Colegio vocacional Monseñor Sanabria

Electrotecnia

Control de maquinas eléctricas

Informe final del proyecto

Sistema de control de velocidad de motores de

corriente directa

Alonso Retana Corrales

Sección 5-10

Introducción

A continuación se presenta una revisión del proceso necesario para

cumplir con los objetivos del proyecto, además de fotos y

evidencias de su realización. También se adjunta un resumen de

los conocimientos teóricos requeridos para la realización del

mismo.

Justificación

La realización de este proyecto es de vital importancia para los

estudiantes ya que después de hacerlo, obtienen un enfoque más

práctico de la teoría vista en clase sobre los componentes

electrónicos que se utilizaron y les permite aplicar y comprobar sus

utilidades y usos.

La electrónica es una de las áreas más importantes en el programa

del año en curso ya que con ayuda de esta, los estudiantes pueden

fabricar sus propios dispositivos electrónicos y esto a su vez, es

provechoso no solo por el producto final, que facilita muchas

prácticas, sino por todo el proceso de fabricación, que les brinda

entre muchas otras cosas, experiencia en la detección de fallas de

circuitos electrónicos. Conocer más a fondo sobre los componentes

electrónicos es fundamental para lograrlo. Solo con esta clase de

pruebas prácticas se logra alcanzar un verdadero nivel de

comprensión sobre el funcionamiento, las aplicaciones, ventajas y

desventajas de los mismos.

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

Configuración astable Este tipo de funcionamiento

se caracteriza por una salida con forma de onda

cuadrada (o rectangular) continua de ancho

predefinido por el diseñador del circuito. El

esquema de conexión es el que se muestra. La

señal de salida tiene un nivel alto por un tiempo t1

y un nivel bajo por un tiempo t2. La duración de

estos tiempos depende de los valores de R1, R2 y C

Datos experimentales

Primero se diseña un circuito y se prueba en un simulador, utilizando los

componentes deseados.

Una vez comprobada su funcionalidad se realiza una prueba en físico

utilizando una protoboard. Hecho esto y después de ajustar y verificar

valores de capacitores y resistores, se procede a realizar el circuito impreso

en digital. Se voltea en espejo el circuito impreso para que a la hora de

voltear la placa, no se inviertan los componentes.

Se imprimen las pistas del circuito y se pasan a una placa para montaje de

circuito impreso (limpiada previamente), utilizando un marcador

permanente. Una vez que se dibujan las pistas en la placa, esta se sumerge

en una mezcla de agua oxigenada y ácido muriático para que desgaste el

cobre excedente, de esta manera obtenemos las pistas del circuito.

Después de remover el marcador se procede a perforar la placa, de manera

que queden agujeros del tamaño justo de las patillas de los componentes.

Estos, una vez ubicados se sueldan en su respectivo lugar de manera que

hagan contacto con la pista del circuito. Se conecta a la alimentación y se

verifica su funcionamiento.

Conclusión

Después de la realización del proyecto comprobamos su viabilidad ya que el

costo final no fue muy elevado. Comprar un dispositivo de este tipo hubiera

aumentado el costo considerablemente.

Además de la reducción de costos, el estudiante amplia sus conocimientos ya

que el proceso de investigación necesario para realizar este, implica

informarse sobre el funcionamiento y conexión de cada uno de los

componentes, aparte de su composición interna y principio de operación.

El proceso de montar un circuito en una placa para circuito impreso les

brinda experiencia a los estudiantes sobre la detección de fallas de circuitos

electrónicos

Al finalizar este proyecto se obtuvo un regulador de velocidad para motores

de corriente directa completamente funcional. Por la configuración que se

utilizó para conectar el 555, basta con cambiar el valor de uno de los

capacitores para aumentar o disminuir el punto mínimo de revoluciones del

motor.

Bibliografía

http://www.unicrom.com/tut_555.asp electrónica Unicrom

http://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_integrado_555 wikipedia, circuito integrado 555

http://www.icmm.csic.es/fis/gente/josemaria_albella/electronica/8%20Transistores%20d

e%20Efecto%20Campo.pdf “fundamentos de electrónica física y microelectrónica”

capítulo VII