Documento 8031(final español)

CONTROL DE VELOCIDAD VARIABLE BASADA EN MULTIPLEXAJE DE UN MOTOR DE CD Y PASO A PASOWilliams Antonio Pantoja Laces, Ignacio Algredo-Badillo, Uriel Algredo-Badillo and Miguel ngel Hernndez LpezUniversity of Istmo, UNISTMO Computer Engineering Ciudad Universitaria S/N, C.P. 70760 Sto. Domingo Tehuantepec, Oaxaca, Mexico [email protected],[email protected], [email protected] http://www.unistmo.edu.mx/ National Institute for Astrophysics, Optics and Electronics, INAOE Electronic Department Luis Enrique Erro 1, C.P. 72840 Sta. Ma. Tonantzintla, Puebla, Mxico [email protected] http://www.inaoep.mx/

Abstract. Los sistemas electrnicos han presentado muchos avances a travs de tiempo, los cuales permiten importantes aplicaciones siendo usados en la mayora de los casos en la vida humana. En general, un sistema basado en microprogramas es ncleo de las aplicaciones modernas tales como el diseo de autmatas, control de procesos industriales, aplicaciones en el ramo de la medicina, etc. En este trabajo, se presenta un sistema digital que controla un motor C.D. y un motor paso a paso, los cuales son parte de una silla de ruedas combinada con un brazo robtico, los cuales permiten una mejora en la calidad humana de las personas con una determinada capacidad disminuida. El sistema propuesto proporcionar informacin acerca de como examinar y evaluar un modelo fsico y algortmico que permita seleccionar una configuracin ptima tanto recursos hardware como en software adems de mejorar el consumo de energa. Keywords: Sistemas Embebidos, Motor de C.D., Motor paso a paso, microcontroladores, Mc8051, silla de ruedas.

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Introduction

El constante aumento y mejora de los requerimientos en el desarrollo de sistemas digitales para llevar a cabo el control automtico y procesamiento seales es causa de avances tecnolgicos, incentivando a la investigacin en reas tecnolgicas de todo el mundo. Estos avances tecnolgicos en los sistemas de control estn ofreciendo

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aplicaciones ptimas en los automviles, electrodomsticos, telfonos mviles, silla de ruedas, juegos, TV, vdeo, etc. Este trabajo se centra en el diseo y desarrollo de un sistema de control de motores de una silla de ruedas autnoma con brazo robtico. Desde los aos 90, la investigacin sobre sillas de ruedas autnomas ha sido notable. Una parte vital de los avances es mediante la realizacin de aplicaciones que mejoren la calidad de vida de las personas, lo importante es mejorando la calidad de vida de las personas se estar contribuyendo en gran medida a la ayuda de un sector de la poblacin, ya que existen muchas personas con discapacidad en el mundo; stas personas tienen dificultades en varias situaciones cotidianas porque no existen muchas herramientas que les facilite su estilo de vida, de manera que es necesario mejorar el proceso de sus actividades diarias como puede ser la manipulacin de objetos y su desplazamiento en ciertos ambientes mediante el uso controlado de sistemas autnomos. Los primeros trabajos en este campo permitieron detectar capacidades y evasin de obstculos usando sensores ultrasnicos y cmaras de video para mapear el entorno de navegacin a travs de pasillos, cuartos y puertas. Sin embargo, la capacidad de procesamiento disponible no era suficiente para obtener un reconocimiento rpido y preciso de las imgenes adquiridas, la calidad de los sistemas de vdeo en ese momento era bajo y los sensores de ultrasonido que emiten pulsaciones intermitentes y ruidos eran menos precisos que en la actualidad. Actualmente, en el desarrollo de silla de ruedas, se han utilizado sistemas de visin estreo, adems de telmetros lser y visin omnidireccional para mejorar la precisin de la capacidad de navegar de forma autnoma y con mayor seguridad. Una parte esencial para tener autonoma es mover la silla de ruedas y el brazo robtico a travs de motores elctricos, los cuales son elementos muy importantes porque una gran parte de la funcionalidad del sistema est relacionada con los motores para proporcionar un control con ventajas en precisin, seguridad, estabilidad, proceso en tiempo real y bajo consumo de energa. Este trabajo se organiza de la siguiente manera: En la seccin 2, se describe conceptos y trabajo relacionado en las que se basa este trabajo y la relacin de los microcontroladores con el motor de CD y los motores paso a paso en aplicaciones basadas en sillas de ruedas, en la Seccin 3 se comentan los detalles acerca del diseo y el desarrollo del sistema propuesto, en la seccin 4 se examinan los resultados y por ltimo, en la Seccin 5 se describen las conclusiones.

