control de velocidad de motor de cc

8/17/2019 Control de Velocidad de Motor de Cc

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EUITI BILBAO Sistemas Electrónicos Digitales

CONTROL DE VELOCIDAD DEMOTOR DE CC

COMPONENTES:

Alejandro Diaz

Ander Viñas

Galder Gutierrez

PROESOR:

!oldo "asterret#ea

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ÍNDICE

1. Introducción………………………………………………………………..

2. Hardware utilizado…………………………………………………………

3. Capítulo 1: Módulo Input capture …………………………………………

. Capítulo 2: Módulo !utput co"pare……………………………………….

#. Capítulo 3: Di$e%o e i"ple"entación de controlador &ID………………….

'. I"ple"entación (inal del di$e%o co"pleto…………………………………

). Conclu$ione$………………………………………………………………..

1.INTRODUCCIÓN

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E$te docu"ento tiene por (in e*plicar el de$arrollo +ue $e ,a lle-ado a cao con el o/eti-o de

i"ple"entar un $i$te"a di0ital de control +ue 0arantice +ue un deter"inado "otor CC $i0a una

deter"inada con$i0na de -elocidad. Co"o a e$ $aido por todo$ ,o en día en un "undo

total"ente auto"atizado la "aor parte de la ener0ía "undial $e utiliza para ali"entar la$

"+uina$ el4ctrica$ en e$pecial lo$ "otore$ el4ctrico$. Muc,o$ de lo$ $i$te"a$ tanto

indu$triale$ co"o do"4$tico$ e$tn e+uipado$ con "otore$ CC cuo o/eti-o e$ accionar lo$

di(erente$ $i$te"a$ del "i$"o para realizar una acción deter"inada. Co"o con$ecuencia $e

entiende +ue e$ de -ital i"portancia el control de do$ a$pecto$ principale$ $u -elocidad $u

po$ición. En e$te ca$o lle-are"o$ a cao un control e*clu$i-o de la -elocidad. &ara ello

co"enzare"o$ centrndono$ en lo$ ele"ento$ $ico$ +ue co"ponen nue$tro $i$te"a

e$tudindolo$ por $eparado. 5e0uida"ente en un $e0undo pa$o interrelacionando -ario$

ele"ento$ -ere"o$ có"o a(ectan uno$ a otro$ la$ li"itacione$ +ue re+uieren dic,o$ inter(ace$etc. &or 6lti"o tratare"o$ de i"ple"entar el al0orit"o de control en (unción de toda$ a+uella$

caracterí$tica$ de lo$ ele"ento$ e$tudiado$ por $eparado. &roando el $i$te"a co"pleto

o$er-are"o$ $i ,e"o$ realizado o no el control de "anera correcta.

5e intentar aplicar una adecuada t4cnica de di$e%o de$arrollo e i"ple"entación.&ara ello$ $er

nece$ario un conoci"iento tanto ,ardware co"o $o(tware para realizar la$ (a$e$ de di$e%o

$o(tware la de -alidación e*peri"ental. 5e preci$ar de un correcto u$o de la$ ,erra"ienta$

del entorno de traa/o de &IC con el +ue aordare"o$ el di$e%o del al0orit"o de control con lo$di(erente$ "ódulo$ del pro0ra"ación e$tudiado$ en cla$e.

2. HARDWARE UTILIZADO

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1. Motor cc

7al co"o $e ,a "encionado anterior"ente el o/eti-o del proecto e$ el control de la

-elocidad de un pe+ue%o "otor de corriente continua. El pe+ue%o ta"a%o reducida potencia

del "otor /unto al ,ec,o de +ue $ea de corriente continua $i"pli(ican el "onta/e per"iten +ueel proecto $e centre principal"ente en la re0ulación de la -elocidad en $í $in tener +ue to"ar

"edida$ adicionale$ relacionada$ con la ali"entación la$ potente$ car0a$ inducti-a$ 0enerada$

por otro tipo de "otore$ o el arran+ue del "otor 8de"$ no re+uiere 0rande$ "edida$ de

$e0uridad ai$la"iento. Cae de$tacar +ue dado +ue lo$ "otore$ de corriente continua utilizan

9en $u "aoría co"o en e$te ca$o e$coilla$ colectore$ de del0a$ en ca$o de tener un "aor

ta"a%o podrían 0enerar rie$0o$.

