de cuarzo para estabilizar la frecuencia, un oscilador incorporado
funciona a una frecuencia determinada, y no es afectada por los cambios de
temperatura y de voltaje de alimentación. Esta frecuencia se etiqueta
normalmente en el encapsulado del cristal.
Resonador cerámico: Un resonador
cerámico es más barato y muy similar a un cuarzo por la función y el modo de
funcionamiento.No obstante, los valores de los condensadores difieren un poco
debido a las diferentes características eléctricas.
Ø Si la frecuencia de operación no es de importancia, entonces no es
necesario utilizar los componentes caros y adicionales para la estabilización.
En vez de eso, basta con utilizar una simple red RC.
Si se requiere sincronizar el
funcionamiento de varios microcontroladoresuna señal de reloj se puede generar
por un oscilador externo.
http://www.microchip.com/wwwproducts/Devices.aspx?product=PIC16F877
http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/30292D.pdf
LM3915 se refiere a un circuito integrado que
permite visualizar el nivel de un voltaje analógico de entrada al compararlo
con un valor de referencia, presentando una escala de 10 pasos con una
proporción de 3 dB cada uno. Puede manejar tanto dispositivos led como
pantallas fluorescentes y LCD.
http://www.microchip.com/wwwproducts/Devices.aspx?product=PIC16F877
http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/30292D.pdf
CIRCUITO
INTEGRADO LM3915
LM3915 se refiere a un circuito integrado que
permite visualizar el nivel de un voltaje analógico de entrada al compararlo
con un valor de referencia, presentando una escala de 10 pasos con una
proporción de 3 dB cada uno. Puede manejar tanto dispositivos led como
pantallas fluorescentes y LCD.
Permite diseñar medidores de nivel analógicos
que no son afectados por vibraciones o desgaste como los de aguja. Si bien la
escala es discreta y por lo tanto con poca resolución, su uso extendido se debe
a su versatilidad y bajo costo. Presentándose en el formato PDIP de 18 patas.
Este circuito fue diseñado por National
Semiconductor, adquirida luego por Texas Instruments, y se encuentra en
producción desde 1988. En el momento de su lanzamiento había otros
integrados especiales como el U237 de AEG y el UAA1701 y UAA1802 de Siemens,
muchos discontinuados. Asimismo existen otros dispositivos de características
similares,3 pero la familia LM391X es el estándar de facto.
Su funcionamiento se basa en 10 comparadores
conectados a una serie de resistencias con varios modos de trabajo, que lo
hacen versátil. Las características de este integrado LM3915, son similares a
las del LM3914 de escala lineal, pero en éste la proporción entre los pasos de
los comparadores es logarítmica que es más indicada para crear escalas de
potencia. Existe también el LM3916 con una escala semilogarítmica especialmente
diseñado para ser usado en dispositivos similares al vúmetro. Estos tres
dispositivos comparten el mismo circuito interno formando la familia LM391X,
variando entre ellos la proporción de los pasos de comparación y por lo tanto
la escala mostrada.
Puede operar con un voltaje desde 3V hasta 25V
y permite regular la corriente de salida desde 2 mA a 30 mA, por lo que no son
necesarias resistencias para los displays con led y las salidas pueden dar
señales tanto TTL como CMOS.
La relación de los valores entre las resistencias de la cadena de
comparación interna, tiene un paso de 3 dB (1,41 veces), dando para todo el
integrado un rango de 30 dB. A partir de la tensión aplicada entre la pata 6
(+) y la pata 4 (-), cada led encenderá en pasos de 3 dB con respecto a estas.
En la hoja de datos se especifican los valores de: 6,63K; 4,69K; 3,31K;
2,34K; 1,66K; 1,17K; 0,83K; 0,59K; 0,41K y 1K.
Si el primer led se enciende a 0 dB el último led encenderá a -27 dB.
TIRISTOR:
Al ser disparados pasan de un estado de alta impedancia a un estado de baja impedancia. Los tiristores permiten retirar la corriente de disparo sin que el tiristor se apague o cambie su polarización. Estos se apagarán de dos posibles formas: 1) Retirar la alimentación al dispositivo y 2) Si la corriente que fluye sobre dicho dispositivo disminuye por debajo del valor de corriente llamado de sostenimiento.
