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Universidad Politcnica de Victoria

Materia: Sensores y Acondicionamiento de

Seales

Unidad 1 Sistemas de Medicin

Reporte: Practica 1

Control KP. Potencimetro como sensor de posicin

Equipo #1

Integrantes:

Luis Humberto Alans Ortega

Jesus Alberto Perez Rincn

Hctor Miguel Grimaldo Castillo

Brandon Heberto Andrade Melndez.

Profesor: Gonzalo Ceja Medina

Fecha: 12/02/2015 Cd. Victoria, Tamps.

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ndice

Introduccin ................................................................................................................................. 3

Marco Terico ............................................................................................................................. 4

Resumen ..................................................................................................................................... 5

Objetivo ....................................................................................................................................... 5

Material ....................................................................................................................................... 5

Equipo utilizado ........................................................................................................................... 6

Desarrollo .................................................................................................................................... 6

Simulaciones ............................................................................................................................... 8

Resultados ................................................................................................................................ 10

Conclusiones ............................................................................................................................. 11

Bibliografas .............................................................................................................................. 13

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Introduccin

Un sistema de medidas tiene por funcin la asignacin de un nmero de forma objetiva

y emprica a una propiedad fsica o cualidad de un evento u objeto, de tal forma que lo

describa lo ms exactamente posible. Es decir, el resultado debe ser independiente del

observador (objetiva) y basarse en la experimentacin.

La realizacin de una medida implica la adquisicin de informacin por un elemento

sensor o transductor, el procesado y la presentacin de dicha informacin.

En esta prctica se pretende obtener como resultado el control de un motor DC,

utilizando un sensor de posicin, el cual es empleado un potencimetro como sensor y

adems de tener el transductor de salida Actuador que es el motorreductor que gira y

este al mismo tiempo este mueve a otro potencimetro y este provoca el paro del

mismo motorreductor.

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Marco Terico

TRANSDUCTORES

Un transductor, en general, es un dispositivo que convierte una seal fsica en otra

seal de diferente tipo de energa con cierta relacin matemtica entre ellas. En la

transduccin siempre se extrae una cierta energa del sistema donde se mide, por lo

que es importante garantizar que esto no lo perturbe.

Hay seis tipos de seales diferentes: mecnicas, trmicas, magnticas, elctricas,

pticas y moleculares o qumicas. De acuerdo con esta terminologa y la funcin que

realizan podemos distinguir dos grandes grupos de

transductores:

1) SENSORES. Son dispositivos que funcionan como

captadores de informacin de un proceso por lo que

tambin se denominan captadores o detectores. En

general, transforman una magnitud fsica en una

seal elctrica de baja potencia o en una seal

ptica.

2) ACTUADORES. Son dispositivos susceptibles de

modificar la evolucin del proceso, sistema o planta.

Por lo general, convierten una seal elctrica en una

accin fsica o qumica. Ejemplos: motores elctricos,

calefactores, ventosas, vibradores, cilindros

neumticos o hidrulicos, bombas, electroimanes, etc.

Se suele denominar transductor nicamente a los sensores, pero el trmino tiene un

sentido ms amplio. En realidad, se dice que u sensor es un transductor de entrada y

un actuador es un transductor de salida.

En la prctica, los transductores ofrecen una seal de salida elctrica, debido a que la

salida que genera se conecta normalmente a un sistema electrnico.

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Resumen

El presente trabajo describe en detalle el sistema de control KP, utilizando un

potencimetro como sensor de posicin. En la cual se ajusta la ganancia para la

respuesta ms pronta o lenta del motorreductor a utilizar.

Objetivo

El objetivo de la prctica es lograr realizar el funcionamiento de un sistema de control

de posicionamiento utilizando un potencimetro como sensor de posicin, el circuito

dado por el profesor incluye amplificadores operacionales en los cuales se usan

diferentes configuraciones de estos para lograr su funcionamiento. Adems de utilizar

otro potencimetro con el cual se ajusta la ganancia para el control de la respuesta del

motorreductor.

