Herramientas para la enseñanza de la robótica

http://www.gtronic.it
1
Ing. Marco Gottardo
Founder and owner at G-Tronic Robotics
ad.noctis@gmail.com
Traducción por P.i. Romeo Ceccato

2
las herramientas de la profesión robótica
Esta es una presentación de herramientas y textos didácticos para
ayudar a los profesores y estudiantes que desean emprender un camino
de profundización en el campo de las materias fundamentales para la
enseñanza preparatoria de la profesionalidad requerida en el mundo de
la robótica en general.
Las aplicaciones de la robótica moderna requieren un enfoque
multidisciplinario, aquellos que quieran profundizar su conocimiento
en este sector deben tener en cuenta que deberán aplicarse en
diferentes disciplinas científicas, éticas y éticas manuales, no solo,
sino que tendrán que trabajar para proporcionarse muchas
herramientas de software y hardware que sean indispensable para
hacer incluso pequeñas aplicaciones de hobby.
En el campo de la robótica, nociones profundas de:
 matemáticas
 física
 electrónica
 electrotecnia
 mecánica
 neumático
 informática
Las nociones inherentes a los diversos sistemas estandarizados
relacionados con las convenciones internacionales, como los
estándares ISO - IEC - IEE y muchos otros que se refieren a los
diversos organismos de estandarización.
El conocimiento de las normas y leyes de seguridad en el lugar de
trabajo también es esencial.

3
Sommario
las herramientas de la profesión robótica............................................. 2
Teoría y práctica............................................................................... 6
Sistema de desarrollo para aprender la programación de
controladores PIC............................................................................. 6
Micro-GT IDE MyKit. ................................................................... 10
Lista de dispositivos microcontroladores compatibles: ............. 11
Característica técnica principal: ................................................. 11
Interfaz de motor DC a bordo..................................................... 12
Interfaz a bordo del motor A.C. ................................................. 13
Pantalla LED integrada de 4 dígitos........................................... 15
8 entradas digitales integradas.................................................... 16
Conector integrado ICSP............................................................ 17
Micro-GT MINI ............................................................................. 25
Conexión del Micro-GT mini hasta 8 servomotores.................. 27
conexión del Micro-GT mini al acelerómetro inclinómetro ...... 30
Sistemas informáticos para robótica................................................... 30
Introducción ................................................................................... 31
Propósito del proyecto................................................................ 32
Componentes del proyecto......................................................... 32
El microcontrolador utilizado..................................................... 33
Periféricos integrados................................................................. 34
Tablero con microcontrolador.................................................... 36
Los cables llamados "módems nulos" no deben usarse porque no
funcionarán. En realidad, solo se requieren los conductores 2
(TX), 3 (RX) y 5 (tierra)............................................................. 40
Coincidencia de los pines del conector de 25 pines - 9 pines .... 40
Interfaz de adaptación de nivel TTL con MAX232 ................... 41

4
MAX232 pinout. ........................................................................ 44
Uso de HyperTerminal................................................................... 45
Programación ICSP........................................................................ 50
Cómo usar el gestor de arranque .................................................... 51
Características del cargador de arranque.................................... 52
Conexión física del gestor de arranque ...................................... 53
Programador para PIC 16F876A.................................................... 53
Los servomotores ....................................................................... 60
Modo de funcionamiento del servomotor. ................................. 61
Proporcione el ángulo de posicionamiento al servomotor. ........ 63
Modo de control ......................................................................... 63
Cómo mover el servo por ejemplo 30 °...................................... 64
Otro uso del circuito del servocontrolador................................. 68
Colores estándar de los cables del servomotor........................... 69
Fuente de alimentación............................................................... 69
Versión dedicada del servomotor............................................... 70
Motorreductor MG-S-3736-03-90.............................................. 74
Puente H reforzado..................................................................... 75
Sistemas sensoriales ................................................................... 78
Sonda AD590 ............................................................................. 78
Traducción y condicionamiento................................................. 79
Pinout AD590 (transductor de temperatura de dos terminales): 81
sensor de presión XFPM 115KPa .............................................. 85
Celdas de carga miniaturizadas.................................................. 87
Programación en C de MicroPic ........................................................ 93
Programación Visual Basic de la interfaz de control manual
desde PC................................................................................... 110
Interfaz web de control remoto ................................................ 115
Código fuente del archivo index.php ....................................... 116

5
Consola de comando de hardware............................................ 121
Ensamblar el hardware del proyecto RobotHand V2................... 122
Tecnología de control "Modo espejo"...................................... 125
Clasificación de las señales cerebrales..................................... 127
El experimento de Martingala...................................................... 130
¿Qué son las ondas cerebrales y cómo funcionan? .................. 130
Futuras aplicaciones de la robótica humanoide............................ 131
Algoritmos genéticos................................................................ 131
Elementos constitutivos de un algoritmo genético................... 132
prótesis cibernéticas: ................................................................ 137

6
Teoría y práctica
Se realizan varios tipos de cursos en Padua (Italia) en la oficina de G-
Tronic Robotics:http://www.gtronic.it/
A continuación se presentan algunas propuestas de capacitación
didáctica:
Sistema de desarrollo para aprender la programación de
controladores PIC
El método ideal para escuelas y empresas que hacen de la capacitación su
principal objetivo.
El Micro-GT IDE integra, además del microcontrolador PIC 16F877A,
una piedra angular en la enseñanza, todo lo que necesita para un primer
acercamiento al fascinante mundo de PIC:
http://www.gtronic.it/test/index.php/micro-gt-ide/
El Micro-GT IDE 1 ahora está disponible con un kit de
actualización que le permite eliminar la fuente de alimentación
externa porque está activada por el puerto USB, también la
conexión a la PC portátil es directa a través de un cable USB
estándar. El dispositivo será reconocido como un puerto serie

7
emulado y parametrizable por la administración del dispositivo del
panel de control.
La velocidad de comunicación sube a 115200 bps, con los nuevos
gestores de arranque diseñados para el PIC 16F887. Todas las
utilidades anteriores permanecen activas, excepto el programador
integrado si la placa se ordena desde cero en la versión de
actualización, como se muestra en la imagen.
http://www.gtronic.it/test/index.php/micro-gt-ide-upgrade/
Del mismo modo, el kit de conversión se puede combinar con el
Micro-GT mini, así como con los controladores inteligentes.

8
Para todos los productos en esta página, también es posible
solicitar solo la placa de circuito impreso.
Un curso corto que te ayudará a dar tus primeros pasos.
https://microgt.wordpress.com/prodotti-micro-gt/schede-micro-gt-
ide/corso-micro-gt-ide/

9
Micro-GT IDE
el kit ideal para la educación en robótica
Micro-GT MyKit 2018

10
Micro-GT IDE MyKit.
Primer set disponible 40 € excl. Envío costs.
mailto:ad.noctis@gmail.com
La nueva línea de productos Micro-GT, que se lanzará en 2018, incluye
el Micro-GT My Kit, la nueva plataforma de hardware que incluye todas
las capacidades de las actualizaciones anteriores de Micro-GT IDE, para
lo cual la producción se detendrá en 2018.
La placa recopila todas las características de la anterior, excepto el
controlador paso a paso, y resuelve algunas de las debilidades gracias a
un largo período de prueba durante el cual la placa se utilizó con fines
didácticos.
El tamaño de la tarjeta se ha reducido a aproximadamente un tercio a
pesar de mantener o incluso mejorar casi todas las características del IDE
anterior.

11
Lista de dispositivos microcontroladores compatibles:
Usando el conector ICSP y PICKit 4 (o anterior como PICKit3) se
puede usar un gran conjunto de dispositivos en el zócalo ZIF de
Micro-GT MyKit 2018. Usando MCC (Cofigurator de código de
microchip) puede recibir una gran ayuda en la configuración de
registros de chips. La siguiente es una lista de PIC compatibles
probados. En el siguiente Link Databook -> Programa de
demostración.
PIC18F45k22 (or PIC18F44k22 or similar) -
> PIC18f44k22_MCC_Led_blink
Característica técnica principal:
La placa está diseñada para ser ensamblada por el estudiante que
también puede obtener solo el PCB.
Este es un ejercicio educativo importante.
La placa, gracias al zócalo ZIF, puede acomodar una amplia gama
de microcontroladores: 40 pines, 28 pines o más pequeños.
Se coloca un conector de cabecera de pasador ancho en ambos
lados del zócalo ZIF para permitir la interconexión con otra interfaz
externa o controlador de motor.
El conector ICSP, visible en el lado inferior derecho, está
disponible para programación directa usando PICKIT3 o un
dispositivo externo similar.
 24 digital outputs, on LEDs, form the Italian flag.
 8 digital inputs, adjustable pull-up or pull-down via strip header
jumper.
 USB port with programming function or serial communication
interface.
 Double H Bridge for the control of two medium-sized DC motors.
 20 MHz quartz, removable for internal oscillator PIC or for 40 pin
or 28 pin MCU.
 DIP switch to handle switchable bus.
 4 digit LED display, common cathode, drived by hardware BCD
decoder.
 Motors power supply separable from that of logic.
 Logic section directly powered by USB.
 PikKit2/3 connector.
 PCB dimension 10cmX10cm

12
Interfaz de motor DC a bordo.
La siguiente imagen muestra cómo conectar directamente 1, 2, 3 o 4
motores de CC.
El relé ensamblado es capaz de conducir 20A en 12V DC o 20A, pero se
sugiere permanecer por debajo de 10A usando un actuador de 12V, o 5A
con un actuador de 24V.
De todos modos, esta interfaz es muy grande, más grande de lo que
normalmente se usaría en este tipo de aplicaciones. Robots Platfom, Pan
Tilt d.c., etc.
La posibilidad de controlar la velocidad y la dirección de dos
motores hace que esta placa sea óptima en aplicaciones robóticas
como seguidores de línea.
La sección del puente doble H se puede interceptar en el
conductor de tierra con un MOSFET de potencia para controlar la
velocidad de los motores conectados como se muestra en la
imagen.
Cuando no es necesario invertir la dirección del motor, sino solo
controlar el arranque y la parada, con control de velocidad o sin él,
es posible conectar 4 motores de CC como se muestra en la
figura.

13
Echa un vistazo a la polaridad. Si no es necesario, no use el
MOSFET.
Por supuesto, también es posible implementar una solución mixta
con control de dirección en un motor y solo iniciar y detener el
control en dos motores.
Se entiende que las imágenes mostradas arriba no representan
todos los actuadores controlables, sino aquellos para los que tiene
abrazaderas directas disponibles. Es posible conectar una gran
cantidad de motores externos a través de interfaces externas
adaptadas. Interfaz del motor.
Interfaz a bordo del motor A.C.
En el caso de pequeños a.c. motor, y repito pequeño, es posible
conducirlo usando el relé interno como una interfaz de motor A.C.
Esto es posible gracias al aislamiento completo de la sección de
contacto del relé desde el suelo de la placa.
El diagrama se muestra a continuación.

14
En la imagen se muestra un pequeño motor monofásico. Los
datos de la placa son visibles.
Diagrama de conexión de a.c. Motores monofásicos. A menudo se
usan en sistemas de Pan / Tilt interiores.

15
Pantalla LED integrada de 4 dígitos.
El Micro-GT IDE MyKit tiene una pantalla LED de 4 dígitos, cátodo
común, heredado de la versión anterior.
La decodificación de hardware se delega al chip CD4511.
Se han colocado restricciones de hardware para el control
predeterminado, los primeros 4 bits del PORTB son, en orden
ascendente, la mordida BCD generadora de dígitos que se
colocará en el bus.
El autobús es común para los 4 dígitos.
Los números se muestran multiplexando los transistores de
control conectados al segundo 4 bit del PORTB.
En las bibliotecas distribuidas en este sitio puede encontrar el
código fuente de la función "scindicifre" que tiene este propósito.