RECTIFICADOR CONTROLADO DE SILICIO
(SCR)
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| Construccion interna de un tiristor (SCR) |
El rectificador controlado de silicio (en inglés SCR: SiliconControlledRectifier) es un tipo de tiristor formado por cuatro capas de material semiconductor con estructura PNPN o bien NPNP.
Un SCR posee tres conexiones: ánodo, cátodo y gate. La Gate se encarga de controlar el paso de corriente entre el ánodo y el cátodo. Funciona básicamente como un diodo rectificador controlado, permitiendo circular la corriente en un solo sentido. Mientras no se aplique ninguna tensión en gate del SCR no se inicia la conducción y en el instante en que se aplique dicha tensión, el tiristor comienza a conducir.
Enlace del Datasheet:
LDR
Una fotorresistencia es un componente electrónico cuya resistencia disminuye con el aumento de intensidad de luz incidente. Puede también es conocido como fotoresistor y sus siglas son“LDR”, se originan de su nombre en inglés light-dependent resistor. Su cuerpo está formado por una célula o celda y dos paticas. En la siguiente imagen se muestra su símbolo eléctrico.
El valor de resistencia eléctrica de un LDR es bajo cuando hay luz incidiendo en él (puede descender hasta 50 ohms) y muy alto cuando está a oscuras (varios megohmios).
http://www.biltek.tubitak.gov.tr/gelisim/elektronik/dosyalar/40/LDR_NSL19_M51.pdf
FUENTE DE ALIMENTACIÓN
La fuente de alimentación (Powersupply en inglés) es la encargada de
suministrar energía eléctrica a los distintos elementos que componen nuestro
sistema informático.
Se trata de un transformador en el que entran 125v 0
220v en alterna y salen hacia el ordenador transformados en 12v, 5v y 3.3v en
continua.
Su origen se debe a la necesidad de utilizar menor voltaje e intensidad
en ciertos circuitos o dispositivos electrónicos.
TRANSISTORES DE UNIÓN BIPOLAR (BJT)
El transistor es un dispositivo semiconductor de tres placas, ya sean 2
placas de material “n” o materia tipo
“p” Al primero se le denomina transistor npn mientras que al segundo transistor
pnp. Las placas que componen al transistor están dopadas (impurezas en el
material) según el terminal que tengan
asignada. La placa del emisor se encuentra fuertemente dopada, la placa del
colector sólo muy poco dopada y la placa de la base ligeramente dopada
El término bipolar refleja el hecho de que tanto huecos como electrones
participan en el proceso de inyección hacia el material polarizado en forma
opuesta. La operación del transistor npn es exactamente la misma que si se
intercambian los papeles desempeñados por el electrón y el hueco. Para todos
los BJT se cumple la siguiente condición:
"Una unión p-n de un transistor se encuentra en polarización
inversa, mientras que la otra se encuentra en polarización directa.”
El transistor es un dispositivo cuya resistencia interna puede variar en
función de la señal de entrada. Esta variación de resistencia provoca que sea
capaz de regular la corriente que circula por el circuito al que está
conectado.
CONTADOR
Se le denomina contador a un arreglo de flipflops, con un propósito de
registrar el número de eventos que han ocurrido en nuestro sistema digital.
El número de flip-flops que se utilizan y la forma en que se conectan
determinan el número de estados (módulo) y también la secuencia específica de
estados por los que pasa el contador durante un ciclo completo. Dependiendo del
modo en que se aplique la señal de reloj, los contadores se clasifican en dos
amplias categorías: asíncronos y síncronos
En los contadores asíncronos se aplica la señal de reloj externa a la
señal de reloj del primer flipflop, a partir de la salida del primer flip flop.
Esta se conectará a la terminal del reloj del siguiente flipflop, a este tipo
de conexión se conoce como conexión en
serie. Los sucesos no poseen una relación temporal fija entre ellos y
generalmente, no ocurren al mismo tiempo. Un contador asíncrono es aquél en el
que los flipflops (FF) del contador no cambian de estado exactamente al mismo
tiempo, dado que no comparten el mismo impulso de reloj.
En los contadores síncronos, la entrada de reloj se conecta a todos los
flip-flops, de forma que se les aplica la señal de reloj simultáneamente, se le
conoce también como conexión en paralelo. Los eventos que tienen una relación
temporal fija entre sí. Un contador síncrono es aquel en el que todos los
flip-flops del contador reciben en el mismo instante la señal de reloj.
