S.E.P. S.E.S.

D.G.E.S.T.

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LÁZARO CÁRDENAS

NOMBRE DEL ALUMNO:

ALVAREZ ORTUÑO EDGAR DAVID / 07560038

LORENZO GARCIA GUSTAVO /

ESPECIALIDAD:

ING. ELECTRÓNICA

“REPORTE DEL PROYECTO”

Lunes 5 de Diciembre del 2011.

INTRODUCCION

IRF521

Descripción: estos dispositivos son de canal n, modo de mejora, MOSFET de potencia está diseñada especialmente de la solicitud de alta velocidad, tales como equipos de alimentación, convertidores, AC y los controles de motor de corriente continua, relé y las unidades de solenoide y otros circuitos de pulso

NE556

Descripción:

Estos dispositivos ofrecen dos circuitos de temporización independientes del

NE555, SA555, SE555 o tipo en cada paquete, Estos circuitos pueden ser

operados en el astable o el modo monoestable con resistencia externa-

condensador (RC), control de tiempo. El calendario básico proporcionado por la

constante de tiempo RC puede ser controlado activamente por la modulación

polarización de la entrada de control de tensión, El umbral (thres) y el gatillo

(TRIG) los niveles que normalmente son de dos tercios y un tercio,

respectivamente, de VCC.

Estos niveles pueden ser alterados mediante el control de tensión (CONT)

terminal. Cuando la entrada de disparo cae por debajo de nivel de disparo, el

flip-flop está establecido y la salida está en alto. Si la entrada de disparo está

por encima del nivel de disparo y la entrada de umbral está por encima del nivel

de umbral, el flip-flop se pone a cero, y la salida es baja. El reinicio (reset) de

entrada puede anular todos los otros insumos y se puede utilizar para iniciar un

ciclo de los nuevos tiempos. Cuando se restablece pasa a nivel bajo, el flip-flop

se pone a cero y la salida pasa a nivel bajo. Cuando la salida es baja, una

trayectoria de baja impedancia es siempre entre los

descarga (DISCH) terminal y tierra (GND).

RESISTENCIAS

Los circuitos electrónicos necesitan incorporar resistencias. Es por esto que se fabrican un tipo de componentes llamados resistores cuyo único objeto es proporcionar en un pequeño tamaño una determinada resistencia, especificada por el fabricante.

BOBINADAS: Sobre una base de aislante en forma de cilindro se arrolla un hilo de alta resistividad (wolframio, manganina, constantán). La longitud y sección del hilo, asi como el material de que está compuesto, darán una resistencia. Esta suele venir expresada por un número impreso en su superficie. Se utilizan para grandes potencias, pero tienen el inconveniente de ser inductivas. AGLOMERADAS: Una pasta hecha con gránulos de grafito (el grafito es una variedad del carbono puro; la otra es el diamante). El valor viene expresado por

medio de anillos de colores, con un determinado código. DE PELICULA DE CARBON: Sobre un cilindro de cerámica se deposita una fina película de pasta de grafito. El grosor de ésta, y su composición, determinan el valor de la resistencia. PIROLITICAS: Similares a las anteriores, pero con la película de carbón

rayada en forma de hélice para ajustar el valor de la resistencia. Son inductivas.

CAPACITORES

En electricidad y electrónica, un condensador es un dispositivo que almacena energía eléctrica, es un componente pasivo. Está formado por un par de superficies conductoras en situación de influencia total (esto es, que todas las líneas de campo eléctrico que parten de una van a parar a la otra), generalmente en forma de tablas, esferas o láminas, separadas por un material dieléctrico (siendo este utilizado en un condensador para disminuir el campo eléctrico, ya que actúa como aislante) o por el vacío, que, sometidas a una diferencia de potencial (d.d.p.) adquieren una determinada carga eléctrica, positiva en una de las placas y negativa en la otra (siendo nula la carga total almacenada).

