Colegio vocacional Monseñor Sanabria

Electrotecnia

Control de Maquinas eléctricas

Alonso Retana Corrales

Anteproyecto: Sistema de control de

velocidad de motores de corriente directa

Sección 5-10

Introducción

En el siguiente trabajo se realizara un dispositivo con el cual se

pueda controlar y regular la velocidad de giro de un motor de

corriente directa. Por las aplicaciones en las que se emplean esta

clase de motores, muchas veces es necesario poder regular su

velocidad hasta un punto específico o tener la posibilidad de

aumentarlo o disminuirlo hasta donde el usuario lo desee. Se

realizará un marco teórico donde se estudie más a fondo el

funcionamiento de los componentes electrónicos a utilizar y se

brindará una tabla de precios para comprobar la viabilidad del

proyecto.

Justificación

La realización de este proyecto es muy beneficiosa para los

estudiantes ya que el circuito necesario para cumplir el objetivo

planteado es conocido como un “tren de pulsos”, que tiene una

amplia gama de aplicaciones en electrónica. A su vez, realizar el

proyecto invita a los estudiantes a investigar más a fondo el

funcionamiento, aplicaciones y uso de algunos de los componentes

electrónicos ya estudiados, en este caso un temporizador “555” y

un transistor “MOSFET”. Al darles una aplicación práctica el

estudiante adquiere, aparte de una visión más cercana sobre la

utilidad de los mismos, experiencia en su uso.

Marco teórico

Diodo rectificador

Características:

Es un dispositivo semiconductor formado por dos materiales uno tipo “N” y

uno tipo “P” que van a ser el cátodo y el ánodo respectivamente. Cuando a

este se le aplica un voltaje en polarización directa, mayor a 0.7V, deja pasar la

corriente con una resistencia muy pequeña, idealmente nula y en

polarización inversa funciona como un interruptor abierto, idealmente con

una corriente nula, esto siempre y cuando no sobrepase el voltaje de ruptura

lo que dañaría el dispositivo y permitiría el paso de corriente

Transistor de efecto de campo MOSFET

Los transistores de efecto de campo se

denominan así porque durante su

funcionamiento la señal de entrada crea

un campo eléctrico que controla el paso

de la corriente a través del dispositivo.

Estos transistores también son llamados

unipolares.

La composición del MOSFET consiste en una estructura MOS (Metal-óxido-

semiconductor) en la cual el electrodo metálico superior (Gate) depositado

sobre la capa aislante actúa como terminal de puerta del transistor. Existen

además dos regiones pequeñas dopadas fuertemente con impurezas

donadoras (tipo N) en la superficie, situadas a cada lado de la puerta. Sobre

cada una de estas regiones tipo N se deposita un electrodo metálico

formando los contactos de fuente y drenaje.

Cando el voltaje aplicado a la compuerta es cero, las dos regiones tipo N de

fuente y drenador, forman con el resto del semiconductor tipo P, uniones P-

N conectadas en oposición por lo que el paso de corriente es casi nulo.

Cuando se le aplica un voltaje positivo lo suficientemente grande a la

compuerta (mayor a 1 voltio, voltaje umbral), se obtiene una condición de

inversión fuerte en la interfase del semiconductor con el óxido. Viéndolo de

una manera más sencilla, cuando se aplica un voltaje de drenaje, al hacer

más positiva la tensión aplicada al electrodo de compuerta, la corriente de

drenaje se hace más elevada ya que el canal es cada vez más ancho y por

tanto el número de portadores más elevado. En estos dispositivos, al ser el

canal conductor de tipo P, el potencial de puerta tiene que ser negativo.

igualmente, la tensión de drenaje debe ser negativa en este caso.

Temporizador 555

El dispositivo 555 es un circuito integrado muy estable cuya función primordial es la de producir pulsos de temporización con una gran precisión y que, además, puede funcionar como oscilador. El 555 puede ser utilizado para proporcionar retardos de tiempo, como un oscilador, y como un circuito integrado flip-flop. Sus derivados proporcionan hasta cuatro circuitos de sincronización en un solo paquete.

1 - Tierra o masa

2 - Disparo: Es en esta patilla, donde se establece el inicio del tiempo de retardo, si el 555 es configurado como monostable. Este proceso de disparo ocurre cuando este pin va por debajo del nivel de 1/3 del voltaje de alimentación.

Este pulso debe ser de corta duración, pues si se mantiene bajo por mucho tiempo la salida se quedará en alto hasta que la entrada de disparo pase a alto otra vez.

3 - Salida: Aquí veremos el resultado de la operación del temporizador 555, ya sea que esté conectado como monostable, astable u otro.

Cuando la salida es alta, el voltaje de salida es el voltaje de aplicación (Vcc) menos 1.7 Voltios. Esta salida se puede obligar a estar en casi 0 voltios con la ayuda de la patilla # 4 (reset)

4 - Reset: Si se pone a un nivel por debajo de 0.7 Voltios, pone la patilla de salida # 3 a nivel bajo. Si por algún motivo esta patilla no se utiliza hay que conectarla a Vcc para evitar que el 555 se "resetee"

5 - Control de voltaje: Cuando el temporizador 555 se utiliza en el modo de controlador de voltaje, el voltaje en esta patilla puede variar casi desde Vcc (en la práctica como Vcc-1 voltio) hasta casi 0 V (en la práctica aprox. 2 Voltios).

Así es posible modificar los tiempos en que la patilla # 3 está en alto o en bajo independiente del diseño (establecido por las resistencias y condensadores conectados externamente al 555).

El voltaje aplicado a la patilla # 5 puede variar entre un 45% y un 90 % de Vcc en la configuración monostable.

Cuando se utiliza la configuración astable, el voltaje puede variar desde 1.7 voltios hasta Vcc. Modificando el voltaje en esta patilla en la configuración astable causará la frecuencia original del astable sea modulada en frecuencia (FM). Si esta patilla no se utiliza, se recomienda ponerle un condensador de 0.01uF para evitar las interferencias

6 - Umbral: Es una entrada a un comparador interno que tiene el555 y se utiliza para poner la salida (Pin # 3) a nivel bajo

7 - Descarga: Utilizado para descargar con efectividad el condensador externo utilizado por el temporizador para su funcionamiento.

8 - V+: También llamado Vcc, es el pin donde se conecta el voltaje de alimentación que va de 4.5 voltios hasta 16 voltios (máximo). Hay versiones militares de este integrado que llegan hasta 18 Voltios

Lista de materiales

Materiales Precio aproximado

Capacitores 0.1μF 450₵

Diodos IN4007 50₵

Transistor Mosfet 800₵

Conectores de block 380 ₵

Temporizador 555 400₵

Base para integrado de 8 patillas para placa

de circuito impreso

150₵

Cable automotriz -

Resistores 10 KΩ 350₵ / paquetes de 10

Terminales en bloque pvc 350₵

Potenciómetro 100KΩ 400 ₵

Interruptor 450₵

Placa para circuito impreso 300₵/por placa de 5x8

Soldadura de estaño 500₵