controldemotoresdecorrientedirecta

8/3/2019 ControldeMotoresdeCorrienteDirecta

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Control de Motores de Corriente Directa

Proyecto de Titulacin Presentado por:

Emmanuel Soto Loera

Ivn Alejandro Faudoa Daz

Departamento de Ingeniera Elctrica y Computacin

Asesor MC. Jorge Arturo Perez Venzor

UNIVERSIDAD AUTNOMA DE CIUDAD

JUREZ


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Noviembre del 2007


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7.1.4 Calculo del Diodo de Conmutacin.447.1.5 Verificacin del Disipador (Ta=55C)..44 7.1.6 Diodos Rectificadores...457.1.7 Calculo de Temperatura de la Juntura...45

7.1.8 Buffer de Disparo...467.1.9 Capacitor del Filtro de Alimentacin de 5 V..467.1.10 Potencias en el Transformador..477.1.11 Calculo del Elemento Fusible.47

7.2 Diagrama de Bloque487.2.1 Circuitos Perifricos Integrados al PIC497.2.2 Caractersticas del Hardware del Controlador...497.2.3 Caractersticas del Software del Controlador.49

CONCLUSIONES...50BIBLIOGRAFIA...52 DEFINICION DE TERMINOS...54


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Resumen

Este proyecto lo realizamos debido a que es un tema interesante, el cual

no se maneja mucho en el rea de ingeniera elctrica y en el laboratorio de

elctrica no se cuenta con este tipo de material. El llevar acabo este proyecto

nos brindara un conocimiento adicional sobre el control de un motor de CD,

mediante nueva y avanzada tecnologa, tal es el caso de un microcontrolador

como el PIC 16F877, que mencionaremos con detalle en el proyecto a realizar.

Este PIC ser programarlo previamente en C, C++, Basic, o algn otro programa

de lenguaje ensamblador para su adecuado funcionamiento. Las instrucciones

necesarias para el funcionamiento del proyecto pueden ser insertadas por medio

de un teclado de acuerdo al funcionamiento que se le quiera dar al motor.

La idea es poder controlar las revoluciones por minuto, el tiempo de

funcionamiento, y direccin de giro del motor, etc. La ventaja de este dispositivoes que le podemos dar diferentes instrucciones para que realice el trabajo

solicitado, o que le convenga ms al usuario sin tener que modificar el circuito.

Adems de que ser utilizado en el laboratorio de elctrica de nuestra institucin

(UACJ) para futuras practicas. Y como no tenemos este tipo de equipo en el

laboratorio pues ser una novedad y los estudiantes podrn tener mas equipo

de donde apoyarse y practicar.


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Introduccin

Vivimos en la era tecnolgica en donde los avances se dan todos los

das. En las ultimas dcadas el control de motores de baja y mediana potencia

se ve dominado por la electrnica de potencia y no solo eso si no que en el

control de potencia y la conversin de energa. En la electrnica de potencia secombinan la potencia, la electrnica y el control. En los ltimos aos en el rea

de control de motores se esta implementando el control por medio de

microcontroladores y es importante que nos mantengamos al margen con las

mejoras tecnolgicas. Por lo tanto este proyecto se deriva de la falta de

controladores por medio de microcontroladores PIC (Controlador de Interfaz

Perifrico) en el laboratorio de elctrica de la UACJ. En este laboratorio se

cuenta con diferente equipo para realizar prcticas en clases como electrnicade potencia y electrnica industrial, pero no se cuenta con este tipo de control

que es por medio de microcontroladores PIC el cual da a da es ms utilizado y

sera importante que los alumnos de ingeniera elctrica aprendieran el

funcionamiento de estos.

El objetivos general es el disear un controlador para motores de

corriente directa de HP en la que la etapa de control sea con un

microcontrolador PIC. Para lograr este objetivo se tendr que llevar acabo lo

siguiente, conocer los diferentes microcontroladores que existen en el mercado y

cuales se adecuan para el control de motores de CD de Hp. Comprender el

funcionamiento de estos microcontroladores y sus mejoras en el control de


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motores. Disear un controlador de motores de CD con base en electrnica de

potencia y el control por medio de un microcontrolador.