La carga almacenada en una de las placas es proporcional a la diferencia de potencial

entre esta placa y la otra, siendo la constante de proporcionalidad la llamada

capacidad o capacitancia. En el Sistema internacional de unidades se mide en

Faradios (F), siendo 1 faradio la capacidad de un condensador en el que, sometidas

sus armaduras a una d.d.p. de 1 voltio, éstas adquieren una carga eléctrica de 1

culombio.

La capacidad de 1 faradio es mucho más grande que la de la mayoría de los

condensadores, por lo que en la práctica se suele indicar la capacidad en micro- µF =

10-6, nano- nF = 10-9 o pico- pF = 10-12 -faradios. Los condensadores obtenidos a partir

de supercondensadores (EDLC) son la excepción. Están hechos de carbón activado

para conseguir una gran área relativa y tienen una separación molecular entre las

"placas". Así se consiguen capacidades del orden de cientos o miles de faradios. Uno

de estos condensadores se incorpora en el reloj Kinetic de Seiko, con una capacidad

de 1/3 de Faradio, haciendo innecesaria la pila. También se está utilizando en los

prototipos de automóviles eléctricos.

DESARROLLO

Figura.- Circuito

SEGUIMIENTO DE PROYECTO DE INVESTIGACIÓN

Alumnos: Edgar David Alvarez Ortuño Y Gustavo Lorenzo García

No. de control: 07560038 y 08560536

Nombre del proyecto: Control de velocidad de motor (PWM)_

Materia: Analógica III Profesor: Ing. Félix Gómez Sánchez

Periodo de realización: Noviembre - Diciembre

CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

ACTIVIDADES 17 22 23 24 28 29 30 1 5

Buscar información sobre el tema P

R

Compra de componentes P

R

Simulación del circuito P

R

Elaboración de circuito impreso P

R

Montaje de dispositivos y prueba.

Elaboración del reporte Final

P

R

CONTROL DE VELOCIDAD DE MOTOR (PWM)

Figura.- Circuito simulado en miltisim

CALCULOS PARA EL NE556

Dada una frecuencia de 28.742 Hz calcular t. (ASTABLE)

t = 1/f

t = 1 / 28.742 = 35mS.

El temporizador funcionara con una Ra + Rb = 1.001MΩ

Dado un t = 35mS, calcule el capacitor C = t / 0.7 Ra

C = 35mS / 0.7 (1MΩ) = 0.05µF

Dada una frecuencia de 28.742 Hz calcule Ra.

Se elige un Ra = 1 KΩ - Está dentro del límite 1KΩ≥Rb≤100KΩ

Ra = 1.44 – 2Rb F C Ra = 1.44 – 2(1KΩ) = 1MΩ (28.742Hz)( 0.05µF) Dada la frecuencia de 28.742 Hz, y un C = 0.05µF, calcule Rb

Se elige un Ra = 1MΩ

Rb = 1.44 – Ra / 2 F C Ra = 1.44 – (1MΩ) / 2 = 1KΩ (28,742Hz)( 0.05µF)

Para el Monoestable

Se calcula Ra y C para el circuito de manera que el temporizador

funcione como un monoestable con t = 825µS

Se escoge una Ra = 15KΩ C = tH / 1.1 Ra

C = 825µS / 1.1 (15KΩ) = 0.05µF

Cálculos de la frecuencia a partir de las resistencias calculadas para el astable

f = 1.44 = 28.742Hz. (1MΩ + 2(1KΩ))0.05µF

D =

D = (1MΩ + 1KΩ) = 0.988 (1MΩ + 2(1KΩ)) tH = 0.7(Ra+Rb)C tH = 0.7(1MΩ + 1KΩ)0.05µF = 35mS. tl = 0.7RbC tl = 0.7(1KΩ) 0.05µF = 35µS. T= tH + tl = 35µS + 35mS = 35.035mS.

Figura.- PCB del Circuito cara de abajo

Figura.- PCB del Circuito Cara de arriba

Figura.- PCB de la fuente de 12 Volts.

Teoría de la velocidad del motor DC de control

La velocidad de un motor de corriente continua es directamente proporcional a la

tensión de alimentación, por lo que si podemos reducir la tensión de alimentación de 12

voltios a 6 voltios, el motor funcionará a la mitad de la velocidad. ¿Cómo se puede

lograr cuando la batería está fijado en 12 voltios?