16
Puede desconectar la pantalla de las líneas predeterminadas que
actúan en la inmersión "Pantalla", todas las líneas o incluso solo el
control de cátodos o el control BCD.
El sistema nunca está flotando debido a la presencia de
resistencias pulldown que fuerzan cero en los dígitos.
Para controlar los puntos decimales está disponible un
encabezado de tira de pin, marcado SV21. Conéctelo con un
cable plano.
Para controlar los puntos decimales, está disponible un
encabezado de tira de pin marcado con SV21. Conéctelo con un
cable plano.
Un ejercicio común es mostrar la temperatura leída con el sensor
LM35 o los relojes de hora y minuto, ambos disponibles con
código abierto "C" en este sitio.
8 entradas digitales integradas.
La placa tiene un byte de botones que es posible cambiar N.C. o
N.O. solo mueve un conjunto de puentes del lado izquierdo del
conector USB.
Los puentes deben insertarse en SV7 y SV8, con justificación
derecha o izquierda.
Observando el esquema, en la configuración justificada a la
derecha, las resistencias se vuelven PULL-UP y los botones
toman la función normal 1–> presionado 0.
De lo contrario, en la configuración justificada a la izquierda, las
resistencias se vuelven PULL-Down y los botones asumen la
funcionalidad normal 0–> presionado 1.
Las restricciones del tablero imponen un conjunto de cuatro por
cuatro botones.

17
Por defecto, los botones están conectados al PORTB porque en el
procesador de línea de base que es 16F887A, 16F887 o similar,
esto proporciona interrupción de hardware.
La presencia del interruptor DIP "PULSANTI" y el encabezado de
la tira SV29 permite que el grupo de botones se desconecte del
bus para conectarlo a diferentes puntos del microcontrolador. P0-
> P7 en mapeado a RB0-> RB7.
Conector integrado ICSP.
Hay una gran cantidad de PIC y casi todos se pueden usar en esta
tarjeta con las correcciones adecuadas, por ejemplo, debe tener en
cuenta que algunos PIC usan 3V3 en lugar de 5V.
El número PIN se divide en cuatro familias principales como se
muestra en la imagen.

18
Tenga en cuenta que la familia de 40 pines y la familia de 28 pines tienen
el lado derecho por igual.
Las señales de "Datos de programa" y "Reloj de programa" de PICKIT se
encuentran en la misma ubicación que la destructiva Vpp en el pin 1,
donde se envían aproximadamente 13 V para iniciar la programación de
la memoria interna.
Se deduce que PIC16F877A y 16F876A (y todos los derivados) son
directamente intercambiables en ZIF.
Para todos los demás PIC con diferentes posiciones de señal, es posible
abrir la señal en el pin 1 quitando el puente JP11.
Control básico de dos motores DC.
En este ejemplo se muestra lo fácil que es comprobar en el modo de
arranque y parada de CC dos motores de CC.
El control del motor se proporciona con 4 botones, hacia adelante y hacia
atrás del motor A, hacia adelante y hacia atrás del motor B.
El software Laddermicro está integrado en la plataforma GT-Pic Lab
descargable desde este sitio. DESCARGAR GT-Pic_Lab V1.1 (versión
probada estable)
http://www.gtronic.it/Setup%20GT-Pic_LabV1.1.exe

19
Descargue el programa Ladder Micro y compile archivos .hex->
Control directo del motor: Direct motor control:
http://www.gtronic.it/test/wp-content/uploads/2017/11/Direct-motor-
control.zip
En la imagen puede ver qué pines se utilizan como entradas y
cuáles como salidas.
Para operar los motores, presione los botones P0, P1, P2, P3.
Al observar el programa de escalera, es obvio que necesita
configurar los botones en modo desplegable y luego alinear el
puente a la izquierda en el encabezado de la tira a la izquierda del
conector USB.
Para conectar los botones al PORTB, todos los interruptores DIP,
indicados con "Pulsanti", deben estar en ON, posicionando
simultáneamente todos los interruptores DIP indicados con los
interruptores "display" en OFF.
Recuerde hacer un cortocircuito, utilizando 4 puentes, los pines
número 21,22,23,24.
Micro-GT IDE MyKit 2018: biblioteca, plantilla, programa de
demostración probado.

20
1) Ejemplo simple de LED parpadeante.
El propósito es mostrar el funcionamiento de los temporizadores
T-ON en la emulación de los DelayMs (milisegundos).
puede cargar este ejemplo en el PIC16F877 y 16F877A insertado
en el zócalo ZIF del Micro-GT MyKit, utilizando el gestor de
arranque que se suministra.
Recuerde que si usa el PICKIT en el conector ICSP, sobrescriba
el gestor de arranque y luego para reanudar la operación original,
debe volver a cargarlo. El gestor de arranque probado está en
este sitio.
Descargue el archivo .hex, .ld -> LED_blink
Por supuesto, el mismo programa se puede implementar en XC8
estándar.

21
Settaggi XC.h es el encabezado donde la directiva #pragma
configura los fusibles y los registros utilizados.
Descargue el programa XC8 completo desde este enlace. ->
XC8_lampeggio
2) Control manual de un motor.
Configuración de tarjeta necesaria.
Establezca RB0-> RB3 en PULL-Down. (puente en SV7 alineado
a la izquierda).
Establezca RB4-> RB7 en PULL-Up. (puente en SV8 alineado a la
derecha).
Ejemplo simple de programación, típico del estilo PLC, control de
un motor con sistema de auto retención y enclavamiento.
Recuerde que, por lo general, las fotocélulas y los interruptores de
límite mecánicos suelen estar cableados NC.
Recuerde insertar un puente que conecte las tomas ZIF
21,22,23,24 al encabezado de la tira específicamente alineado
para conectar el motor.

22
Desactive todos los interruptores en la "pantalla" DIP. Habilite
todos los interruptores en los "botones" DIP.
Descargue el archivo .hex, .ld -> MotorA_Reversal
3) Objetos en la cinta transportadora
Use la misma configuración de tarjeta que en el ejemplo anterior.
Una cinta transportadora lleva las botellas al siguiente
mecanizado. Cada tres botellas, el sistema de carga se activa en
el paquete activando el relé apropiado.
La fotocélula está conectada a la entrada RB0, colocada en el
menú desplegable.
La salida del LED se controla mediante el mismo evento de
conteo final.

23
Descargue el archivo .hex, .of -> objetos en la cinta transportadora
4) Secuenciador simple de 4 etapas.
Este ejemplo muestra cómo generar una secuencia cronometrada
para conducir la pantalla generando 1,2,3,4.
Obviamente, se puede modificar para generar cualquier
secuencia, por ejemplo, para controlar un conjunto de válvulas.
El número de salidas y tiempos de secuencia se puede
personalizar.
Aquí nos limitamos a generar una secuencia temporizada, con el
reloj que se muestra en el primer ejemplo, en el PORTB.
El ejemplo es muy útil para demostrar el funcionamiento de los
comparadores combinados con contadores para generar un
recuento cíclico.
Hay 8 segmentos en el programa, los primeros 5 se muestran en
la imagen.
Los 3 restantes se pueden obtener por analogía.
El programa completo se puede descargar desde el enlace.
Configure la tarjeta con los interruptores en DIP "Display" todo
ENCENDIDO.
Ajuste todos los "botones" de los interruptores DIP en OFF.

25
Micro-GT MINI
Sistema de control de microcontrolador PIC para escuelas de hobby
y pequeñas aplicaciones de robótica.
Tenga en cuenta: hoy disponible en la versión de actualización con puerto
USB y que no requiere alimentación externa.
Sitio para compiladores de alta tecnología http://www.htsoft.com/
Descargue un libro electrónico gratuito para dar los primeros pasos en
la programación PIC. (el sitio requiere hacer una cuenta gratuita).
1. Es posible instalar el PIC18F2550 y usar el puerto USB nativo de
este PIC o instalar el KIT de actualización.
2. Descargue un conjunto completo de programas para Micro-GT
PIC18F_examples compatibles con PIC18
3. Descargue la presentación de la versión mini Micro-GT 18.
4. Descargue la presentación de la versión mini Micro-GT 32.
5. Descargue el proyecto seguidor de línea GT Bot 1.3

26
Costo de una sola copia ensamblada y probada 25 € más contribución por
envío.
Costo del circuito impreso único 5 €, para pequeñas existencias contactar
por correo electrónico.
Micro-GT MINI es la versión reducida y económica del sistema de
desarrollo Micro-GT IDE
video introductorio del prof. Lino Battilana
Excelente como controlador para servomotores, tiene 14 conectores
dedicados con fuente de alimentación separada.

27
Conexión del Micro-GT mini hasta 8 servomotores.
Descargue el programa de modo espejo Robot Hand V3
La aplicación más imitada del Micro-GT mini, desde su creación, es el
brazo con mano de robot. Se han realizado dos versiones de esto, con
control en serie o con control en modo espejo. El último programa se
puede descargar desde el enlace anterior y consiste en equipar un guante
con 5 potenciómetros o deslizadores lineales, con retorno por resorte. Al
mover los dedos de este guante, la otra extremidad artificialmente
construida copia sus movimientos. Este proyecto es un excelente trabajo
escolar.
Los cursos de programación de microcontroladores PIC se llevan a cabo
en Padua los martes y jueves de 18:00 a 23:00, en la oficina de Via
Austria 19b. Es posible que los que vienen de fuera de la ciudad asistan a
sesiones de fin de semana. La duración del curso es de 40 horas y el
costo, incluido el IVA, es de 300 €. inf en ad.noctis@gmail.com
Construcción de un brazo robot con servomotores para tesis o
pasatiempos escolares..

28
El libro de texto contiene el programa probado para el Micro-GT
mini que está a la venta aquí:
http://www.lulu.com/shop/marco-gottardo/robot-hand-v2-gestione-
a-microcontrollore-di-una-protesi-robotica/paperback/product-
21037802.html
La filosofía principal cambia de "todo en uno" o todo a bordo, al
sistema distribuido en múltiples soportes de mini escudo.
El punto fuerte es la extrema rentabilidad del sistema combinado
con una gran versatilidad y capacidad de interfaz.

29
Conexión del Micro-GT mini a la pantalla LCD.

30
conexión del Micro-GT mini al acelerómetro inclinómetro
Nuestra experiencia comienza desde lejos: este es el texto de un
viejo ensayo. Fue escrito hace mucho tiempo, pero su valor
educativo es muy interesante incluso ahora para aquellos que
desean comenzar a trabajar en el sector de la robótica.
Sistemas informáticos para robótica.
Proyecto RobotHand V2
Índice :
• Introducción
• Propósito del proyecto.
• Componentes del proyecto.
• El microcontrolador utilizado
periféricos integrados
• Tablero con microcontrolador
• comunicación en serie
cable serie
Correspondencia de los pines del conector de 25 pines a 9
pines
Interfaz de adaptación de nivel TTL con MAX232
Pinout del MAX232.
Uso de HyperTerminal
Prueba de conexión en serie con HyperTerminal
• Descarga del programa a la memoria PIC
• Programación ICSP
Cómo usar el gestor de arranque
Características del gestor de arranque
Conexión física del gestor de arranque
• Los servomotores
Modo de funcionamiento del servomotor.
Proporcione el ángulo de posicionamiento al servomotor.
Modo de control
Cómo mover el servo por ejemplo 30 °
Circuito de servocontrolador
Utilizzo Otro uso del circuito del servocontrolador

31
Colores estándar de los cables del servomotor.
Poder
Versión dedicada del servomotor
Motorreductor MG-S-3736-03-90
mesa de reducción
Puente H reforzado
• Programador para PIC 16F876A
• sistemas sensoriales
Sonda AD590
Sensor de presión XFPM 115KPa
Celdas de carga miniaturizadas
• Fuentes de alimentación para lógica y potencia.
• Programación en C del MicroPic
• Programación Visual Basic de la interfaz de control manual
desde PC
• Interfaz web de control remoto
Código fuente del archivo index.php
Código fuente del módulo movi.php
• Consola de comando de hardware
• Montaje del hardware del proyecto RobotHand V2.
• Tecnología de control en modo espejo
• Señales de EEG.
• Clasificación de las señales cerebrales.
• Aplicaciones futuras de la robótica humanoide.
Algoritmos genéticos
Bloques de construcción de un algoritmo genético
Prótesis cibernéticas
Introducción
Con la llegada de los microcontroladores modernos, caracterizados
por su bajo costo y alto rendimiento, es posible involucrarse en el
campo de la robótica no solo a nivel profesional sino también a nivel
de hobby.