Los flip-flops son los bloques básicos de construcción de los
contadores, registros y otros circuitos de control secuencial, y se emplean
también en ciertos tipos de memorias
Los flip-flops son dispositivos síncronos de dos estados, también
conocidos como multivibradores biestables. En este caso, el término síncrono
significa que la salida cambia de estado únicamente en un instante específico
de una entrada de disparo denominada reloj la cual recibe el nombre de entrada
de control, C. Esto significa que los cambios en la salida se producen sincronizadamente
con el reloj.
Estos multivibradores biestablespuden cambiar sus estados de dos manera,
por flancos, ya sea de subida o bajada y por niveles de voltajes, como son
altos y bajos.
DIODOS
EMISORES DE LUZ (LED):
Al igual que los diodos semiconductores este absorbe energía en la
generación de pares Electrón-hueco donde esta energía se emite en forma de
calor, sin embargo al hablar de diodo LED hablamos de que dicha energía se
emite en forma de radiación. Se fabrican de diferentes colores, y este color
(longitud de onda). Dicha longitud de onda dependerán del dopaje del
semiconductor (impurezas colocados por el fabricante).
Para poder hacer que un diodo LED emita la radiación característica se
necesita de una intensidad mínima de 4 mA (Miliamperes) y para evitar daño
interno en nuestro dispositivo se recomienda no aplicar una intensidad mayor a
50mA, teniendo como valor típico de intensidad un rango dentro de los 10mA.
En la siguiente tabla se muestran los valores de tensión típica (Voltaje):
En la siguiente tabla se muestran los valores de tensión típica (Voltaje):
Símbolo:
RESISTENCIAS:
Estos elementos utilizados en electrónica, corresponden a los
clasificados como elementos pasivos, son utilizados con el objeto de generar
una caída de voltaje. Estos se pueden subdividir en fijos y variables. Permite
distribuir la tensión y la corriente adecuadamente a todos los puntos
necesarios. Se debe tener en claro que al hablar de un “resistor” se está
hablando del componente físico, y al hablar de “resistencia” se habla de una
propiedad eléctrica. Las unidades de medida de resistencia es el ohmio.
Símbolo de un resistor:
La visualización de la resistencia que posee el resistor se realiza a
través del cogido de colores y mediante un código alfanumérico se indica el
valor numérico de la resistencia del resistor y su respectiva tolerancia.
CÓDIGO DE COLORES:
DETECTOR
DE PRESENCIA
SENSOR FIN DE CARRERA o SWICH DE LÍMITE
Descripción:
El final de carrera o sensor de
contacto (también conocido como "interruptor de límite") o limit
swicht, son dispositivos eléctricos, neumáticos o mecánicos situados al final
del recorrido de un elemento móvil, como por ejemplo una cinta transportadora,
con el objetivo de enviar señales que puedan modificar el estado de un
circuito. Internamente pueden contener interruptores normalmente abiertos (NA),
cerrados (NC) o conmutadores dependiendo de la operación que cumplan al ser
accionados.
Generalmente estos sensores están
compuestos por dos partes: un cuerpo donde se encuentran los contactos y una
cabeza que detecta el movimiento. Su uso es muy diverso, empleándose, en general,
en todas las máquinas que tengan un movimiento rectilíneo de ida y vuelta o
sigan una trayectoria fija, es decir, aquellas que realicen una carrera o
recorrido fijo, como por ejemplo ascensores, montacargas, robots, etc.
Sensor fin de carrera
 |
| Configuración Interna |
PIC16F84:
PICmicro (Peripheral Interface Controller), conocido bajo el nombre PIC. Su primer antecesor fue creado en 1975 por la compañía General Instruments. Este chip denominado PIC1650. Diez años más tarde, al añadir una memoria EEPROM, y se convirtió en un verdadero microcontrolador PIC.
Microcontroladores PIC y sus variedades:
Todos los microcontroladores PIC utilizan una arquitectura Harvard, lo que quiere decir que su memoria de programa está conectada a la CPU por más de 8 líneas. Hay microcontroladores de 12, 14 y 16 bits, dependiendo de la anchura del bus.
Algunas ventajas de los microcontroladores PIC de Microchip:
· Eficiencia del código: permiten una gran compactación de los programas.