Al final de esta investigacin se respondern las siguientes preguntas:

Qu ventajas tenemos al utilizar un PIC 16F877?

Por qu es adecuado para el campo de ingeniera elctrica el aprender a

utilizar PICs?

Como se relacionan los conocimientos tericos y prcticos necesarios?

Esta investigacin vale la pena porque los PICs son cada da mas

utilizados en el control de motores. A los futuros ingenieros elctricos les ser

de utilidad conocer el funcionamiento de estos elementos para poder utilizarlos

ptimamente. Esta investigacin implica al laboratorio de ingeniera elctricaubicado en el IIT de la UACJ y a la materia de electrnica de potencia que son

los que utilizaran este controlador.

Los beneficiados de esta investigacin son los estudiantes de ingeniera

elctrica que se interesan por la electrnica de potencia y el control de motores.

La universidad se beneficia de alguna manera ya que puede contemplar la

posibilidad de adquirir controladores de este tipo o agregar este tema de control

al programa de ingeniera elctrica en el futuro.

En este proyecto se va a disear un controlador para los motores de

corriente directa de HP el cual se adecua para utilizarlo en prcticas de

laboratorio para clases como electrnica de potencia y electrnica industrial.

Para comprobar su funcionamiento se simulara con el programa MPLABsim,

Multisim o cualquier otro programa similar. Por falta de tiempo el diseno no se

implementara pero se espera que en un futuro alguien interesado retome la

investigacin y termine el proyecto.


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Capitulo 1

1.1 Historia de la UACJ

El da 28 de enero de 1973 cristaliz uno de los anhelos de la comunidad

juarense al ser colocada la primera piedra de lo que actualmente conocemos

como Universidad Autnoma de Ciudad Jurez. Se concluyeron los trabajos

presentndose al Congreso del Estado el anteproyecto, culminando esta

actividad el da 10 de Octubre de 1973, fecha en la que el H. Congreso del

Estado cre jurdicamente la Universidad Autnoma de Ciudad Jurez, ello en

virtud del decreto Nmero 346-73. El primer rector fue Ren Franco Barreno.

En Octubre de 1981 Se construye para el IIA un edificio con diecisis aulas;

tambin una biblioteca y tres laboratorios para los talleres de Hidrulica,Elctrica y Resistencia de Materiales.

En Marzo de 1994 se divide el Instituto de Ingeniera y Arquitectura (IIA)

en los Institutos de Ingeniera y Tecnologa (IIT), y Arquitectura, Diseo y Arte

(IADA). El actual laboratorio de elctrica se inaugur en Agosto del 2005, su

localizacin esta indicada por la flecha azul.


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Fig. 1.1 Plano de IIT1.2 Misin y Visin de la UACJ

La misin de la UACJ es de crear, transmitir, ampliar y difundir el

conocimiento; conservar y consolidar los valores que fortalecen la identidad

cultural del pas, la convivencia humana y la preservacin del medio ambiente,

para formar de manera integral ciudadanos y profesionales competitivos,

crticos, comprometidos con la sociedad, a travs de programas y proyectos

acadmicos de calidad, relevantes al entorno regional, nacional e internacional,

sustentados en cuerpos acadmicos consolidados y en una organizacin e

infraestructura cuya eficiencia e idoneidad se encuentra certificada.

La visin es dar continuidad al reconocimiento social a la calidad con la

que la institucin realiza sus funciones sustantivas, sustentada en una

normatividad congruente actualizada, en procesos de planeacion y evaluacin

participativa y en una organizacin acadmica departamental. A la capacidad y

competencia de su profesorado integrado en cuerpos acadmicos consolidados

en proceso de consolidacin. A la pertinencia, eficiencia y calidad de sus

programas acadmicos. A la competencia y aceptacin de sus egresados con

una formacin integral lograda a travs de la innovacin y de un modelo

educativo de aprendizaje centrado en el alumno. A la relevancia e impacto de

sus resultados de investigacin y sus programas de extensin universitaria en el

mejoramiento de la comunidad y del estado.


