Manivela-Biela-Corredera

Reporte de Diseu00f1o Electrónico
Biela – Manivela
Juan Pablo De Alba Venegas A01134527
Elías Vitaliano Vidaurre Dávila A01221612
Delmo Arturo Michel Hernández A01220166

CONCEPTO EN BLOQUES DE COMPONENTES FÍSICOS
Tenemos tres etapas en el diseño electrónico de nuestro prototipo:
1. HMI: Computadora y comunicación por puerto serial.
2. Etapa electrónica: Microcontroladores, PWM’s,convertidores de señales
análogas a digitales.
3. Etapa de potencia: Motor con Driver Pololu.

Bosquejo austero utilizado para entender el comportamiento del mecanismo
simple.

DIAGRAMA DE BLOQUES DE
FUNCIONAMIENTO
El programa y código se va a encargar de
observar que valores salen del encoder para
muestrear la posición y velocidad de la manivela.
Por comunicación serial se podrá hacer elenlace
a la computadora. Se declararán constantes que
el PIC va a cambiar para controlar en lazo
cerrado.

LISTADO DE COMPONENTES BÁSICOS
100:1 Metal Gearmotor 37Dx57L mm with 64 CPR Encoder
Gear Ratio
100:1

Speed
@ 12V
100 RPM

Stall Torque
@ 12V
220 oz-in

Stall Current
@ 12V
5A

Conexiones importantes del Encoder:
Color

Function

Red

motor power (connects to onemotor terminal)

Black

motor power (connects to the other motor terminal)

Green

encoder GND

Blue

encoder Vcc (3.5 – 20 V)

Yellow

encoder A output

White

encoder B output

Pololu Simple High-Power Motor Controller 18v15

Especificaciones Generales:
Motor driver:

Motor channels:
Control interface:
Minimum operating voltage:
Maximum operating voltage:
Continuousoutput current per
channel:

18v15
1
USB; non-inverted TTL serial; RC servo pulses; analog
voltage1
5.5 V
30 V
15 A2

El driver es en realidad un Puente H que nos permitirá cambiar el sentido del
motor.

PIC18F4431
Diagrama de pines

El PIC es nuestro controlador que se programará para compensar y controlar la
posición en lazo cerrado.

MAX 232

El Max232 Convierte lasseñales de un puerto serie RS232 a señales compatibles con los niveles TTL que
requiere el PIC.
Las entradas de recepción de RS-232 (las cuales
pueden llegar a ± 25 V), se convierten al nivel estándar
de 5 V de la lógica TTL. Estos receptores tienen un
umbral típico de 1.3 V, y una histéresis de 0.5 V

DIAGRAMA ELÉCTRICO
A continuación se muestra el diagrama eléctrico de funcionamientodiseñado con
PCB wizard

DISEÑO DE LA PCB
Al convertir el diagrama eléctrico en un diseño para la elaboración en PCB el
diseño queda de la siguiente forma:

INTERFAZ
Utilizamos MatLab para efectuar la comunicación entre el PIC18F4431 y la PC con el
siguiente código en la hoja inicial de MatLab:


s=serial(‘COM12’,’BaudRate’,9600);



fopen(s);

Ya con esas dos líneas se la daba unBaudRate al puerto serial de 9600 baudios, que
también se le daba a la comunicación del PIC

CARACTERIZACIÓN DEL ENCODER
Para determinar la posición exacta del riel fue necesario hacer ciertas mediciones, esto es debido a
que el cambio de posición en el riel no corresponde linealmente con el cambio de posición del
encoder, cosa que nos ocasiono muchos problemas en el primero control quegeneramos.
Realizamos muestreos moviendo el riel en pasos de .5cm y medimos el valor de pulsos del encoder
registrados en el microcontrolador (La tabla completa de datos se encuentra en la sección de
anexos). Con las muestras tomadas, determinaos que el encoder mostraba el siguiente
comportamiento:

Pulsos del Encoder - Posición del Riel
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
5
10
15
20
2530
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
105
110
115
120
125
130
135
140
145
150
153

0

Ya que los pulsos mostraban cierto comportamiento lineal excepto al acercarse a los límites
superiores e inferiores del riel se utilizó un análisis de regresión lineal para crear una función que
aproximara este comportamiento, obteniendo como función de posición la...