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Sistemas Digitales y Motores Elctricos

Un sistema es un objeto compuesto cuyos componentes se relacionan con al menos algn otro componente. Todos los sistemas tienen composicin, estructura y entorno, pero slo los sistemas materiales tienen mecanismo, y slo algunos sistemas materiales tienen figura (forma). Los sistemas hardware son aquellos en los cuales los algoritmos logran mayor desempeo en comparacin con los sistemas software sin embargo es menos flexible ya que un sistema hardware comnmente es diseado para

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que solo realice una tarea especfica en cambio un sistema software es ms flexible ya en un mismo sistema logra ejecutar muchos algoritmos ms. El control de los motores se ha aplicado en diversas formas [1] [2], incluyendo el uso de los sistemas embebidos. Un sistema embebido es diseado para realizar una o varias funciones especficas, la mayora de las veces es una computadora que opera en tiempo real. Algunos ejemplos son los dispositivos mviles, electrodomsticos, el control de acceso en lugares y otras aplicaciones ms complejas. Los sistemas embebidos tienen varias diferencias cuando son comparados con los sistemas computacionales, tales como precio, consumo de potencia y el nmero de elementos de hardware. Adems, los sistemas embebidos utilizan un procesador relativamente pequeo y una poca memoria para reducir los costos. Estos sistemas pueden controlar muchos perifricos tales como motores de CD motores paso a paso, los cuales son tiles en el diseo de este trabajo.

Fig. 1. (a) El microcontrolador INTEL 8031, (b) Microcontrolador 8031 en modo procesador.

Los microcontroladores y los DACs son los dispositivos comnmente utilizados en sistemas de procesamiento de seales, audio digital, video y multimedia. El algoritmo en los c o p para el control debe ser eficiente en tiempo y espacio, debido a que no hay memorias grandes. El control de los motores es travs de las tcnicas como PID, lgica difusa, algoritmos genticos, redes neuronales o evolutivos requiere de procesos complejos e iterativos. La operacin de un motor de corriente continua, vase la fig. 2 (a), es muy simple y es importante conocer las operaciones de un motor de CD y paso a paso para su control slo se tiene que aplicar voltaje a travs de las terminales del motor para que empiece a girar. Para cambiar la direccin de este motor, es suficiente para invertir la polaridad de la electricidad y el motor girar en la direccin opuesta. Sin embargo, utilizar estos motores genera dificultades para desarrollar aplicaciones cuando un control de gran precisin es necesario, porque los motores de C.D. no se pueden colocar en un punto especfico y slo tienden a girar a una velocidad y en una direccin especfica que permite la potencia suministrada. Hay forma de lograrlo pero se requieren ms recursos hardware y software. Adems, en la aplicacin de los sistemas digitales, los algoritmos y procesos estn obligados a controlarlos, por lo que se requieren ms elementos espaciales y temporales.


