Manual de Mantenimiento C4 MR
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1. Laboratorio de Mini Rob tica CAPITULO 4 QUANSER Planta Rotatoria es la se al de alimentaci n de la UPM El conector de 6 pin DIN es del tac metro y tipicamente se conecta a S3 en la UPM Para esquemas completos de especificaciones referirse al Ap ndice C del Manual de Usuario del SRVO2 ET ELP 5EKT RDTN 4 e216 A eo mi i ain Y t HATE ET r pou A T s F e e 4 ELP 86k T MDIM b A A A e k l p M Tm Figura 4 8 Esquema de conexi n del Tac metro Potenci metro Se encuentra previamente instalado Es de un sensor de un solo giro de 10k Ohm sin tope f sico Su rango el ctrico es de 352 grados Est polarizado de forma que un voltaje de 12 V proporciona resultados en un rango de 5 V sobre el rango de 352 grados Bajo operaciones normales la terminal 3 debe medir 5 V mientras que la terminal 1 deber a medir 5 V La se al real est disponible en la terminal 2 est cableado a dos mini sockets de 6 pin DIN en paralelo y su se al suele estar disponible en S1 cuando se conecta a la UPM El segundo conector mini Din S2 se usa para conectar los m dulos rotatorios ELP 55KT MDIN 6 P ELC RES 7K15 7 A ON y o a 1 ELC RESABA 4 e ELP POTP TYLLW 1DK M Fa ELP SCET HDIN Figura 4 9 Esquema de conexi n del Potenci metro Encoder El encoder ptico mide la la posici n angular del eje de carga Ofrece alta resoluci n y medidas de ngulos re2. Por tratarse de una estructura modular y que debe armarse con distintas partes dependiendo la pr ctica las conexiones deben hacerse al finalizar debe desconectarse todo el equipo y guardarse correctamente El sistema esta previamente ensamblado para cambiar los radios de los engranes e Debe utilizarse la llave Allen apropiada para aflojar los tornillos y as remover los engranes de los ejes e Se insertan los nuevos engranes dependiendo de la configuraci n seleccionada Fig 4 5 4 6 e Deben apretarse los tornillos con la misma llave Allen usada anteriormente e El engrane del potenci metro es un engrane anti contragolpe para poder insertarlo correctamente deben rotarse sus dos caras de forma encontrada para que los resortes est n parcialmente pre cargados Nota no deben extenderse totalmente los engranes cuando se pre carguen los engranes Para acoplar cargas externas debe usarse el engrane de carga con los 8 32 tornillos provistos Nota no se apliquen cargas mayores a 5 kg cada vez Debe asegurarse que los tornillos est n propiamente ajustados antes de operar el servomotor Para instrucciones de como acoplar un experimento modular en particular ver cap tulos posteriores Rutinas de mantenimiento Al finalizar el semestre o recibir el equipo tras un pr stamo externo e Debe revisarse la estructura y componentes para tener la certeza de que se encuentra completo y en buen estado e Debe hacerse la pr
3. CAPITULO 4 QUANSER Planta Rotatoria La Planta Rotatoria QUANSER es un dispositivo que permite mediante programaci n y una tarjeta de adquisici n de datos desarrollar algoritmos para controlar el movimiento de diversos elementos independientes que pueden conectarse para realizar pr cticas Fotograf a del equipo 3 SUNG R con PA au AT SENO Figura 4 1 Planta rotatoria QUANSER Prop sito del equipo Principalmente es utilizado para pr cticas de Programaci n y Control Por s solo es utilizado para control de velocidad para realizar pr cticas diferentes es necesario acoplar otros elementos como son la Junta Flexible Flexible Joint Esfera y Viga Ball and Beam etc Estos elementos se describir n en cap tulos posteriores Partes que lo componen Para poder armar una pr ctica se principalmente los siguientes componentes requieren e QUANSER M dulo de poder Fuente de alimentaci n UPM Universal Power Module e QUANSER Tarjeta de adquisici n de datos MultiQ PCI MQ4 o equivalente e QUANSER Planta Servo SRVO2 ET los engranes pueden disponerse en dos o m s configuraciones diferentes e PC equipada con el software requerido en este caso MatLab SimuLink con librer a WinCON y m dulo RTX OS A continuaci n se muestra la descripci n de la planta rotatoria 1 Placa superior 12 Encoder Placa inferior 13 Tac metro Soporte 14 Bloque Engrane de salida 16 Senso