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Capitulo 2 Motores de CD

2.1 Componentes

Un motor de corriente directa cuenta con una armadura, cepillos,conmutador y bobinas de campo La armadura es el conductor giratorio en un

motor de CD Los cepillos son componentes estacionarios del conmutador, que

suministran corriente a los segmentos rotatorios del conmutador El Conmutador

es un dispositivo utilizado en un motor CD para revertir la corriente en la

armadura cada media rotacin de tal manera que los campos magnticos

funcionen juntos para mantener la rotacin Las bobinas de Campo son los

devanados estacionarios del motor CD que generan el campo electromagntico.


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Fig. 2.1 - Un Motor CD Cuadripolar Tpico, Armado y Desarmado

Obsrvese que muchas vueltas (o devanados) se utilizan para conformar

los polos de campo. Entre mayor son los polos, ms fuerte es el campo. Entre

mayor es el nmero de devanados utilizados en un motor CD, ms suavemente

funcionar el motor. Sin embargo, el nmero de devanados de campo debe

siempre ser par. Cada conjunto de devanados consiste de un polo Norte y un

polo Sur.

La direccin de rotacin de un motor CD puede ser invertida utilizando

uno de los mtodos siguientes:

Inversin de la direccin de la corriente a travs del campo

Inversin de la direccin de la corriente a travs de la armadura

El estndar industrial es la inversin de la corriente a travs de la

armadura. Esto se logra invirtiendo solamente las conexiones de la armadura.

2.2 Tipos de Motores CD


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Existen bsicamente tres tipos de motores de CD: El Motor de Devanado

en Serie, el Motor de Devanado en Derivacin, y el Motor Compuesto. Interna y

externamente, son prcticamente iguales. La diferencia entre ellos es la forma

del alambrado de los circuitos de devanado de campo y devanado de armadura.

El motor de devanado en serie (Figura 2,2) tiene el devanado de campo

alambrado en serie con la armadura. Se conoce tambin como motor universal

puesto que puede utilizarse tanto en aplicaciones CD como CA. Tiene un alto

par de arranque y una caracterstica de velocidad variable. El motor puede

arrancar cargas pesadas, pero la velocidad se eleva conforme se reduce la

carga.

Fig. 2.2 - Motor de Devanado en Serie CD: Diagrama Esquemtico y de Alambrado

El motor de devanado en derivacin (Figura 2.3) tiene los circuitos dearmadura y campo alambrados en paralelo, proporcionando una fuerza de

campo y velocidad de motor esencialmente constantes.

Fig. 2.3 - Motor de Devanado en Derivacin CD: Diagrama Esquemtico y de Alambrado
http://www.eatonelectrical.com/unsecure/html/101basicsmx/Module16/Output/Glosario.html#wp1026312http://www.eatonelectrical.com/unsecure/html/101basicsmx/Module16/Output/Glosario.html#wp1026220http://www.eatonelectrical.com/unsecure/html/101basicsmx/Module16/Output/Glosario.html#wp1026220http://www.eatonelectrical.com/unsecure/html/101basicsmx/Module16/Output/Glosario.html#wp1026312


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Capitulo 3 Microcontroladores PIC

3.1 DescripcinUn microcontrolador es un circuito integrado o chip que incluye en su

interior las tres unidades funcionales de una computadora: CPU, Memoria y

Unidades de E/S, es decir, se trata de un computador completo en un solo

circuito integrado. La unidad central de procesamiento, CPU, simplemente el

procesador. Es el componente en una computadora digital que interpreta las

instrucciones y procesa los datos contenidos en los programas de computadora.

