SISTEMAS DE CONTROL

CONTROL DE POSICIÓN ANGULAR DE UN MOTOR DC

RESUMEN

Esta práctica consistió en encontrar el control adecuado para la posición de un motor, haciendo uso de elementos electrónicos de fácil manejo y adquisición, en la práctica encontramos un montaje sencillo que se puede llevar a la industria fácilmente, ya que de manera adecuada se puede lograr controlar el motor para que nos proporcione los resultados que deseamos.

Palabras clave: Sistemas de control, ganancia, controlador, sistema de lazo abierto o cerrado.

I INTRODUCCIÓN. En los motores controlados por inducido se produce un efecto estabilizador de la velocidad de giro originado por la realimentación intrínseca que posee a través de la fuerza contra electromotriz.

El accionamiento eléctrico de corriente continua, consta de un motor de corriente continua alimentado por una etapa de potencia y controlado por un dispositivo analógico digital

II OBJETIVOS Controlar la posición angular del eje

del motor usando diferentes valores de ganancia (a partir de la variación del potenciómetro de 100 kΩ), esto

se logra evidenciar a partir del seguimiento del eje con respecto al giro del potenciómetro no acoplado de 10 KΩ.

Conceptualizar los diferentes bloques definidos en un sistema de control típico.

Adquirir y medir la evolución de la señal por los diferentes bloques del sistema.

III. MARCO TEORICO Antes de iniciar con el proceso para hacer el control de posición de un motor DC, es necesario conocer bien la dinámica del proceso a controlar. A continuación haremos un estudio de los componentes del sistemaPotenciómetro Un potenciómetro es un resistor cuyo valor de resistencia es variable. De esta manera, indirectamente, se puede controlar la intensidad de corriente que fluye por un circuito si se conecta en paralelo, o la diferencia de potencial al conectarlo en serie. Normalmente, los potenciómetros se utilizan en circuitos de poca corriente. Para circuitos de corrientes mayores, se utilizan los reóstatos, que pueden disipar más potencia.Resistencia Una resistencia ideal es un elemento pasivo que disipa energía en forma de calor según la ley de Joule. También establece una relación de proporcionalidad entre la intensidad de corriente que la atraviesa y la tensión medible entre sus extremos, relación conocida como ley de ohm. Amplificadores operacionales El Amplificador Operacional (AO) es un circuito integrado que contiene varias etapas de transistores interconectados de manera que el conjunto puede amplificar y operar señales.

Dónde: V_ = entrada inversora V+ = entrada no inversora VO = salida +VCC, -VDD = Alimentación necesaria para polarizar los transistores en región activa.

Operaciones que se pueden realizar usando un AO:

Generar señales, actuar como fuente de corriente o de tensión

Amplificar

Sumar, restar, invertir señales

Comparar señales

Integrar o derivar señales

Eliminar ruido

Convertir señal alterna en directa

Convertir tensión en corriente

Funcionamiento La tensión de salida de un amplificador operacional ideal es la diferencia de tensión en las entradas multiplicada por un factor A (ganancia en lazo abierto), donde A>>0 [en el caso ideal A= ∞]

V o=A ¿

Circuito equivalente del AO:

Condiciones de idealidad 1. Ganancia en tensión en lazo abierto infinita

( A = ∞ ) V o=A ¿;¿;¿;

2. Corriente por los terminales de entrada nula RIN = ∞ (impedancia de entrada).

Esta condición, unida a (1) recibe el nombre de condición o principio de cortocircuito virtual (CCV).

3. Corriente de salida muy grande RO = 0 (impedancia de salida)

io=V oRo→∞

El transistor Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulación de una corriente grande mediante una señal muy pequeña. Existe una gran variedad de transistores. En principio, se explicarán los bipolares. Funcionamiento básico

Cuando el interruptor SW1 está abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la lámpara no se encenderá, ya que, toda la tensión se encuentra entre Colector y Emisor Cuando se cierra el interruptor SW1, una intensidad muy pequeña circulará por la Base.

Así el transistor disminuirá su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasará una intensidad muy grande, haciendo que se encienda la lámpara.En general:

IE < IC < IB; IE = IB + IC; VCE = VCB + VBE

Zonas de trabajo CORTE: No circula intensidad por la Base, por lo que, la intensidad de Colector y Emisor también es nula. La tensión entre Colector y Emisor es la de la batería. El transistor, entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto.

IB = IC = IE = 0; VCE = Vbat

SATURACION: Cuando por la Base circula una intensidad, se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable. En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado. De esta forma, se puede decir que la tensión de la batería se encuentra en la carga conectada en el Colector. ACTIVA: Actúa como amplificador. Puede dejar pasar más o menos corriente. Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturación se dice que trabaja en conmutación. En definitiva, como si fuera un interruptor. La ganancia de corriente es un parámetro también importante para los transistores ya que relaciona la variación que sufre la corriente de colector para una variación de la corriente de base. Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de características, también aparece con la denominación hFE. Se expresa de la siguiente manera: ß = IC / IBEl transistor es un dispositivo electrónico semiconductor utilizado para entregar una señal de salida en respuesta a una señal de entrada. Cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador.

Motor de corriente continua DC Son los más usados en la actualidad debido a su facilidad de control.

Los motores DC están constituidos por dos devanados internos, inductor e inducido, que se alimentan con corriente continua. Al aumentar la tensión en el inducido aumenta la velocidad de la máquina. Si el motor esta alimentado a tensión constante, se puede aumentar la velocidad disminuyendo el flujo del inductor. Pero cuanto más débil sea el flujo, menor será el par motor que se puede desarrollar para una intensidad de inducido constante. En el caso de control por inducido, la intensidad del inductor se mantiene constante, mientras que la tensión del inducido se utiliza para controlar la velocidad de giro. En los controlados por el inductor se actúa de manera contraria.

IV. PROCEDIMIENTO Para el desarrollo de esta práctica de procedió a hacer el siguiente montaje:

ACA TOCA METER IMÁGENES DE CADA ETAPA DE MONTAJE Y D ELOS RESULTADOS DEL OSCILOSCOPIO