32
Propósito del proyecto.
El artículo se ha desarrollado en tres fases, en la primera nos hemos
dedicado al diseño y construcción del hardware que consiste en una
simbiosis de electrónica digital, estructuras analógicas y mecánicas, en
la segunda equiparemos la prótesis con sistemas sensoriales capaces
de hacer el extremidades para calentar y poder calibrar la fuerza de
agarre sobre los objetos, mientras que en el tercero pretendemos hacer
un estudio de viabilidad, por lo tanto teórico, de la interfaz con el
sistema nervioso mediante la adquisición de señales de sondas EEG.
El objetivo es desarrollar un conjunto de prótesis servoasistidas de
bajo costo y exoesqueletos capaces de restaurar las capacidades de los
pacientes con diferentes grados de discapacidad o tipos de
discapacidades congénitas o adquiridas de tipo transitorio o
permanente.
Aunque en la presente discusión se presenta una mano mecánica
equipada con una muñeca, brazo y antebrazo, las técnicas que se
muestran pueden usarse como modelo para el desarrollo de prótesis de
diferente naturaleza.
Cada solución proporciona una fuerte integración entre temas
mecánicos, electrónicos y de informática. Los pacientes sujetos al
estudio pueden estar equipados con exoesqueletos con enclavamiento
DC controlado con sistemas de microprocesador si la discapacidad es
solo motora debido a una lesión nerviosa (la extremidad está presente
pero es inerte).
Componentes del proyecto
La parte principal consiste en un chassy en chapa de latón, elegido por
la facilidad con la que es posible trabajar incluso con medios escasos,
de hecho, puede ser cortado con unas tijeras simples por electricistas,
permite la soldadura de pequeñas juntas con estaño 40 / 60 y es
fácilmente plegable y perforado. Una vez plegado y equipado con
costillas apropiadas, proporciona una rigidez y resistencia mecánica
satisfactorias, al menos en lo que respecta a la realización de este
prototipo.
La simulación de los tendones se realiza con un cordón de nylon de
sección de 1 mm, mientras que los principales grados de libertad DOF
(grado de libertad) se realizan con servomotores de torque con el eje
apropiado de acuerdo con el DOF que deberán manejar. Para la
motorización de los dedos, por ejemplo, son suficientes los mini

33
servomotores para la fabricación de modelos. Otros puntos en los que
el par resistente externo es bastante elevado se han motorizado con
motorreductores adecuados transformados para la ocasión en
servomotores de potencia.
El microcontrolador utilizado
El PIC16F876 producido por MicroChip® pertenece a la familia de
microcontroladores, es decir, aquellos dispositivos que integran un
conjunto completo y poderoso de dispositivos de E / S dedicados en la
CPU. El núcleo, llamado núcleo, consiste en una CPU de alto
rendimiento basada en la tecnología RISC (Computación de conjunto
de instrucciones reducidas), cuya programación requiere el
conocimiento de solo 35 códigos mnemotécnicos. Casi todas las
instrucciones se pueden realizar en un solo ciclo de la máquina con la
excepción de las de salto de "rama" que requieren al menos 2. El reloj
de funcionamiento se puede configurar a velocidad media, 4Mhz, o a
alta velocidad, 20Mhz dependiendo del cuarzo que tiene la intención
de ensamblar y a la velocidad de ejecución requerida por la aplicación.
Con el reloj configurado a 20Mhz, la velocidad de ejecución para cada
ciclo de máquina cae a 200 ns.
El dispositivo tiene las siguientes áreas de memoria:
 Memoria FLASH para programa extendido de 8K x 14
palabras.
 Memoria RAM para datos extendidos 368 x 8 bytes
 Memoria EEPROM siempre para datos extendidos de 256 x 8
bytes.
El pinout es compatible con dispositivos PIC16C73B / 74B / 76/77
pertenecientes a la misma familia.
El programa puede responder desde señales de interrupción de más de
14 fuentes vectorizadas, y algunas de estas señales de interrupción se
utilizan en la comunicación en serie del presente proyecto.
Si no se utiliza el sistema, el procesador puede colocarse en una
especie de estado de espera llamado MODO DE DORMIR que reduce
significativamente su consumo.

34
El voltaje de la fuente de alimentación es válido en el rango de 2.0V
hasta 5.5V, los niveles más bajos implican reiniciar el procesador,
mientras que los niveles más altos provocan la destrucción.
Es muy importante saber que la corriente máxima por punto de E / S,
tanto como fuente como también, es de 25 mA.
La potencia disipada por el dispositivo es muy limitada, con un reloj
de 4Mhz y una fuente de alimentación de 3,4 voltios, se absorben
menos de 0,6 mA, pero reducen aún más el reloj, para aquellas
aplicaciones donde no se requiere velocidad, por ejemplo a 32KHz y
fuente de alimentación a 3 voltios, solo se absorberán 20 uA, que se
reducirán a menos de 1 uA si el dispositivo se pone en espera.
Periféricos integrados
El PIC 16F876 proporciona una gran cantidad de puntos de E / S
capaces de satisfacer muchas aplicaciones en el campo de la

35
automatización y la robótica. Una buena parte de sus pines se combina
con una función doble o incluso triple, ver por ejemplo los pines 11 y
12.
Hay 3 contadores de tiempo conmutables con las siguientes
características técnicas:
 Timer0: temporizador / contador de 8 bits con preescalador de
8 bits.
 Temporizador1: temporizador / contador de 16 bits con
preescalador, que se puede aumentar durante la función
SLEEP utilizando un reloj externo creado por un cristal
especial.
 Timer2: temporizador / contador de 8 bits con registro de
anillo de 8 bits, preescaler y post-escalador
La comunicación en serie se realiza en los pines 17 (TX) y 18 (RX) a
través de un transmisor receptor sincrónico asincrónico universal
USART (USART / SCI) integrado con detección de direccionamiento
de 9 bits.
El puerto A, accesible desde el pin 2 al pin 7, es decir, para 5 bits, se
puede cambiar a la funcionalidad de entrada analógica con resolución
de 10 bits.
La comunicación también es posible en modo I2C con el modo
maestro / esclavo, o en modo de puerto serie síncrono SSP con
maestro SPI (modo maestro).
La siguiente imagen muestra el diagrama de bloques de la arquitectura
interna del PIC 16F876.

36
Tablero con microcontrolador
La placa del microprocesador representa el cuerpo principal del
proyecto. Es muy compacto y esencialmente aloja solo el
microprocesador, un chip dedicado a la comunicación en serie, el
famoso MAX232, un robusto conector hembra Canon DB9, el cuarzo
y los condensadores de cerámica relativos para hacer el oscilador, el
botón de reinicio, y algunos otros componentes
El diodo 1N4148 conectado con el cátodo al pin 1 se usa para evitar
flujos de corriente inversa si desea continuar con la programación en
el circuito.
Para no pesar el diagrama de cableado, no se han informado todos los
streeps que están presentes en la PCB.

37
Las fuentes de alimentación de la parte lógica y la parte de
alimentación se mantienen separadas para evitar que cualquier
fluctuación o caída repentina de voltaje reinicie el micro. En la PCB,
las pistas rojas llevan la fuente de alimentación de + V CC a 5 voltios,
estabilizada gracias a la presencia del regulador de voltaje uA7805,
por lo tanto, en el terminal correspondiente podemos llevar un voltaje
máximo de 36 voltios que se llevará a +5.
Como puede ver en el diseño de la PCB, algunas partes activas están
seccionadas, si desea utilizar la placa de control en todo su potencial,
será necesario ejecutar algún puente. Al unir la vía verde a la izquierda

38
con la vía verde a la derecha, los catorce servomotores se alimentan al
voltaje presente en el terminal, típicamente 5 voltios obtenidos de la
fuente utilizada para la energía. El voltaje presente en este conductor
no genera corrientes compartidas con el circuito lógico porque son
administradas directamente por los circuitos de control y potencia de
los diversos servomotores que constituyen su potencia efectiva.
La pista roja visible en la parte inferior de la PCB es, en cambio, la
fuente de alimentación de los sensores analógicos, típicamente + 5V y,
por lo tanto, puede cortocircuitarse con cualquier punto de la fuente de
alimentación aguas abajo del regulador de voltaje. Hay sensores de
campo que deben alimentarse con voltajes distintos al estándar TTL
de 5 V, por ejemplo, 9 o 12 o incluso 24 voltios, que en cualquier caso
proporcionan una salida de traducción analógica de 10 o 5 voltios, es
para la gestión de estos casos que se prefería mantener esa pista
separada del resto del circuito.
En el presente proyecto se conectarán 5 potenciómetros, que ocultos
en la parte posterior del guante izquierdo emitirán una señal
proporcional en tensión a la posición de los dedos. Estas señales se
utilizarán como un comando de posicionamiento para los dedos de la
prótesis robótica de la mano derecha, o para colocar los 5
servomotores correspondientes conectados a los tendones de los
dedos respectivos.

39
En la imagen solo están conectados dos servomotores de los 14 que se
pueden conducir, uno está ubicado en el puerto B y otro en el puerto C
del micropic. Incluso si todos los actuadores están conectados, el
cableado permanece bien ordenado ya que los cables se conectan a la
placa en el mismo lado del microprocesador. Lo único que debe saber
es que el motor A se ubicará en el pin 21 y, por lo tanto, el más bajo
de la puerta B, que en el lado izquierdo del PIC está aproximadamente
en la posición central, por lo tanto, no nos engañamos por la posición
"arriba" asumida desde el pin 21 en el diagrama de cableado.
Siempre desde la foto podemos ver la presencia de un diodo LED
rojo, este se instaló para realizar una prueba de funcionamiento en
tiempo de ejecución. El programa de control de los 14 servomotores
contiene algunas líneas de código que inicialmente cambian el puerto
A como salida digital, por lo tanto, las entradas analógicas no están
activas en esta fase. Al mismo tiempo, se activa la salida RA0, a la
que se conecta el LED y se escucha el puerto serie. Lo que se espera
es que el LED se apague cuando llegue la cadena de ret @ P123. a
través de la cadena @ Q123 ret el LED se enciende nuevamente.
Para saber cómo enviar la cadena a través de serie, consulte la lectura
del capítulo "comunicación en serie" párrafo "uso de terminal
hiperterminal".
Debe enfatizarse que solo si el PIC se ha iniciado regularmente (y, por
lo tanto, la placa no tiene problemas de hardware y el 16F876 está
ejecutando su programa correctamente), el LED se enciende.
9 poli maschio
(all'interfaccia
PIC)
9 poli
femmi
na
(al
PC)
1 1
2 2
3 3
4 4
5 5
6 6
7 7
8 8

40
Comunicación en serie
El protocolo elegido para la comunicación entre la placa de control de
servomotores y la PC de control manual es el EIA RS232C, que es el
estándar en serie más antiguo pero al mismo tiempo más probado y
fácil de usar.
Cable serie
Para comunicarse con la placa de control de los servomotores, se debe
construir un cable de extensión en serie de acuerdo con el siguiente
diagrama:
Los cables llamados "módems nulos" no deben usarse porque no
funcionarán. En realidad, solo se requieren los conductores 2 (TX), 3
(RX) y 5 (tierra).
Coincidencia de los pines del conector de 25 pines - 9 pines:
Algunas PC tienen un conector hembra de 25 polos en lugar de un
conector macho de 9 polos para el puerto serie. Si no hay un adaptador
adecuado disponible, podemos construirlo siguiendo las
correspondencias que se muestran en la tabla a continuación.
Para conectarse a la PC, por lo tanto, se necesita un conector macho
con un cañón macho DB25 y un cañón DB9 hembra.
25 poli
(femmina sul PC)
9 poli
(maschio sul PC)
nome linea
RS232
2 3 TD
3 2 RD
4 7 RTS
5 8 CTS
6 6 DSR
7 5 GND
8 1 DCD
20 4 DTR
22 9 RI
9 9

41
La figura muestra el pinout del conector hembra del cañón DB9,
tendremos que prestar atención al pinout del conector macho porque
es simétrico.
Interfaz de adaptación de nivel TTL con MAX232
Esta interfaz utiliza un sistema integrado especial y proporciona
niveles de salida estándar adecuados para cualquier tipo de PC. Al ser
un integrado específico, también tiene el mejor rechazo de ruido y
protección contra descargas y cortocircuitos. Por otro lado, es una
solución más cara y engorrosa que las soluciones que usan transistores
o puertas lógicas simples..

