Llegan los servos (y III)



Una de las cosas buenas que tiene el publicar en un blog las ideas que voy llevando a la práctica, es el hecho de que recibo comentarios y sugerencias de los lectores, bien directamente en el mismo blog, o bien en foros donde se comentan estos artículos.

Este es el caso del último artículo, donde comenté que había construido un circuito para manejar servos con un sistema compatible con los habituales para el manejo de los motores de bobinas.

Efectivamente, este circuito ha sido comentado en varios foros, y se me han hecho un par de sugerencias importantes: La primera es una crítica por haber utilizado un transistor Darlington en la etapa de salida del circuito. Ya comenté que había utilizado este transistor, porque me había fijado en el circuito que hice hace tiempo para el manejo de trenes (COLA01). Pero claro, en ese caso, a pesar de ser un circuito muy parecido, por el transistor de salida circula toda la intensidad que alimenta la vía, luego se necesita un transistor con una ganancia de corriente elevada. Por el contrario en el driver para servos, por la etapa de salida sólo circula una débil señal de control, por lo que no se justifica utilizar un transistor tan especializado como el MPSA13.

Pero la sugerencia más interesante que me hicieron era la posibilidad de ajustar el recorrido del servo. Esta posibilidad es interesante, puesto que permite, por ejemplo en el caso ser el servo que mueve el desvío, ajustar el ángulo que se mueve la leva exactamente a lo necesario, de manera que la varilla de acero que mueve los espadines del desvío se deforme lo justo para mantener la posición de las agujas, pero no más, ya que esto no hace más que endurecer el desvío frente al talonamiento.

Curiosamente, el circuito original en que me basé, tenía un potenciómetro, pero este potenciómetro tiene la misión de mover el servo al actuar sobre él. Como ya comenté yo lo sustituí por una resistencia fija y un conmutador, de manera que se tienen dos posiciones extremas fijas para la posición del servo.

En la figura vemos la situación de partida (A), la opción que yo empleé, con un conmutador (B) y la solución que he adoptado al final. De nuevo se utiliza un potenciómetro de ajuste, pero con la misión de preestablecer el ángulo de giro. Como se puede ver en la opción C, con el cursor completamente arriba estamos exactamente en el caso B. Si movemos el cursor hacia abajo, el movimiento es cada vez menor, hasta que situado en el punto inferior, el servo no se mueve nada. El potenciómetro se deja ajustado a la posición que proporciona el ángulo de giro requerido para cada caso.

Me convencí que con esta pequeña modificación, el circuito ganaba bastante en funcionalidad, así que merecía hacer el cambio. Lo malo es que esto supone rehacer el PCB, en definitiva rediseñar todo el dispositivo. La imagen de la cabecera muestra el resultado final, y se puede ver claramente en el centro el potenciómetro de ajuste (marcado como 10K 825 M). Si nos fijamos, abajo a la derecha, el transistor de salida también tiene un aspecto distinto del de la versión anterior. Se trata de un BC 107.

Pero si eso fuera todo, quizá no hubiese merecido la pena este nuevo artículo referido a los servos. Y es que gracias a que tuve que rehacer el diseño del circuito impreso, que ya es muy pequeño, me plantee que tenía que tener mucho cuidado con el nuevo circuito para que me cupiesen todos los componentes, incluyendo el nuevo potenciómetro, en el mismo tamaño de placa que tenía anteriormente.

Como ya he comentado, yo utilizo un programa de dibujo muy semejante a PhotoShop para diseñar los circuitos impresos, por lo que no tengo ninguna de las ayudas con que cuentan los programas especializados. Así que cuando diseño un circuito tengo que tener cuidado, no solo del espacio requerido para alojar los pines de los componentes por el lado del cobre, sino que tengo que cuidar de las partes superiores de los componentes no interfieran entre si. La parte de los pines es relativamente fácil de diseñar porque en general todos estos elementos tienen un "paso" de 2,54 mm (1/10 pulgadas). En cambio para la parte superior, hasta ahora,  lo que hacía era medirlos con un calibre y además imprimir de vez en cuando el diseño del circuito y situar sobre el papel impreso los propios componentes para ver si cabían perfectamente o si chocaban unos con otros. Muchos elementos tienen una "huella" mucho mayor que la que corresponde a los pines, como es el caso de conectores, disipadores, condensadores, etc.