Un circuito integrado (CI) o chip, es una pastilla muy delgada en la que se

encuentran una enorme cantidad (del orden de miles o millones) de dispositivos

microelectrnicos interconectados, principalmente diodos y transistores, adems

de componentes pasivos como resistencias o condensadores. Su rea es de

tamao reducido (del orden de 2cm o inferior). Algunos de los circuitos
http://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_integradohttp://es.wikipedia.org/wiki/Chiphttp://es.wikipedia.org/wiki/Computadorahttp://es.wikipedia.org/wiki/CPUhttp://es.wikipedia.org/wiki/Memoria_de_computadorahttp://es.wikipedia.org/wiki/Unidades_de_E/Shttp://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_integradohttp://es.wikipedia.org/wiki/Computadora_digitalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Instrucci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Datohttp://es.wikipedia.org/wiki/Diodohttp://es.wikipedia.org/wiki/Transistorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_%28componente%29http://es.wikipedia.org/wiki/Condensador_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Condensador_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_%28componente%29http://es.wikipedia.org/wiki/Transistorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Diodohttp://es.wikipedia.org/wiki/Datohttp://es.wikipedia.org/wiki/Instrucci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Computadora_digitalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_integradohttp://es.wikipedia.org/wiki/Unidades_de_E/Shttp://es.wikipedia.org/wiki/Memoria_de_computadorahttp://es.wikipedia.org/wiki/CPUhttp://es.wikipedia.org/wiki/Computadorahttp://es.wikipedia.org/wiki/Chiphttp://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_integrado


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integrados ms avanzados son los microprocesadores, que son usados en

mltiples artefactos, desde computadoras hasta electrodomsticos, pasando por

los telfonos mviles.

Los 'PIC' son una familia de microcontroladores tipo RISC fabricados por

Microchip Technology Inc. y derivados del PIC1650, originalmente desarrollado

por la divisin de microelectrnica de General Instruments. El nombre actual no

es un acrnimo. En realidad, el nombre completo es PICmicro, aunque

generalmente se utiliza como Peripheral Interface Controller (Controlador de

Interfaz Perifrico).

Fig.3.1 Microcontroladores PIC

Los viejos PICs con memoria PROM o EPROM se estn renovando

gradualmente por chips con memoria Flash. As mismo, el juego de

instrucciones original de 12 bits del PIC1650 y sus descendientes directos ha

sido suplantado por juegos de instrucciones de 14 y 16 bits. Microchip todava

vende versiones PROM y EPROM de la mayora de los PICs para soporte de

aplicaciones antiguas o grandes pedidos.

Algunos de los PICs mas utilizados son:

PIC12C508/509 (encapsulamiento reducido de 8 pines, oscilador

interno, popular en pequeos diseos como el iPod remote) PIC16F84 (Considerado obsoleto, pero imposible de descartar y

muy popular)

PIC16F84A (Buena actualizacin del anterior, algunas versiones

funcionan a 20 MHz, compatible 1:1)
http://es.wikipedia.org/wiki/Microprocesadorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Computadorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Telefon%C3%ADa_m%C3%B3vilhttp://es.wikipedia.org/wiki/Microcontroladorhttp://es.wikipedia.org/wiki/RISChttp://es.wikipedia.org/wiki/Microchip_Technology_Inc.http://es.wikipedia.org/wiki/Microelectr%C3%B3nicahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=General_Instruments&action=edithttp://es.wikipedia.org/wiki/Acr%C3%B3nimohttp://es.wikipedia.org/wiki/PROMhttp://es.wikipedia.org/wiki/EPROMhttp://es.wikipedia.org/wiki/Memoria_Flashhttp://es.wikipedia.org/wiki/PIC16F84http://es.wikipedia.org/wiki/PIC16F84http://es.wikipedia.org/wiki/Memoria_Flashhttp://es.wikipedia.org/wiki/EPROMhttp://es.wikipedia.org/wiki/PROMhttp://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:PIC16CxxxWIN.JPGhttp://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:PIC16CxxxWIN.JPGhttp://es.wikipedia.org/wiki/Acr%C3%B3nimohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=General_Instruments&action=edithttp://es.wikipedia.org/wiki/Microelectr%C3%B3nicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Microchip_Technology_Inc.http://es.wikipedia.org/wiki/RISChttp://es.wikipedia.org/wiki/Microcontroladorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Telefon%C3%ADa_m%C3%B3vilhttp://es.wikipedia.org/wiki/Computadorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Microprocesador