;a -enta/a principal de controlar e$te "otor e$ +ue $u re0ulación e$ a$tante $i"ple dado +ue

aun+ue el co"porta"iento del "otor re$pecto a la ten$ión aplicada no $ea co"pleta"ente lineal

uno$ a/u$te$ en el lazo per"iten tener una -elocidad apro*i"ada"ente proporcional a la potencia

aportada con lo +ue re+uiere un al0orit"o "uc,o "$ $i"ple en co"paración con otro$

"otore$ con lo$ +ue $e utilizan t4cnica$ de re0ulación de -elocidad con un ni-el $en$ile"ente

$uperior de co"ple/idad. &or otra parte no e$ un "otor de 0rande$ pre$tacione$ lo +ue pro-oca

+ue la in(or"ación proporcionada por el (aricante no $ea "u e*acta. 8de"$ el encoder del

+ue di$pone o(rece una reali"entación pore re$pecto al re$to de lo$ ele"ento$ del lazo con lo

+ue a pe$ar de tener un ,ardware con una$ pre$tacione$ "u alta$ el re$ultado (inal $e -e

co"pro"etido por e$te "oti-o. El "otor a utilizar $er un I2 7@&E.

Figura 1. Imagen del motor IG-22GM

2. Encoder

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El encoder e$ el $en$or +ue per"ite no$ per"itir traducir la -elocidad del "otor en una $e%al

di0ital.

5e trata de un di$co +ue alterna anda$ tran$l6cida$ opaca$ +ue $e interponen entre un rao

in(rarro/o un (otorreceptor de "odo +ue a partir del n6"ero de pul$o$ producido$ en undeter"inado inter-alo de tie"po $e puede deducir la -elocidad. 8l incorporar una $e0unda anda

o canal id4ntica pero de$(a$ada A>B $e puede e*traer el $entido de 0iro en (unción de +ue anda

re0i$tre ante$ un (lanco a$cendente.

En e$te ca$o $e di$pone de un encoder de 2 canale$ con tre$ ,ueco$ en cada canal con lo +ue a

cada re-olución $e producir un total de 3 (lanco$. El encoder a utilizar en nue$tro proecto

$er un encoder "a0n4tico 2>>>212 co"o el +ue $e "ue$tra a continuación

Figura 2. Imagen del motor IG-22GM

3. Puente en H

El puente en H e$ el dri-er +ue inter$ecta la parte de potencia la parte de control per"ite el

pa$o de la corriente en cual+uiera de a"o$ $entido$ para deter"inar el $entido de 0iro del"otor o inclu$o 9aun+ue e$ta opción no $e conte"pla en e$te ca$o un (renado.

5e co"pone $ica"ente de tran$i$tore$ +ue (uncionarn $ie"pre en $aturación o en corte e$

decir co"o interruptore$ electrónico$ $e $uelen deno"inar co"o 51 52 53 5.

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Figura 3. Esquema puente en H.

5e cierran o aren por pare/a$ de "anera co"ple"entaria cuando 51 5 $e cierran 52 53 $e

aren per"itiendo el pa$o de la corriente en uno de lo$ $entido$ -ice-er$a. ;a corriente no

puede circular por a"o$ circuito$ $i"ultnea"ente dado +ue $e produciría un cortocircuito a$í

+ue para +ue una de la$ pare/a$ $e cierre la otra dee e$tar nece$aria"ente aierta.