Tpicamente, los motores y controladores estn diseados de manera que el motor puede estar en alguna posicin fija o girar en un sentido o en otro. Para algunas aplicaciones, los motores paso a paso ofrecen la oportunidad de un posicionamiento preciso. Al seleccionar los motores paso a paso, un nmero de parmetros deben ser considerados dependiendo de la aplicacin por ejemplo, la repetitividad de posicionamiento final realizado por un motor paso a paso depende de la geometra del rotor del motor, adems los motores paso a paso vienen en una amplia gama de resoluciones angulares. Los motores paso a paso normalmente ms gruesos tienen un giro de 90 grados por paso, mientras que los motores paso a paso de alta resolucin de imn permanente son comnmente capaces de manejar unos pocos grados por cada paso. Con un adecuado controlador ms un motor de imn permanente o motores hbridos, se pueden ejecutar semipasos y con algunos controladores se pueden manejar pequeos pasos fraccionarios o incluso micropasos en los mismos motores. Hay dos variedades de motores paso a paso: imn permanente y reluctancia variable. Los motores de reluctancia variables tienen generalmente tres (a veces cuatro) bobinas con un terminal comn, mientras que los motores de imn permanente tienen generalmente dos bobinas independientes con o sin una terminal central. Hay dos modalidades bsicas para la bobina electromagntica: unipolar y bipolar. Por un lado, los motores paso a paso unipolares, ver Fig. 2 (b) tienen cinco o seis cables, y por lo general, uno o dos cables se conectan con la terminal central de las bobinas. Por el otro lado, los motores paso a paso bipolares, vase la fig. 2 (c), se construyen con exactamente el mismo mecanismo que el utilizado en los motores unipolares, pero las dos bobinas tiene cableado simple ya que no cuentan con terminales centrales. As, el control que el motor necesita para invertir la polaridad de cada par de polos del motor es ms compleja. La utilizacin de estos motores en los sistemas de navegacin es importante porque los motores tienen la funcin principal de la posicin en el entorno y en consecuencia, los sistemas finales deben ser seguros, estables y precisos.

Fig. 2. (a) Representacin de un motor C.D. (b) Motor paso a paso unipolar (c) motor paso apaso bipolar

El sistema de navegacin es un conjunto de componentes mecnicos, elctricos y electrnicos, as que es importante disear y desarrollar sistemas eficientes para controlar los motores, las obras siguientes describe algunos sistemas de navegacin. [3] menciona una aplicacin para desarrollar un sistema autnomo capaz de movilizar a los parapljicos con discapacidad en silla de ruedas, con un simple comando de voz o instrucciones. El sistema de control se basa en un microcontrolador PIC 16F877A


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(Microchip) como comando maestro, y dos microcontroladores esclavos para las aplicaciones de reconocimiento de voz y gestin de los actuadores. En [4], el diseo reportado se basa en el trabajo previo de robtica mvil, utiliza tcnicas tales como acondicionamiento de la seal ultrasnica para controlar el funcionamiento de los motores para una silla de ruedas. La silla fue diseada a partir de un modelo comercial como plataforma ha incorporado un mdulo de comando, un mdulo de deteccin de ultrasonidos, una unidad central de procesamiento, un control de potencia para los motores, entrada / salida de buses y un conjunto de interfaces de usuario. De la misma manera, [5] describe de un controlador de motor de corriente continua para un dinammetro, que se basa en un microcontrolador y electrnica de potencia. El desarrollo de este proyecto implic modelar el dinammetro, permitiendo que la arquitectura del controlador sea capaz de manejar el par del dinammetro para el nivel de entrada deseada. Este modelo utiliza cdigo del microcontrolador Atmel. Este microcontrolador es necesario para ejecutar la aplicacin y es la interfaz con la electrnica de potencia, dinammetro y el usuario. En [6], los autores examinan e implementan un sistema basado en microcontrolador regulable variador de velocidad para un motor de derivacin de CD. Un IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor se utiliza en la configuracin para controlar la tensin de la armadura del motor. Una seal PWM Pulse Width Modulation controla el IGBT y se genera a partir de un microcontrolador Motorola 68HC11. La velocidad del motor se mide con un codificador de eje y es alimentado directamente al microcontrolador junto con una seal de referencia de velocidad. Finalmente, el proyecto que se hace referencia en [7] se basa en el diseo y la aplicacin de un control de velocidad para un motor de corriente continua, utilizando un PIC16F873 y visualizacin de la operacin en una pantalla de cristal lquido. La manipulacin de la velocidad se efecta mediante un potencimetro y sus variantes se realizan a travs de PWM. En el momento inicial, el motor gira y la pantalla LCD muestra un mensaje indicando que el motor est en movimiento. Considerando y revisando el trabajo relacionado, varios de los requerimientos estn establecidos, los cuales son usados para proponer el diseo de este trabajo.

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Sistema propuesto

La descripcin del diseo propuesto se divide en dos partes: la metodologa general y el algoritmo propuesto. La primera parte est constituida por un diseo de placa base (sistema de mnimo) y la segunda revisa el algoritmo propuesto con el diagrama a bloques del sistema. 3.1 La metodologa general establecida para la construccin del sistema.

La evaluacin de las formas en que los diferentes microcontroladores ofrecen hacer aplicaciones especficas es muy amplia, porque cada uno tiene caractersticas diferentes. En este trabajo, el microcontrolador 8031 se toma como base para la


aplicacin porque sus caractersticas son muy adecuadas para los sistemas digitales de control, aunque el microcontrolador seleccionado puede ser cambiado por otros diferentes microcontroladores que existen hoy en da, con lo anterior se muestra una caracterstica del sistema implementado: la robustez. El sistema de control propuesto se basa en el sistema mnimo del microcontrolador 8031, el Mc-8031 est funcionando en modo de procesador. Previamente el sistema de control se implement en un protoboard pero la conexin era inestable, ya que el simple movimiento de los componentes haca que el sistema tenga falsos contactos o cortocircuitos. Por esta razn, es necesario implementar un PCB (Printed Circuit Board) para soldar los componentes a una placa de cobre, por lo que el sistema es ms confiable fisicamente. Para realizar esta tarea de implementar el PCB, primero se describe el diagrama del circuito electrnico del sistema mediante el uso de la herramienta Proteus 7.7 SP2, esta herramienta es una recopilacin de software de diseo y simulacin para computadora, desarrollado por Electronics Labcenter, y est constituido por dos programas principales: Isis ( Intelligent Schematic Input System) y Ares ( Advanced Routing and Editing Software). Una metodologa de diseo es importante porque el proceso est completamente dividido en etapas haciendo uso de herramientas de software y hardware. Cada etapa genera archivos digitales que se procesan en la siguiente etapa. ISIS se utiliza para conectar los componentes, incluyendo un microcontrolador, una memoria EEPROM, latchs y muchos otros componentes ms. La herramienta ISIS permite disear el esquema elctrico del circuito ya que tiene muchos componentes diferentes para su aplicacin. A continuacin, es necesario exportar el diseo de Isis a Ares. Ares es una herramienta que hace las conexiones del circuito en forma de rutas o pistas que funcionan como conexiones sobre una placa de cobre, estas rutas pueden estar en una o dos capas de las placas de circuito impreso y el trazado de rutas se puede hacer de forma automtica o manualmente. Si el enrutamiento es automtico se ahorra tiempo y esfuerzo sin embargo por lo general los diseos generados son pocos eficientes debido a que cubren un rea mayor. Adems, no existe ningn control sobre el nmero de vas (conexiones entre la capa superior e interior de la placa de circuito) que puede ser mayor, a veces el nmero generado de vas no debe ser grande porque es difcil realizar la soldadura en ambos lados de la placa de circuito. Estos primeros pasos se muestran en la figura. 3 (a). Despus de completar el diseo final, se procede a generar los archivos llamados Gerber, estos archivos contienen informacin acerca de las pistas de las dos capas de la placa, etiquetas, agujeros, etc. Estos archivos son utilizados por la herramienta de Circuito CAM, el cual genera un nuevo archivo que tiene informacin del diseo acerca del PCB; el trazado del circuito se realiza en la mquina plotter de mesa llamado ProtoMat S62. Esta mquina est controlada por el programa de Master Board y su funcin es operar con un archivo generado por Circuito CAM, que contiene el diseo de la placa. Los procesos que ejecuta la mquina son: 1. Trazar las conexiones del circuito final sobre las capas de la placa de circuito. 2. Perforar los agujeros correspondientes a los componentes. 3. Cortar el PCB final.


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Finalmente, los componentes necesarios se colocan en la placa final y se les aplica soldadura. Adems los diferentes componentes adicionales son conectados al sistema; los ltimos pasos se muestra en la figura. 3 (b). Despus de completar la placa base, el cual contiene el sistema mnimo basado en Mc8031, la siguiente fase del sistema de control consiste en disear el algoritmo para su funcionamiento. El algoritmo propuesto se codifica en lenguaje ensamblador por tal motivo se utiliza una herramienta llamada MIDE-51. MIDE-51es una herramienta con interfaz grafica que contiene un simulador, un editor y un grabador de microcontroladores de la familia 8051; el cdigo capturado en el editor es compilado y genera un archivo con extensin .HEX que posteriormente es grabado en el microcontrolador. El proceso de simulacin y pruebas del sistema general se realiza cuando la conexin total ha sido realizada mediante la adicin de otros componentes al sistema mnimo.

