Proyecto electrónico – Escenario del programa «Atrapa un millón» #3

¡Seguimos con el invento!

Voy a hablar de la electrónica que he utilizado para el movimiento de las puertas.  Tenía claro desde el principio que iba a utilizar la plataforma Arduino para controlar el invento.  Es muy sencillo de utilizar, tiene librerías para controlar servomotores (lo cual me facilitaría la faena enormemente), se ven resultados de forma muy rápida y, además, tenía ganas de hacer algún proyecto un poco más importante que encender luces con Arduino xD (aunque en cuanto a programación, el proyecto no es gran cosa, luego vereis).

Hay dos etapas diferenciadas:

• Etapa de potencia
• Etapa de control

En esta entrada hablaré de la Etapa de potencia

• Etapa de potencia

El año pasado, en el robot que presentamos en la ETSEBOT’11 (del cual aún no he hablado y se me va a juntar con el de este año xD), hicimos uso de un servomotor.  Para entonces me di cuenta de que los servomotores son unas bestias del consumo.  Parte de la culpa de que las pilas de 9V se agotaran en minutos la tenía el servomotor.  Así que era el tema que más me preocupaba de la parte electrónica.  Si los servomotores no tenían fuerza no podrían subir las puertas, y si no alimentaba bien los motores las pilas no durarían los 20 o 25 minutos que durara el concurso.

Además, no podía alimentar todos los servomotores con la salida de 5V de la placa Arduino, porque era imposible que pudiera entregar la corriente suficiente como para mover 6 servomotores, 3 de ellos con un consumo superior al resto (los que se encargan de subir la puerta).  Alimentaría todos los servomotores de forma independiente.  Para ello me puse a fabricar unos reguladores de tensión, que me permitieran obtener 6V estables utilizando una pila de 9V.  Escogí tener 6V a la salida porque con ese voltaje los servomotores tienen más fuerza. Al tener 3 servomotores de cada tipo, uno de cada para cada puerta, decidí fabricar tres reguladores.  Cada uno se encargaría de alimentar los dos servomotores de cada puerta.  Como he dicho, no quería pillarme los dedos con la alimentación.

Esquema del regulador de 6V. En mi caso uso el regulador 7806, no el 7805

Ahora el esquema pasado al mundo real:

Pila de 9V conectada a uno de los reguladores de 6V

Se pueden observar varios conectores: El primero es para la alimentación a 9V, el segundo es para poder obtener el tierra de la placa reguladora.  Es necesario porque todos los tierras deben ser comunes junto con los de la alimentación de la placa Arduino, y preferí introducir un conector específico para esto.  El otro conector de cuatro pines es la salida del regulador; aquí obtenemos los 6V que irán a parar a los dos servomotores.

Fabriqué las tres placas y las pegué con cola termofusifle en el lateral donde iba a estar alojada toda la parte electrónica de la mesa. Además pegué una tira de velcro al lado de cada regulador, con la intención de colocar ahí las pilas de 9V que irían conectadas a los mismos.

Reguladores colocados

Fui probando los reguladores con alguno de los servomotores colocados en la mesa y la cosa parecía funcionar.  Pero al cabo de un rato, ya nada funcionaba como antes.  Los servomotores empezaban a hacer cosas raras, no se movían cuando debían hacerlo, ruidos extraños, en fin, problemas.  En esto se me ocurrió hacer la siguiente prueba: Conectar un servomotor a uno de los reguladores, y este, en lugar de alimentarlo con la pila de 9V, conectarlo a la fuente de alimentación de mi laboratorio, ajustándola a 9V y a una corriente suficiente… y oh sorpresa, todo iba perfecto.

Llegados a este punto comencé a rememorar momentos similares a los del concurso de robots del año pasado.  Las pilas fundidas en cuestión de minutos.  No se exactamente la razón, pero pienso que los servomotores consumen bastante, pero además los picos de corriente que se registran cuando el servo se mueve o cuando se ejerce una presión sobre el brazo del servo hacen que las pilas de 9V se agoten rápidamente.  Cuando esto sucede la pila no tiene la capacidad suficiente como para alimentar correctamente al servo, y este no funciona.  Habría que modificar los reguladores de tensión.

Cambié los conectores para las pilas de 9V y junté las entradas de tensión de los tres reguladores con el fin de alimentarlos a la vez con alguna fuente externa.  En ese momento mi padre mi dijo que tenía una batería que podría usar, una de 12V y 7Ah.  Supuse que iría bien, así que hice el montaje pensando en utilizar dicha batería.  Así que decidí que alimentaría los tres reguladores con la batería de 12 V (los reguladores aceptaban hasta 25V de entrada) y utilizaría una de las pilas de 9V para alimentar la placa Arduino.  Decidí aprovechar y añadir un doble interruptor que me permitiera conectar y desconectar tanto la alimentación de los servos como la de la placa Arduino:

Interruptor de encendido, alimentación 9V para placa arduino y reguladores de 6V

Una vez conecté todo, comprobé el correcto funcionamiento del sistema.  Hice una pequeña prueba, conectando todos los servomotores y accionándolos a la vez, simulando una situación que se podría dar en el momento del cierre de las puertas, y todo funcionó de forma perfecta, aunque en la fuente de alimentación llegué a ver registrados picos de 1,5 A, lo que me hizo entender el porqué las pilas de 9V no habían sido capaces ni de durar un asalto.

Posteriormente conecté la parte de potencia a la batería de 12 V anteriormente citada y todo fue a la perfección.  Aguantaba sin problemas los picos de intensidad que registré con mi fuente de alimentación.  Dejo una foto para que veáis como era:

Batería definitiva para el montaje: 12V y 7.2Ah

Con esto finalizo las explicaciones de la etapa de potencia y con ello la 3ª parte.  En la próxima entrada hablaré de la etapa de control.  Ya falta menos :).

Sigue leyendo la 4ª parte.

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