Post on 26-Jul-2015
S.E.P. S.E.S.
D.G.E.S.T.
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LÁZARO CÁRDENAS
NOMBRE DEL ALUMNO:
ALVAREZ ORTUÑO EDGAR DAVID / 07560038
LORENZO GARCIA GUSTAVO /
ESPECIALIDAD:
ING. ELECTRÓNICA
“REPORTE DEL PROYECTO”
Lunes 5 de Diciembre del 2011.
INTRODUCCION
IRF521
Descripción: estos dispositivos son de canal n, modo de mejora, MOSFET de potencia está diseñada especialmente de la solicitud de alta velocidad, tales como equipos de alimentación, convertidores, AC y los controles de motor de corriente continua, relé y las unidades de solenoide y otros circuitos de pulso
NE556
Descripción:
Estos dispositivos ofrecen dos circuitos de temporización independientes del
NE555, SA555, SE555 o tipo en cada paquete, Estos circuitos pueden ser
operados en el astable o el modo monoestable con resistencia externa-
condensador (RC), control de tiempo. El calendario básico proporcionado por la
constante de tiempo RC puede ser controlado activamente por la modulación
polarización de la entrada de control de tensión, El umbral (thres) y el gatillo
(TRIG) los niveles que normalmente son de dos tercios y un tercio,
respectivamente, de VCC.
Estos niveles pueden ser alterados mediante el control de tensión (CONT)
terminal. Cuando la entrada de disparo cae por debajo de nivel de disparo, el
flip-flop está establecido y la salida está en alto. Si la entrada de disparo está
por encima del nivel de disparo y la entrada de umbral está por encima del nivel
de umbral, el flip-flop se pone a cero, y la salida es baja. El reinicio (reset) de
entrada puede anular todos los otros insumos y se puede utilizar para iniciar un
ciclo de los nuevos tiempos. Cuando se restablece pasa a nivel bajo, el flip-flop
se pone a cero y la salida pasa a nivel bajo. Cuando la salida es baja, una
trayectoria de baja impedancia es siempre entre los
descarga (DISCH) terminal y tierra (GND).
RESISTENCIAS
Los circuitos electrónicos necesitan incorporar resistencias. Es por esto que se fabrican un tipo de componentes llamados resistores cuyo único objeto es proporcionar en un pequeño tamaño una determinada resistencia, especificada por el fabricante.
BOBINADAS: Sobre una base de aislante en forma de cilindro se arrolla un hilo de alta resistividad (wolframio, manganina, constantán). La longitud y sección del hilo, asi como el material de que está compuesto, darán una resistencia. Esta suele venir expresada por un número impreso en su superficie. Se utilizan para grandes potencias, pero tienen el inconveniente de ser inductivas. AGLOMERADAS: Una pasta hecha con gránulos de grafito (el grafito es una variedad del carbono puro; la otra es el diamante). El valor viene expresado por
medio de anillos de colores, con un determinado código. DE PELICULA DE CARBON: Sobre un cilindro de cerámica se deposita una fina película de pasta de grafito. El grosor de ésta, y su composición, determinan el valor de la resistencia. PIROLITICAS: Similares a las anteriores, pero con la película de carbón
rayada en forma de hélice para ajustar el valor de la resistencia. Son inductivas.
CAPACITORES
En electricidad y electrónica, un condensador es un dispositivo que almacena energía eléctrica, es un componente pasivo. Está formado por un par de superficies conductoras en situación de influencia total (esto es, que todas las líneas de campo eléctrico que parten de una van a parar a la otra), generalmente en forma de tablas, esferas o láminas, separadas por un material dieléctrico (siendo este utilizado en un condensador para disminuir el campo eléctrico, ya que actúa como aislante) o por el vacío, que, sometidas a una diferencia de potencial (d.d.p.) adquieren una determinada carga eléctrica, positiva en una de las placas y negativa en la otra (siendo nula la carga total almacenada).