Fig. 3. Diagramas de flujo del desarrollo del sistema. 3.2 La metodologa para el algoritmo.

El algoritmo propuesto comienza por examinar los mdulos que llevarn a cabo varias tareas, la evaluacin de los recursos temporales y espaciales y el establecimiento de ideas para una utilizacin ptima de los diferentes elementos que componen el sistema.


En este trabajo, el microcontrolador Intel 8031 es usado para controlar un motor paso a paso y un motor de C.D. El microcontrolador 8031 se utiliza en el modo de procesador y slo utiliza el puerto P1 y P3 para conectar los perifricos debido a que los puertos P0 y P2 estn realizando la funcin de leer las instrucciones de la memoria EEPROM. En esta primera versin, el control de la circuitera para el motor de corriente continua y el motor paso a paso es de modo exclusivo. El funcionamiento general se describe como sigue: el control externo se basa en un teclado de 16 teclas, que est conectado al decodificador 74922; este dispositivo toma como entrada de las filas y columnas de teclado y dependiendo de la seleccin del teclado, un numero de 4 bits es obtenido y es mostrado en la salida mediante el uso de LEDs. Este nmero se utiliza para seleccionar la velocidad del motor. El teclado est dividido en dos regiones de ocho botones cada uno; la regin S1 se compone de botones cuyas salidas estn en el intervalo 0 a 7 binario y se utilizan para controlar el motor paso a paso; la regin S2 est compuesta por botones que proporcionan salidas a partir de 8 a 15 binario y que controlan la velocidad del motor DC. Las salidas mencionadas anteriormente estn conectados al microcontrolador, el cual decodifica y obtiene una salida en bits al puerto P1, especficamente los bits P1.0 y P1.1 y P1.2, P1.3. Adems, los bits P1.4 y P1.5 se utilizan para controlar y permitir la seleccin del motor paso a paso o el motor de C.D. respectivamente. El microcontrolador tiene la tarea de reconocer y activar el motor, adems de establecer la velocidad de operacin para ambos motores dependiendo de la seleccin realizada por el usuario mediante teclado. El decodificador tiene la siguiente operacin: Si se presionan los primeros ocho botones, el microcontrolador cambia una velocidad variable B; esta variable afecta a la velocidad de la secuencia del motor paso a paso, vase la Tabla 1. Adems, el bit P1.4 revisa el funcionamiento del microcontrolador, presentando a travs de un LED la desactivacin del circuito L293. Cuando esto sucede, el motor no se realiza ningn movimiento. Cabe sealar que el trabajo propuesto utiliza un puente H, que est encapsulado en el circuito de L293. Esto permite controlar el motor paso a paso desde el microcontrolador debido a que el motor paso a paso requiere ms corriente que el microcontrolador puede proporcionar.No. de paso Paso 1 Paso 2 Paso 3 Paso 4 Bobina A Bobina B Bobina C 1 1 0 Tiempo que depende de la variable B 0 1 1 Tiempo que depende de la variable B 0 0 1 Tiempo que depende de la variable B 1 0 0 Tiempo que depende de la variable B Tabla 1. Secuencia del motor paso a paso. Bobina D 0 0 0 1

En la operacin de control del motor de C.D. se explica a continuacin: si se presiona uno de los ocho botones restantes, la salida se obtiene es un valor binario.


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Posteriormente, este valor es procesado por un decodificador digital-analgico, el cual genera una tensin dependiendo del valor antes mencionado que se le introduce en la entrada. La tensin obtenida de DAC se aplica especficamente en la tensin de carga del circuito L293. En el inicio del sistema, el motor paso a paso se est girando con la velocidad ms baja y motor de corriente continua est apagado. El diagrama de bloques del sistema propuesto se muestra en la figura 4.

Fig. 4. Diagrama a bloques del diseo propuesto.

El algoritmo se basa en un programa principal y una subrutina de interrupcin, vase la figura 5.