El regulador de velocidad funciona variando el voltaje promedio enviada al motor. Se

podría hacer esto, simplemente ajustando el voltaje enviado a la del motor, pero esto es

bastante ineficiente que hacer. Una mejor manera es cambiar la oferta el motor

encendido y apagado muy rápidamente. Si el cambio es lo suficientemente rápido, el

motor no lo nota, sólo se nota el efecto medio.

Cuando ves una película en el cine o la televisión, lo que realmente está viendo es una

serie de imágenes fijas, que cambian con rapidez suficiente como para que sus ojos sólo

ven los efectos en promedio - el movimiento. El cerebro rellena los huecos para dar un

efecto promedio.

Ahora imagine que una bombilla con un interruptor. Al cerrar el interruptor, la bombilla

se enciende y se encuentra en el brillo completo, por ejemplo 100 Watts. Al abrir el

interruptor se apaga (0 vatios). Ahora bien, si se cierra el interruptor por una fracción de

segundo, entonces se abre por la misma cantidad de tiempo, el filamento no tiene

tiempo para enfriarse y calentarse, y que acaba de obtener un brillo promedio de 50

vatios. Así es como reguladores de luz de trabajo, y el mismo principio es utilizado por

los controladores de velocidad para conducir un motor. Cuando el interruptor está

cerrado, el motor ve 12 voltios, y cuando está abierto se ve 0 Voltios. Si el interruptor

está abierto por la misma cantidad de tiempo que está cerrada, el motor se ve un

promedio de 6 voltios, y se ejecutarán más lentamente en consecuencia.

Como la cantidad de tiempo que la tensión está en aumento en comparación con la

cantidad de tiempo que está apagado, la velocidad media del motor aumenta.

Este cambio de encendido y apagado se lleva a cabo por los MOSFET de potencia. Un

MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor transistor de efecto de campo) es un dispositivo

que puede convertir las corrientes muy grandes dentro y fuera bajo el control de una

señal de voltaje de bajo nivel. Para obtener más información, consulte el capítulo

dedicado a los MOSFET )

El tiempo que tarda un motor para acelerar y frenar en condiciones de conmutación

depende de la inercia del rotor (básicamente lo pesada que es), y la cantidad de fricción

y el par de la carga que hay. El siguiente gráfico muestra la velocidad de un motor que

se enciende y se apaga muy lentamente:

Se puede ver que la velocidad media es de alrededor de 150, aunque varía un poco. Si la

tensión de alimentación lo suficientemente rápido, no tendrá tiempo para cambiar la

velocidad mucho más, y la velocidad será bastante estable. Este es el principio de

control de velocidad de cambio de modo. Así se ajusta la velocidad por PWM - Pulse

Width Modulation.

Frecuencia PWM

La frecuencia de la señal PWM resultante depende de la frecuencia de la onda de la

rampa. ¿Qué frecuencia es lo que queremos? Esto no es una cuestión simple. Algunos

pros y los contras son los siguientes:

Frecuencias entre 20Hz y 18kHz puede producir audible gritando desde el

regulador de velocidad y motores - esto puede ser un atractivo añadido para tu

robot!

La interferencia de RF emitida por el circuito va a ser peor cuanto mayor sea la

frecuencia de conmutación es.

Cada encendido y apagado de la velocidad de MOSFETs controlador resulta en

una pérdida de poco poder. Por lo tanto, cuanto mayor sea el tiempo de cambio

en comparación con la estática de encendido y apagado, mayor será la resultante

"las pérdidas de conmutación en los MOSFETs.

Cuanto mayor sea la frecuencia de conmutación, el más estable es la onda de

corriente en los motores. Esta forma de onda será una forma de onda de punta de

conmutación en las frecuencias bajas, pero a altas frecuencias de la inductancia

del motor suave esta a un nivel promedio de corriente proporcional a la demanda

de PWM. Este spikyness provocará una mayor pérdida de potencia en las

resistencias de los cables, MOSFETs, y las bobinas del motor de una forma de

onda de corriente constante.

