Motores rotatorios en Arduino: ¿Qué son, para qué sirven y cuáles son los mejores que podemos utilizar en un proyecto?

En la actualidad, Arduino se considera una de las mejores plataformas de creación de electrónica de código libre que existe en todo el mundo. La cual, ofrece tanto software como hardware libre, ofrece gran potencia, es versátil y revela una notable facilidad de uso. Por lo que, es uno de los elementos más fundamentales para el desarrollo de proyectos basados en la cultura DIY y el entorno maker.

De tal manera, esta plataforma permite que tanto creadores y desarrolladores como también los aficionados puedan crear cualquier proyecto, sin importar su nivel de dificultad y así, provee un óptimo funcionamiento con el objetivo de implementar un mayor aprovechamiento de la tecnología y el Internet de las Cosas. Por ello, su expansión es desmesúrale.

Ahora bien, por suerte, las placas de Arduino admiten un sinfín de complementos con los cuales es posible construir los diferentes proyectos deseados. Motivo por el que, permiten hacer uso de motores rotatorios o rotativos para así programarlos desde cero. Es por ello que, a continuación, te enseñamos de que se tratan estos elementos y como emplearlos en conjunto con Arduino.

¿Qué es un motor rotatorio y para qué tipo de proyectos Arduino se utilizan?

Si bien es cierto, el motor rotativo se estima como uno de los primeros tipos de motores de combustión interna que existieron. Por lo que, fue ampliamente utilizado antes de la Primera Guerra Mundial, en los primeros autos y motocicletas, al igual que para propulsar aviones. Considerando que, por lo general, se distinguen por funcionar con un cigüeñal que se mantiene fijo y así, el motor gira a su alrededor.

Ahora bien, básicamente, un motor rotatorio consiste en un motor de combustión interna que es capaz de efectuar los cuatro tiempos de succión, compresión, expansión y escape, de forma simultanea mientras la cámara de trabajo modifica su volumen y las partes en movimiento giran en la misma dirección.

Así, en esencia, funciona como un motor de ciclo Otto que, en lugar de poseer un bloque de cilindros con un cigüeñal rotatorio, este permanece fijo y el bloque de cilindros entero es el que rota a su alrededor. Por su parte, en los proyectos de Arduino, los motores rotativos tienen diferentes usos que, especialmente, son dedicados al ámbito de la domótica para automatizar una vivienda, al igual que en el mundo de la electrónica.

Pues, habitualmente, dichos motores están presentes en cualquier parte de un hogar, en vista de que son primordiales para el funcionamiento de ventiladores, electrodomésticos, ordenadores personales, máquinas de afeitar eléctricas, coches con mando a distancia, etc. Inclusive, se pueden utilizar para crear grandes proyectos en donde la energía eléctrica sea la protagonista.

¿Qué debo tener en cuenta al programar utilizando motores rotatorios en Arduino?

Por suerte, hacer uso de motores rotatorios en Arduino revela notables ventajas que los usuarios deben conocer. De forma que, aquí mencionamos las más importantes de ellas: Sus componentes están equilibrados de forma interna con contrapesos giratorios que favorecen una entrega de potencia más suave y no genera muchas vibraciones.

Además, cuenta con menos piezas móviles que un motor convencional y por eso, su peso total es mucho más óptimo. Por su parte, para compilar un motor rotatorio en Arduino, es esencial tener en cuenta varios aspectos.

Uno de ellos, consiste en los tipos que se pueden usar en un proyecto con placas Arduino y, por consiguiente, vale la pena detallarlos de la siguiente manera:

• Motores de corriente continua: También son llamados “motores DC” y son uno de los actuadores más comunes de todos. Los cuales, tienen un funcionamiento basado en el alineamiento de dos campos magnéticos y su principal ventaja radica en que garantiza una sincronización efectiva, sin importar la velocidad.
• Motores brushless: Hacen referencia a una variación de los motores de corriente continua que difiere de las escobillas como sistema de rectificación de la corriente. Por lo que, recurren a la electrónica para poder hacer la conmutación del campo magnético. Así, son ampliamente utilizados en ventiladores, hélices de barcos, cuadricópteros y otros vehículos aéreos que necesitan alta velocidad de giro.
• Motores geared down motor: Son aquellos motores de corriente continua que añaden un reductor interno para incrementar el par del motor y disminuir su velocidad. De ese modo, comúnmente, son empleados para poder accionar ruedas de vehículos y robots, por lo que, son indicados para proyectos Arduino de robótica.
• Motores paso a paso: Se caracterizan por tener un eje que se encarga de girar a un ángulo fijo llamado “paso” cuando esto es ajustado por un procesador. Por lo que, obligatoriamente, un motor rotatorio de esta clase necesita un procesador para funcionar de manera correcta. Gracias a su capacidad, son muy empleados en robótica. Valorando que, existen motores unipolares y bipolares dentro de esta clasificación.
• Servo motores: Sin duda, es el tipo de motor rotatorio más usado para construir proyectos con Arduino. El cual, básicamente, provee una señal pulsada generada por un procesador que transmite la posición deseada para que, de forma autónoma, el servo pueda ubicarse en dicha posición. Gracias a esto, son usados en proyectos de robótica (tales como: brazos robóticos, robots bípedos, hexápodos, etc.) e incluso, permiten posicionar sensores o un láser.
• Servo motores de rotación continua: Como su nombre lo indica, son motores que muestran la capacidad de dar la vuelta completa y así, se comportan como un motor DC con control de velocidad integrado. Por ende, hacen referencia a una variante de un servo motor convencional, solo que la electrónica se modifica con el objetivo de que la señal controle la velocidad (y no la posición).