4. datos ahora es posible graficar la medida de los ngulos dando click en el bot n del Osciloscopio Scope Cuando se giran los engranes del servomotor se trazar el movimiento NOTA los valores no est n en grados Time Figura 4 16 Gr fica de la medida del encoder Laboratorio de Mini Rob tica CAPITULO 4 QUANSER Planta Rotatoria Nota Para m s ejemplos de diagramas y modelos para motores y medici n del tac metro ver el manual de usuario de la planta rotatoria QUANSER Seguridad requerida La alimentaci n debe ser exclusivamente de la fuente UPM debe conectarse a la corriente el ctrica debe cuidarse que los cables y los bornes est n en buenas condiciones y que la conexi n se haya realizado correctamente La conexi n a la tarjeta de adquisici n de datos debe hacerse de forma cuidadosa para evitar cargas electrost ticas con la misma en caso de revisar la instalaci n dentro del CPU ser necesario utilizar la pulsera anti est tica Adem s deben ejecutarse los programas solamente cuando los usuarios NO est n manipulando directamente la estructura para evitar accidentes por contacto de los motores o descarga el ctrica Los programas deben probarse teniendo en cuenta que no haya obstrucciones entre los elementos m viles es decir que ning n objeto o persona est en el camino de los elementos una vez que comiencen a moverse esto a fin de evitar accidentes y da os al equipo Servicios requeridos
5. l de posici n y velocidad sin alg n otro m dulo acoplado a la salida La nica carga que se recomienda para esta configuraci n es la pieza circular suministrada con el sistema Fig 4 6 Configuraci n Alta se recomienda esta configuraci n para todos los experimentos que requieren un m dulo adicional tal como el P ndulo Invertido Esfera y Viga Junta Flexible etc Fig 4 5 Conexi n f sica Cableado Motor corriente directa El SRVO2 incorpora un Motor de alta eficiencia y baja inductancia lo que resulta en un motor DC con mayor respuesta que los convencionales La conexi n del motor de 4 pin DIN configurada para ser activada con la fuente de alimentaci n UPM Para esquemas completos de especificaciones referirse al Ap ndice B del Manual de Usuario del SRVO2 ET Advertencia las se ales de alta frecuencia aplicadas al motor a la larga da ar n la caja de engranes y o las escobillas La fuente m s adecuada para ruido de alta frecuencia es el control derivativo Para proteger el motor debe limitarse el ancho de banda de la se al especialmente en retroalimentaci n derivativa a un valor de 50Hz co E UOUCATE Figura 4 7 UPM Fuente de Alimentaci n Tac metro El tac metro est acoplado directamente al motor as que no hay defasamiento en el tiempo de respuesta y la velocidad del motor es medida oportunamente El siguiente esquema es el diagrama de conexi n del tac metro El conector de 4 pin DIN
6. lativos del eje a diferencia del potenci metro el cual solo mide un ngulo absoluto desde la posici n predefinida 0 El encoder env a una se al digital y debe conectarse directamente con la terminal de la tarjeta de adquisici n de datos utilizando un cable est ndar de 5 pin DIN NOTA NO se debe conectar la se al del encoder a la UPM ELP C0 H EMNCODER i w L P 4 Me Y sel O 4 sd 4 E i i s 3 5 e ELP 5CKT 0M 3 L90 ELP EMC 051 EX 1024 Figura 4 10 Esquema de conexi n del Encoder Figura 4 11 Tarjeta de adquisici n de datos MultiQ Para mayor referencia de las conexiones tipo de cable y voltajes ver la tabla anexo Conexi n l gica Software Una vez realizada la conexi n f sica no deben alimentarse los amplificadores debe revisarse que la terminal de la tarjeta MultiQ est iluminada sino enciende el LED es posible que requiera cambio de fusible Crear un modelo se inicia MatLab y se construye un diagrama en Simulink como el que se muestra a continuaci n Se utiliza la librer a SIMULINK de los bloques comunes y los elementos correspondientes a la tarjeta de adquisici n El bloque del encoder est disponible en la librer a de WinCON QUANSER Toolbox QUANSER Q4 Series es indispensable asegurarse de que se seleccion el bloque compatible con la tarjeta MQ4 Tambi n est n disponibles Entradas y Salidas Anal gicas y Digitales la salida PWM y el Timer Watchdog Lab
