PINGUINO : Plataforma Para Diseo Y Desarrollohttp://integradorelectronica.blogspot.com

por : Julio Fabio De La Cruz G.

Pingino es una plataforma de hardware libre basada en un circuito sencillo fcil de construir. La plataforma tiene como corazn un microcontrolador PIC con puerto USB, tiene un sistema de entradas salidas sencillo y bien definido, tambin tiene un entorno de desarrollo programacin simple. Una de las metas de pingino es el de ser una herramienta de bajo costo, flexible y fcil de usar, para la elaboracin de sistemas electrnicos en general.

Que es pingino

son descargados por medio del puerto USB, sin la programador de Pingino es un tarjeta como el Arduino pero basada en necesidad de utilizar un microcontroladores, adems de que se puede probar un microcontrolador PIC. La meta de este proyecto el la de construir un IDE de fcil utilizacin en LINUX, inmediatamente la aplicacin 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 alimentacin externa para el interfase nativa USB, es por esto PINGUINO permite la realizacin circuito en estas condiciones. que la tarjeta Pingino se hace tan de programas en un lenguaje de alto llamativa. Arduino y Pingino nivel similar al C, con unas funciones Una tarjeta Pingino tiene grabado un programa que comparten el mismo lenguaje de definidas y orientadas al manejo del permite su funcionamiento programacin as que no es tan como bootloader, es decir difcil de migrar a una o la otra, hardware del microcontrolador que se pueden cargar esto ya depender del gusto o programas compilados sin la necesidades del usuario. necesidad de utilizar un El hardware de Pingino 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 comunicacin un programador de microcontroladores PIC. serial. Pingino es open hardware y open software. Como se programa la tarjeta pingino Para que sirve Pingino Pingino es una tarjeta sencilla, flexible y fcil de usar que sirve para el prototipado rpido de aplicaciones El modulo PINGUINO permite la realizacin de microcontroladas y de electrnica en general. Es una programas en un lenguaje de alto nivel similar al C, herramienta utilizada por estudiantes de ingeniera con unas funciones definidas y orientadas al manejo electrnica, de ingeniera multimedia, artistas plsticos en muchas partes del mundo, para la realizacin de del hardware del microcontrolador. proyectos particulares. Los programas una vez compilados en el computador

Caractersticas del PIC 18F2550

Como montar la tarjeta

La Tabla 1 muestra algunas de las caractersticas mas En esta guia estn los diagramas de montaje, ya sea sobresalientes de este microcontrolador que el el para un protoboard o tarjeta universal. Se recomienda corazn del la tarjeta Pingino. 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. direccin http://integradorelectronica.blogspot.com El microcontrolador 18F2550 tiene como ventaja que estn 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, utilizndolo como electrnicos de la ciudad de Cali y es de bajo costo. guia. Parmetros Program Memory (KB) CPU Speed (MIPS) RAM Bytes Data EEPROM (bytes) Digital Communication Peripherals 32 12 2,048 256 1-A/E/USART 1-MSSP(SPI/I2C) Valores

Capture/Compare/PWM 2 CCP Peripherals Timers ADC Comparators USB (ch, speed, compliance) Operating Voltage Range (V) 1 x 8-bit 3 x 16-bit 10 chanels, 10-bit 2 1, Full Speed, USB 2.0 2 to 5.5 Tabla 1 Puertos de entrada y salida en la tarjeta pingino Referencias Perifricos PIC 18F2550

Tambin es de destacar que proyectos como La tarjeta pingino tiene 17 pines que pueden ser PINGUINO son de actual tendencia para el desarrollo configurados como entradas o salidas, el grfico de sistemas microcontrolados, encontrndose bastantes referencias y aplicaciones en la Internet. muestra la disposicin 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

ComponentesCantidad1

ComponentePic

Descripcin18F2550IC

Identificacin

2

Led

ON

RUN

1

Swicht pulsador

Reset

2

Resistencias

470ohm Amarillo violeta caf

1

Resistencia

10Kohm Caf negro naranja

1

Capacitor

220nf

2

Capacitor

22pf

1

Capacitor

0.1uf

1

Capacitor

10uf

1

Conector USB

1

Oscilador

20Mhz

1

Extensin USB

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 esquemtico cambiar 0.01uf

Manejo de motores paso a paso.

La mayora de cables de los motores paso a Por las caractersticas de precisin de paso tiene un color estndar. movimiento, los motores paso a paso son un buen motor al momento de una implementacin que requiera precisin en la posicin. Adems dado que las seales que controlan estos motores son de naturaleza digital son fciles de adecuar en sistemas netamente digitales. Veremos como se puede controlar un motor paso a paso utilizando la tarjeta pingino. Motores bipolares Este tipo de motores se caracteriza por tener 4 cables que se conectan al circuito de control que debe realizar la funcin de polarizar las bobinas, para lograr esto el control de la polarizacin de las bobinas se logra por medio de un puente H, para este tipo de motor necesitaramos 2 puentes.

Motor bipolarEl grfico muestra un ejemplo de la codificacin de colores de un motor paso a paso unipolar con 8 cables. Muchas veces nos encontramos con un motor unipolar que no es estndar, as que tenemos que identificar las bobinas, para esto empleamos un multimetro, con el cual mediremos las resistencias de las bobinas, el siguiente grfico ilustra un ejemplo de que valores de resistencia mediramos en la identificacin de un motor con 8 cables.

Motor bipolarMotores Unipolares Este tipo de motor paso a paso es que utilizaremos en nuestro ejemplo con la tarjeta pingino. 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 comn a todas la bobinas, en el de 6 cables hay un comn por cada par de bobinas y finalmente en el de 8 cables no hay punto comn en las bobinas.

Resistencia en bobinas

Cables motor bipolar

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

Grados por paso 0,72 grados 1,80 grados 3,75 grados 7,50 grados

# Pasos por vuelta 500 pasos 200 pasos 96 pasos 48 pasos

15,00 grados 24 pasos Resistencia en bobinas Par de mantenimiento (Torque): Es mayor que el par dinmico y acta como freno para mantener el rotor en una posicin estable dada. Numero de pasos por vuelta: Es la cantidad de paso que efecta el rotor para completar un giro completo, la ecuacin es la siguiente NP= 360

Por ejemplo si el paso de nuestro motor es 7,5 grado tenemosNP= 360 =48 pasos 7,5

Resistencia en bobinas

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, Parmetros 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 caractersticas dinmicas, es el terminales, as que necesitamos un circuito momento mximo en que el motor es integrado que cumpla la funcin 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 aplicacin 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 conexin de las bobinas de un motor unipolar muestra los pasos mas empleados en los se muestra en los siguientes grficos. motores. Las salidas del microcontrolador las conectaramos a los terminales de entrada del ULN2003

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

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, as que el primer paso sera configurar estos pines como salidas.

ULN2003

Configuracin pinesEl siguiente paso sera el de generar los pasos para polarizar las bobinas del motor, emplearemos el mtodo de una fase o denominado por ola. Si se observa este mtodo necesita 4 pasos para hacer un ciclo completo, as que en nuestro programa generaremos estos 4 pasos. Una de las parmetros del motor es el de la frecuencia mxima por paso, esto quiere decir que entre paso y paso debe haber un retardo, en nuestro ejemplo sera de 100 milisegundos. Como ejemplo se supondr que el motor es de 7,5 grados por paso as que dar un giro completo en 48 pasos. Tambin si cada paso demora 100 milisegundos tardara 4800 milisegundos o 4,8 segundos en dar el giro completo.

Conexin con el ULN2003

El bloque de programa en donde escribimos el cdigo 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.

Configuracin 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