Controladoras

El sistema de control

Todas las experiencias que realizamos están basadas en un sistema de control formado por:

    - Una tarjeta controladora (que contiene un microcontrolador PICAXE).
    - Sensores (que conectamos en las entradas de la tarjeta).
    - Actuadores (que conectamos en las salidas de la tarjeta).




LISTA DE TARJETAS CONTROLADORAS
que hemos usado en nuestras prácticas y proyectos:


















· Tarjeta controladora "Proyectos PICAXE-18 de alta potencia" (CHI035A)


Esta tarjeta, que es una versión de la tarjeta "Proyectos PICAXE-18 (estándar)", es la más usada y recomendada para los proyectos de Tecnología en Educación Secundaria, especialmente porque permite controlar de forma reversible dos motores.


Esquema eléctrico
Mostramos a continuación el esquema eléctrico que usamos en este blog de la tarjeta CHI035A




Principales características de la CHI035A
  • Utiliza el microcontrolador PICAXE-18M2 (también versiones más antiguas de los PICAXE-18).
  • ALIMENTACIÓN
    • En todos nuestros proyectos la hemos usado con una alimentación única de 4,5V (imagen).
    • Permite ponerle un regulador de tensión de 5V
      (con ello podría alimentarse con cualquier voltaje superior).
    • También es posible poner una segunda alimentación especial solo para las salidas
      (por ejemplo si necesitamos un voltaje más alto para los motores).
  • ENTRADAS
    • Tiene seis entradas digitales C.0 a C.2 y C.5 a C.7
      (cada una podría activarse por ejemplo con un simple pulsador o interruptor).
    • Dos de las entradas C.0 y C.1  pueden usarse como entradas analógicas
      (obtendríamos valores entre 0 y 255 usando por ejemplo un potenciómetro;
      o bien valores entre 0 y 1023 si necesitamos más precisión;
      estos valores "raw" son proporcionales a la tensión que devuelve el sensor analógico).
    • TODAS las entradas llevan una resistencia de 10K de pull-down
      (sirven para fijar el nivel de "0" lógico cuando la pata está en abierto).
      Este tipo de resistencia es necesario cuando se utiliza como entrada digital, pero como entrada analógica a veces no es necesario y sobra; la tarjeta viene preparada para que se puedan quitar fácilmente.
      IMPORTANTE. En la versión anterior de la tarjeta (CHI035) las entradas analógicas venían sin la resistencia de pull-down y había que añadirlas si se necesitaban.
  • SALIDAS
    • Tenemos cuatro salidas estándar B.0 a B.3
      (en cada una podríamos conectar por ejemplo un LED o un zumbador).
    • Las otras cuatro salidas actúan por parejas y direccionan de forma reversible dos motores;
      B.4 y B.5 para el primer motor y B.6 y B.7 para el segundo (hasta 1A por motor).
    • Si se utilizan individualmente las entradas B.4 a B.7 hay que tener en cuenta que tienen la lógica cambiada respecto a las primeras (HIGH se usa para el "0" y LOW para el "1").
    • Las salidas también están disponibles directamente (justo al lado del micro) antes de que se les aplique la etapa de potencia (por ejemplo para reprogramarlas como entradas).
















· Tarjeta controladora "Proyectos PICAXE-18" (CHI030A)


Esta tarjeta la hemos utilizado en la mayoría de las prácticas, a excepción de aquellas en las que se necesitaban motores con sentido de giro reversible en las que hemos utilizado la versión de alta potencia.


Esquema eléctrico
Mostramos a continuación el esquema eléctrico que usamos en este blog de la tarjeta CHI030A