· Rapidez de ejecución: a frecuencia de 20MHz->5 millones de instr./seg.
· Seguridad en acceso por la separación de memoria de datos y de programa.
· Juego reducido de instrucciones y de fácil aprendizaje.
· Compatibilidad de pines y código entre dispositivos de la misma familia o sin reducción de las prestaciones internas (muy versátiles).
· Gran variedad de versiones en distintos encapsulados (desde 8 hasta 84 pines) sin reducción de las prestaciones internas (muy versátiles).
· Posibilidad de protección del código muy fiable.
· Herramientas de desarrollo software y hardware abundantes y de bajo costo
PIC16F84:
El PIC16F84 es un microcontrolador con memoria de programa tipo FLASH,
lo que representa gran facilidad en el desarrollo de prototipos y en su
aprendizaje ya que no se requiere borrarlo con luz ultravioleta como las
versiones EPROM sino, permite reprogramarlo nuevamente sin ser borrado con
anterioridad. Por esta razón, lo usaremos en la mayoría de aplicaciones que se
desarrollan a lo largo del curso. Pines y funciones El PIC16F84 es un microcontrolador
de Microchip Technology fabricado en tecnología CMOS, su consumo de potencia es
muy bajo y además es completamente estático, esto quiere decir que el reloj
puede detenerse y los datos de la memoria no se pierden.
El PIC16F84 tiene dos puertos. El puerto A con 5 líneas y el puerto B
con 8 líneas, figura 1.3. Cada pin se puede configurar como entrada o como
salida independiente programando un par de registros diseñados para tal fin. En
ese registro un "0" configura el pin del puerto correspondiente como
salida y un "1" lo configura como entrada. El puerto B tiene
internamente unas resistencias de pull-up conectadas a sus pines (sirven para
fijar el pin a un nivel de cinco voltios), su uso puede ser habilitado o
deshabilitado bajo control del programa. Todas las resistencias de pull-up se
conectan o se desconectan a la vez, usando el bit llamado RBPU que se encuentra
en el registro (posición de memoria RAM) llamado OPTION. La resistencia de
pull-up es desconectada automáticamente en un pin si este se programa como
salida. El pin RB0/INT se puede configurar por software para que funcione como
interrupión externa, para configurarlo se utilizan unos bits de los registros
INTCON y OPTION.
PWM (Modulación por anchos de Pulsos)
Pulse Width Modulation (PWM) utiliza señales digitales para controlar aplicaciones de potencia, además de ser bastante fácil de convertir de nuevo a analógico con un mínimo de hardware.Los sistemas analógicos, tales como fuentes de alimentación lineales, tienden a generar una gran cantidad de calor, ya que son básicamente resistencias variables que llevan una gran cantidad de corriente. Los sistemas digitales por lo general no generan tanto calor. Casi todo el calor generado por un dispositivo de conmutación es durante la transición (que se realiza rápidamente), mientras que el dispositivo no es ni en ni fuera, pero en el medio. Esto es porque la energía sigue a la siguiente fórmula:
P = IE, o Watts = Voltaje x Corriente
Si cualquiera de voltaje o corriente es cercano a cero entonces el poder será cercano a cero. PWM saca el máximo partido de este hecho.PWM puede tener muchas de las características de un sistema de control analógico, en que la señal digital puede ser de rueda libre. PWM no tiene que capturar los datos, aunque hay excepciones a esta con controladores de gama alta. Uno de los parámetros de cualquier onda cuadrada es el ciclo de trabajo. La mayoría de las ondas cuadradas son 50%, esta es la norma cuando se habla de ellos, pero no tiene que ser simétrica. El tiempo de encendido se puede variar completamente entre la señal de estar fuera a ser totalmente encendido, 0% a 100%, y todos los intervalos entre. A continuación se muestran ejemplos de un 10%, 50%, y ciclo de trabajo 90%. Mientras que la frecuencia es la misma para cada uno, esto no es un requisito.
La razón PWM es popular es simple. Muchas cargas, tales como resistencias, integran el poder en un número que coincida con el porcentaje. Conversión en su valor equivalente analógico es sencillo. Los LEDs son muy lineal en su respuesta a la actual, dar una media LED su corriente nominal que sigue recibiendo más de la mitad de la luz del LED puede producir. Con PWM el nivel de luz producida por el LED es muy lineal.