Material

El material utilizado para esta prctica se describe en la siguiente tabla.

Material Cantidad

Resistencia 10K 10

Potencimetro 100K 3

Potencimetro 50K 1

Amplificadores Operacionales (Opam) 4

Transistor NPN (TIP41) 1

Transistor PNP (TIP42) 1

Motorreductor DC (12v) 1

Tabla 1.0 Material utilizado en la prctica.

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Equipo utilizado

El equipo requerido para realizar esta prctica se muestra en la Tabla 1.1.

Equipo Cantidad

Multmetro 1

Puntas para toma de alimentacin 1

Fuente de alimentacin 1

Protoboard 1

Tabla 1.1 Equipo utilizado para la prctica.

Desarrollo

En la prctica se desarroll el circuito de la Fig. 1, el cual es un control de posicin

utilizando un potencimetro como sensor de posicin.

Primero se inici realizando el circuito en protoboard como se muestra en la imagen.

Fig. 1 Circuito control de un motor DC, con potencimetro como sensor de posicin.

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Continuando con la prctica se prosigui a realizar las mediciones en cada parte del

circuito para ver el funcionamiento de cada una de las configuraciones de los opams.

El potencimetro en esta prctica funciona como transductor de posicin angular, de

tipo absoluto y con salida analgica Sensor. Bsicamente es una resistencia de hilo

bobinado en una pista de material conductor, distribuida a lo largo de un soporte en

forma de arco y un cursor solidario a un eje de salida que pueda deslizar sobre dicho

conductor.

El movimiento del eje arrastra el cursor provocando cambios de resistencia entre ste y

los extremos. De esta forma si se alimentan los extremos con una tensin constante Vo

aparece en la toma de medida una tensin proporcional al ngulo girado a partir del

origen.

En cuanto a la respuesta dinmica el potencimetro es un elemento proporcional sin

retardo.

Fig. 1.1 Potencimetro

El circuito dado por el profesor se usa principalmente opams en donde se emplean las

configuraciones como seguidor, inversor y no inversor.

En la primer parte del circuito encontramos un potencimetro el cual esta alimentado

desde -12v a 12v y la salida analgica al positivo del opam, el segundo potencimetro

es para obtener la ganancia en este caso en el circuito inicial se coloc un

potencimetro de 100K pero al no lograr el funcionamiento de este se cambi por uno

de 50k.

El tercer potencimetro, el acoplado al motorreductor, es girado por este mismo.

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A continuacin se muestra los clculos de la ganancia obtenida.

Fig 1.2 Circuito para la ganancia

CUANDO EL POT ESTA AL MAXIMO

SUPONIENDO QUE EL VOLTAJE DE ENTRADA ES IGUAL A 5v ENTONCES

Vout=5*-.6=-3v

CUANDO EL POT ESTA AL MINIMO

SUPONIENDO QUE EL VOLTAJE DE ENTRADA ES IGUAL A 5v ENTONCES

Vout=5*-.1=-.5v

Simulaciones

Las simulaciones fueron realizadas en el programa Proteus (ISIS).

En estas simulaciones no se visualiza bien el funcionamiento de esta prctica ya que no

es posible acoplar el motorreductor al potencimetro, pero si es posible ver el

movimiento del motorreductor a ambos lados.

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Fig. 1.3 Circuito realizado en Proteus.

En la siguiente figura se muestra el motor funcionando por obvias razones no se

visualiza que gire a ambas direcciones.

Fig. 1.4 Simulacion del funcionamiento de la practica.

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Resultados

Los resultados obtenidos inicialmente por varias semanas no fueron los esperados debido a que

en las primeras pruebas el circuito realizado no giraba el motorreductor hacia ningn lado,

despus en la segunda semana se logr obtener el giro hacia la derecha, en donde se analiz

la parte de ganancia ya que solo enviaba valores de voltaje positivo a la terminal de la

configuracin del opam que es un seguidor.