42
La tarjeta de control de servomotores ya integra esta sección, como se
evidencia en el diagrama de cableado que se muestra en el capítulo
anterior.
Dato che il canale seriale RS-232 deve essere discretamente immune
ai disturbi, i livelli di tensione adoperati tra il DTE e il DCE, ovvero
lungo il cavo, sono diversi da quelli di tipo TTL o CMOS. Risulta
necessario traslare le tensioni per adattarle ai circuiti elettronici. Per
maggiori immunità ai disturbi esiste una variante dell'interfaccia RS-
232, che prende nome di RS-485, dove affianco ad ogni segnale, viene
riportato anche il suo complementare, esso costituisce il protocollo
seriale industriale.
Nella tabella si confrontano i livelli di tensione usati dallo standard
TTL-CMOS e RS-232.
TTL - CMOS RS-232
livello logico "0" +12 Volt (+6V...+15V)
livello logico "1" -12 Volt (-0V...-15V)
La comparación destaca que los voltajes son diferentes y mucho más
altos, para garantizar una buena inmunidad a las perturbaciones, y
además se invierten en polaridad.

43
El circuito integrado MAX232 es, por lo tanto, un convertidor de
voltaje e inversor.
La velocidad de comunicación de transmisión del circuito integrado
puede subir hasta 1Mbit / s para una longitud de cable de
aproximadamente 11 metros.
El MAX232 tiene 2 canales para la comunicación bidireccional RS-
232, como se puede ver mirando el pinout. También tiene la ventaja
de requerir solo + 5Vdc también para soportar el estándar RS-232 en
la transmisión. Esto es posible, gracias a dos etapas de convertidores
DC-DC, que es un refuerzo de voltaje de capacidad, de + 5Vdc a +
12Vdc; seguido de una etapa de inversión de polaridad, siempre a
capacidad, de + 12Vdc a -12Vdc. Estos voltajes también están
disponibles para otros usos en los siguientes pines: pin 2: + 12Vdc,
pin 6: -12Vdc. Y los condensadores presentes conectados al circuito
integrado permiten el funcionamiento regular de las etapas del
convertidor CC-CC, como se puede observar observando el diagrama
de aplicación, por ejemplo, se observa que el electrolítico en el pin 6

44
tiene la conexión a tierra positiva que tiene que manejar un voltaje
interno negativo. producida.
MAX232 pinout.
Puede ser útil explicar brevemente el significado del pinout del chip.
PIN DESCRIPCIÓN
1
Polo positivo del condensador para que el convertidor
de la bomba de carga genere el voltaje positivo
2
Salida de voltaje positivo de la etapa de duplicación de
voltaje de suministro
3
Polo negativo del condensador para que el convertidor
de la bomba de carga genere el voltaje positivo
4
Poste positivo del condensador para que el convertidor
de la bomba de carga genere el voltaje negativo
5
Polo negativo del condensador para que el convertidor
de la bomba de carga genere el voltaje negativo
6
Salida de voltaje negativo de la etapa de inversión de
voltaje de suministro
7 Canal de salida RS232 2
8 RS232 canal de entrada 2
9 Canal de salida RS232 2
10 Entrada de canal 2 TTL / CMOS
11 Entrada de canal 1 TTL / CMOS
12 Salida TTL / CMOS canal 1
13 RS232 canal de entrada 1
14 Señal de tierra
15 Salida RS232 canal 1
16 fuente de alimentación positiva

45
Uso de HyperTerminal
Hyperterminal è una console di “echo” di ciò che avviene nelle porte
di comunicazione del PC.
Principalmente es un software de comunicación utilizado para
conectarse a otras computadoras, por ejemplo a través de un módem
en serie, o con conexiones RS-232 con las cuales hacer el telnet. Para
usar HyperTerminal, el usuario necesitará conocer los detalles sobre la
computadora a la que desea conectarse, por ejemplo, el número de
teléfono si es a través de la banda de voz o la dirección IP si es a
través del canal de datos.
Se puede acceder a Windows HyperTerminal de la siguiente manera:
 Haga clic en START en la barra de tareas del escritorio
 Acceda al menú de todos los programas
 Click en Accesorios
 Haga clic en comunicaciones
 HyperTerminal haga clic en Siguiente para iniciar el
programa
En el primer inicio de la aplicación, se le pedirá que configure la
llamada identificando al usuario "información local del tipo en el que
estamos" y remota, o el número al que queremos conectarnos.
Tendremos que proporcionar información del tipo de país para llamar,
prefijo, la forma en que desea conectarse (módem / TCP), también
tendremos que indicar si el teléfono desde el que llamamos utiliza la
marcación por tonos o genera el número de pulso, o de la manera
anterior. Luego haga clic en Aceptar.
Cuando llega a la pantalla "Nueva conexión", se abre una ventana que
le permite elegir un nombre y un icono para la nueva sesión de
HyperTerminal. Después de estos pasos, el sistema de comunicación
está configurado para usar las líneas telefónicas; de hecho, al actuar
sobre el icono con esa forma, en la barra de herramientas de
HyperTerminal puede conectar o desconectar una llamada a otra
computadora.

46
HyperTerminal se puede usar para monitorear el estado del módem
conectado a la PC, incluso si hoy es una tecnología obsoleta. Los
detalles de cada conexión realizada con HyperTerminal se registran en
un archivo de registro. Leer este archivo puede ser una forma de
resolver problemas de conexión de módem.

48
En la siguiente imagen informamos el código ASCII extendido.

49
Descargue el programa en la memoria PIC

50
Programación ICSP
http://microchipc.com/PIC16bootload/index.php
En este párrafo, será necesario distinguir entre el gestor de arranque, o
un código .hex que se insertará en el PIC, y el descargador, o un
programa que se iniciará en la PC que permita cargar un programa
ejecutivo .hex en el Pic una vez que esté preexistente o precargado en
él. El gestor de arranque.
utilizando solo dos pines.
Algunos PIC pueden programarse ICSP a través de un solo voltaje de
5V, otros requieren que sea diferente de la fuente de alimentación
lógica y sea 13.8V.
El gestor de arranque es un programa utilizado para descargar
rápidamente un nuevo programa dentro del micro PIC. Una vez que se
ha configurado el gestor de arranque, la transferencia del archivo
.HEX se lleva a cabo en unos segundos con solo presionar un botón.

51
La maniobra de carga de arranque se realiza fácil y directamente en el
circuito, es decir, sin quitar el micro de la placa final.
Para el uso básico del gestor de arranque, ni siquiera es necesario
modificar la placa electrónica existente.
Cómo usar el gestor de arranque
El uso es inmediato e implica muy pocos preparativos preliminares.
La tarjeta de control del servomotor diseñada para esta aplicación ya
tiene terminales para la conexión al cable ICSP. Obviamente, el Pic
micro 16F876 o 16F876A debe estar presente en el zócalo y
normalmente alimentado.
Insertamos el cable RS232 en el puerto de la PC y en el otro lado
conectamos los 4 archivos correspondientes, dos de los cuales están
dedicados a la fuente de alimentación de programación y referencia de
tierra.
El programa que se incluirá en el PIC debe reservar una memoria alta,
es decir, los primeros 255 bytes para la asignación del cargador de

52
arranque. Para reservar esta memoria simplemente agregue una línea
de código al archivo fuente.
La maniobra de descarga comienza cuando hacemos clic en Escribir
en la máscara del descargador seguido de un reinicio de hardware de
la tarjeta de destino.
Después del reinicio, el gestor de arranque permanece activo durante
aproximadamente 0.2 segundos para permitir la carga del nuevo
código, durante este tiempo el puerto com estará ocupado. Estará
disponible nuevamente después de 0.2 segundos desde la liberación
del botón de reinicio o después de la transferencia completa del nuevo
código.
Sin embargo, el gestor de arranque debe cargarse en la memoria micro
Pic usando un programador, desafortunadamente este paso es
obligatorio, ya que obviamente el gestor de arranque no puede
cargarse solo, por lo que si no tiene un programador deberá contactar a
alguien que lo tenga disponible. Una vez hecho esto, te vuelves
independiente porque el programa se puede variar dentro del objetivo
usando el descargador.
Características del cargador de arranque
El gestor de arranque propuesto aquí es compatible con toda la serie
PIC16F87x. En particular, se ha probado con el PIC 16F870 /
1/3/4/6/7 y el 16F876, 16F876A, 16F877, 16F877A. A continuación
se muestra una lista resumida de las características técnicas:
Longitud 255 instrucciones asignadas en memoria alta.
Solo se necesitan dos cables para la comunicación: TX y RX. Esto lo
mejora en comparación con otros cargadores de arranque que, en
cambio, necesitan 5 conductores.
Funciona correctamente para 3.6864, 4.16 y 20Mhz de cuarzo.
Descargas de hasta 19200bps. Entonces, un programa se transfiere
completamente en segundos.
Puede escribir directamente en la EEPROM.
Admite todos los tipos de archivos hexadecimales, incluidos los de
ensambladores estándar, compiladores básicos, C y Pascal.
Compatible con cualquier tipo de circuito: no se requieren pin de
activación o puentes para activar el gestor de arranque.
Se proporciona el código fuente escrito por Petr Kolomaznik. ver la
página del gestor de arranque.

53
Conexión física del gestor de arranque
La conexión requiere un adaptador que conecte el puerto COM de la
computadora con el Micro PIC. Un adaptador en serie tiene la tarea de
convertir el estándar RS232 en los niveles TTL, -13V a + 5V y + 13V
a 0V. el PIC interactúa correctamente con estos niveles directamente
en su puerto serie de hardware integrado.
La construcción del adaptador se delega al usuario.
El esquema para las comunicaciones PIC >> RS232 se publica en
PICLIST.
Atención, lo que se necesita es una conversión en serie compatible con
el periférico de hardware UART presente en el PIC, que requiere una
forma de adaptación de los niveles de voltaje y su inversión. No se
puede hacer con resistencias simples, pero se obtiene fácilmente
usando un circuito basado en el circuito integrado MAX232. ver
PICLIST RS232 (http://www.piclist.com/techref/io/serial/ttl-
rs232.htm) circuitos de conversión. El esquema en cuestión ya está
integrado en la tarjeta de control de servomotores presentada en el
siguiente documento breve, por lo tanto, la conexión puede ser directa
a través del puerto serie equipado con el conector hembra DB9
incorporado.
Programador para PIC 16F876A
Para cargar el cargador de arranque en un nuevo PIC, necesita un
dispositivo de hardware llamado programador.
En el mercado es posible encontrar numerosos programadores
adecuados para el PIC16F876A y 877A, con costos a menudo
significativos.
En esta sección le mostraremos cómo hacer una versión ProPic2 de la
misma.

54
El diagrama de cableado es el siguiente:
El micro PIC16F876 tiene el siguiente pin -> coincidencias de señal:
piedinatura micro PIC16F876
SDA 15
SCK 14
Vcc 20
GND 19-8
Vpp 1
El circuito usa un puerto paralelo, los pines indicados para la conexión
al puerto se refieren a un conector de tipo Centronics (hembra) que
permite el uso de un cable paralelo normal de las impresoras.

55
Esta fuente de alimentación simple capaz de suministrar 13.2V y 5V
está integrada en la PCB:
El circuito permite programar todo el PIC 16F8xx. Las conexiones
para el PIC 16F877A son las siguientes:

56
El prototipo del circuito realizado en una base fotosensible es visible
en la imagen a continuación, los enchufes para el PIC 16F877A de 40
pines y el PIC16F876A de 28 pines son fácilmente accesibles para
facilitar las numerosas operaciones de inserción y extracción de los
procesadores a programar.

57
Las dimensiones de la PCB son 110x70 mm, solo hay un terminal al
que conectar indistintamente un voltaje directo o alternativo, gracias a
la presencia del puente de diodos. La única limitación en las fuentes
de alimentación es que es al menos un par de voltios más alto que el
Vpp, por lo tanto, es aconsejable mantenerlo en un rango entre 15 y
aproximadamente 20 voltios. No habrá polaridad a respetar en el
terminal de la fuente de alimentación porque estos eventualmente se
desviarán del puente.
Cualquier transformador que se conecte al terminal puede tener
dimensiones bastante pequeñas, 3VA ya es suficiente.

