ING. ELECTROMECÁNICA

Sistemas de Control

Proyecto Final

Integrantes:

David Salazar

José Toro

NIVEL: Sexto

2015

TEMA: Control por PWM de motores de una banda transportadora.

OBJETIVOS:

Realizar el Control de Velocidad de 2 motores utilizando la regulación de ancho de pulso.

Construir una maqueta a escala para verificar el funcionamiento de control de los motores

Investigar y conocer como es el control de velocidad de motores controlando el ancho de pulso

MATERIALES Y EQUIPOS:

Tarjeta Arduino MEGA Resistencia 1kΩ Transistor 2N3804 Cable UTP Protoboard 2 servo Motores

MARCO TEÓRICO

La Regulación por Ancho de Pulso de un motor de CC está basada en el hecho de que si se recorta la CC de alimentación en forma de una onda cuadrada, la energía que recibe el motor disminuirá de manera proporcional a la relación entre la parte alta (habilita corriente) y baja (cero corriente) del ciclo de la onda cuadrada. Controlando esta relación se logra variar la velocidad del motor de una manera bastante aceptable.

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Control PWM utilizando Arduino.

Control PWM es un método muy comúnmente usado para controlar la potencia a través de cargas. Este método es muy fácil de implementar y tiene alta eficiencia. Señal PWM es esencialmente una onda cuadrada de alta frecuencia (típicamente mayor que 1 KHz). El ciclo de trabajo de esta onda cuadrada es variada con el fin de variar la potencia suministrada a la carga. Ciclo de trabajo por lo general se expresa en porcentaje y se puede expresar mediante la ecuación: % ciclo de trabajo = (T EN / (T EN + T OFF )) * 100 . Donde T ENes el tiempo durante el cual la onda cuadrada es alta y T OFF es el tiempo durante el cual la onda cuadrada se low.when ciclo de trabajo se incrementó el poder cae a través de la carga aumenta y cuando se reduce el ciclo de trabajo, el poder a través de la carga disminuye. El diagrama de bloques de un esquema típico controlador de potencia PWM se muestra a continuación.

La señal de control es lo que damos al controlador PWM que la entrada. Podría ser una señal analógica o digital de acuerdo con el diseño del controlador PWM. La señal de control contiene información sobre cuánto poder tiene que ser aplicada a la carga. El controlador PWM acepta la señal de control y ajusta el ciclo de trabajo de la señal PWM de acuerdo con los requisitos.

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Por medio de la técnica de modulación de ancho de pulso se puede realizar un control para sistemas que están a larga distancia ya que se puede evitar la interferencia proveniente del exterior permitiéndo realizar un control de la forma más óptima. La ventaja de utilizar el ancho de pulso como control de una variable, es que no se ve afectada por ruido eléctrico, inyectado a lo largo de la línea de transmisión, sin importar si la amplitud del pulso se ve reducida por el ruido externo o por la misma resistencia de la línea de transmisión; ya que el circuito no está observando la amplitud de la señal si no la frecuencia que ésta posee además del ancho de pulso Ton o Toff. El circuito que recibe la señal modulada permite transformar la serie de pulsos en una señal análoga, el cual es llamado circuito demodulador de ancho de pulso. Para un mejor control el Ton mínimo o Toff mínimo debe ser al menos el 10% del periodo y el Ton máximo 90%.

Procedimiento:

1. Realizar la Programación del control PWM en el programa Arduino 1.0.6

int motor=3; //Declara Pin del motor void setup() // Se ejecuta cada vez que el Arduino se inicia Serial.begin(9600); //Inicia la comunicacion serial Arduino-PC void loop() // Esta funcion se mantiene ejecutando // cuando este energizado el Arduino // Si hay algun valor en la Consola Serial if (Serial.available()) //Variable donde se guarda el caracter enviado desde teclado char a = Serial.read(); // Si el caracter ingresado esta entre 0 y 5 if (a>='0' && a<='5') //Variable para escalar el valor ingresado a rango de PWM int velocidad = map(a,'0','5',0,255); //Escritura de PWM al motor analogWrite(motor,velocidad); //Mensaje para el usuario Serial.print("El motor esta girando a la velocidad "); Serial.println(a);

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else // Si el caracter ingresado NO esta entre 0 y 5 //Mensaje para el usuario Serial.print("Velocidad invalida"); Serial.println(a);

2. Diseñar el circuito a utilizar en el control del motor.

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2. Armar la maqueta que permita realizar la comprobación del funcionamiento del control de cada uno de los motores.

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Conclusiones:

La ventaja de utilizar el ancho de pulso como control de una variable, es que no se ve afectada por ruido eléctrico, inyectado a lo largo de la línea de transmisión, sin importar si la amplitud del pulso se ve reducida por el ruido externo o por la misma resistencia de la línea de transmisión; ya que el circuito no está observando la amplitud de la señal si no la frecuencia que ésta posee además del ancho de pulso Ton o Toff.

Se comprobó experimentalmente la operación de la modulación por ancho de pulso (PWM) para el control de velocidad de un motor DC.

Como un proceso paralelo al control de velocidad usando PWM, se puede controlar arranques y frenados de un motor mediante la ayuda de elementos electrónicos de potencia como lo son los SCR.

Se realizó el control electrónico del proyecto mediante el uso de una placa con un micro controlador Atmel AVR y puertos de entrada/salida (ARDUINO).

Recomendaciones:

Se recomienda utilizar un opto acoplador para proteger la placa Arduino y el Ordenador.

Se recomienda utilizar sensores de proximidad para realizar un control lazo cerrado de la velocidad de los motores

Utilizar servo motores truncados para así poder obtener su giro de 360 grados de los mismos.

Bibliografía:

[1] Disponible en: drobotica.co/images/stories/tutoriales/arduino_basico/t21ab/t21ab.png

[2] Disponible en: http://www.circuitstoday.com/pwm-generation-and-control-using-arduino

Anexos

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