Por: Inventable. http://inventable.eu
1. Introducción
Este artículo describe como usar un motor paso a paso para mover una plataforma a lo largo de una guía. No obstante la extensión del artículo, el mismo es de carácter introductorio. Probablemente en futuro escribiré otros artículos que explicaran en modo mas detallado los argumentos tratados aquí.
2. Descripción del sistema
En la figura inicial se puede observar el sistema que propongo como ejemplo. La parte mecánica está constituida por una base y una guía por la cual se desplaza una plataforma móvil. Esta se mueve gracias a una correa dentada y un motor paso a paso.
En el ejemplo descripto no se usa una caja de desmultiplicación del motor. Por lo tanto La relación entre giros de motor y desplazamiento de la plataforma depende del diámetro de la polea del motor.
Con una polea de 2 cm. de diámetro y usando un motor de 200 pasos por giro, el desplazamiento de la plataforma será de 6,28 cm. por cada giro del motor, es decir que la resolución teórica del sistema es de 0,3 mm. Mas adelante se verá que, controlando el motor en modalidad medio paso o micropaso, la resolución del sistema puede ser mucho mayor.
Dos sensores ubicados en proximidad de los extremos de la guía sirven para determinar la posición absoluta de la plataforma y como dispositivos de seguridad.
La electrónica está constituida por dos módulos: la unidad de potencia del motor y la unidad de control principal. Esta última recibe los comandos de posicionamiento desde un ordenador a través de un puerto serial RS232 o USB.
La fotografía muestra un robot de 3 ejes para archivar casetes DV que he desarrollado algunos años atrás para aplicaciones televisivas. En primer plano se ve la plataforma móvil con la pinza que coge un casete del archivo. Para dar mayor solidez a la mecánica, las guías de movimiento horizontal son dos.
En la plataforma móvil se puede observar otra sistema de guía y motor que permite de acercar la pinza al archivo. Para el movimiento de la pinza (abrir y cerrar) se optó por usar un electroimán (en la parte alta de la fotografía).
3. Contar pasos
Con los motores step, contar los pasos del motor para determinar la posición es algo relativamente simple porque el mismo microprocesador que genera los impulsos eléctricos para mover el motor puede al mismo tiempo contarlos. Por lo tanto el uso de este tipo de motores elimina la exigencia de instalar particulares dispositivos que miden los giros del motor (conocidos con el nombre de “encoder”).
4. Posicionamiento relativo
Para determinar la posición de la plataforma móvil, generalmente se usa un método llamado “posicionamiento relativo” que consiste en sumar o restar (según el sentido de marcha) el número de pasos efectuados por el motor a un contador o registro de posición. Esta técnica, económica y fácil de implementar necesita un procedimiento de inicialización del sistema que sirve para determinar la posición absoluta de la plataforma y que será usada como referencia para todos los movimientos sucesivos.
5. Inicialización con sensor de cero
El procedimiento de inicialización consiste en determinar la posición absoluta de la plataforma. Para ello es necesario llevar la plataforma a una posición conocida donde se encuentra un sensor llamado “de cero”. Cuando la plataforma llega a dicho punto, el contador de posición se pone a 0 y se detiene el movimiento. A partir de ese momento el sistema sabe donde se encuentra la plataforma y por lo tanto para los movimientos sucesivos se usa la técnica del “posicionamiento relativo” descripta en el párrafo anterior.
Para el sensor de cero se puede usar una dispositivo infrarrojo (IR), un sensor electromagnético, capacitivo o un micronterruptor (microswitch). Este último es menos preciso respecto a los anteriores.
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