58
En la foto vemos un ejemplo del programador para PIC16F876 / 877,
con un marcador indeleble, los nombres de los PIC que se ingresarán
para la programación se han reportado junto a los enchufes. Observe
en primer plano la palabra "propic2" que corresponde al elemento que
se seleccionará en el software que se utilizará para insertar el
programa en el PIC.
El PCB alberga dos enchufes, uno con 28 pines y otro con 40,
respectivamente para la imagen 16F876 y 876A y para el PIC 16F877.
El circuito es muy simple y no tiene protección, así que evite
absolutamente insertar el PIC en presencia de energía o peor mientras
se establece la comunicación. descuidar esta advertencia podría hacer
que se rompa el microPIC. también evite insertar los dos PIC en los
dos enchufes al mismo tiempo porque el dispositivo no puede
distinguir con quién se está comunicando.

59
En esta segunda foto, el conector de cañón hembra de 25 pines que se
conectará al puerto paralelo de la PC se resalta y configura de acuerdo
con el estándar utilizado por los cables centronics. En el lado
izquierdo, los reguladores de voltaje 78L12 y 78L05 son claramente
visibles, útiles para estabilizar el suministro y el voltaje de
programación de los PIC

60
Los servomotores
Un servomotor es un pequeño actuador cuyo eje está controlado
angularmente. Esto puede llevarse a ubicaciones específicas enviando
señales codificadas.
Mientras haya una señal codificada en la línea de entrada, el servo
retendrá la posición angular del eje. Cuando la señal codificada
cambia, la posición angular del eje varía. En la práctica, los servos se
utilizan para colocar superficies de control, como pequeños
elevadores, aletas, timones modelo, etc.
Además, los servos se usan en juguetes controlados por radio y
lógicamente en robots. Los servos son muy útiles en robótica
miniaturizada, ya que los motores son pequeños, como vemos en la
foto de arriba. Integran un circuito de control que consiste en un anillo
cerrado que detecta el ángulo del eje, son muy potentes debido a su
pequeño tamaño. Un ejemplo de un servo es el HS-300 de Hitec, que
tiene un par de 3 kg / cm, por su pequeño tamaño es bastante potente.
Este modelo ofrece una potencia proporcional a las cargas mecánicas
aplicadas. Un sirviente, por lo tanto, disipa poco poder.
La figura siguiente muestra la composición interna de un motor de
este tipo, los circuitos de control, el motor, el eje, los engranajes y la
caja son claramente visibles.
Los tres cables de conexión externos son claramente visibles. Uno es
para la fuente de alimentación roja Vcc (+ 5 voltios), el otro para la
masa GND

61
generalmente negro, y el cable blanco es el cable de control. El cable
de control puede ser azul o amarillo según el fabricante.
Un servomotor desmontado.
Modo de funcionamiento del servomotor.
El sistema consiste en un circuito de retroalimentación que incluye
partes mecánicas y partes eléctricas / electrónicas, típicamente estas
son una tarjeta de control electrónico con una entrada analógica,
comparadores y un puente H para invertir el motor de CC. que casi
siempre está equipado con el servo (muy raramente con un motor de
CA especialmente para aplicaciones pequeñas), una cadena cinemática
o un conjunto de engranajes para aumentar el par al eje y reducir las
rpm, y un potenciómetro lineal para detectar La posición de la misma.
En la fotografía vemos el potenciómetro instalado a la derecha del
motor de CC y el conjunto de engranajes (desmontados) que deberían
cerrar la cadena de control.
El potenciómetro permite que el circuito de control supervise el
ángulo de corriente del servomotor. Si el eje está en el ángulo recto,
entonces el motor se apagará, si el circuito ve que el ángulo no es
correcto, el eje girará hasta que alcance el ángulo impuesto por el
comando, esto está girando en la dirección que en el complementario .
Por lo tanto, el motor nunca estará realmente apagado porque hará
oscilaciones, aunque sean estrechas, alrededor del punto de
posicionamiento. La velocidad del control y el ancho de la banda en la

62
que el motor puede oscilar alrededor del punto de posicionamiento
(zona de muerte) constituyen la bondad del servomotor. El servoeje
puede girar hasta 180 o 270 grados, lo que depende del modelo.
En aplicaciones normales, se utiliza un servo para controlar el
posicionamiento angular entre 0 y 180 grados. Obviamente, un
servidor no puede ir a la posición ordenada si está sujeto a un par
resistente aplicado al eje mayor que las especificaciones del
fabricante. El voltaje se aplica durante un tiempo proporcional a la
distancia que debe recorrer el árbol. Entonces, si el eje tiene que
recorrer una gran distancia, el motor irá a una velocidad muy alta,
pero si ya está cerca del punto de ajuste, el motor se moverá más
lentamente. Esta técnica se conoce como control proporcional.

63
Proporcione el ángulo de posicionamiento al servomotor.
El tercer cable se usa para pasar la esquina al motor. Este ángulo está
determinado por la duración de un pulso monoestable que se aplica al
cable de control. Esta técnica se llama Modulación de pulso
codificada (PCM). El servidor espera recibir un pulso de 20
milisegundos (0.2 seg). La longitud temporal del pestillo de pulso
monoestable determina las rpm del motor. Un pulso de 1.5 ms, por
ejemplo, hará que el árbol se posicione a una altitud de 90 grados
(llamada posición neutral). Si el pulso es inferior a 1,5 ms, el motor se
acercará a 0 grados. Si el impulso es mayor a 1.5ms, el árbol se
acercará a 180 grados.
Como se ve en la figura, la duración del pestillo indica el ángulo del
árbol (dibujado como un círculo verde con una flecha). Aclaramos que
las ilustraciones y los tiempos reales dependen del fabricante del
servomotor. El principio, sin embargo, es el mismo para todos.
Para servos Hitec: 0.5 ms = 0 grados, 1.5 ms = 90 grados y 2.5 ms =
180 grados.
0 GRADOS (todos a la izquierda)
90 GRADOS NEUTROS (centro)
180 GRADOS (de acuerdo)
Modo de control
Para controlar un servo, se envía un cierto ángulo al tercer conductor,
medido desde cero grados. Para enviar la esquina, se lanza una serie
de impulsos a través del cable de control. En un tiempo de impulso
ON, se impone el ángulo a posicionar, 1 ms = 0 °, 2 ms = grados
máximos (aproximadamente 120 °) y un valor entre estos extremos se
traduce en un ángulo de salida proporcional. Generalmente se
considera que en 1.5ms corresponde a la posición "central". Los
fabricantes recomiendan usar el rango de 1 ~ 2 ms, pero se puede usar
un pulso de 2 ms o incluso mayor para tener un ángulo de salida
superior a 180 °. El factor limitante es el valor máximo del
potenciómetro, así como los límites mecánicos tanto del eje como de
los engranajes. Un ruido un tanto agudo indica que el sirviente está
siendo forzado demasiado, más allá de su capacidad de acoplar e
inclinarse. El tiempo de apagado en el servo no es crítico, se puede

64
establecer en 20 ms. Hemos utilizado entre 10ms y 30ms. Esta vez no
es una restricción que debe respetarse estrictamente, puede cambiar de
un impulso a otro.
Los pestillos altos que ocurren con frecuencia en el tiempo de
APAGADO pueden interferir con la sincronización interna del servo y
pueden causar un sonido o vibración en el eje. Si la longitud del pulso
es superior a 50 ms (siempre depende del fabricante), entonces el
servo podría estar en modo SLEEP entre los dos pulsos contiguos. En
estas condiciones, el servo comienza a funcionar con pequeños
movimientos y el rendimiento no sería excelente. En la imagen hay un
ejemplo de la señal que debe recibir un servidor:
Por encima del tiempo OFF cambia con la evolución temporal. Esto
no tiene efectos negativos si el pulso está entre 10 ~ 30 ms. El tiempo
de ENCENDIDO determina la posición del eje. El usuario del servo
debe tener cuidado dado que hay servomotores con polaridad de pulso
invertida (es decir, donde se determina el tiempo de apagado para la
posición y no el tiempo de encendido), actualmente este tipo de motor
no está disponible comercialmente. También hay motores en los que
el centro tiene una posición diferente y rangos de tiempo diferentes.
En estos casos solo tenemos que cambiar la longitud o la polaridad del
pestillo.
Cómo mover el servo por ejemplo 30 °
Para moverse a 30 grados, se calcula la amplitud del impulso:
En 0 ° = 1ms, 120 ° = 2ms => 30 ° = 1.16ms. Con relación lineal.
Por lo tanto, si continúa enviando un impulso de 1.16 ms, el árbol
cambia a 30 grados desde la posición actual.
Si una fuerza externa que intenta bloquearlo actúa, el servo realiza una
resistencia activa (si el eje se mueve desde el exterior, el circuito
mueve el motor para corregir el error devolviendo el eje al conjunto de
cuotas según un concepto de retroalimentación negativa). Una vez que
se ha alcanzado la cuota deseada, los impulsos también se pueden

65
detener. Después de aproximadamente 50 ms (siempre depende del
servo) de latencia de transmisión al cable de control, el servo se apaga
y permanece en posición solo gracias a la fricción y resistencia
colocadas por la cadena cinemática.
Circuito de servomotor
Para comenzar a comprender el funcionamiento y la conducción de los
servomotores, podemos utilizar este circuito. En realidad, es un
circuito para "jugar" con los servomotores, pero es útil para las
comprobaciones funcionales o para probar un servo ya conectado en
un robot. Lo primero que debe usar este controlador es visualizar el
impulso enviado al servo con un osciloscopio y luego usarlo como
modelo para reproducirlo a través de un software cargado en un
microcontrolador.
Usando el FidoCad se obtuvo el siguiente soporte de PCB. Como de
costumbre, el color rojo indica la fuente de alimentación Vcc más 5
voltios, el negro el suelo, el azul las pistas normales en el lado de
cobre. El streep de tres pines visible en el lado izquierdo respeta la
polaridad estándar de la mayoría de los servomotores para realizar la
prueba, por lo que será suficiente insertar el enchufe hembra de tres
terminales del servo directamente en estos pines teniendo cuidado de
sostener el conductor de señal (generalmente azul o amarillo) en el
lado indicado por la palabra "signo".

66
El potenciómetro de ajuste tendrá los dos terminales laterales
conectados a los soportes directamente conectados a las resistencias,
el cursor o el terminal central se soldarán al soporte presente en el pin
7 del circuito integrado.
Este circuito utiliza un 'Timer' integrado NE555. fabricado por
prácticamente todos los fabricantes de componentes. El esquema
interno se encuentra en los manuales de ST, National, Motorola y
otros, con los valores de las resistencias / condensadores calculados
con las fórmulas apropiadas. El potenciómetro cuyo eje es controlado
por el usuario ajustará los tiempos de cierre monoestable a los que
corresponde la posición del servo. La señal de salida del IC (pin3) se
invierte en los niveles lógicos, por lo tanto, el transistor se ha
insertado para invertirlo. El BJT se conectó en modo 'colector común'
y se mantuvo en la zona de saturación (por lo tanto, funciona en modo
ACCESO o APAGADO), invirtiendo los niveles lógicos del pin 3. Se
puede usar cualquier transistor npn (en nuestro ejemplo usamos un
C1959Y).
A continuación se muestra la lista de componentes:
R1: 220K
R2: 15K
R3: 10K
R4: 10K
P1: 10K
C1: 100nF
C2: 100nF
V1: 4~6V
4 baterías AA o use una fuente de alimentación de 5 voltios y use
cualquier transistor npn para señales pequeñas.
El circuito es muy compacto y se puede insertar en un pequeño
recipiente de plástico al cual se le debe agregar una batería de 9

67
voltios y el regulador relativo uA7805, un mini interruptor, un LED
para indicar el encendido y, por supuesto, el potenciómetro en
miniatura con el relativo perilla. El conector de 3 clavijas en el cual
los terminales del servomotor a probar deben sobresalir del
contenedor.
Como se muestra en la foto en una base de dimensiones estándar de
100 x 160 mm, gracias a las dimensiones contenidas hay hasta 14
muestras del servotest.