Como se ve, es un tema bastante entretenido, y además requiere tener encima de la mesa todos los componentes que se van a usar, cuando se diseña el circuito. Pero el otro día se me ocurrió una idea que me parece muy interesante, para todos aquellos que hacen sus propios diseños. Consiste en colocar en el scanner todos los componentes y sacar una imagen de cada uno de ellos. Teniendo la precaución de utilizar al escanear la misma escala que la utilizada al diseñar el circuito (yo uso 600 ppp) las imágenes que se obtienen son rigurosamente exactas en cuanto a su tamaño, por lo que pueden situarse en una capa del dibujo y usarlas como referencia super precisa del tamaño que ocupa cada componente.

Tampoco hay que obtener demasiadas imágenes. Por ejemplo no se trata de escanear una resistencia de cada uno de los valores posibles, sino una sola, o en todo caso una de cada uno de los dos o tres tamaños existentes. Ya sabemos que los colores de la imagen no corresponderán con los valores que deberían tener según el valor de la resistencia, pero aquí se busca exclusivamente el tamaño. Tengo así tres ventajas: El sistema es mucho más preciso, voy mucho más rápido, y no necesito disponer a la hora de diseñar el circuito, una muestra de cada componente, si es que ya lo había usado anteriormente y conservo la imagen. Puedo llegar a crear así una "librería" de imágenes de componentes.

Y una ventaja adicional: Durante la fase de diseño obtengo una imagen muy realista del circuito que estoy diseñando. Esto aparte de "ser bonito" puede servir como referencia para el montaje.

La imagen siguente es un ejemplo de la dicho: A la izquierda tengo una fotografía del circuito terminado (la misma de la cabecera) y a la derecha la imagen de componentes obtenida durante la fase de diseño.

Como se ve, la coincidencia es perfecta, pero lo bueno del caso es que la imagen de la derecha está obtenida durante la fase de diseño, es decir, antes de grabar el PCB y de montar el circuito. Sin esta herramienta, no hubiese sido posible saber con certeza si el relé que vemos a la izquierda, cabría entre el potenciómetro de ajuste y el conector de la izquierda. La imagen dijo que si cabía, y la realidad confirmó que así era.

Pensé que mi idea era original, pero al ver las imágenes obtenidas, las encontré "familiares". Yo ya había visto en alguna ocasión imágenes de este tipo. Por ejemplo recordé que en el artículo en que me basé para hacer mi primer controlador de velocidad, aparecía la imagen que se reproduce a la izquierda:

Al verla ahora, me doy cuenta que es una imagen tremendamente parecida, pero que las imágenes de componentes en ella son dibujos, no imágenes reales.

No tengo ni idea de cómo obtuvo esa imagen el autor del artículo, pero supongo que algunos programas de diseño son capaces de generarla. Lo bueno es que yo lo he hecho sin ninguna herramienta especializada.

Bueno, pues he quedado muy contento de esta idea que me facilita el diseño de circuitos impresos, y seguramente la emplearé en lo sucesivo. También incluiré estas imágenes en los documentos de descarga que pongo a disposición de mis lectores.

Por cierto, me comentan que para conseguir descargar los documentos que sitúo en la página de descargas, se exige que el usuario esté dado de alta como usuario de Google. No es mi intención limitar de ninguna forma el acceso a cualquier lector a estas descargas, pero parece que Google impone esa condición, y yo no tengo posibilidad de soslayarla. En todo caso abrir una cuenta en Google no supone ningún problema y pocas organizaciones habrá en Internet con más seriedad que ésta.

En todo caso, pongo a continuación el esquema eléctrico de este circuito con las reformas incluidas (pulsando en él se obtendrá la imagen a tamaño original)

Espero que sea de utilidad.