Este tercer punto se puede ver en los dos gráficos siguientes. Una muestra del peor de

los casos de encendido y apagado de forma de onda actual, la forma de onda de otro

caso más constante de corriente continua:

Ambas formas de onda que la media actual de lo mismo. Sin embargo, cuando

trabajamos con la potencia disipada en las resistencias callejeros en nuestro motor y

regulador de velocidad, para el caso de DC:

y para el caso de conmutación, la potencia media es

Así, en la forma de onda de conmutación, el doble de energía que se pierde en las

resistencias callejeros. En la práctica, la forma de onda no se onda cuadrada de este tipo,

pero siempre sigue siendo cierto que habrá más pérdida de potencia en una forma de

onda no-DC.

Elegir una frecuencia basada en las características del motor

Una forma de elegir una frecuencia adecuada, es decir, por ejemplo, que queremos que

la forma de onda actual es estable dentro de 'p' por ciento. Entonces podemos calcular

matemáticamente la frecuencia mínima para alcanzar este objetivo. Esta sección es un

poco matemática por lo que puede desear que se pierda y sólo tiene que utilizar la

ecuación final.

A continuación se muestra el circuito equivalente del motor, y la forma de onda como la

señal de PWM enciende y se apaga. Esto muestra el peor de los casos, en relación 50:50

PWM, y el aumento actual se muestra un motor estacionario o estancado, lo que es peor

de los casos.

T es el periodo de cambio, que es el recíproco de la frecuencia de conmutación. Sólo

tomando el flanco descendente de la onda de corriente, esto es dado por la ecuación

τ es la constante de tiempo del circuito, que es L / R.

Por lo tanto la corriente en el tiempo t = T / 2 (i 1) no debe ser menor que P% menor que

en t = 0 (i 0). Esto significa que hay una condición que limite:

Por lo tanto:

Temporizadores

Los temporizadores 556. Estos tienen la ventaja de ser barato, fácil de encontrar (a

menudo salvarse de las tablas de edad), y familiar para muchas personas. Son simples,

dispositivos estable y resistente. Dos temporizadores (media de dos ICs aparte) se

utilizan para cada modulador. Jumper JP2 se proporciona para ejecutar los

temporizadores de cualquiera de V CC o DD V. Bajo las fugas condensadores son los

mejores, especialmente para la generación de baja frecuencia y ancho de pulso largo.

Bajo ninguna circunstancia debe condensadores de cerámica del disco se utilizan en la

red el tiempo! Condensadores cerámicos de discos no son lo suficientemente estables en

la capacidad para funcionar adecuadamente en un modo de RC. Varios tipos de

condensadores aceptables son: plata mica, mylar, policarbonato, poliestireno, tantalio, o

tipos similares.

Estos chips de reloj son muy sensibles al ruido, y son propensos a generar ellos mismos,

por lo que hay un montón de pastillas siempre para montar los condensadores de

bypass. Además de extra a través de hoyos almohadillas para los condensadores de

plomo en los pines de alimentación y de tierra de cada IC, puede montaje en superficie

de hasta nueve más en el 0805 almohadillas proporcionan en la soldadura del lado de

este foro. Uno o más condensadores 0.1μF cerámica para cada chip temporizador se

recomienda casi universalmente por los diseñadores de circuitos.

Se necesita un poco de matemáticas para configurar las resistencias y condensadores de

tiempo necesario para el ancho de pulso o bien (frecuencia constante) o la frecuencia del

pulso (de ancho de pulso constante) moduladores. La frecuencia del temporizador está

determinada por los valores del condensador C1-xxx, la resistencia R1-xxx, y el

potenciómetro TP1-xxx. Tenga en cuenta los valores mínimos de potenciómetro (TPX

min) para su uso en estas fórmulas incluyen el valor de la opción mínimo valor de la

resistencia en serie con cada potenciómetro. Las fórmulas siguientes se muestra cómo

hacer estos cálculos con los condensadores 0.1μF sugerido tanto para C1 y C2, una

resistencia 3.3kΩ de R1, y 10 k-1MΩ ollas TP1 y TP2.

