UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE INGENIERÍAS ELÉCTRICA , ELECTRÓNICA Y DE TELECOMUNICACIONES Perfecta Combinación entre Energía e Intelecto
Informe de Laboratorio No.7 LABORATORIO DE CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR DC
Adriano J. Peña Mora
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Abstract — Thi T hi s laboratory laboratory i s parti parti cularl y focused focused on the im plementati plementati on of a speed speed contr ol to t he plant we had worked. Im plementing plementing cir cuit voltage fr equency quency convert convert ers and PWM (pul se width m odul ator) . Besides Besides th e correct use of operational amplifiers, resistors and capacitors i n t he design design of each stage. stage.
I.
OBJETIVOS
Como esta característica no es propia de los motores de corriente continua, que cambian su velocidad según la carga mecánica que tienen aplicada, se necesita utilizar un sistema de medición cuya salida de señal, realimentada en el circuito de manejo de potencia, sea proporcional a la velocidad. Para tal efecto se utiliza un tacómetro o encoder, que es un artefacto que debe generar una señal proporcional a la velocidad real del motor con la máxima precisión posible.
Realizar el montaje de los siguientes circuitos:
Control de velocidad de un motor DC Un conversor frecuencia voltaje Un conversor voltaje a frecuencia (Generación de señal PWM)
II.
INTRODUCCION
El conversor frecuencia voltaje les permitirá identificar y
Si se aplica una carga mecánica al eje del motor de corriente continua y la velocidad disminuye, esta disminución se refleja en la señal del tacómetro. Como la señal es ingresada al circuito de control de velocidad del motor, con la configuración apropiada en este circuito de realimentación negativa se reajusta la corriente alimentada al motor hasta llevar la velocidad de nuevo al valor deseado.
IV.
ANALISIS Y DESARROLLO
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A. Velocidad del Motor de CC : Modelado
El motor de corriente continua es una máquina que convierte energía eléctrica continua en mecánica, provocando un movimiento rotatorio. El motor de CC es un actuador común en sistemas de control. Provee movimiento rotatorio directamente y, acoplado con ruedas dentadas o poleas y correas pueden proveer movimiento traslacional.
Fig. 4. Circuito eléctrico de la foto-barrera S525
Fig. 3. Circuito eléctrico de la armadura y el diagrama de cuerpo libre del rotor Fig. 5. Tren de pulsos entregados por el sensor, con w nominal de la planta. Función de Transferencia Usando Transformadas de Laplace, podemos obtener la siguiente función de transferencia a lazo abierto, donde la salida es la velocidad de rotación y la entrada es el voltaje.
1
→ 16 ∗ ñ 1 1
→
16 ∗
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D.
Error
Para tener la señal de error de la planta se implemento el circuito de la figura 10, partiendo de que tenemos la señal de referencia r(t) y la señal de salida de la planta proveniente del sensor y adecuada por el conversor Lm2907N.
Fig. 6. Diagrama de pines y conexiones del integrado LM2907N El LM2907 es un conversor de menor precisión y menos versátil que el LM331, ya que solo realiza la conversión de frecuencia a tensión. Pero que es muy asequible en el mercado.
Fig. 9. Circuito diferenciador para obtener la señal de error de la planta. E.
PWM y Actuador
La modulación por ancho de pulsos (también conocida como PWM, siglas en inglés de pulse-width modulation) de una señal o fuente de energía es una técnica en la que se modifica el ciclo de trabajo de una señal periódica, ya sea para transmitir información a través de un canal de comunicaciones o para controlar la cantidad de energía que se envía a una carga. La modulación por ancho de pulsos es una técnica utilizada para regular la velocidad de giro de los motores eléctricos.
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Como el circuito de la figura 11 necesita una entrada de reloj, esta lo obtenemos a partir de otro circuito integrado NE555 operando en modo astable.
Fig. 13. Circuito actuador, etapa de salida clase B realimentada con transistores de potencia Bipolares. V.
Fig. 11. Configuración de circuito integrado NE555 operando de modo astable.
OBSERVACIONES
La correcta interpretación de las descripciones que encontramos en los Datasheet, es muy importante, con el LM2907N si aterrizamos a tierra el pin11 de la figura 7, no funciona porque nuestra señal de la foto barrea está comprendida entre 0.3 y 4.3 V, para superar el percance debemos ponerle un nivel de tensión por encima de 0.3V, porque el pin 11 es la entrada de referencia del comparador interno del LM2907N o ponerle un offset negativo a la señal de la foto-barrera que es más complicado. Ampliando la observación anterior de la importancia de conocer muy bien las características eléctricas de un dispositivo, no encontramos Datasheet de la foto barrera y nuestro caso queme una, de ahí que conocer el dispositivos muy bien y saberlo usar nos ahorra dinero y tiempo. Si tomamos la señal de error y la aplicamos directamente el modulo de PWM, lo que equivaldría a un controlador proporcional de ganancia 1. Como los muestra en la figura 2. Nuestro sistema presenta un error en estado estable muy alto.
VI. CONCLUSIONE
Se concluye que es necesario la implementación de un
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Anexo Diagrama General de la planta