Al detectar esa falla se volvi a crear y realizar una modificacin a esta configuracin solo se

cambi la resistencia de 10k por una de 100k y el potencimetro de 100k por uno de 50K.

Se tuvo problemas con la parte de los transistores en donde se realiza el cambio del giro para el

motor, el problema era que se calentaban demasiado ya que se estaba calentando mucho por

la corriente suministrada y adems por los primeros errores del circuito despus de realizar las

modificaciones al circuito.

Realizando estas pequeas modificaciones el circuito funciono correctamente.

Fig. 1.5 Practica en funcionamiento.

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Conclusiones

Conclusin Hctor Miguel Grimaldo Castillo

Como conclusin se pudo recordar el funcionamiento de los amplificadores

operacionales de manera terica, una vez en la prctica se observ que el circuito tena

una ganancia muy elevada causando que el motor generara giros muy bruscos, se

busc reducir est ajustando los valores de la resistencia y el potencimetro obteniendo

as un mejor resultado.

Cabe mencionar que la aplicacin de este circuito puede ser de gran

utilidad en un futuro pero utilizando preferentemente potencimetros lineales para

obtener un mejor resultado a la hora de fijar la rotacin deseada.

Conclusin Jesus Alberto Perez Rincn

Para concluir esta prctica, nos damos cuenta que lo visto en clase de cmo funciona

un sensor y un actuador fue puesto en prctica.

Adems se retomaron conocimientos previos vistos en electrnica analgica acerca del

tema de Amplificadores Operacionales (Opam) como lo son sus configuraciones y para

que funciona cada una de ellas.

Este tipo de circuitos son muy tiles para aplicarlos a diversos mecanismos.

Conclusin Luis Humberto Alans Ortega

En la prctica realizada se aprendi a armar un circuito que era el control KP,

potencimetro como sensor de posicin. Este circuito consta de cuatro segmentos el

primero es un seguidor, el segundo un restador, el tercero un amplificador inversor y el

cuarto un seguidor unipolar de potencia.

Lo que realiza esta prctica es mediante un potencimetro se controla el voltaje,

despus entra al seguidor que hace que no tenga cambios bruscos en el voltaje

despus entra el restador, el siguiente paso es el amplificador inversor en el cual

tambin se encuentra la ganancia la cual se controla con un potencimetro y el ltimo

paso sera el seguidor unipolar de potencia el cual est constituido por des transistores

npn y pnp que se encargan de que no consuma energa del circuito donde estn los

opam si no de la fuente del 12v del colector del transistor npn.

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Segn la ganancia que tena el circuito era la rapidez de respuesta del motor que tena

pegado un potencimetro el cual sera el sensor de posicin; segn movieras el

potencimetro tambin se mova la posicin del potencimetro con motor.

Conclusin Brandon Heberto Andrade Melndez.

La realizacin de esta prctica fue de gran utilidad para conocer algunas de las

configuraciones que se pueden realizar con los amplificadores operacionales, as como

la funcin de las mismas.

Tambin, en la prctica se pudo observar una de las aplicaciones de los

potencimetros, en este caso se utiliz como sensor de posicin.

Adems, nos permiti conocer el principio de funcionamiento de un servomotor, ya que

estos funcionan de una manera similar al circuito de la prctica.

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Bibliografas

http://www.academia.edu/5013777/Control_de_Posicion_de_Motor_DC_MS

http://www.elai.upm.es/moodle/pluginfile.php/2062/mod_resource/content/1/CAPITUL8.PDF

http://www.academia.edu/5013777/Control_de_Posicion_de_Motor_DC_MShttp://www.elai.upm.es/moodle/pluginfile.php/2062/mod_resource/content/1/CAPITUL8.PDF