Universidad Tecnolgica de la Mixteca

Sistemas de ControlPrctica: Control de Velocidad de MotorProfesor: Edgardo Yescas MendozaAlumnos: Barragn Cruz ngel de MartnGendulain Prez Octavio RazielTorres Pimentel Luis Alberto17 de Febrero de 2014

Introduccin:

La ventaja de utilizar el ancho de pulso como control de una variable, es que no se ve afectada por ruido elctrico, inyectado a lo largo de la lnea de transmisin, sin importar si la amplitud del pulso se ve reducida por el ruido externo o por la misma resistencia de la lnea de transmisin; ya que el circuito no est observando la amplitud de la seal si no la frecuencia que sta posee adems del ancho de pulso Ton o Toff.El circuito que recibe la seal modulada permite transformar la serie de pulsos en una seal anloga, el cual es llamado circuito demodulador de ancho de pulso. Para un mejor control el Ton mnimo o Toff mnimo debe ser al menos el 10% del periodo y el Ton mximo 90%.La aplicacin del PWM se realiza por medio del micro controlador ATMega8, el cual posee un mdulo interno de PWM, donde se puede extraer una gran gama de pulsos los cuales van a tener una precisin bastante grande.La parte de potencia donde se piensa controlar el motor es un puente en H, el cual va a ser diseado para soportar la mxima corriente de arranque que el motor tiene en ese instante.

Figura 1: Circuito de lazo cerrado

PWM

Para controlar la velocidad de un motor DC se necesita un voltaje variable DC de la fuente de alimentacin. Sin embargo si se usa un motor de 12 V y se conecta la alimentacin, el motor empezar a aumentar su velocidad; los motores no responden inmediatamente, necesitan un pequeo intervalo de tiempo para alcanzar su velocidad mxima.

Si se apaga la alimentacin en algn momento antes que el motor alcance su mxima velocidad, se notar una disminucin de sta y si se enciende la alimentacin y se apaga rpidamente, el motor tomar una velocidad comprendida entre velocidad cero y velocidad mxima. Esto es exactamente lo que hace un controlador PWM: alimentar el motor suministrndole una serie de pulsos. Para controlar la velocidad del motor se vara (modula) el ancho de los pulsos.El PWM tendr una frecuencia de 31.4 KHzEl cdigo que se realiz para generar la seal de PWM se muestra a continuacin:

.include "m168def.inc".org $000 rjmp Reset.org $01C rjmp comp.org $020 rjmp ovf.org $02A rjmp ADCfin.def temp=R16.def dato=R17.def invert=R18Reset:; Inicilizar la Pilaldi temp,High(RAMEND)out SPH,templdi temp,low(RAMEND) out SPL,temp; Inicializar ADC;---------------------------ldi temp,$60; cambio sts ADMUX,templdi temp,$FEsts DIDR0,templdi temp,$EDsts ADCSRA,temp

; Inicializar Timer Counter 0 como PWM rapido;--------------------------------------------ldi temp,$C3out TCCR0A, templdi temp,81out TCCR0B, templdi temp, $02sts TIMSK0, templdi temp,$0Fout OCR0A,templdi temp,$F0 out ddrd,tempsei main:in invert, PinDandi invert,$40cpi invert,$40brne doscbi portd,7rjmp maindos: sbi portd,7rjmp mainADCfin:lds dato, ADCH;out portD,tempretiovf:reticomp:;ldi temp,0;out TCNT0,tempout OCR0A,datoreti

Figura 2: Muestra el PWM y PWM invertido a la salida del micro controlador.

Puente_HEl puente H o puente en H es un circuito electrnico que permite a un motor elctrico DC girar en ambos sentidos, avanzar y retroceder.Los puentes H ya vienen hechos en algunos circuitos integrados, pero tambin se pueden construir a partir de componentes discretos.Un puente H se construye con 4 interruptores (mecnicos o mediante transistores). Cuando los interruptores Q1 y Q3 estn cerrados (Q2 y Q4 abiertos) se aplica una tensin positiva en el motor, hacindolo girar en un sentido. Abriendo los interruptores Q1 y Q3 (cerrando Q2 y Q4), el voltaje se invierte, permitiendo el giro en sentido inverso del motor.

Figura 3: Se muestra el puente H implementado con transistores TIP41C

Encoder:Los codificadores rotatorios (conocidos genricamente como encoders) son mecanismos utilizados para entregar la posicin, velocidad y aceleracin del rotor de un motor.El encoder que se utiliz fue un encoder en cuadratura corresponde a un tipo de encoder incremental que utiliza dos sensores pticos posicionados con un desplazamiento de de ranura el uno del otro, generando dos seales de pulsos digitales desfasada en 90 o en cuadratura. A estas seales de salida, se les llama comnmente A y B. Mediante ellas es posible suministrar los datos de posicin, velocidad y direccin de rotacin del eje. Si se incluye la seal de referencia, se le denomina I (ndice).

Para decodificar la informacin de direccin entregada por un encoder en cuadratura, se puede abordar el problema desde el punto de una mquina secuencial que tiene 4 estados, dados por las combinaciones originadas por los bits de la seal A y B en un perodo. Es decir, se tendrn los estados 00, 01, 10, 11, con el primer dgito correspondiente a la seal A y el segundo a la seal B (AB). De acuerdo a las transiciones que pudiesen ocurrir, se define una tabla de bsqueda (tabla de verdad) que podra abarcar las siguientes situaciones: giro horario, giro anti horario, error momentneo (sin cambio), y error (cambios de fase producidos por sobre velocidad u otro factor). Adems, es comn asociar cada deteccin de giro a un contador, que se incrementar o decrementar segn la direccin sea en sentido horario o anti horario, respectivamente.

Convertidor de Frecuencia - Voltaje:Despus de sacar la frecuencia que nos entrega el encoder se iba a capturar con el circuito que se muestra en la Figura 5 que es un convertidor de Frecuencia-Voltaje y as poder utilizar ese voltaje para utilizarlo en el restador junto con el voltaje de referencia y poder obtener el Voltaje de error.

Figura 5: Ciruito convertidor de Frecuencia-Voltaje

Conclusiones:En un principio se iba a implementar el circuito de lazo cerrado con el restador y el circuito de histresis pero hubo muchos problemas con los encoders con los que se trataron de realizar la prctica.El control de velocidad de un motor de CD por medio de un PWM con ayuda de un micro controlador es ms eficiente ya que evitamos el ruido que se pueda generar y afectar a nuestra seal de salida y por tanto el comportamiento del motor. Y con ayuda de un circuito de histresis o de las instancias P, PI o PD tener aplicaciones como mantener la velocidad de un motor mediante variables que se deseen.