Control e instrumentación de un mecanismo de Retorno Rápido de Withworth como recurso didáctico para prácticas docentes

Abstract

Este trabajo expone el diseño de un dispositivo para controlar el funcionamiento de una maqueta de un mecanismo de retorno rápido de Withworth, previamente diseñado, y la instrumentación para registrar información sobre su cinemática. El trabajo tiene dos objetivos: el primero, disponer de un recurso didáctico a utilizar en prácticas docentes relacionadas con el estudio de mecanismos y máquinas y, el segundo, proponer un modelo basado en el uso de coordenadas naturales para el estudio cinemático del mecanismo, simularlo y verificar experimentalmente la bondad del modelo utilizando los datos registrados durante el funcionamiento de la maqueta. La metodología que se expone en el trabajo se aplica en un curso del Máster Universitario en Ingeniería de Sistemas Automáticos y Electrónica Industrial (MUESAEI) impartido en la Universitat Politècnica de Catalanuya (UPC), donde los alumnos no necesariamente tienen una formación mecánica, logrando ser capaces de modelar y simular sistemas mecánicos. Por otro lado, dicha metodología pretende utilizarce en otras asignaturas del ámbito de la cinemática y dinámica de máquinas tanto en estudios de grado como de posgrado en distintas sedes académicas de la UPC. En la maqueta, la velocidad de giro del piñón de entrada se controla mediante un controlador pwm -de modulación por ancho de pulsos-, se utiliza un transitor de efecto Hall para medir la velocidad de giro del piñón (la que se muestra en una pantalla lcd) y el ángulo de orientación de la colisa -elemento considerado de salida- se obtiene mediante un potenciómetro unido rigídamente a un extremo de dicho sólido. Los datos de orientación de la colisa se registran mediante un conversor analógico-digital (A/D) de una placa Arduino Uno, la cual también se utiliza para controlar, mediante pwm, la velocidad de giro del motor-reductor colocado en la maqueta.