Manipulador de grados de libertad

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TERCER PARCIAL

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INTRODUCCIÓN

Este proyecto se desarrolla el control de un brazo de dos grados de libertad. A continuación se muestra mi trabajo hasta el momento.
La idea es crear dos controladores PID’s analógicos totalmente configurables, un PID es colocado en el primer eslabón del brazo el cual manipulara el primer motor dando la primera posición deleslabón uno deseada, el segundo PID, llevara acabo la acción de manejar el segundo eslabón o el segundo motor del eslabón dos, colocando entonces al brazo en su posición deseada en un punto P(x,y).
Para llevarlo a cabo estamos utilizando el amplificador 741, y motores con caja reductora. El sistema está pensado para controlarlo manualmente por el momento hacia la posición deseada o coordenada.
.Acontinuación se muestra el trabajo hasta el momento.

1. CONSTRUCCIÓN

El sistema de posición al cual se le implementará el controlador y consta, de un motor de corriente directa (cd) con caja reductora, al cual se le ha acoplado en el eje un potenciómetro lineal de 0 a 10 KΩ. El potenciómetro es alimentado con 3.5 voltios de cd en sus terminales fijos para obtener, de su terminal móvil,una señal que varía de 0 a 3.5 voltios durante todo el recorrido en sentido dextrógiro (asumamos 360 grados).
1.1 Elementos para un PID

Un motor de cd con caja reductora de 1.5 a 24 voltios que no consuma más de 1 amperio con el potenciómetro acoplado. Los motores de cd normalmente no giran a la misma velocidad en sentido dextrógiro que en sentido levógiro por lo que el controlador no tendrá lamisma respuesta en ambos sentidos.
Potenciómetro lineal de 10 KΩ, una sola vuelta.
Acople mecánico entre el eje del motor y el eje del potenciómetro.
Fuente dual con voltajes de 0 a 15 voltios de cd, 1 amperio mínimo.
Esta última fuente se empleará para alimentar el amplificador operacional y el circuito de potencia (transistores) con voltajes +V y –V, de tal manera que el motor pueda giraren ambos sentidos.

1.2 Potenciómetro lineal
Se debe aplicar 3.5 voltios de corriente directa entre sus terminales fijos. En forma manual y gradual comience a girar, desde la posición inicial, en sentido dextrógiro (o levógiro) y mida el voltaje en el terminal de en medio para cada incremento de la posición. El incremento (o decremento) del voltaje debe ser proporcional al incremento odecremento de la posición del potenciómetro.
Si se toman los datos de voltaje para cada posición del potenciómetro la graficación de éstos sería similar a la mostrada en la figura 1.

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Curva característica de un potenciómetro lineal.

1.3 Acople mecánico
Del acople mecánico entre el eje del motor y el eje del potenciómetro se debe verificar que no exista deslizamiento.

2. AMPLIFICADOROPERACIONAL
Se utilizará el amplificador operacional LM741 por su bajo costo y facilidad de consecución en el mercado local. La figura 7 muestra el diagrama de conexionado de este integrado.
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Amplificador Operacional LM 741
Los terminales de los circuitos integrados se enumeran, vistos desde la parte superior, en sentido antihorario. El integrado LM741, amplificador operacional, se debealimentar, para su funcionamiento, a los terminales 4 y 7 con voltajes que no superen los –18 y +18 voltios de cd respectivamente. Los terminales 1, 5 y 8 no serán utilizados.
2.1 Sumador
El sumador, o comparador, se puede construir con el amplificador operacional LM741 conectado como muestra la figura, en la cual se puede apreciar que el voltaje de salida (terminal 6) es igual a la diferencia delos voltajes de entradas (aplicados a los terminales 3 y 2), que en nuestro caso serán la referencia, r, y la salida del potenciómetro y.
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Amplificador LM741 conectado como sumador

2.2 Amplificador (control proporcional)
El circuito mostrado en la figura muestra el LM741 conectado como amplificador inversor.
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El LM741 como amplificador inversor
Se puede apreciar que el voltaje...