hacer pinguino

PINGUINO : Plataforma Para Diseño Y Desarrollo

por : Julio Fabio De La Cruz G. –

http://integradorelectronica.blogspot.com

Pingüino es una plataforma de hardware libre basada en un circuito sencillo fácil de construir. La plataforma tiene como corazón un microcontrolador PIC con puerto USB, tiene un sistema de entradas salidas sencillo y bien definido, también tiene un entorno de desarrollo programación simple. Una de las metas de pingüino es el de ser una herramienta de bajo costo, flexible y fácil de usar, para la elaboración de sistemas electrónicos en general.

Que es pingüino

son descargados por medio del puerto USB, sin la programador de Pingüino es un tarjeta como el Arduino pero basada en necesidad de utilizar un microcontroladores, además de que se puede probar un microcontrolador PIC. La meta de este proyecto el la de construir un IDE de fácil utilización en LINUX, inmediatamente la aplicación sin necesidad de desconectar el sistema del computador siempre y WINDOWS y MAC OS X. cuando el circuito no necesite mas potencia que la Arduino es una herramienta poderosa con muchos suministrada por el puerto USB, en otras palabras no desarrollos. Pero uno de sus se necesita fuente de inconvenientes es que no tiene una alimentación externa para el interfase nativa USB, es por esto “PINGUINO permite la realización circuito en estas condiciones. que la tarjeta Pingüino se hace tan de programas en un lenguaje de alto llamativa. Arduino y Pingüino nivel similar al C, con unas funciones Una tarjeta Pingüino tiene grabado un programa que comparten el mismo lenguaje de definidas y orientadas al manejo del permite su funcionamiento programación así que no es tan como bootloader, es decir difícil de migrar a una o la otra, hardware del microcontrolador ” que se pueden cargar esto ya dependerá del gusto o programas compilados sin la necesidades del usuario. necesidad de utilizar un El hardware de Pingüino esta basado en el programador de microcontroladores, sin embargo este microcontrolador PIC 18F2550, que tiene tiene un programa bootloader si debe ser grabado primero con modulo nativo USB y una UART para comunicación un programador de microcontroladores PIC. serial. Pingüino es open hardware y open software.

Para que sirve Pingüino

Pingüino es una tarjeta sencilla, flexible y fácil de usar que sirve para el prototipado rápido de aplicaciones El modulo PINGUINO permite la realización de microcontroladas y de electrónica en general. Es una programas en un lenguaje de alto nivel similar al C, herramienta utilizada por estudiantes de ingeniería con unas funciones definidas y orientadas al manejo electrónica, de ingeniería multimedia, artistas plásticos en muchas partes del mundo, para la realización de del hardware del microcontrolador. proyectos particulares. Los programas una vez compilados en el computador Como se programa la tarjeta pingüino

Características del PIC 18F2550

Como montar la tarjeta

La Tabla 1 muestra algunas de las características mas En esta guia están los diagramas de montaje, ya sea sobresalientes de este microcontrolador que el el para un protoboard o tarjeta universal. Se recomienda corazón del la tarjeta Pingüino. la tarjeta universal ya que el conector USB no esta Este micro es compatible con el microcontrolador adaptado para encajar bien en el protoboard. 18F4550 en el caso de necesitar un microcontrolador Los enlaces para bajar este documento, esta en la con mas pines de entrada y salida. dirección http://integradorelectronica.blogspot.com El microcontrolador 18F2550 tiene como ventaja que están los archivos para el montaje, puede imprimir el puede conseguirse el el mercado de componentes archivo . pegarlos sobre una tarjeta universal que tenga el mismo esquema de un protobard, utilizándolo como electrónicos de la ciudad de Cali y es de bajo costo. guia. Parámetros

Valores

Program Memory (KB)

32

CPU Speed (MIPS)

12

RAM Bytes

2,048

Data EEPROM (bytes)

256

Digital Communication Peripherals

1-A/E/USART 1-MSSP(SPI/I2C)

Capture/Compare/PWM 2 CCP Peripherals Timers

1 x 8-bit 3 x 16-bit

ADC

10 chanels, 10-bit

Comparators

2

USB (ch, speed, compliance)

1, Full Speed, USB 2.0

Operating Voltage Range (V)

2 to 5.5 Periféricos PIC 18F2550

Tabla 1 Puertos de entrada y salida en la tarjeta pingüino

Referencias

También es de destacar que proyectos como La tarjeta pingüino tiene 17 pines que pueden ser PINGUINO son de actual tendencia para el desarrollo configurados como entradas o salidas, el gráfico de sistemas microcontrolados, encontrándose bastantes referencias y aplicaciones en la Internet. muestra la disposición de estos pines. http://www.hackinglab.org/pinguino/index_pinguino. html

http://jpmandon.blogspot.com/ http://identi.ca/group/pinguinoboard http://groups.google.fr/group/pinguinocard

Pines de entrada - salida

Componentes Cantidad

Componente

Descripción

1

Pic

18F2550

Identificación

IC

2

Led

ON

RUN

1

Swicht pulsador

Reset

2

Resistencias

470ohm Amarillo violeta café

1

Resistencia

10Kohm Café negro naranja

1

Capacitor

220nf

2

Capacitor

22pf

1

Capacitor

0.1uf

1

Capacitor

10uf

1

Conector USB

1

Oscilador

1

Extensión USB

20Mhz

1.5 metros

Vista completa en protoboard Esquema 1

Vista completa en protoboard Esquema 2

Diagrama para su montaje en protoboard Esquema 3

Montaje en el protoboard

Diagrama esquemático cambiar 0.01uf

Manejo de motores paso a paso.