Principales características de la CHI030A
  • Utiliza el microcontrolador PICAXE-18M2 (también versiones más antiguas de los PICAXE-18).
  • ALIMENTACIÓN
    • En todos nuestras prácticas la hemos usado con una alimentación única de 4,5V (imagen).
    • Permite ponerle un regulador de tensión de 5V
      (con ello podría alimentarse con cualquier voltaje superior).
    • También es posible poner una segunda alimentación especial solo para las salidas
      (por ejemplo si necesitamos un voltaje más alto para los motores).
  • ENTRADAS
    • Tiene seis entradas digitales C.0 a C.2 y C.5 a C.7
      (cada una podría activarse por ejemplo con un simple pulsador o interruptor).
    • Dos de las entradas C.0 y C.1  pueden usarse como entradas analógicas
      (obtendríamos valores entre 0 y 255 usando por ejemplo un potenciómetro;
      o bien valores entre 0 y 1023 si necesitamos más precisión;
      estos valores "raw" son proporcionales a la tensión que devuelve el sensor analógico).
    • TODAS las entradas llevan una resistencia de 10K de pull-down
      (sirven para fijar el nivel de "0" lógico cuando la pata está en abierto).
      Este tipo de resistencia es necesario cuando se utiliza como entrada digital, pero como entrada analógica a veces no es necesario y sobra; la tarjeta viene preparada para que se puedan quitar fácilmente.
      IMPORTANTE. En la versión anterior de la tarjeta (CHI030) las entradas analógicas venían sin la resistencia de pull-down y había que añadirlas si se necesitaban.
  • SALIDAS
    • Tiene ocho salidas B.0 a B.7 que proporcionan hasta 800mA
      (en cada una podríamos conectar por ejemplo un LED, un zumbador o un motor).
    • Las salidas también están disponibles directamente (justo al lado del micro) antes de que el driver Darlington les aplique la etapa de potencia
      (por ejemplo para reprogramarlas como entradas).
    • En las salidas se entrega 0,6V menos que V+, en nuestro caso aproximadamente 3,8V. 
    • IMPORTANTE. Si conectamos un motor a una salida, este solo tendrá un sentido de giro.
      Para el doble sentido de giro lo mejor es utilizar la tarjeta de alta potencia (CHI035A).














· Tarjeta controladora "Alarmas PICAXE"


Es la tarjeta que se utilizó en las dos o tres primeras prácticas, porque su diseño incluía directamente un led y un zumbador piezo-eléctrico que se podían programar fácilmente.
Además, su diseño simple permitía explicar directamente cómo funcionaba un sistema de control completo.


Esquema de bloques de la tarjeta controladora "Alarmas Picaxe"



Básicamente esta tarjeta tiene:
  • Un microcontrolador Picaxe-08
  • Dos entradas al micro, 
    • una digital que se lee en el pin 3 (por ejemplo podríamos conectarle un pulsador) y
    • otra analógica que se lee en el pin 1 (podríamos conectarle una LDR).
  • Tres salidas del micro,
    • una en el pin 0 que gobierna directamente un led integrado en la tarjeta,
    • otra en el pin 2 que se gobierna un piezo-eléctrico también integrado
    • y una tercera en el pin 4 a la que podemos conectar otro dispositivo de más potencia.

Croquis real de la tarjeta controladora "alarmas Picaxe"



Esquema eléctrico de la tarjeta controladora "alarmas Picaxe"
























· Tarjeta controladora de servos de 21 canales (con PICAXE-18M2)


Esta tarjeta es la que hemos utilizado para desarrollar nuestros robots caminantes.
Algunas de sus muchas características son:
  • Está gobernada por un Picaxe-18M2
  • Un circuito integrado esclavo se encarga de manejar hasta 21 servos
  • Del Picaxe-18M2 solo se utilizan 2 patas para enviar la información al CI esclavo por i2c. El resto quedan disponibles.
  • Posibilidad de separar la alimentación de los microcontroladores de la de los servos.
  • Trae un jack hembra con el que crear la conexión a la tarjeta.
  • Opción de programar los servos mediante unos comandos muy simples


Nosotros hemos usado la programación alternativa que trae la tarjeta para manipular los servos ya que didácticamente es bastante intuitiva.
También hemos utilizado una única fuente de 5,5V como alimentación.



Esquema básico de funcionamiento de la tarjeta controladora de 21 servos
 





Nosotros hemos montado el jack estéreo hembra de 3,5mm sobre una tarjeta de conexiones rápidas y elaborado un cable para su conexión a la controladora.
Esto es indispensable para usar el cable USB-Picaxe.


Montaje final listo para usar con un cable USB-Picaxe