68
Otro uso del circuito del servocontrolador.
Hasta ahora, siempre hemos mencionado los servomotores
miniaturizados para el modelado, ya que pueden usarse en muchas
áreas de la robótica hobby, en realidad, la limitación del par
disponible en el eje podría impedir su uso correcto en aquellos casos
en los que es necesario generar "potencia muscular simulada". por
ejemplo en un humanoide de tamaño natural. Aunque el circuito
electrónico del servocontrol permanece sin cambios, la sección de
potencia para la inversión del D.C. apropiado para la pareja que
necesitará desarrollarse. En los siguientes capítulos se presenta un
puente H capaz de soportar hasta 8 amperios hechos con 4 tonos de
potencia. El problema de un motorreductor adecuado para controlar un
grado de libertad de esta entidad es la imposibilidad absoluta de
reposicionamiento manual, de hecho, el eje externo será muy difícil de
mover. Obligar, por ejemplo, al brazo humanoide a colocarlo en la
posición de estacionamiento en ausencia de potencia podría significar
daños a la estructura mecánica de la articulación. La operación se
vuelve simple si desconecta temporalmente el circuito "conductor"
que posicionará el motor a la altitud deseada actuando sobre el
potenciómetro. Por supuesto, la batería de 9 voltios integrada en la
caja de circuitos puede no ser suficiente, pero en este caso se puede
conectar un generador apropiado al terminal de tornillo, obviamente
respetando la polaridad correcta

69
Colores estándar de los cables del servomotor.
Los servocables tienen colores según el uso, como en la leyenda del
diagrama anterior. Incluso el aficionado Hitec, los criados de Futaba
usan la misma notación. JR y Graupner tienen el cable de control
naranja. Otros como Sanwa (Airtronics) tienen la línea azul GND.
Todos los otros motores Sanwa tienen cables negros, con una línea
roja al lado. La línea con la línea es el Vcc, el siguiente es GND y el
último es el cable de control (esta notación es diferente de los motores
Futaba)
Hitec, Futaba o Hobbico tienen la siguiente notación:
Señal de control (amarillo o blanco)
Vcc (rojo)
GND (negro).
Los números y las posiciones de los cables en el diagrama son
arbitrarios, pero debe verificar su servidor antes de conectarlo.
Revertir la señal de potencia puede dañar el servomotor.
Fuente de alimentación
Los voltajes requeridos son aquellos que proporcionan un paquete de
baterías NiCd de 4x1.2V; es decir, 4.8V. En la práctica, este nivel
puede variar mucho. Algunas empresas de servos producen paquetes
de 5 unidades de NiCd, con un voltaje de 6V, pero suministran 6.5 ~
7V recién cargadas. Futaba ofrece la especificación del servo
(velocidad / par) para 6V y consideramos que 7V es un máximo
'seguro'. También suponemos que los servos funcionan con una
batería de NiCd de 4,4 V y 4 unidades, esto significaría que la
respuesta es un poco lenta. Por lo tanto, el rango de trabajo es correcto
entre 4,4 y 7 V, a elección del usuario en función de la necesidad de
velocidad en respuesta o duración del servicio. A partir de las pruebas
realizadas, se recomienda alimentar los servomotores de 5V. Puede
usar una fuente de alimentación de 5V, o usar circuitos reguladores,
como el 7805. La corriente requerida depende del tamaño del servo y
del actuador de CC que contiene. Normalmente, el fabricante dice cuál
es la corriente requerida por su producto. Obviamente, esta
información es muy variable cuando varios servos se mueven al
mismo tiempo. En cualquier caso, la corriente depende principalmente

70
del par utilizado por el motor y puede exceder 1A si el servo está
atascado, obviamente refiriéndose al producto comercial para
aplicaciones de hobby.
En aquellos casos en los que tiene la intención de utilizar un
servomotor construido ad hoc para una aplicación profesional, es
mejor medir las especificaciones realizando las comprobaciones de
voltímetro adecuadas.
Versión dedicada del servomotor.
Todos los servomotores cumplen con el diagrama de bloques que se
muestra arriba, por lo tanto, forman un anillo cerrado por una cadena
cinemática formada por una reducción de engranajes generalmente en
nylon o metal. Las partes estrictamente eléctricas y electrónicas son el
actuador D.C., la electrónica de control, el sensor de posición que
generalmente consiste en un potenciómetro que transduce un ángulo
en un valor de voltaje analógico. No hay nada que impida que el
transductor sea un codificador capaz de proporcionar información
digital directamente. Aunque en los productos comerciales el
potenciómetro está casi siempre dentro de la caja que constituye el
cuerpo del servomotor, puede mantenerse fácilmente afuera sin
comprometer el funcionamiento del dispositivo. Obviamente en este
caso se pierde la impermeabilización, una característica esencial de
algunas aplicaciones de modelado.

71
Hay varios circuitos integrados en el mercado que hacen que el
circuito de control del servomotor con algunos otros componentes de
contorno, en la versión dedicada del servomotor se decidió utilizar el
M51791AL porque parece ser utilizado con gran éxito por uno de los
principales fabricantes de servomotores.
Como se puede ver en el diagrama, la señal del transductor ingresa al
pin 6 del circuito integrado donde se convierte y se divide en
compartimientos con la señal PWM falsa, también convertida, que
llega desde la tarjeta micro PIC. El resultado de las comparaciones son
dos señales de comando hacia adelante y hacia atrás del actuador y un
tercer estado lógico que corresponde a la ausencia de comando en
ambas salidas. Cuando se genera el tercer estado, el motor se apaga,
pero en casos reales donde se aplica un par externo al eje, es una
condición rara, de hecho, el motor oscilará en una banda más o menos
estrecha alrededor del punto de ajuste generando el típico zumbido
que siempre acompaña al funcionamiento de los servomotores.

72
Intentando mover el eje de un servoalimentado y llevado a la altitud
con las manos, tendrá la impresión de que hay un par de resistencia
continuo tanto en una dirección como en la otra, es decir, excepto por
una pequeña vibración que el motor está bloqueado.
El cable que normalmente es azul y que constituye la señal de
comando del servomotor entra en el pin 3, aquí está el PWM falso
que, como se sabe, tendrá un tiempo de enganche alto (el ciclo de
trabajo si fuera un PWM real) proporcional al ángulo en el que se va a
posicionar el eje.
El diagrama de cableado del servomotor dedicado se ha elaborado con
el FidoCad para obtener la PCB suprayacente. El circuito integrado
M51791AL en la versión con carcasa SIP14 es visible en el lado
izquierdo. También hay una versión dual en línea (D.I.L.) pero en este
caso el diseño tendrá que ser rediseñado. En la parte superior derecha
vemos el puente H integrado que está hecho con 4 NPN BC337 tipo
BJT puede soportar más de 1 A con corrientes de saturación del orden
de 2 mil amperios. Si se necesita un puente aún más robusto, el puente

73
TIP122 darlinghton que se presenta a continuación se puede
interconectar.
La interfaz con este circuito se llevará a cabo simplemente no
montando el BC337 y tomando las señales directa e inversa
directamente aguas arriba de las resistencias de 330 ohmios
actualmente conectadas a la base. Estas resistencias deben pasarse por
alto porque las correctas ya están presentes en el circuito del puente
reforzado. Si no desea cargar demasiado la salida micropática a la que
está conectado el servo circuito, también podríamos desconectar los
dos LED rojos y verdes que indican la dirección de desplazamiento,
evitando lanzar 1 miliamperios a través de ellos, un valor que
corresponde casi el 50% del valor mínimo que se debe llevar a la base
de un TIP122 para saturarlo.
En la foto vemos el prototipo del servomotor montado y probado con
un motorreductor de la compañía de micromotores.
Este actuador tiene un voltaje de armadura nominal de 12 voltios
continuos y una corriente de estado estable de aproximadamente 50
mil amperios. La velocidad de rotación es de 66 rpm. El pequeño
atractor visible a su izquierda es el que se usa normalmente en el
modelado de servomotores, la diferencia en la medición puede darnos
una estimación indicativa del par motor más alto producido.

74
Motorreductor MG-S-3736-03-90
- voltaje de 12V
- Velocidad 66 rpm
- Par nominal 7 Kg cm
- Dimensiones: diámetro 37 mm, longitud 72 mm
Mesa de reducción
El fabricante del motorreductor pone a disposición la tabla de
reducciones que permite al cliente final configurar la cadena
cinemática de la manera más adecuada para sus necesidades. Las
unidades de medida de referencia son el par en kilogramos por
centímetro [kgcm] y la velocidad en revoluciones completas por
minuto [rpm]. Tampoco tienen importancia secundaria la información
relacionada con el suministro de la armadura en voltios continuos [V
CC] y la absorción en miliamperios en el eje descargado o en el par
resistente nominal aplicado al eje [mA].
La relación de reducción, o relación de reducción, es el parámetro de
referencia que se debe proporcionar al realizar el pedido.

75
Puente H reforzado
Si se instalan motores de CC más robustos, es necesario fortalecer el
puente H, para este propósito el circuito simple que consta de 4
transistores darlighton TIP122 es muy adecuado. Es una configuración
bastante clásica que permite la inversión de los motores de corriente
continua con excitación de imán permanente.
Los TIP122 son transistores muy robustos que traen una corriente de
más de 8 amperios al colector capaz de manejar cualquier aplicación
de potencia media.
Las señales de voltaje que conducen la dirección de desplazamiento
(hacia adelante o hacia atrás) están adaptadas con resistencias de base
adecuadas que permitirán que los 10 mA necesarios para que la
saturación del TIP122 pase a través de la base.
La velocidad de conmutación típica de los transistores Darlinghton
también permite el pilotaje con señales de tipo PWM, por lo tanto, el
circuito también es adecuado para la regulación de la velocidad del
motor teóricamente conectado a él sin pérdida de par motor.

76
Dos L.E.D. indican la dirección de desplazamiento, verde (motor en
marcha hacia adelante) rojo (motor en marcha atrás).
La tabla muestra los valores más apropiados de las resistencias base
para la conexión a una placa de microprocesador, a una placa genérica
de 12 voltios o a un controlador industrial (P.L.C. a + 24 voltios
D.C.).
tensioni di comando più classiche.
5 Volt 330 Ohm
12 Volt 1 K Ohm
24 Volt ( comando da
PLC )
2,2 KOhm

77
El diagrama de cableado es una configuración de puente típica que a
menudo se llama en los textos electrónicos del puente H.
El circuito impreso de la interfaz de marcha atrás es muy compacto
como podemos ver en la figura.
La foto muestra un espécimen ensamblado y probado del circuito. En
este caso, los cuerpos metálicos del TIP122 no deben cortocircuitarse
con un disipador de calor porque están conectados internamente al
colector del BJT, como se ve en el diagrama de cableado, esto
conduciría a un mal funcionamiento seguro y destructivo.

78
Las dimensiones generales de este circuito son solo 55 mm x 33 mm.
Sistemas sensoriales
Para que la extremidad sea lo más "humana" posible, debe estar
equipada con al menos los sentidos principales que permitan al
sistema de control distinguir si el objeto agarrado está caliente o frío,
o si el agarre es seguro o lábil.
Sonda AD590
Las sondas utilizadas para medir la temperatura son las AD590, deben
conectarse con un cable blindado con dos conductores internos (un
cable para cada sonda si tiene la intención de desplazar más de uno en
las distintas posiciones de la prótesis). Incluso puede alcanzar 10 m de
longitud, están controlados por corriente, por lo que la longitud del
cable no debe influir. La so
 K, por lo tanto, con una resistencia de 1Kohm, habrá una caída de
voltaje de las piezas a 1mV /  K.