Ahora bien, otro de los aspectos a considerar a la hora de programar estos elementos en Arduino, señala los requerimientos necesarios para considerar un motor rotativo práctico.

Por lo tanto, aquí te damos a conocer dichas exigencias para que puedas verificarlas cuando desees adquirir uno de ellos:

• Los sellos para el gas de la cámara de trabajo tienen que ser tridimensionalmente confiables. Esto significa que, el motor en cuestión debe estar constituido a partir de la conexión de sellos individuales de manera tridimensional.
• Cada parte en movimiento debe hacer un movimiento rotatorio incluyendo el mecanismo de sincronización. Razón por la que, las estructuras que necesitan válvulas y mecanismos de succión y/o escape usando los rotores de movimiento oscilatorio, no son oportunas.
• Todas las partes constructivas necesitan resistencia a la fatiga a las altas revoluciones y presiones. Lo que quiere decir que, deben contar con la capacidad suficiente, en tamaño y forma, para soportar altas presiones, cargas de calor y velocidades de deslizamiento.
• Tienen que efectuar un intercambio pertinente de gases en la succión y en el escape. Es esencial que el motor proporciona el tiempo suficiente para la succión y escape, sobre todo, cuando hay altas revoluciones y velocidades.
• Se debe entregar suficiente lubricación y refrigeración. Lo cual, exige alta durabilidad, altas cargas de calor y altas velocidades deslizantes. Para así, cumplir con la capacidad suficiente para aguantar dichos factores.

Aprende paso a paso cómo programar un motor rotatorio en Arduino desde cero

Primero que todo, las conexiones dependerán del tipo de motor rotatorio que se desee utilizar con Arduino. Tomando en cuenta que, todos deben tener tres cables (uno que irá a tierra, otro para la alimentación de 5 voltios y un tercer cable para un pin PWM). Así, después de llevar a cabo la conexión, es posible iniciar el proceso de programación de un motor rotativo en el IDE de Arduino desde cero que, a la hora de construir un determinado proyecto, es lo más interesante de todo.

En tal caso, los pasos a seguir son los siguientes:

• En primer punto, es necesario que hagas uso de una librería externa que te ayude a controlar el tipo de motor rotativo que estés utilizando. Para así, proceder a incorporar dicha librería en el entorno de Arduino por medio de la pestaña que dice “Programa” en la parte superior.
• Una vez selecciones dicha pestaña, haz clic en la opción que indica “Include Library” y de ese modo, se desplegará un menú desde donde tienes que elegir el motor empleado (por ejemplo, “Servo”).
• Hecho lo anterior, ya habrás realizado un “include” en tu código de programación que te permite controlar el motor en cuestión. Además, puedes hacer uso de un código básico (expuesto más adelante) para posicionar el mismo en los ángulos del 0° al 180° (es decir: 0°, 90° y 180°).
• Básicamente, en ese código, resulta útil declarar un objeto o variable mediante la librería “Servo.h”, por ejemplo. Tomando en cuenta que, este proceso admite dos métodos: (1) “attach” para fijar qué pin tienes conectado a tu servo. (2) “write” para indicar el ángulo en donde se posicionará el motor rotatorio.
• De esa forma, podrás controlar tu motor en Arduino de una manera muy sencilla, gracias a la utilización de la librería “Servo.h” en este caso.