La carga almacenada en una de las placas es proporcional a la diferencia de potencial
entre esta placa y la otra, siendo la constante de proporcionalidad la llamada
capacidad o capacitancia. En el Sistema internacional de unidades se mide en
Faradios (F), siendo 1 faradio la capacidad de un condensador en el que, sometidas
sus armaduras a una d.d.p. de 1 voltio, éstas adquieren una carga eléctrica de 1
culombio.
La capacidad de 1 faradio es mucho más grande que la de la mayoría de los
condensadores, por lo que en la práctica se suele indicar la capacidad en micro- µF =
10-6, nano- nF = 10-9 o pico- pF = 10-12 -faradios. Los condensadores obtenidos a partir
de supercondensadores (EDLC) son la excepción. Están hechos de carbón activado
para conseguir una gran área relativa y tienen una separación molecular entre las
"placas". Así se consiguen capacidades del orden de cientos o miles de faradios. Uno
de estos condensadores se incorpora en el reloj Kinetic de Seiko, con una capacidad
de 1/3 de Faradio, haciendo innecesaria la pila. También se está utilizando en los
prototipos de automóviles eléctricos.
DESARROLLO
Figura.- Circuito
SEGUIMIENTO DE PROYECTO DE INVESTIGACIÓN
Alumnos: Edgar David Alvarez Ortuño Y Gustavo Lorenzo García
No. de control: 07560038 y 08560536
Nombre del proyecto: Control de velocidad de motor (PWM)_
Materia: Analógica III Profesor: Ing. Félix Gómez Sánchez
Periodo de realización: Noviembre - Diciembre
CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
ACTIVIDADES 17 22 23 24 28 29 30 1 5
Buscar información sobre el tema P
R
Compra de componentes P
R
Simulación del circuito P
R
Elaboración de circuito impreso P
R
Montaje de dispositivos y prueba.
Elaboración del reporte Final
P
R
CONTROL DE VELOCIDAD DE MOTOR (PWM)
Figura.- Circuito simulado en miltisim
CALCULOS PARA EL NE556
Dada una frecuencia de 28.742 Hz calcular t. (ASTABLE)
t = 1/f
t = 1 / 28.742 = 35mS.
El temporizador funcionara con una Ra + Rb = 1.001MΩ
Dado un t = 35mS, calcule el capacitor C = t / 0.7 Ra
C = 35mS / 0.7 (1MΩ) = 0.05µF
Dada una frecuencia de 28.742 Hz calcule Ra.
Se elige un Ra = 1 KΩ - Está dentro del límite 1KΩ≥Rb≤100KΩ
Ra = 1.44 – 2Rb F C Ra = 1.44 – 2(1KΩ) = 1MΩ (28.742Hz)( 0.05µF) Dada la frecuencia de 28.742 Hz, y un C = 0.05µF, calcule Rb
Se elige un Ra = 1MΩ
Rb = 1.44 – Ra / 2 F C Ra = 1.44 – (1MΩ) / 2 = 1KΩ (28,742Hz)( 0.05µF)
Para el Monoestable
Se calcula Ra y C para el circuito de manera que el temporizador
funcione como un monoestable con t = 825µS
Se escoge una Ra = 15KΩ C = tH / 1.1 Ra
C = 825µS / 1.1 (15KΩ) = 0.05µF
Cálculos de la frecuencia a partir de las resistencias calculadas para el astable
f = 1.44 = 28.742Hz. (1MΩ + 2(1KΩ))0.05µF
D =
D = (1MΩ + 1KΩ) = 0.988 (1MΩ + 2(1KΩ)) tH = 0.7(Ra+Rb)C tH = 0.7(1MΩ + 1KΩ)0.05µF = 35mS. tl = 0.7RbC tl = 0.7(1KΩ) 0.05µF = 35µS. T= tH + tl = 35µS + 35mS = 35.035mS.
Figura.- PCB del Circuito cara de abajo
Figura.- PCB del Circuito Cara de arriba
Figura.- PCB de la fuente de 12 Volts.
Teoría de la velocidad del motor DC de control
La velocidad de un motor de corriente continua es directamente proporcional a la
tensión de alimentación, por lo que si podemos reducir la tensión de alimentación de 12
voltios a 6 voltios, el motor funcionará a la mitad de la velocidad. ¿Cómo se puede
lograr cuando la batería está fijado en 12 voltios?