79
Recomiendo calibrar las sondas en comparación con un termómetro
de mercurio bastante preciso,
detectar diferentes temperaturas (al menos 6 valores) abarcando toda
la excursión posible que se espera registrar.
Las lecturas deben realizarse registrando los valores de los códigos
binarios en la salida del convertidor AD que se pueden obtener
ejecutando las rutinas readtemp1 (sonda seca) readtemp2 (sonda
húmeda). Este último debe estar seco cuando está calibrado. Se
recomienda leer los valores -5 ° C, 0 ° C, 7 ° C, 15 ° C, 25 ° C, 35 ° C.
El rango se puede ajustar según sus necesidades, o se pueden agregar
otras adquisiciones de referencia.
Traducción y condicionamiento
La adquisición del valor de la temperatura ambiente, la transducción
en corriente eléctrica y la manipulación de la señal adquirida, se
llevará a cabo mediante un solo circuito, cuyo diagrama se muestra a
continuación:
Todo el circuito se puede ver dividido en tres secciones principales:
a) Transductor AD590 con circuito de acondicionamiento
b) etapa del amplificador en configuración no inversora con
función offset
c) etapa del amplificador en configuración diferencial
Comencemos analizando la sección 'b)' del circuito, con el objetivo de
obtener un informe general que nos brinde información sobre los

80
valores asumidos por Vo 'y el tipo de relación que lo une a Voff
(voltaje de compensación).
reemplazando los valores:
Por lo tanto, en la salida de la sección b) del circuito hay un voltaje Vo
= 0.25 voltios. Por lo tanto, podemos simplificar todo el circuito de la
siguiente manera:

81
En cuanto a la sección a) del circuito, consta de un transductor
AD590, un condensador de 10 (micro-Farad) con una resistencia de 1
(kilo-Omh) en paralelo.
Pinout AD590 (transductor de temperatura de dos
terminales):
El circuito integrado AD590 es un transductor de temperatura de 2
terminales, emite una corriente directamente proporcional a la

82
temperatura absoluta, con una sensibilidad de 1 (microamperio) / ° K.
Para fines de calibración, es importante subrayar que a una
temperatura de 25 ° C
(298.2 ° K) el IC (circuito integrado) proporciona una corriente de
salida de 298.2 A.
El AD590 puede ser alimentado con voltajes que van desde 4V a 30V
y le permite detectar temperaturas que van desde -55°C ( 218°K ) a
+150°C ( 423°K ).
Al suministrar una corriente en la salida, el transductor es insensible a
las perturbaciones de voltaje que podrían ocurrir a lo largo de las
líneas de conexión del AD590 al circuito y, por esta razón, es
particularmente adecuado para mediciones de temperatura remotas.
Para simplificar el análisis, es posible no tener en cuenta el
condensador, cuyo propósito es atenuar las perturbaciones en la señal,
reduciendo el circuito de transducción a AD590 solo con la resistencia
1 (Kilo-Ohm) en paralelo; por lo tanto, se puede comparar con un
generador de corriente real, que suministra una corriente proporcional
a la temperatura de acuerdo con la siguiente relación:
sustituyendo obtienes:
También es posible reemplazar el transductor - agrupamiento de
resistencias con un generador de voltaje que suministra un d.d.p. igual
a la caída de voltaje a través de la resistencia R1, en este caso el V1
(voltaje a través de los cables de R1) se obtendría de la siguiente
fórmula:

83
Por lo tanto, el circuito general puede experimentar una simplificación
adicional, reduciéndose a una sola etapa de amplificador en una
configuración diferencial, correspondiente a la sección c) del circuito:
También en este caso, en el análisis se puede despreciar la influencia
del condensador, por lo tanto, la relación final de entrada-salida será la
siguiente:

84
reemplazando los valores:
Según el informe final, V1 se amplifica 57 veces y se le agrega un
desplazamiento negativo de 14V.
Analicemos ahora el rango de variabilidad de V1, para comprender en
consecuencia los valores dentro de los cuales Vo puede oscilar '':
para resumir:
de la misma manera calculamos el valor mínimo que puede ser
asumido por V1:

85
resumiendo:
por lo tanto:
por lo tanto, determinamos los valores dentro de los cuales se incluye
Vo '' (voltaje de salida):
Para que TTL sea compatible con la salida del circuito, es posible
introducir una resistencia con un diodo Zener de Vd = 4,7V entre la
salida y la tierra para limitar Vo '' a valores entre 0V y 5V ; sin
embargo, reduciendo así el rango de valores detectables, a
temperaturas entre -28 ° C (245 ° K) y 60 ° C (333 ° K).
Valores teóricos de las transducciones:
Temperatura (°C) Temperatura (°K) I1 (mA) V1(V) Vo''(V)
-5°C 268°K 268 0,268 1,27
2°C 275°K 275 0,275 1,40
26°C 299°K 299 0,299 3,04
60°C 333°K 329 0,320 4,70
sensor de presión XFPM 115KPa
El sensor de presión XFPM 115KPa de Fujikura proporciona un
voltaje proporcional a la presión aplicada de 4.083 V a 1013 hPa con
variaciones de 3.82 mV por hPa. Se adquiere a través de un

86
amplificador diferencial simple que amplifica estas variaciones
aproximadamente 12 veces (relación 820k / 56K). El potenciómetro
de 22K se usa para centrar las variaciones dentro de la fuente de
alimentación de 5V.
Todas las resistencias tienen una tolerancia del 5%..

87
Celdas de carga miniaturizadas
Fuentes de alimentación para lógica y potencia.
Antes de presentar el diagrama eléctrico del proyecto, es necesaria al
menos una comparación rápida entre las características de una fuente
de alimentación lineal y una de conmutación. Este último es más
eficiente que el tipo lineal, por lo que para la misma potencia de salida
es posible optar por un transformador y disipador de calor más
pequeños y, por lo tanto, más baratos. Obviamente, también beneficia
el tamaño y el peso del producto terminado.
Lineare Switching
Para una regulación óptima, la caída
mínima debe ser de al menos 5
voltios en 4A.
El voltaje nominal del
transformador debe ser de al menos
14 Vnom para obtener en cualquier
condición de tensión un sello del
suministro de energía sin caídas de
voltaje.
La potencia disipada por la cascada
de componentes desde la fuente
hasta la salida es
Pd = (Vnom-Vo) Io = 36W
el disipador de calor necesario para
eliminar el calor tendrá una
resistencia térmica
Rth = 0.8 ° C / W
La potencia suministrada por el
transformador debe valer:
Pdiss = 14 x 4 = 56 W
Por lo tanto, deben dimensionarse
para:
Pd = 56 / 0.9 = 62 VA
Suponiendo el mismo voltaje
nominal de 14 Vnom, la hoja de
datos del circuito integrado L296
indica que la potencia disipada en
este caso es de solo 7W.
Esta potencia se disipa en solo dos
elementos, el circuito integrado L296
y el diodo de recirculación (en el
diagrama BPW80).
De ello se deduce que el
transformador puede tener un tamaño
de alrededor de 30 VA y el disipador
de calor debe tener una resistencia
térmica de alrededor de 11 ° C / W.
Esta comparación destaca que el
regulador de conmutación L296
permite un ahorro de
aproximadamente el 50% en el costo
del transformador (en dinero y
espacio) y una ventaja impresionante
de 80 - 90% en el costo del disipador
de calor
También debe considerarse que el
circuito integrado pone a disposición
una gran cantidad de opciones que, si
se implementan con componentes
discretos, requerirían gastos
adicionales.
Finalmente, debe tenerse en cuenta
que gracias a su baja disipación de
potencia, L296 es el componente
ideal para trabajar en pequeños
chassies.

88
El circuito integrado L296 está alojado en una carcasa de plástico
MULTIWATT® de 15 pines, que también incluye su sección de
potencia y un regulador p.w.m. También se puede utilizar para
conducir motores de CC de pequeña y mediana potencia. Esta sección
pwm está controlada por un oscilador implementado internamente
capaz de generar una señal de hasta 200 Khz. La sección de potencia
puede suministrar hasta 4 amperios a la carga y el voltaje es ajustable
de 5,1 voltios a 40 voltios, mientras que el voltaje máximo con el que
se debe alimentar no debe superar los 46 voltios. Con una disposición
de circuito, es posible ajustar el voltaje a 0 voltios o incluso generar
voltajes negativos, por lo tanto, es posible construir fuentes de
alimentación duales o salidas multinivel. La capacidad de disipación
de calor del dispositivo es muy alta, de hecho, la resistencia térmica es
muy baja, solo 3 ° C / W entre la unión y el cuerpo metálico en
contacto con el disipador de calor. Toda la ruta térmica entre la junta y
el entorno a través del punto de contacto entre el cuerpo metálico del
componente y el disipador de calor permanece por debajo de
35 ° C / w.
La figura a continuación muestra el pinout (conexión interna de los
cables) del L296 integrado, en particular, se destaca que la aleta de
enfriamiento está conectada eléctricamente al pin 8, por lo tanto, el
disipador de calor externo necesario se conectará y se equipará a
tierra.

89
El fabricante SGS-Thompson proporciona la siguiente tabla que aclara
la funcionalidad de cada pin del circuito integrado.
Advertencia: una característica de las fuentes de alimentación
conmutadas es que no están operativas en ausencia de una carga
aplicada a la salida, en este caso el L296 integrado se enciende solo si
la corriente mínima extraída de la salida es de 100 mA.

90
El transformador de enchufe central puede ser reemplazado por un
transformador de devanado único con voltaje en el secundario no
menor a 15 Vca, pero en este caso los dos diodos BY251 tendrán que
ser reemplazados por un puente compuesto preferiblemente por cuatro
de ellos.
En el diagrama de cableado hay dos puntos donde debe proceder con
un dimensionamiento, el punto de regulación y el punto de reacción
inductiva que consiste en la inductancia de 300 uH. Para el ajuste de
salida de 5.1 a 15, la serie del potenciómetro de 5K con la resistencia
de 2.2k es correcta, pero si desea hacer una versión de voltaje fijo,
puede reemplazar el grupo con una serie dimensionada como en mesa.
Valor de las resistencias divisorias para Vo fijo
Vo R a massa R a +Vcc
12 Volt 4,7 KΩ 6,2 KΩ
15 Volt 4,7 KΩ 9,1 KΩ
18 Volt 4,7 KΩ 12 KΩ
24 Volt 4,7 KΩ 18 KΩ
El dimensionamiento de la inductancia colocada en serie en la salida
procede de acuerdo con la tabla que utiliza secciones estándar de
alambre de cobre y núcleos toroidales de metal estándar. siguiendo
estas sugerencias obtendrá el valor de 300 uH requerido por el
proyecto
Tipo di core n° avvolgimenti sezione filo spazio tra i fili
Magnetics 58930 - A2MPP 43 1,0 mm -

91
Thomson GUP 20x16x7 65 0.8 mm 1 mm
Siemens EC35/17/10
(b6633&-G0500-X127
40 2 x 0,8 mm -
Bobina toroidal VOGT 250 uH, número de pedido 5730501800 (estándar)
El circuito impreso que alberga el circuito es bastante pequeño,
aproximadamente 80 mm X 50 mm, el diseño de los componentes se
muestra en la imagen a continuación.
Como puede ver, el circuito integrado L296 está posicionado como de
costumbre en una posición que se puede fijar al disipador de calor. En
el lado izquierdo está representada la inductancia L1, enrollada en un
núcleo toroidal con varias vueltas y una sección del cable indicada en
la tabla previamente informada. En el lado derecho existe la presencia
de una recortadora que en realidad no se montará porque se reemplaza
por el potenciómetro de ajuste de voltaje de salida que se fijará en la
parte frontal del contenedor.

92
el dibujo de arriba muestra la ruta del circuito realizado con el
FidoCad, las pistas que componen la masa se han resaltado en negro.
El primer terminal de tornillo a la izquierda es la salida positiva
regulada. Los primeros tres terminales de la derecha son la entrada y
los devanados secundarios del transformador se conectarán a ellos con
la advertencia de conectar la toma central del transformador al centro.
Dado el pequeño tamaño en una base fotosensible de tamaño estándar,
obtenemos cuatro muestras de la fuente de alimentación.
En la foto, un ejemplo de la unidad de fuente de alimentación, se
destacan las dimensiones recomendadas del disipador de calor, el
diodo de alimentación y el núcleo torroidal. Tenga en cuenta el

93
pequeño tamaño de los condensadores electrolíticos gracias a la
técnica de construcción de conmutación.
Programación en C de MicroPic
En la imagen vemos al editor de PICLITE. Funciona bajo DOS, pero
también funciona en una ventana en un entorno de Windows. Las
rutas de inclusión no deben tener más de 64 caracteres, por lo que es
bueno crear una carpeta "Cfiles" para las fuentes directamente en la
raíz del disco.