;o$ tran$i$tore$ e$tn controlado$ por do$ $e%ale$: EN 9enale DI 9direction. ;a $e%al EN e$

directa"ente la $e%al &FM cuando e$t a ni-el alto la pare/a de tran$i$tore$ corre$pondiente al

$entido de 0iro de$eado $e cierra el "otor recie ali"entación. ;a $e%al DI e*pre$a el $entido

de 0iro deter"ina +ue pare/a de tran$i$tore$ +ue deen (uncionar en e$e "o"ento DI a ni-el

alto acti-a una pare/a u DI a ni-el a/o la otra e$to $e con$i0ue $encilla"ente con una puerta

N!7 +ue en-íe a una pare/a la $e%al ori0inal a la otra el -alor in-ertido.

E$ta in-er$ión produce un pe+ue%o retardo en la con"utación +ue $e traduce en +ue $i $e de$ea

ca"iar el $entido de 0iro ariendo lo$ tran$i$tore$ 52 53 cerrando 51 5 el ca"io $e

producir ante$ en la $e0unda pare/a: lo$ interruptore$ 51 5 con"utarn ante$ de +ue lo

,a0an 52 53 con lo +ue durante el inter-alo de tie"po +ue la puerta N!7 tarda en in-ertir en

-alor de $u entrada lo$ tran$i$tore$ e$tarn conduciendo $i"ultnea"ente.

E$ta $ituación $e puede e-itar in,ailitando la $e%al EN durante e$e inter-alo a$í +ue cuando $e

produzca un ca"io de $entido el controlador deer poner la $e%al &FM a ni-el a/o durante

un e$pacio de tie"po a e$te inter-alo $e le deno"ina dead zone.

He"o$ de co"entar +ue en e$te ca$o en el puente en H ,e"o$ utilizado un &"odHG# 28 H

Grid0e de Di0ilent.

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Figura 4. PmodHB! 2" H#Bridge de $igilent.

$escripci%n & esquema del la'o de control

En e$te proecto -a"o$ a i"ple"entar la pro0ra"ación del lazo cerrado de un control de

-elocidad de un "otor de corriente continua. Nue$tro $i$te"a e$t repre$entado por el

controlador &ID la planta +ue la con(or"an el actuador el "otor (inal"ente el $en$or.

5e o$er-a +ue co"o entrada al $i$te"a $e da una $e%al de re(erencia 9r en rp"$ +ue en

el ca$o de nue$tro "otor en concreto puede -ariar entre > rp"$ o 1#>rp"$ a +ue no $e -a a

realizar un ca"io en el $entido de 0iro.

E$ta -elocidad de 0iro de$eada $e co"parar con la -elocidad de 0iro real la

proporcionada por el encoder +ue ta"i4n e$tar co"prendida entre > 1#> rp".;a di(erencia

entre a"o$ -alore$ deno"inada $e%al de error pa$ar al controlador el cual tra$ e/ecutar $ual0orit"o de control proporcionar do$ $e%ale$ a la $alida.

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3.CAPÍTULO 1: MÓDULO INPUT CAPTURE

En e$ta $ección $e de$crie el "ódulo de captura de pul$o$ de entrada $u$ "odo$operati-o$

a$ociado$. El "ódulo de captura de entrada $e utiliza para capturar un -alordel te"porizador de

una a$e de tie"po$ independiente a un e-ento en el pin de entrada.;a$ caracterí$tica$ de capturade entrada $on 6tile$ en aplicacione$ +ue re+uieren de(recuencia 9periodo de tie"po de la

"edición del pul$o. ;a (i0ura 1=1 ilu$tra undia0ra"a de lo+ue$ $i"pli(icado del "ódulo de

captura de entrada.

Figura . $iagrama m%dulo I(.

El "ódulo de captura de entrada cuenta con -ario$ "odo$ de (unciona"iento. E$to$"odo$ $e

$eleccionan a tra-4$ del re0i$tro IC*C!N1. ;o$ "odo$ de (unciona"iento del"ódulo de captura

de entrada incluen:

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J Captura de -alor del te"porizador en cada (lanco de$cendente de la entrada aplicada alpin IC*

Captura de -alor del te"porizador en cada (lanco a$cendente de la entrada aplicada alpin IC*

J Kalor del te"porizador de captura en cada (lanco a$cendente de la cuarta entradaaplicada al pin

IC*.