El regulador de velocidad funciona variando el voltaje promedio enviada al motor. Se
podría hacer esto, simplemente ajustando el voltaje enviado a la del motor, pero esto es
bastante ineficiente que hacer. Una mejor manera es cambiar la oferta el motor
encendido y apagado muy rápidamente. Si el cambio es lo suficientemente rápido, el
motor no lo nota, sólo se nota el efecto medio.
Cuando ves una película en el cine o la televisión, lo que realmente está viendo es una
serie de imágenes fijas, que cambian con rapidez suficiente como para que sus ojos sólo
ven los efectos en promedio - el movimiento. El cerebro rellena los huecos para dar un
efecto promedio.
Ahora imagine que una bombilla con un interruptor. Al cerrar el interruptor, la bombilla
se enciende y se encuentra en el brillo completo, por ejemplo 100 Watts. Al abrir el
interruptor se apaga (0 vatios). Ahora bien, si se cierra el interruptor por una fracción de
segundo, entonces se abre por la misma cantidad de tiempo, el filamento no tiene
tiempo para enfriarse y calentarse, y que acaba de obtener un brillo promedio de 50
vatios. Así es como reguladores de luz de trabajo, y el mismo principio es utilizado por
los controladores de velocidad para conducir un motor. Cuando el interruptor está
cerrado, el motor ve 12 voltios, y cuando está abierto se ve 0 Voltios. Si el interruptor
está abierto por la misma cantidad de tiempo que está cerrada, el motor se ve un
promedio de 6 voltios, y se ejecutarán más lentamente en consecuencia.
Como la cantidad de tiempo que la tensión está en aumento en comparación con la
cantidad de tiempo que está apagado, la velocidad media del motor aumenta.
Este cambio de encendido y apagado se lleva a cabo por los MOSFET de potencia. Un
MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor transistor de efecto de campo) es un dispositivo
que puede convertir las corrientes muy grandes dentro y fuera bajo el control de una
señal de voltaje de bajo nivel. Para obtener más información, consulte el capítulo
dedicado a los MOSFET )
El tiempo que tarda un motor para acelerar y frenar en condiciones de conmutación
depende de la inercia del rotor (básicamente lo pesada que es), y la cantidad de fricción
y el par de la carga que hay. El siguiente gráfico muestra la velocidad de un motor que
se enciende y se apaga muy lentamente:
Se puede ver que la velocidad media es de alrededor de 150, aunque varía un poco. Si la
tensión de alimentación lo suficientemente rápido, no tendrá tiempo para cambiar la
velocidad mucho más, y la velocidad será bastante estable. Este es el principio de
control de velocidad de cambio de modo. Así se ajusta la velocidad por PWM - Pulse
Width Modulation.
Frecuencia PWM
La frecuencia de la señal PWM resultante depende de la frecuencia de la onda de la
rampa. ¿Qué frecuencia es lo que queremos? Esto no es una cuestión simple. Algunos
pros y los contras son los siguientes:
Frecuencias entre 20Hz y 18kHz puede producir audible gritando desde el
regulador de velocidad y motores - esto puede ser un atractivo añadido para tu
robot!
La interferencia de RF emitida por el circuito va a ser peor cuanto mayor sea la
frecuencia de conmutación es.
Cada encendido y apagado de la velocidad de MOSFETs controlador resulta en
una pérdida de poco poder. Por lo tanto, cuanto mayor sea el tiempo de cambio
en comparación con la estática de encendido y apagado, mayor será la resultante
"las pérdidas de conmutación en los MOSFETs.
Cuanto mayor sea la frecuencia de conmutación, el más estable es la onda de
corriente en los motores. Esta forma de onda será una forma de onda de punta de
conmutación en las frecuencias bajas, pero a altas frecuencias de la inductancia
del motor suave esta a un nivel promedio de corriente proporcional a la demanda
de PWM. Este spikyness provocará una mayor pérdida de potencia en las
resistencias de los cables, MOSFETs, y las bobinas del motor de una forma de
onda de corriente constante.