A continuación te dejamos el código simple para girar el motor de 0º a 180º:

// Incluímos la librería para poder controlar el servo

#include <Servo.h>

// Declaramos la variable para controlar el servo

Servo servoMotor;

void setup() {

// Iniciamos el monitor serie para mostrar el resultado

Serial.begin(9600);

// Iniciamos el servo para que empiece a trabajar con el pin 9

servoMotor.attach(9);

}

void loop() {

// Desplazamos a la posición 0º

servoMotor.write(0);

// Esperamos 1 segundo

delay(1000);

// Desplazamos a la posición 90º

servoMotor.write(90);

// Esperamos 1 segundo

delay(1000);

// Desplazamos a la posición 180º

servoMotor.write(180);

// Esperamos 1 segundo

delay(1000);

}

Lista de los mejores motores rotatorios para trabajar con Arduino que debes conocer

Aunque, anteriormente, señalamos los principales tipos de motores rotativos que son aptos para trabajar con placas Arduino y programas por medio de este software; lo cierto es que hay ciertos modelos específicos de dichos motores que resultan óptimos para construir proyectos de calidad.

Por lo tanto, en esta sección del post, detallaremos algunos de los mejores motores rotatorios a usar en conjunto con Arduino:

Los motores brushless sin escobillas

Tal y como su nombre lo indica, son motores que funcionan sin escobillas y gracias a esto, no generan ningún roce al momento de girar; como consecuencia, su rendimiento es mayor. Así, se definen como una variación de los motores de corriente continua que, con el objetivo de proveer un sistema de rectificación de la corriente de gran calidad, prescinde de las escobillas y en su lugar, recurre a la electrónica para efectuar la conmutación del campo magnético.

De tal manera, las principales ventajas de este tipo de motores para Arduino es que presentan un rango de velocidad elevado, un mayor rendimiento, más duración de la batería, mejor potencia con menor peso y tamaño, poca perdida de calor y un mínimo ruido electrónico. Asimismo, disipa mejor el calor y requieren menos mantenimiento a causa de la falta de escobillas. Sin embargo, también cabe señalar que, son más costosos y más complejos, incluso, únicamente funcionan con baterías Lipo.

Los servo motores

Otro de los actuadores más comunes para proyectos Arduino, son los servo motores. Puesto que, estos pueden implementarse fácilmente para construir robots y todo lo que tenga que ver con el entorno de la robótica. Por eso, permiten crear brazos robóticos, robots bípedos y hexápodos, como te comentamos anteriormente. Incluso, ayudan a posicionar láser y sensores, aparte de que pueden emplearse en torretas. En cuanto a su funcionamiento, los servo motores reciben una señal pulsada que es originada por un procesador.

El cual se ocupa de transmitir la posición que quieres para que así, el servo sea capaz de ubicarse en dicho punto de manera autónoma. Para lo cual, internamente, está compuesto por un motor DC ensamblado a un reductor junto con un controlador. Así, se caracteriza por ofrecer un rango de giro de 180°, dado que, no puede dar la vuelta completa. Pero, a cambio de eso, proporciona un control total en posición y giro de alta precisión.

No obstante, también existen servo motores de rotación continua en los que, básicamente, la electrónica se modifica con el fin de que la señal logre controlar la velocidad en lugar de la posición. Gracias a eso, pueden dar la vuelta completa y se comportan de un modo similar a los motores DC con un control de velocidad integrado. Pero, estos no brindan un control preciso sobre la velocidad de giro y para ello, será necesario calibrar el servo y ajustar la señal enviada, obligatoriamente.

Los motores paso a paso 28BYJ-48

Si bien es cierto, los motores paso a paso son aquellos que tienen un eje que gira un ángulo fijo conocido como “paso”, una vez esto es ajustado por un procesador. Pues bien, específicamente, un motor paso a paso 28BYJ-48 hacen referencia a un motor paso a paso más pequeño y de bajo precio que los convencionales. Esto, con la peculiaridad que añade un reductor interno de 1/64.

Gracias a ello, su precisión global es elevada, en vista de que es de menos de 0.087° y un par de 0.3 kg/cm. Razón por la que, es un elemento bastante útil para aplicaciones de precisión (como, por ejemplo, posicionar un robot articulado, direccionar un sensor o un láser y girar la plataforma de un escáner 3D). Aparte de esto, tienen la capacidad de operar a una frecuencia máxima de 100 Hz y debido a ello, ofrecen una velocidad máxima de 1 vuelta cada 40 segundos.

Motores de corriente continua

Como son los motores o actuadores más comunes de todos, no podían faltar en este listado. Los cuales, funcionan en base a un alineamiento de dos campos magnéticos y, por ende, la parte fija del motor (o el estator) cuenta con un imán permanente que produce un campo magnético en su interior. Así, independientemente de la velocidad y par ejercidos, la sincronización siempre es perfecta.

Ahora bien, básicamente, dicha sincronización se debe a que, el mismo ángulo de giro del motor es el que establece la inversión de la corriente. Adicional a eso, se caracteriza por proveer altas velocidades de giro, aunque el control de ella no es la más precisa. Entre otras características, destacamos que, los motores DC ofrecen un control mínimo de la posición, dependen de la carga que soportan y algunos de ellos, integran un encoder de forma interna.