En este punto hablaremos de algo que es vital a la hora de mover o controlar algún móvil. Por ejemplo, si quisiéramos adaptarle a una cámara un motor para que éste, le brindara un movimiento de 360 grados (ver figura 2.1.1.1) y en ambas direcciones. Necesitamos contar con potencia ya que si tratáramos hacer girar el motor con las corrientes que se manejan en TTL o CMOS pues simplemente no podríamos moverlo, ya que los motores y los transductores mecánicos en general necesitan de voltajes y corrientes, que van mas allá de las que manejan los microcontroladores, compuertas lógicas y casi cualquier circuito de control lógico. Es de suponerse el circuito de potencia dependerá de que tipo de móvil se quiera mover.
Como se vio en el punto 2.1.3, emplearemos un móvil con doble tracción y una rueda loca (ver figura 2.1.3). Como se observa en la figura 2.1.3, necesitamos de dos motores para proporcionar movimiento a las llantas. Nosotros escogimos un par de moto reductores, los cuales funcionan con 5 volts y su consumo de corriente con carga máxima es de 120mA. Escogimos este tipo de motores, ya que nos proporcionan una buena fuerza de tracción, gracias a su mecanismo reductor de velocidad, que da como resultado un incremento en la fuerza (ver glosario).
Para alimentarlos emplearemos una batería de 9.6 volts que es capaz de proporcionarnos una corriente máxima de 1 A, por lo que puede atender las demandas de voltaje y corriente, de ambos motores sin problema alguno. Nosotros estimamos que la batería tenga un tiempo de carga útil de 2 horas con 30 minutos aproximadamente, debido a que nuestro circuito consumirá aproximadamente alrededor de 400 mA.
Nosotros requerimos controlar el movimiento de los motores, es decir poder hacerlo girar en sentido de la manecillas del reloj, contrario a las manecillas del reloj o detenerlo, todo con niveles lógicos TTL que son con los que trabaja el microcontrolador MC9S08QG8. Elegimos el circuito L293, en
nos permite el control de los motores con combinaciones lógicas y pertenece a la familia TTL. En el siguiente punto se explicará más a detalle este circuito.
5.3.1 Driver L293
El circuito integrado L293 o también llamado driver, es un circuito de 4
canales, siendo este capaz de proporcionar una corriente de salida de hasta 1A por cada canal, es un circuito de entrada compatible TTL, donde cada par de canales tienen una terminal de habilitación o “chip enable”.
Nombre Descripción Estructura física
1 Chip Enable 1 Habilitación de los canales 1 y 2 2 Input 1 Entrada del Canal 1 3 Output 1 Salida del Canal 1 4 GND Tierra de Alimentación 5 GND Tierra de Alimentación 6 Output 2 Salida del Canal 2 7 Input 2 Entrada del Canal 1 8 Vs Alimentación de las cargas 9 Chip Enable 2 Habilitación de los canales 3 y 4 10 Input 3 Entrada del Canal 3 11 Output 3 Salida del Canal 3 12 GND Tierra de Alimentación 13 GND Tierra de Alimentación 14 Output 4 Salida del Canal 4 15 Input 4 Entrada del Canal 4 16 Vss Alimentación del circuito
5.3.2 Diagrama interno
A continuación se presenta un diagrama donde se muestra la estructura interna del driver, para una mejor comprensión de su funcionamiento y de esta manera tomarlo en cuenta en el diseño del circuito impreso.
Figura 5.3.2. Diagrama interno del driver L293.
Como se puede apreciar en la figura la señal de control EN1 activa a los cables 1 y 2 del circuito, y la señal de control EN 2 activa respectivamente a los canales 3 y 4. Las salidas OUT N, donde N abarca de 1 a 4 que corresponde a cada uno de los canales. En la terminal Vs es donde se suministrará el voltaje de alimentación de las cargas, como ya hemos mencionado antes, la corriente máxima que soporta es de 1 Amper.
5.3.3 Rangos absolutos máximos.
A continuación se muestra una tabla, la cual contiene los valores máximos de entrada de las terminales, esto es muy importante ya que si colocáramos una carga que demandase corriente que fuera mas allá de 1A, nuestro circuito se dañaría. Lo mismo pasa si colocamos una alimentación inadecuada al circuito integrado. En otras palabras esta tabla nos dice cuanta potencia puede soportar el driver.
Símbolo Parámetro Valor Unidades
Vs Tensión de alimentación para las cargas 36 V Vss Tensión de alimentación de la lógica 36 V
Vi Tensión de entrada 7 V
Vinh Tensión de habilitación 7 V Iout Intensidad de pico de salida 2 A Ptot Potencia total de disipación 5 W Tstg, Tj Temperatura de almacenaje y de la unión -40 a +150 ºC
Tabla 5.3.3 Valores absolutos máximos del driver.
5.3.4 Control de un Motor en dos sentidos
Como ya mencionamos, es necesario lograr el control de un motor y que éste gire en ambos sentidos. Para esto implementaremos el driver controlando
un motor en ambos sentidos. Tenemos que conectar dos salidas de los canales a las terminales del motor, tal como se muestra en la figura 5.3.4.
Como se puede apreciar en la figura 5.3.4.1 se necesitan dos canales para el control de este motor, en ésta se debe mencionar que en la entrada de la figura con el pin 7 que llamaremos A este en bajo y la entrada del pin 2 que se llamará B esta en alto, el efecto es que el motor girará hacia la izquierda, en caso contrario si la entrada A está en alto y B está en bajo el resultado será que el motor girará hacia la derecha.
Para tener un panorama más amplio de como se comporta el motor de la figura 5.3.4.1 en la siguiente tabla se muestran las acciones que llevaría el motor a cabo de acuerdo con la configuración de las terminales de los canales.
Vinh A B Motor
H L L Parada rápida del motor H H H Parada rápida del motor H L H Giro a la Izquierda H H L Giro a la derecha
L X X Motor desconectado, giro libre
Tabla 5.3.4 Comportamiento del motor.
En términos generales y observando la tabla 5.3.4 podemos observar que cuando A y B son iguales el motor está detenido, cuando son diferentes el motor gira, ya sea a la izquierda o a la derecha. Por último si los dos canales están deshabilitados el motor estará en giro libre, es decir desconectado.
Si se quiere proteger el circuito contra posibles picos de corriente inversa cuando se arranca el motor, se recomienda conectar unos diodos tal y como se muestra en la figura 5.3.4.2.