Mantenimientos Electrónicos: Practica 7 Servo

Practica 7 Servo

Introducción:

En esta práctica vamos a controlar un servomotor mediante programación en Python. El objetivo es mover el servo una cantidad de grados, introducida mediante teclado, entre 0 y 180 grados. Haremos esta práctica en la RaspBerry Pi para poder usar sus pines GPIO.

Desarrollo:

Los servos son un tipo especial de motor de c.c. que se caracterizan por su capacidad para posicionarse de forma inmediata en cualquier posición dentro de su intervalo de operación. Están generalmente formados por un amplificador, un motor, un sistema reductor formado por ruedas dentadas y un circuito de realimentación, todo en un misma caja de pequeñas dimensiones. El resultado es un servo de posición con un margen de operación de 180° aproximadamente.

En nuestro caso vamos a utilizar un servo Tower Pro SG90, cuyas características son las siguientes:

-Torque: 1.8 Kg*cm

-Tensión: 4.8 V (5 V aprox.)

-Velocidad de operación: 0.1sg/60 grados

Posee tres cables, rojo, marrón y naranja. Los dos primeros corresponde a la tensión de alimentación y GND respectivamente y el ultimo corresponde al cable que lleva la señal codificada.

Este tipo de motores funciona con modulación de ancho de pulsos (PWM), consisten básicamente en enviar una onda cuadrada en la que se varía el tiempo en el que se mantiene el nivel alto del pulso. Los servos generalmente funcionan con un tiempo del pulso alto de entre 1ms y 2 ms, siendo el 1ms 0 grados y 2 ms 180. Por lo que por ejemplo 90 grados sería un pulso de nivel alto en PWM de 1.5 ms de duración y así para todos los grados. Para este servo el tiempo de pulso completo (nivel alto y bajo), es de 20 ms. Al tiempo del nivel alto es lo que conocemos por Duty Cycle.

Esto sería en teoría, empíricamente se ha tenido que sacar una tabla para saber cuántos milisegundos corresponden a cada grado.

Milisegundos (ms)	Grados(º)	Porcentaje PWM (%)
1	0	2.25
1.1	20	3
1.2	40	4.05
1.3	60	4.95
1.4	80	5.85
1.5	90	6.3
1.6	100	6.75
1.7	120	7.65
1.8	140	8.83
1.9	160	10.25
2	180	10.98

El porcentaje es lo que se introduce en el programa de Python para la instrucción “ChangeDutyCycle”, ya que en la librería está definido así. Como podemos observar es algo diferente al plano teórico, ya que en porcentaje, 1 ms que correspondería a 0 grados, sería un 5 %, ya que es 1 ms sobre 20 ms que dura el pulso completo, y empíricamente es 2.25 %. Y el porcentaje correspondiente a 180 grados siguiendo la misma regla, sería del 10 % y es de 10.98%.

A continuación se muestra el programa utilizado en Python con comentarios de las instrucciones utilizadas.

También adjunto un enlace en el que viene muy bien explicado el funcionamiento de los servomotores:

Servomotores

Programa:

### Autor: Guillermo Cayetano Espejo Fecha: 09/12/2016

### Version: 1.0 Dispositivo: Raspberry Pi 3

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# Programa mediante el cual controlaremos un servo a través de la Raspberry Pi, #introduciendo el número de grados por teclado.

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import RPI.GPIO as GPIO #Importamos la librería RPI.GPIO con la que controlaremos los pines #GPIO de la Raspi.

import time # Importamos la librería time ya que utilizaremos la función sleep de ella que es #en Python la que utilizaremos para hacer un delay.

#### Configuracion ####

GPIO.setmode(GPIO.BOARD) # Ponemos los pines en modo Board.

GPIO.setup(13.GPIO.OUT) #Ponemos el pin 13 como salida.

GPIO.setwarnings(False) # Desactiva los avisos.

p=GPIO.PWM(13.50) #Ponemos el pin 13 en modo PWM y le mandamos 50 pulsos por #segundo ya que un pulso es de 20 ms en el servo.

p.start(6.3) # Enviamos un pulso de 6.3 para centrar el servo, al pin 13 que es donde #conectaremos el cable de señal del servo.

grados=0 #Inicializamos la variable grados

posición =6.3 # Inicializamos la variable posición y le ponemos la misma variable que la que le #hemos puesto previamente.

print(‘Pulse control+c cuando quiera salir’) # Mensaje que avisa del modo de salir del programa

opción=1 # Inicializo la variable en 1

try:

while opción!=0 # Iniciamos el loop del programa ya que opción vale 1 pr lo que #siempre va a entrar en este loop.

grados=int(input(‘Introduce el numero de grados , entre 0 y 180’)) # Introducimos por #teclado el numero de grados que queremos que se gire el servo y se guarda en la #variable grados.

if grados<=20 and grados >=0:

posición=2.4+(grados*0.375)/10
#0.375 es la media ponderada de los #incrementos del dutycycle en incrementos de grados de 10 en 10, esta #medición se ha hecho experimentalmente. Se multiplica por los grados #introducidos y se divide entre 10 que corresponde a los grados de cada #intervalo, después se le suma el porcentaje inicial (el que corresponde a grados).

p.ChangeDutyCycle(posición) # Esta instrucción mueve el servo, pero en vez de #introducirle los milisegundos que corresponden a los grados, le introducimos #como paramento el porcentaje correspondiste a esos milisegundos, teniendo #en cuenta que el 100% sería el pulso PWM completo es decir 20 ms, como #nuestro nivel alto de dicho pulso solo va a ser de 1 ms (entre 1 ms y 2 ms) #nuestros porcentajes se moverán aproximadamente entre el 5 y el 10 %

time.sleep(0.5) # Damos un retardo de medio segundo para mover el servo antes de dirigirlo a otra poscion.

if grados<=40 and grados >=20: