ALAMBRE MUSCULARSon alambres delgados de alta resistencia
mecnica. Construidos con aleaciones de materiales con memoria de
forma. Estos materiales pueden ser entrenados para cambiar de forma
a diferentes temperaturas. Son provistos por SCM en packs de 1
metro y 5 metros, con instrucciones completas en castellano.A
temperatura ambiente son muy fciles de estirar con la accin de una
fuerza mnima. Al hacerles conducir una corriente elctrica, el
alambre muscular se calentara y cambiara de forma. En el caso de
los alambres musculares estos estn preparados para producir un
acortamiento de un 5% de su longitud. Su aplicacin ms sencilla, es
la de un brazo de palanca, accionado por un alambre muscular que
tira de l, levantando un peso. Tambin pueden implementarse.La
fuerza depende del dimetro del alambre muscular. Los dimetros varan
entre 37 micrones a 375 micrones, y sus fuerzas varan de 20 gramos
a 2kgrs dependiendo del dimetro del alambre.Los alambres musculares
se contraen tan rpido como se calientan - en una centsima de
segundo o menos. Para que se relaje el alambre debe bajar su
temperatura, que depende de las condiciones de alrededor del
alambre y de su dimetro. Los alambres musculares HT tienen un
tiempo de transicin del 50% con respecto a los LT. En las tablas
observara la cantidad de ciclos por minuto que pueden realizar los
distintos alambres en aire estanco a 20 grados centgrados. Estas
velocidades pueden ser incrementadas en 10 veces ventilndolos, o
sumergindolos en agua o vaselina.Comparados con los solenoides, los
alambres musculares poseen muchas ventajas ms. Tamao pequeo,
livianos, bajo consumo, control preciso, activacin por corriente
continua o alterna, bajo magnetismo, accionamiento lineal directo,
deformable, etc.Para una larga vida til y un buen perfomance de sus
diseos debe tener en cuenta:1. Tener buen contacto elctrico y
mecnico2. Proteger el alambre muscular de posibles
sobrecalentamiento(Areli)
Los alambres termocontrables usados como msculos en robtica (a
los que tambin se les llama "alambre muscular") se hacen denitinol.
El nitinol es de una clase de material al que se le llama aleacin
con memoria de la forma (SMA, del ingls "Shape Memory Alloy"). Las
aleaciones con memoria de la forma tienen caractersticas mecnicas
interesantes. El nitinol, por ejemplo, que es la aleacin con la que
se forman los alambres para msculos robticos, se contrae cuando se
lo calienta, que es lo contrario de lo que ocurre cuando se
calienta un metal estndar. Esta aleacin no slo se contrae con el
calor, sino que produce un movimiento trmico (extensin-contraccin)
100 veces mayor que el de los metales estndar.
Otra caracterstica interesante de las SMA es el efecto de
memoria de la forma (SME, del ingls "Shape Memory Effect"). Es
posible hacer que la aleacin recuerde una forma en particular. Una
vez que recuerda esa forma, la aleacin se puede deformar. Y se la
puede hacer volver a la forma original calentando la aleacin por
encima de una temperatura que se llama "de transicin". La fuerza
generada cuando el alambre est volviendo a su forma es
asombrosamente potente. Una pulgada cuadrada de material de nitinol
genera una fuerza de retorno a la forma de +30.000 PSI.La mezcla de
nquel y titanio en el nitinol est hecha de partes casi iguales de
uno y otro, y el ms pequeo cambio en la relacin entre los dos
elementos tiene un efecto dramtico en la temperatura de transicin
de la aleacin resultante. Una diferencia de 1 % en esta relacin
modifica la temperatura de transicin de -100 a +100 C. Cada empresa
que produce nitinol deben mantener la relacin de los componentes a
un exacto valor para asegurar una temperatura de transicin estable
y repetible.La aleacin de nitinol que se suele utilizar para
robtica tiene una temperatura de transicin de 70 C (tambin hay una
lnea de productos con una temperatura un poco mayor, 90 C).Esta
caracterstica fsica tan especial del nitinol se basa en su
estructura cristalina dinmica y sensible al calor. Cuando el
nitinol est deformado, en una fase que se llama"martenstica", la
estructura cristalina no se destruye, sino que se transforma,
cambiando a una singular disposicin cristalina. Cuando el material
se calienta vuelve a su estructura recordada, llamada"de
austenita", sujeta a una menor tensin.En los metales normales, en
cambio, las deformaciones hacen que la estructura molecular se
deshaga, dejando a los tomos en nuevas posiciones cristalinas. A
causa de esto el cristal no puede conservar una "memoria" de dnde
estaban los tomos antes de moverse.El movimiento fsico del nitinol
se debe a la reestructuracin interna de las molculas. Y como el
movimiento se genera a nivel molecular, es muy
potente.Caractersticas fsicas:Fuerza de extensin200.000 PSI
Punto de fusin1.250 C (2.282 F)
Resistencia0,5 ohmios por cm. (alambre .006")
Es resistente a la corrosin
Control electrnico del alambreAunque el simple circuito anterior
funciona, con l es muy fcil sobrecalentar el alambre y daar el
funcionamiento de la aleacin con memoria de la forma. La solucin es
trabajar con un circuito de modulacin de ancho de pulso. Activar el
alambre de nitinol por medio de un circuito de control de ancho de
pulso ofrece varias ventajas. El circuito de control de ancho de
pulso enciende y apaga con gran rapidez la corriente que circula
por el alambre de nitinol. Esta alimentacin entrecortada permite
que el calor se disperse de manera ms pareja, lo que evita puntos
de calentamiento extremo.La relacin encendido-apagado de la onda
cuadrada de salida se puede variar desde 100% encendido a 100%
apagado. Este rango permite controlar la contraccin de manera
proporcional. De esta manera se puede controlar mejor el alambre de
nitinol durante mayor tiempo sin causar daos a la estructura
cristalina de la aleacin.(Carletti)