7. oratorio de Mini Rob tica CAPITULO 4 QUANSER Planta Rotatoria Y Simulink Library Browser Fie Edit View Help DS a Encoder Input Reads from the selected encoder channels of the Q4 Series 140 Boards i 2H Quanser Consulting MQ3 Sel l H Quanser Consulting MultiQ 5 2 Quanser Consulting MultiQ F o Quanser Consulting Q8 Serie l H Quanser Haptics 3 Quanser Q4 Series 2 Analog Extras Asynchronous Interrupt 2 Counter Extras 2 Diagnostics 2 Encoder Extras 2 Polling Interrupts 2 Status 2 Time Bases 2 Quanser Q4 Series H Transformations gt El Pc Target Analog Input Analog Output Counter Output Digital Input Digital Output Encoder Input i PWM Output Watchdog Figura 4 12 Entorno de librer a SIMULINK WINCON Q4 El siguiente es un primer modelo para verificar la se al del encoder uanser 4 EHC Ganancia Theta_o Entrada del Encoder Figura 4 12 Modelo para verificar el encoder Conectar con el cliente antes de correr el programa en tiempo real debe ejecutarse el Servidor WinCon y conectar al Cliente WinCon HA o m TE W Sin titulo WinCon Server m O File Client Model Flok Window wiew Help yE E Pil A gt Pap E pro IBF A A H a Recent Clot b El k d close On Exit Metwork Figura 4 13 Se conecta el Cliente WinCon Compilando el modelo para ejecutar el diagrama en tiempo real deben seleccionar
8. r S2 2 3 4 Engrane del motor 72 dientes 15 Conector de potenci metro 5 6 Potenci metro 17 Conector del encoder anti contragolpe Conector del Tac metro Resortes anti contragolpe 18 8 Eje de salida Eje de carga 19 Conector del Motor 9 Motor 20 Engrane del motor 24 dientes 10 Caja de engranes 21 Engrane de carga 120 dientes 11 Potenci metro Tabla 4 1 Componentes de la planta rotatoria Figura 4 3 Vista inferior de la planta rotacional Laboratorio de Mini Rob tica CAPITULO 4 QUANSER Planta Rotatoria Figura 4 6 Configuraci n baja de engranes Principios de operaci n Un servomotor de corriente directa DC de alta calidad se encuentra montado en un marco de aluminio s lido El motor mueve una caja de engranes suizos 14 1 cuyas salidas son a un engrane externo El engrane del motor mueve un engrane conectado a un eje de salida independiente que est conectado a un encoder Este segundo engrane en el eje de salida controla un engrane anti contragolpe anti backlash conectado a un potenci metro de precisi n El potenci metro se usa para medir el ngulo de salida El radio externo del engrane puede cambiarse de 1 1 a 5 1 utilizando varios engranes El marco cuadrado permite instalaciones para ejes verticales y horizontales Los engranes externos pueden reconfigurarse de dos formas Configuraci n Baja se recomienda para experimentos de contro
9. se las opciones en el men del programa deber n ajustarse los datos en WinCon Set WinCon Options Para este caso el valor del tiempo de muestreo sera de 0 01 segundo el cual se coloca en el men Simulation Parameters Se ajusta el modelo a External y se construye dando click en WinCon Build Esto generar el c digo y lo compilar Una vez compilado el c digo debe bajarse al Cliente Para asegurar que se carg debe maximisarse la ventana de WinCon Client para ver una lista de par metros pertenecientes al controlador que se ha compilado Y untitled File Edit VIEW Simulation Format Tools WinCon Help ji z B T Bs E La Start J Rop Mew Plot Open plot Options Guild Download Clean Clean All Quanser o 04 EHC Set Wincor y Options ee ahn i TE e Entrada del Encoder Figura 4 14 Ajuste de opciones en el modelo Ejecutando el c digo ahora que el c digo se ha compilado est listo para ejecutarse en tiempo real Debe darse click en el bot n START del servidor WinCon Cambiar a rojo y dira STOP lo que permite deter el programa y regresar al bot n verde El cliente WinCon es el componente del software en tiempo real y se ejecuta en el periodo especificado en Simulation Parameters Solver Fixed Step W Sin titulo WinCon Server oa Ey File Client Model Plot Window wiew Help Figura 4 15 Arranque del Servidor WinCon Graficando los
10. ueba de encendido de la fuente UPM y revisar las salidas con el mult metro e Debe realizarse una conexi n simple a fin de verificar la comunicaci n software hardware Probar motor y encoder Definiciones b sicas UPM Es la Unidad de Poder o Fuente de Alimentaci n para el equipo QUANSER 15V 3A Potenci metro Un potenci metro es un resistor el ctrico ajustable manualmente Tac metro Dispositivo para medir la velocidad de giro del eje del motor Motor Los motores son dispositivos que convierten la energ a el ctrica en movimiento de giro Encoder Los encoders son dispositivos montados en el motor que permiten medir el desplazamiento que recorre la llanta mediante el registro de los giros del eje Bibliograf a Introduction WinCon amp the SRVO2 QUANSERO SRVO0O2 Series Rotatory ServoPlant QUANSERO WWW quanser com Laboratorio de Mini Rob tica
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