Fig. 5. Diagramas de flujo del algoritmo usado. El programa principal se ejecuta dentro de un ciclo infinito de espera de una interrupcin. Cuando una interrupcin ocurre, la rutina de interrupcin se ejecuta; cuando se haya terminado, vuelve al inicio del programa principal por lo que se ahorra instrucciones y el motor no gira otro paso. Los algoritmos anteriores se llevaron a cabo mediante el uso de instrucciones del microcontrolador. El pseudocdigo para la rutina principal y la rutina interrupcin se muestra en la tabla 2.El pseudocdigo del programa principal Inicio Inicializar las variables y puertos Label: Program If Se presiona el teclado Jump rutina Interruption Else If motor paso a paso esta habilitado Realizar secuencia de pasos del motor paso a paso Else Fijar un valor de velocidad en la salida End if End If Jump Program Fin El pseudocdigo de la rutina Interruption Leer la entrada If seleccin es motor C.D Decodificar la entrada Establecer la velocidad del motor C.D en la salida. Habilitar el motor C.D y deshabilitar el motor paso a paso. else Decodificar la entrada. Cambiar el valor de la velocidad del motor paso a paso. Enable Stepper motor and disable DC motor. End if Jump Program

Error! Use the Home tab to apply title to the text that you want to appear here. Tabla 2. Pseudocodigo del programa principal y la rutina de interrupcin.

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Resultados

Todos los miembros de la familia 8051 utilizan un cristal externo para el oscilador, el cristal se selecciona de acuerdo con el miembro de la familia; la frecuencia del cristal puede ser de 500 kHz a 40 MHz. Es importante revisar el manual del fabricante para cada dispositivo en particular, debido a que el ciclo de instruccin bsico de la mquina no es el perodo de reloj (cada instruccin no ocupa los 83 ns si es de 12 MHz el cristal) aproximadamente cada instruccin tarda alrededor de 12 ciclos de reloj. Con el fin de caracterizar el comportamiento en el tiempo de los motores es necesario definir los parmetros siguientes: Numero Total de instrucciones. Nmero mnimo de instrucciones. Nmero de instrucciones para la inicializacin. Nmero de instrucciones para definir la secuencia de los pasos Nmero de instrucciones para la rutina de interrupcin. Nmero de instrucciones para leer y decodificar. Nmero de instrucciones para la seleccin motor de C.D. Nmero de instrucciones para la seleccin motor paso a paso. Por instrucciones de conteo, se obtiene la ecuacin. (1). En el mejor de los casos, se obtiene un valor, vase la ecuacin. (2) (1) (2) Esto significa que la rutina principal se est ejecutando; cuando la velocidad de motor los motores se cambia, entonces otras instrucciones deben tenerse en cuenta, vase la ecuacin. (3). (3) Un valor importante es , porque este valor ofrece la velocidad variable del motor paso a paso. Ya que disminuye cuando alguien presiona el botn del teclado aumentando la velocidad del motor y que requieren menos instrucciones. El nmero de instrucciones es: 12 instrucciones. instrucciones. instrucciones. instrucciones. instrucciones. La ecuacin representa el nmero de instrucciones ejecutadas en un giro del motor paso a paso y cada repeticin del programa principal. La ecuacin , representa el nmero mnimo de instrucciones que son ejecutadas por cada repeticin del programa principal cuando ocurre una interrupcin.


La ecuacin 12 representa el nmero mnimo de instrucciones que son ejecutadas por cada repeticin del programa principal (durante el funcionamiento del motor de C.D.) La ecuacin , representa el nmero mnimo de instrucciones que son ejecutadas por cada repeticin del programa principal (durante el funcionamiento del motor paso a paso despus que ocurre una interrupcin). Utilizando un oscilador de 12 MHz, la duracin de una instruccin es de aproximadamente 1s. En este caso, en lugar del nmero de instrucciones, es posible disponer de datos temporales: 12 (4) (5) Donde es el tiempo total mnimo requerido por el algoritmo y es el tiempo total mximo. En la fig. 7, se muestran los resultados temporales. Si aumenta, el tiempo total disminuye, vase la fig. 7a. En lugar de esto, si no hay interrupcin, el total el tiempo es constante, vase la fig. 7b, mientras que si se produce una interrupcin y variable de valor de se est teniendo en cuenta, el tiempo total es variable, vase Fig. 7c. En futuros trabajos, se requiere para controlar una silla de ruedas, esta silla de ruedas se compone de dos motores de corriente continua de 24 voltios, adems de varios motores paso a paso que requieren alta corriente, los cuales que son parte de un brazo robtico. Es necesario analizar y buscar controles eficientes y establecer una metodologa para manejar la corriente demandada desde la batera, as como la respuesta en tiempo real de los motores de CC y motores paso a paso. Por lo que este trabajo es una parte fundamental para el subsistema de posicionamiento en el sistema de navegacin de la silla de ruedas.