Este tercer punto se puede ver en los dos gráficos siguientes. Una muestra del peor de
los casos de encendido y apagado de forma de onda actual, la forma de onda de otro
caso más constante de corriente continua:
Ambas formas de onda que la media actual de lo mismo. Sin embargo, cuando
trabajamos con la potencia disipada en las resistencias callejeros en nuestro motor y
regulador de velocidad, para el caso de DC:
y para el caso de conmutación, la potencia media es
Así, en la forma de onda de conmutación, el doble de energía que se pierde en las
resistencias callejeros. En la práctica, la forma de onda no se onda cuadrada de este tipo,
pero siempre sigue siendo cierto que habrá más pérdida de potencia en una forma de
onda no-DC.
Elegir una frecuencia basada en las características del motor
Una forma de elegir una frecuencia adecuada, es decir, por ejemplo, que queremos que
la forma de onda actual es estable dentro de 'p' por ciento. Entonces podemos calcular
matemáticamente la frecuencia mínima para alcanzar este objetivo. Esta sección es un
poco matemática por lo que puede desear que se pierda y sólo tiene que utilizar la
ecuación final.
A continuación se muestra el circuito equivalente del motor, y la forma de onda como la
señal de PWM enciende y se apaga. Esto muestra el peor de los casos, en relación 50:50
PWM, y el aumento actual se muestra un motor estacionario o estancado, lo que es peor
de los casos.
T es el periodo de cambio, que es el recíproco de la frecuencia de conmutación. Sólo
tomando el flanco descendente de la onda de corriente, esto es dado por la ecuación
τ es la constante de tiempo del circuito, que es L / R.
Por lo tanto la corriente en el tiempo t = T / 2 (i 1) no debe ser menor que P% menor que
en t = 0 (i 0). Esto significa que hay una condición que limite:
Por lo tanto:
Temporizadores
Los temporizadores 556. Estos tienen la ventaja de ser barato, fácil de encontrar (a
menudo salvarse de las tablas de edad), y familiar para muchas personas. Son simples,
dispositivos estable y resistente. Dos temporizadores (media de dos ICs aparte) se
utilizan para cada modulador. Jumper JP2 se proporciona para ejecutar los
temporizadores de cualquiera de V CC o DD V. Bajo las fugas condensadores son los
mejores, especialmente para la generación de baja frecuencia y ancho de pulso largo.
Bajo ninguna circunstancia debe condensadores de cerámica del disco se utilizan en la
red el tiempo! Condensadores cerámicos de discos no son lo suficientemente estables en
la capacidad para funcionar adecuadamente en un modo de RC. Varios tipos de
condensadores aceptables son: plata mica, mylar, policarbonato, poliestireno, tantalio, o
tipos similares.
Estos chips de reloj son muy sensibles al ruido, y son propensos a generar ellos mismos,
por lo que hay un montón de pastillas siempre para montar los condensadores de
bypass. Además de extra a través de hoyos almohadillas para los condensadores de
plomo en los pines de alimentación y de tierra de cada IC, puede montaje en superficie
de hasta nueve más en el 0805 almohadillas proporcionan en la soldadura del lado de
este foro. Uno o más condensadores 0.1μF cerámica para cada chip temporizador se
recomienda casi universalmente por los diseñadores de circuitos.
Se necesita un poco de matemáticas para configurar las resistencias y condensadores de
tiempo necesario para el ancho de pulso o bien (frecuencia constante) o la frecuencia del
pulso (de ancho de pulso constante) moduladores. La frecuencia del temporizador está
determinada por los valores del condensador C1-xxx, la resistencia R1-xxx, y el
potenciómetro TP1-xxx. Tenga en cuenta los valores mínimos de potenciómetro (TPX
min) para su uso en estas fórmulas incluyen el valor de la opción mínimo valor de la
resistencia en serie con cada potenciómetro. Las fórmulas siguientes se muestra cómo
hacer estos cálculos con los condensadores 0.1μF sugerido tanto para C1 y C2, una
resistencia 3.3kΩ de R1, y 10 k-1MΩ ollas TP1 y TP2.