f = 1 / (0.693 x C1 x (TP1 + (2 × R1)))

f = 1 / (0,6933 × 0,1 × 10 -6

× (TP1 + (2 × 3300)))

f = 1 / (69,33 × × 10 -9

(TP1 + 6600))

f min = 1 / (69,33 × × 10 -9

(TP1 Max + 6600)) = 1 / (69,33 × 10 -9

x (1.000.000 + 6600))

→ f min = 14,33 Hz

f max = 1 / (69,33 × × 10 -9

(TP1 min + 6600)) = 1 / (69,33 × 10 -9

x (10.000 + 6.600))

→ f max = 868,9 Hz

El ancho de pulso es determinada por los valores del condensador C2-xxx y el

potenciómetro TP2-xxx.

t = 1,1 × C2 × TP2 = 1,1 × 0,1 × 10 -6

× TP2 = 110 × × 10 -9

TP2

t min = 110 × × 10 -9

TP2 min = 110 × 10 -9

x 10000

→ t min = 1,1 × 10 -3

s = 1,1 ms

t max = 110 × × 10 -9

TP2 max = 110 × × 10 -9

1000000

→ t max = 0,11 seg = 110 ms

Ajuste del ancho de pulso para ser más largo que el ciclo de frecuencia uno hará cosas

extrañas que suceden. Trate de mantener t <1 / f.

El lado izquierdo de la placa está diseñada para que pueda utilizar el potenciómetro casi

cualquier pequeña o trimmer con 0,1 pitch plomo ", y hay almohadillas extra para

proporcionar una resistencia mínima adicional a cada maceta si es necesario. Utilizar

cualquiera de las resistencias con plomo estándar montado vertical u (0603 o similar)

montadas en la superficie de la plataforma de resistencias cuadrados de centro-derecha a

otra almohadilla cuadrada en el grupo. ¿Qué plataforma que utilice determinará la

dirección de la respuesta del potenciómetro, el cambio de una plataforma junto a la otra

se invertirá la respuesta de la olla.

Si su pozo ya ofrece la mínima resistencia que usted necesita, usted debe colocar un

puente de alambre (cero ohmios resistencia) de la plataforma de centro de plaza para un

pad otra plaza en el grupo.

Que almohadilla cuadrada que usted use determinará la dirección de la respuesta de la

olla asociados. Además, puede utilizar estas pastillas para conectar cables de ollas

montadas en panel o alguna otra fuente de resistencia, tales como termistores o

fotorresistencias. Al elegir las resistencias adecuadas, condensadores y MOSFETs, IC

temporizador más modernos deberían ser capaces de generar las frecuencias y anchos de

pulso de utilizar la totalidad de DC-100kHz rango del controlador de la puerta.

CONCLUSIÓN

Los conocimientos adquiridos son que se utiliza el NE556 ya que es

un controlador altamente estable capaz de producir precisos

retrasos u oscilaciones, La mitad izquierda de la IC temporizador

556 dual se usa como oscilador de onda cuadrada de frecuencia

fija. La señal del oscilador se alimenta en la mitad derecha de la

556, que se configura como un ancho de pulso variable de un

disparo multivibrador monoestable (camilla de pulso). La salida del

one-shot es una variable de ancho de pulso de onda cuadrada, se

ajusta el ancho de pulso con el potenciómetro de control de

velocidad en la entrada de voltaje de control. El ancho de pulso

variable de salida cambia el transistor MOSFET IRF521 encendido

y apagado. El MOSFET amplifica la corriente de la señal para que

sea lo suficientemente potente como para controlar un pequeño

motor de corriente continua. El comparador 311 se utiliza para

cortar el one-shot a través del pin de reset cuando el voltaje de

control está por debajo de cierto umbral, el 311 también es

controlado por el potenciómetro de control de velocidad. El corte de

circuito es necesario ya que el 556 de una sola vez del circuito

siempre apagar un pequeño impulso, incluso cuando la tensión de

control es cero.