La mayoría de cables de los motores paso a Por las características de precisión de paso tiene un color estándar. movimiento, los motores paso a paso son un buen motor al momento de una implementación que requiera precisión en la posición. Además dado que las señales que controlan estos motores son de naturaleza digital son fáciles de adecuar en sistemas netamente digitales. Veremos como se puede controlar un motor paso a paso utilizando la tarjeta pingüino. Motores bipolares Este tipo de motores se caracteriza por tener 4 cables que se conectan al circuito de control que debe realizar la función de polarizar las bobinas, para lograr esto el control de la polarización de las bobinas se logra por medio de un puente H, para este tipo de motor necesitaríamos 2 puentes.

Motor bipolar El gráfico muestra un ejemplo de la codificación de colores de un motor paso a paso unipolar con 8 cables. Muchas veces nos encontramos con un motor unipolar que no es estándar, así que tenemos que identificar las bobinas, para esto empleamos un multimetro, con el cual mediremos las resistencias de las bobinas, el siguiente gráfico ilustra un ejemplo de que valores de resistencia mediríamos en la identificación de un motor con 8 cables.

Motor bipolar Motores Unipolares Este tipo de motor paso a paso es que utilizaremos en nuestro ejemplo con la tarjeta pingüino. Este tipo de motor se identifica por que puede tener 5, 6 u 8 cables. En caso de 5 cables uno de ellos es el común a todas la bobinas, en el de 6 cables hay un común por cada par de bobinas y finalmente en el de 8 cables no hay punto común en las bobinas.

Cables motor bipolar

Resistencia en bobinas

Numero de pasos Para lograr el movimiento en el motor paso a paso unipolar, las bobinas deben energizarse de un modo adecuado, hay dos métodos básicos uno denominado por ola en donde una bobina se energiza a la vez y el otro método es el manejo de dos fases en el cual se energizan dos bobinas a la vez. Con el método de dos fases se puede conseguirse mayor torque. El siguiente gráfico muestra ambos tipos de polarización.

Grados por paso

# Pasos por vuelta

0,72 grados

500 pasos

1,80 grados

200 pasos

3,75 grados

96 pasos

7,50 grados

48 pasos

15,00 grados 24 pasos Resistencia en bobinas •

Par de mantenimiento (Torque): Es mayor que el par dinámico y actúa como freno para mantener el rotor en una posición estable dada.

•

Numero de pasos por vuelta: Es la cantidad de paso que efectúa el rotor para completar un giro completo, la ecuación es la siguiente NP=

360 

Por ejemplo si el paso de nuestro motor es 7,5 grado tenemos NP=

•

Resistencia en bobinas

360 =48 pasos 7,5

Frecuencia de paso máximo: Se define como el máximo numero de pasos por segundo que puede ejecutar el motor funcionando adecuadamente.

Se puede observar que para ambas secuencias se completa un ciclo de 4 polarizaciones, a cada una de estas polarizaciones le daremos el Control de un motor paso a paso nombre de paso. Para energizar las bobinas de un motor paso a paso necesitamos que circule corriente por estas, Parámetros de los motores paso a paso esta corriente normalmente es mucho mayor a la • Par dinamico de trabajo: Depende de que puede entregar un microcontrolador por sus las características dinámicas, es el terminales, así que necesitamos un circuito momento máximo en que el motor es integrado que cumpla la función de driver y capaz de desarrollar sin dejar de entregue la suficiente corriente para polarizar las responder a la polarizaciones de sus bobinas. bobinas. En nuestra aplicación utilizaremos el ULN2003 • Alguno de paso: Se define como el que es un integrado que internamente tiene un avance en grados que se produce cada arreglo de transistores tipo darlingnton. vez que polarizamos las bobinas o generamos un paso, la siguiente tabla La conexión de las bobinas de un motor unipolar muestra los pasos mas empleados en los se muestra en los siguientes gráficos. motores. Las salidas del microcontrolador las conectaríamos a los terminales de entrada del ULN2003

Programa en PINGUINO

Pines de entrada - salida En este ejemplo de programa controlaremos un motor paso a paso unipolar por medio de las entradas / salidas I/O13, I/O14, I/O15, I/O16, así que el primer paso sera configurar estos pines como salidas.

ULN2003

Configuración pines El siguiente paso sera el de generar los pasos para polarizar las bobinas del motor, emplearemos el método de una fase o denominado por ola. Si se observa este método necesita 4 pasos para hacer un ciclo completo, así que en nuestro programa generaremos estos 4 pasos. Una de las parámetros del motor es el de la frecuencia máxima por paso, esto quiere decir que entre paso y paso debe haber un retardo, en nuestro ejemplo sera de 100 milisegundos.

Conexión con el ULN2003

Como ejemplo se supondrá que el motor es de 7,5 grados por paso así que dará un giro completo en 48 pasos. También si cada paso demora 100 milisegundos tardara 4800 milisegundos o 4,8 segundos en dar el giro completo.

El bloque de programa en donde escribimos el código para generar la secuencia de pasos es el void loop(void) se observa que polarizamos bobina por bobina y que este proceso se repite indefinidamente. Ejemplo : Hacer un programa que haga girar el motor 5 giros completos en sentido a las manecillas del reloj y que terminado este proceso de 5 giros completos en sentido opuesto a las manecillas del reloj.

Configuración pines

int i,j; //variables utilizadas en los ciclos void setup(void) { //configuracion de los pines como salidas pinMode(13,OUTPUT); //A pinMode(14,OUTPUT); //B pinMode(15,OUTPUT); //C pinMode(16,OUTPUT); //D } void loop(void) { for(i=1;i