f = 1 / (0.693 x C1 x (TP1 + (2 × R1)))
f = 1 / (0,6933 × 0,1 × 10 -6
× (TP1 + (2 × 3300)))
f = 1 / (69,33 × × 10 -9
(TP1 + 6600))
f min = 1 / (69,33 × × 10 -9
(TP1 Max + 6600)) = 1 / (69,33 × 10 -9
x (1.000.000 + 6600))
→ f min = 14,33 Hz
f max = 1 / (69,33 × × 10 -9
(TP1 min + 6600)) = 1 / (69,33 × 10 -9
x (10.000 + 6.600))
→ f max = 868,9 Hz
El ancho de pulso es determinada por los valores del condensador C2-xxx y el
potenciómetro TP2-xxx.
t = 1,1 × C2 × TP2 = 1,1 × 0,1 × 10 -6
× TP2 = 110 × × 10 -9
TP2
t min = 110 × × 10 -9
TP2 min = 110 × 10 -9
x 10000
→ t min = 1,1 × 10 -3
s = 1,1 ms
t max = 110 × × 10 -9
TP2 max = 110 × × 10 -9
1000000
→ t max = 0,11 seg = 110 ms
Ajuste del ancho de pulso para ser más largo que el ciclo de frecuencia uno hará cosas
extrañas que suceden. Trate de mantener t <1 / f.
El lado izquierdo de la placa está diseñada para que pueda utilizar el potenciómetro casi
cualquier pequeña o trimmer con 0,1 pitch plomo ", y hay almohadillas extra para
proporcionar una resistencia mínima adicional a cada maceta si es necesario. Utilizar
cualquiera de las resistencias con plomo estándar montado vertical u (0603 o similar)
montadas en la superficie de la plataforma de resistencias cuadrados de centro-derecha a
otra almohadilla cuadrada en el grupo. ¿Qué plataforma que utilice determinará la
dirección de la respuesta del potenciómetro, el cambio de una plataforma junto a la otra
se invertirá la respuesta de la olla.
Si su pozo ya ofrece la mínima resistencia que usted necesita, usted debe colocar un
puente de alambre (cero ohmios resistencia) de la plataforma de centro de plaza para un
pad otra plaza en el grupo.
Que almohadilla cuadrada que usted use determinará la dirección de la respuesta de la
olla asociados. Además, puede utilizar estas pastillas para conectar cables de ollas
montadas en panel o alguna otra fuente de resistencia, tales como termistores o
fotorresistencias. Al elegir las resistencias adecuadas, condensadores y MOSFETs, IC
temporizador más modernos deberían ser capaces de generar las frecuencias y anchos de
pulso de utilizar la totalidad de DC-100kHz rango del controlador de la puerta.
CONCLUSIÓN
Los conocimientos adquiridos son que se utiliza el NE556 ya que es
un controlador altamente estable capaz de producir precisos
retrasos u oscilaciones, La mitad izquierda de la IC temporizador
556 dual se usa como oscilador de onda cuadrada de frecuencia
fija. La señal del oscilador se alimenta en la mitad derecha de la
556, que se configura como un ancho de pulso variable de un
disparo multivibrador monoestable (camilla de pulso). La salida del
one-shot es una variable de ancho de pulso de onda cuadrada, se
ajusta el ancho de pulso con el potenciómetro de control de
velocidad en la entrada de voltaje de control. El ancho de pulso
variable de salida cambia el transistor MOSFET IRF521 encendido
y apagado. El MOSFET amplifica la corriente de la señal para que
sea lo suficientemente potente como para controlar un pequeño
motor de corriente continua. El comparador 311 se utiliza para
cortar el one-shot a través del pin de reset cuando el voltaje de
control está por debajo de cierto umbral, el 311 también es
controlado por el potenciómetro de control de velocidad. El corte de
circuito es necesario ya que el 556 de una sola vez del circuito
siempre apagar un pequeño impulso, incluso cuando la tensión de
control es cero.