J Capturar -alor del te"porizador en cada (lanco a$cendente 1' de la entrada +ue $e aplicaen el

pin IC*.

J Kalor del te"porizador de captura en cada au"ento cada (lanco de$cendente de laentrada

aplicada en el pin IC*.

J Di$po$iti-o de alerta de$de el pin de captura durante el $ue%o de la C&L lo$ "odo$

deinacti-idad.

El "ódulo de captura de entrada contiene un dedicado te"porizador de 1' it$ $incrónicode

conteo utilizado para la (unción de captura de entrada. E$ el -alor de e$te te"porizadorel +ue $e

e$crie en lo$ re0i$tro$ IC*GL en el 6(er I! de ni-ele$ cuando $e produceun e-ento de

captura. 8de"$ el -alor interno puede $er leído 9con un retra$o de$incronización utilizando el

re0i$tro IC*7M.

En el (unciona"iento en "odo Ca$cade lo$ te"porizadore$ de captura de entrada pueden$er

a0rupado$ en pare$ con el propó$ito de ca$cada para (or"ar te"porizadore$ de 32it$ utilizandola entrada de ca$cada $alida en ca$cada del "ódulo. En el(unciona"iento en "odo $íncrono el

te"porizador de captura de entrada $e puede$incronizar con otro$ "ódulo$ u$ando la (uente de

entrada de $incronización 7ri0 del"ódulo +ue $e $elecciona "ediante el 5@NC5E; O: >P it$

en el re0i$tro IC*C!N2.El "ódulo de captura de entrada tiene un u((er I! de cuatro ni-ele$.

El n6"ero dee-ento$ de captura re+uerido$ para 0enerar una interrupción de la C&L puede

$er$eleccionado por la aplicación a$i0nado por el u$uario a tra-4$ de la ICM O2: >P it$ enel

re0i$tro IC*C!N1 9IC*C!N1 O2: >P.

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Dia0ra"a$ de (lu/o de la pro0ra"ación realizada para el "ódulo IC:

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Códi0o di$e%ado co"entado:

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4. CAPÍTULO 2: MÓDULO OUTPUT COMPARE

El "ódulo !C tiene la tarea de co"parar el -alor del contador de la a$e de tie"po$ con el -alor

de uno o do$ re0i$tro$ dependiendo del "odo de (unciona"iento $eleccionado. E$ capaz de

0enerar un 6nico i"pul$o de $alida o una $ecuencia de i"pul$o$ de $alida cuando lo$ -alore$

co"parado$ coincidenQ 8de"$ tiene la capacidad de 0enerar interrupcione$ en e-ento$ partido$

de co"paración.

Cada canal de co"paración puede $eleccionar cul de lo$ contadore$ de a$e de tie"po$ $e

utilizar 7M2 o 7M3. El contador $e $elecciona "ediante el it de control !C75E;

9!C*C!NO3P.

;a $alida del "ódulo !C tiene -ario$ "odo$ de operación $eleccionale$ por el u$o de it$ de

control !CM O2: >P 9ocRconO2: >P:

J Co"paración indi-idual.

J Co"parar "odo Dual partido 0enerando a $ea un i"pul$o de $alida o una $ecuencia de pul$o$

de $alida.

J Modo de anc,o de pul$o "ediante "odulación &FM.

Figura ). $iagrama m%dulo *(.

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Cuando lo$ it$ de control !CM O2: >P $e a/u$tan a lo$ -alore$ de 11> o 111 la $alida del

"ódulo e$t con(i0urada para el "odo de "odulación de anc,o de pul$o 9&FM. El "odo &FM

e$t di$ponile $in entrada de protección. &ara el $e0undo "odo &FM $e utiliza el pin de entrada

!C*8 u !C*G.

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