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Fig. 7. Graficas de tiempo del algoritmo propuesto

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Conclusiones

El objetivo de este trabajo ha sido completado mediante el control por multiplexaje y variacin de la velocidad del motor de C.D. y del motor paso a paso, variando las caractersticas establecidas por la aplicacin propuesta. El diseo de este proyecto fundamentalmente es una aplicacin de los sistemas de control que se pueden encontrar en una aplicacin industrial compleja. El sistema est abierto a los cambios de manera que las opciones de control se ampliaran en un futuro. Adems, el trabajo presentado se puede utilizar como una base para implementar un control ms avanzado, que haga uso de un microcontrolador u otro sistema de control, por ejemplo los FPGA (Field Programmable Gate Array). Este ltimo se propone que ser estudiado para futuros trabajos. El prototipo final tiene la ventaja de ser muy econmico y funcional, ya que bsicamente consiste en un microcontrolador 8031, controladores de motor L293 y un DAC0832. En este caso, el microcontrolador cambia la resolucin del motor paso a paso por una variable determinada. Esta ltima funciona como un temporizador. La resolucin es mejor que la del motor de corriente continua. Otro factor que influye en la precisin del sistema es el valor de los bits de entrada en el DAC, afortunadamente se cuenta con gran resolucion. El uso de la mquina PCB (LPKF) permite estabilizar el sistema porque las conexiones en el PCB son mejores cuando se comparan con las utilizadas en el protoboard. Los microcontroladores son eficientes para controlar el motor, pero la posibilidad de elegir un micro con ms recursos es interesante, por ejemplo, ms puertos, temporizadores, contadores, DAC, ADC y, sobre todo, aumentando ms frecuencia de trabajo (llegar a las respuestas en tiempo real). Finalmente, la mayor frecuencia de trabajo es importante para proporcionar un sistema ms preciso y rpido con el propsito de mejorar la eficiencia en tiempo real.

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Referencias

1. "Implementation of FPGA based PID Controller for DC Motor Speed Control System", Savita Sonoli K.Nagabhushan Raju, Proceedings of the World Congress on Engineering and Computer Science Vol II,San Francisco,USA,(WCECS 2010). 2. "Novel Robust Control Algorithm of DC Motors", Ba-Hai Nguyen,Hai-Bac Ngo,Jee-Hwan Ryu, Korea University of Technology, The 6th International Conference on Ubiquitous Robots and Ambient Intelligence (URAI 2009). 3. "Sistema de navegacin automtica controlada por voz para una silla de ruedas", Marcelo Arvalo Luzuriaga, Facultad de Ciencias de la Ingeniera, Universidad Tecnolgica Equinoccial, Quito, Ecuador(2011). 4. "Diseo de un prototipo de una silla de ruedas para personas minusvlidas no videntes", Vsquez Diego, Brcenes Jimmy,Fundacin Ecuatoriana para el No Vidente (FENOVI)(2005).

14 Williams Antonio Pantoja Laces, Ignacio Algredo-Badillo, Uriel Algredo-Badillo and Miguel ngel Hernndez Lpez 5. "A DC Motor Drive for a Dyno Microcontroller and Power Electronics", Jeffrey John Jordan, the School of Information Technology and Electrical Engineering the University of Questland, 2001. 6. "Diseo y construccin de un variador de velocidad con el microcontrolador 80c196mc", Gamboa Bentez Silvana del Pilar, Quelal Analuisa Paulo Alexi, Rivera Argoti Pablo. Escuela Politcnica Nacional, JIEE, Vol. 19, (2005). 7. "Controlador de velocidad de un motor DC basado en un PIC 16F877", Universidad Francisco de Paula Santander, Ingeniera Electrnica, Lina Mara Aguilar, Javier Mauricio Roln, Luis Javier Martnez.

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