95
/*
* RobotHand V 2
* IAS-LAB Giugno 2008
*
*/
#include "pic.h"
#include "delay.c"
static bit Servo1 @ ((unsigned)&PORTB*8+0);
// R/W
// R/W
// R/W
// R/W
// R/W
// R/W
// R/W

96
// R/W
static bit Servo9 @ ((unsigned)&PORTC*8+0);
// R/W
// R/W
// R/W
// R/W
// R/W
// R/W
extern void Var_Init(void); //prototipi
extern void Agg_Pos(void);
extern void Par_ser(void);
unsigned char
S1H,S2H,S3H,S4H,S5H,S6H,S7H,S8H,S9H,S10H,S11H,S12H,S13H,S14H;
//variabili
unsigned char
S1L,S2L,S3L,S4L,S5L,S6L,S7L,S8L,S9L,S10L,S11L,S12L,S13L,S14L;
unsigned char C1,C2,C3,C4,RxPos,Flags;
int
Pos1,Pos2,Pos3,Pos4,Pos5,Pos6,Pos7,Pos8,Pos9,Pos10,Pos11,Pos12,Pos13,Pos14;
main(void)
{
PORTA = 0x00; // azzera le porte
PORTB = 0x00;
PORTC = 0x00;
TRISA = 0x00; // tutte uscite per evitare
interferenze
TRISB = 0x00; // uscite per servi
TRISC = 0xf8; // bit 6-7 Seriale
Var_Init(); // init variabili posizione
ADCON1= 0x87; // PORTA all digital mode
//Inizializzazione uart
TXSTA= 0x20; // TX abilitato
RCSTA= 0X90; // Registro RX USART

97
BRGH = 1; // USART High velocity
SPBRG= 25; // Baud Rate Generator
(25=9600 baud)
//Inizializzazione TIMER1
T1CON = 0; // TIMER 1 resettato
T1CKPS1 = 0,T1CKPS0=0; // TIMER1 prescaler = 1
T1OSCEN = 0; // TIMER1 external oscillator
disable
TMR1CS = 0; // TIMER1 internal clock
(fosc/4)
TMR1ON = 0; // TIMER1 in STOP
//Inizializzazione interrupt
INTCON = 0; // Interrupt disabilitato
PIE1 = 0; // Interrupt di periferica
disabilitati
GIE = 1; // Global Interrupt Enable
PEIE = 1; // Periferal Interrupt Enable
RCIE = 1; // USART Receive Interrupt
Enable
for(;;)
{
Servo1 = 1; // Servo out High
TMR1H=S1H; // Durata impulso
TMR1L=S1L;
TMR1ON = 1; // TIMER1 ON
while (TMR1IF==0){} // Controllo flag interrupt timer
0
Servo1 = 0; // Servo out Low
TMR1IF = 0; // Ripristino flag Interrupt
TMR1ON = 0; // TIMER 1 STOP
Servo2 = 1;
TMR1H=S2H;
TMR1L=S2L;
TMR1ON = 1;
while (TMR1IF==0){}
Servo2 = 0;
TMR1IF = 0;
TMR1ON = 0;
Servo3 = 1;
TMR1H=S3H;
TMR1L=S3L;
TMR1ON = 1;

98
while (TMR1IF==0){}
Servo3 = 0;
TMR1IF = 0;
TMR1ON = 0;
Servo4 = 1;
TMR1H=S4H;
TMR1L=S4L;
TMR1ON = 1;
while (TMR1IF==0){}
Servo4 = 0;
TMR1IF = 0;
TMR1ON = 0;
Servo5 = 1;
TMR1H=S5H;
TMR1L=S5L;
TMR1ON = 1;
while (TMR1IF==0){}
Servo5 = 0;
TMR1IF = 0;
TMR1ON = 0;
Servo6 = 1;
TMR1H=S6H;
TMR1L=S6L;
TMR1ON = 1;
while (TMR1IF==0){}
Servo6 = 0;
TMR1IF = 0;
TMR1ON = 0;
Servo7 = 1;
TMR1H=S7H;
TMR1L=S7L;
TMR1ON = 1;
while (TMR1IF==0){}
Servo7 = 0;
TMR1IF = 0;
TMR1ON = 0;
Servo8 = 1;
TMR1H=S8H;
TMR1L=S8L;
TMR1ON = 1;
while (TMR1IF==0){}
Servo8 = 0;

99
TMR1IF = 0;
TMR1ON = 0;
Servo9 = 1;
TMR1H=S9H;
TMR1L=S9L;
TMR1ON = 1;
while (TMR1IF==0){}
Servo9 = 0;
TMR1IF = 0;
TMR1ON = 0;
Servo10 = 1;
TMR1H=S10H;
TMR1L=S10L;
TMR1ON = 1;
while (TMR1IF==0){}
Servo10 = 0;
TMR1IF = 0;
TMR1ON = 0;
Servo11 = 1;
TMR1H=S11H;
TMR1L=S11L;
TMR1ON = 1;
while (TMR1IF==0){}
Servo11 = 0;
TMR1IF = 0;
TMR1ON = 0;
Servo12 = 1;
TMR1H=S12H;
TMR1L=S12L;
TMR1ON = 1;
while (TMR1IF==0){}
Servo12 = 0;
TMR1IF = 0;
TMR1ON = 0;
Servo13 = 1;
TMR1H=S13H;
TMR1L=S13L;
TMR1ON = 1;
while (TMR1IF==0){}
Servo13 = 0;
TMR1IF = 0;

100
TMR1ON = 0;
Servo14 = 1;
TMR1H=S14H;
TMR1L=S14L;
TMR1ON = 1;
while (TMR1IF==0){}
Servo14 = 0;
TMR1IF = 0;
TMR1ON = 0;
if (Flags==1) Par_ser();
Agg_Pos(); // Sposta Servomotori
DelayMs(2); // Delay aggiuntivo
}
}
void
Var_Init(void)
{
S1H= 0xFF; // Servo neutral (1.5ms)
S1L= 0X00;
S2H= 0xFA;
S2L= 0X23;
S3H= 0xFA;
S3L= 0X23;
S4H= 0xFA;
S4L= 0X23;
S5H= 0xFA;
S5L= 0X23;
S6H= 0xFA;
S6L= 0X23;
S7H= 0xFA;
S7L= 0X23;
S8H= 0xFA;
S8L= 0X23;
S9H= 0xFA;
S9L= 0X23;
S10H= 0xFA;
S10L= 0X23;
S11H= 0xFA;
S11L= 0X23;
S12H= 0xFA;
S12L= 0X23;

101
S13H= 0xFA;
S13L= 0X23;
S14H= 0xFA;
S14L= 0X23;
Pos1 = 500; // Nuova posizione (1.5 ms)
Pos2 = 500;
Pos3 = 500;
Pos4 = 500;
Pos5 = 500;
Pos6 = 500;
Pos7 = 500;
Pos8 = 500;
Pos9 = 500;
Pos10 = 500;
Pos11 = 500;
Pos12 = 500;
Pos13 = 500;
Pos14 = 500;
RxPos = 0;
Flags = 0;
}
void
Agg_Pos(void)
{
S1H = (64535-Pos1)/256;
S1L = (64535-Pos1)-S1H*256;
S2H = (64535-Pos2)/256;
S2L = (64535-Pos2)-S2H*256;
S3H = (64535-Pos3)/256;
S3L = (64535-Pos3)-S3H*256;
S4H = (64535-Pos4)/256;
S4L = (64535-Pos4)-S4H*256;
S5H = (64535-Pos5)/256;
S5L = (64535-Pos5)-S5H*256;
S6H = (64535-Pos6)/256;
S6L = (64535-Pos6)-S6H*256;
S7H = (64535-Pos7)/256;
S7L = (64535-Pos7)-S7H*256;

102
S8H = (64535-Pos8)/256;
S8L = (64535-Pos8)-S8H*256;
S9H = (64535-Pos3)/256;
S9L = (64535-Pos3)-S3H*256;
S10H = (64535-Pos4)/256;
S10L = (64535-Pos4)-S4H*256;
S11H = (64535-Pos5)/256;
S11L = (64535-Pos5)-S5H*256;
S12H = (64535-Pos6)/256;
S12L = (64535-Pos6)-S6H*256;
S13H = (64535-Pos7)/256;
S13L = (64535-Pos7)-S7H*256;
S14H = (64535-Pos8)/256;
S14L = (64535-Pos8)-S8H*256;
}
void interrupt SerChar(void) //prototipo ricezione
{
if (RCREG==0x40 | RxPos > 6) //se arriva la chiocciola dimensiona la stringa
{
C1=0,C2=0,C3=0,C4=0; //azzero la stringa
RxPos=0,Flags=0;
}
if (RxPos==1) C1=RCREG; //ricezione della stringa comandi
if (RxPos==2) C2=RCREG;
if (RxPos==5 & RCREG==0x0d) Flags=1; // <CR> terminator
RxPos++;
}
void
Par_ser(void) // Analisi comandi
{
Flags=0;
switch (C1)
{
case 0x41: //carattere A
Pos1 = C2*4; //Pos1 assume il valore C2
trasmesso con A

103
break;
case 0x42: //carattere B
Pos2 = C2*4;
break;
case 0x43: //carattere C
Pos3 = C2*4;
break;
case 0x44: //carattere D
Pos4 = C2*4;
break;
case 0x45: //carattere E
Pos5 = C2*4;
break;
case 0x46: //carattere F
Pos6 = C2*4;
break;
case 0x47: //carattere G
Pos7 = C2*4;
break;
case 0x48: //carattere H
Pos8 = C2*4;
break;
case 0x49: //carattere I
Pos9 = C2*4;
break;
case 0x4A: //carattere J
Pos10 = C2*4;
break;
case 0x4B: //carattere K
Pos11 = C2*4;
break;
case 0x4C: //carattere L
Pos12 = C2*4;
break;
case 0x4D: //carattere M
Pos13 = C2*4;
break;
case 0x4E: //carattere N
Pos14 = C2*4;
break;
}
}

104
El siguiente programa habilita el puerto A en modo analógico,
adquiere la señal y coloca 5 servomotores en consecuencia.
/*
* control de 5 servos a través de 5 potenciómetros
* Se copian los movimientos de los dedos de la mano izquierda.
* en la prótesis de la mano derecha.
* Los potenciómetros están ocultos en la parte posterior de un guante.
* En la buena mano. */
#include <pic.h>
#include "delay.h"
#include "delay.c"
#define ON 1
#define OFF 0
#define SERVO1 RB5 //indice
#define SERVO2 RB4 //medio
#define SERVO3 RB3 //anulare
#define SERVO4 RB2 //mignolo
#define SERVO5 RB1 //pollice
//Routine principale...
int leggi_ad(char canale);
main()
{
unsigned intvalore1;
unsigned intx;
TRISB=0x00; //PORTB tutte
salidas
TRISA=0xFF; //PORTA tutti
entradas para A / D
/*
ADCON1
1 – ADFM
Risultato justificado a la derecha (0 SX)
0 - non usato
0 - non usato
0 - non usato

105
0 - PCFG3 Tutti ingressi
analogici
0 - PCGG2 Vref
0 - PCFG1 -Vdd
0 - PCFG0 -Vss
*/
/*
ADCON0
0 - ADCS1 Frequenza
oscillatore
1 - ADCS0 Fosc/8
(1/4Mhz=0.23uS .25*8=2uS minimo 1.6uS)
0 - CHS2
0 - CHS1 Seleziona l'ingresso
dell'ADC
0 - CHS0
0 - ADGO Mettere a 1 per
inizio conversione 0 -Fine convers.
0 - non usato
0 - ADON ON/OFF ADC (1
ON) Quando ON dissipa potenza
*/
ADCON1 = 0b10000000;
for(;;) {
valore1=
leggi_ad(0);
valore2=
leggi_ad(1);
valore3=
leggi_ad(2);
valore4=
leggi_ad(3);
valore5=
leggi_ad(4);
// Crea l'impulso per
il servo 1
SERVO1=ON;
DelayUs(150);
valore1=valore1/5;
for(x=0;x<=valore1;x++)
{
}

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