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PIC12F629/675

PIC16F628

La familia PIC16F87X (los hermanos mayores del PIC16F84, con

cantidad de mejoras incluidas en hardware. Bastante comn en

proyectos de aficionados)

PIC18F452

3.2 PIC 16F877

En este proyecto se utilizo el PIC 16F877. Este microcontrolador esfabricado por MicroChip familia a la cual se le denomina PIC. El modelo 16F877

posee varias caractersticas que hacen a este microcontrolador un dispositivo

muy verstil, eficiente y practico para ser empleado en la aplicacin que

posteriormente ser detallada.

Algunas de estas caractersticas se muestran a continuacin:

Soporta modo de comunicacin serial, posee dos pines para ello.

Amplia memoria para datos y programa.

Memoria reprogramable: Lamemoria en este PIC es la que se denomina

FLASH; este tipo de memoria se puede borrar electrnicamente (esto

corresponde a la "F" en el modelo).

Set de instrucciones reducidas (tipo RISC), pero con las instrucciones

necesarias para facilitar su manejo.

3.2.1 Caractersticas

En la siguiente tabla de pueden observar las caractersticas msrelevantes del dispositivo:

CARACTERSTICAS 16F877

Frecuencia mxima DX-20MHz
http://www.monografias.com/trabajos12/pmbok/pmbok.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/fami/fami.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/memorias/memorias.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/memorias/memorias.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/memorias/memorias.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos6/mafla/mafla.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos6/mafla/mafla.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/memorias/memorias.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/fami/fami.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/pmbok/pmbok.shtml


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Memoria de programa flash palabra de 14 bits 8KB

Posiciones RAM de datos 368

Posiciones EEPROM de datos 256Puertos E/S A, B, C, D, E

Nmero de pines 40

Interrupciones 14

Timers 3

Mdulos CCP 2

Comunicaciones Serie MSSP, USARTComunicaciones paralelo PSP

Lneas de entrada de CAD de 10 bits 8

Juego de instrucciones 35 Instrucciones

Longitud de la instruccin 14 bits

Arquitectura Harvard

CPU RiscCanales Pwm 2

Pila Harware -

Ejecucin En 1 Ciclo Mquina -

3.2.2 Descripcin de los puertos

Puerto A:

Puerto de e/s de 6 pines RA0 RA0 y AN0

RA1 RA1 y AN1

RA2 RA2, AN2 y Vref-
http://www.monografias.com/trabajos11/memoram/memoram.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/memoram/memoram.shtml


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RA3 RA3, AN3 y Vref+

RA4 RA4 (Salida en colector abierto) y T0CKI(Entrada de reloj del

modulo Timer0)

RA5 RA5, AN4 y SS (Seleccin esclavo para el puerto serie sncrono)

Puerto B:

Puerto e/s 8 pines Resistencias pull-up programables

RB0 Interrupcin externa

RB4-7 Interrupcin por cambio de flanco

RB5-RB7 y RB3 programacin y debugger in circuit

Puerto C:

Puerto e/s de 8 pines

RC0 RC0, T1OSO (Timer1 salida oscilador) y T1CKI (Entrada de reloj

del modulo Timer1).

RC1-RC2 PWM/COMP/CAPT

RC1 T1OSI (entrada osc timer1)

RC3-4 IIC

RC3-5 SPI

RC6-7 USART

Puerto D:

Puerto e/s de 8 pines

Bus de datos en PPS (Puertoparalelo esclavo)
http://www.monografias.com/trabajos5/selpe/selpe.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos2/mercambiario/mercambiario.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/reparacion-pc/reparacion-pc.shtml#DIFSERIEhttp://www.monografias.com/trabajos15/reparacion-pc/reparacion-pc.shtml#DIFSERIEhttp://www.monografias.com/trabajos15/reparacion-pc/reparacion-pc.shtml#DIFSERIEhttp://www.monografias.com/trabajos15/reparacion-pc/reparacion-pc.shtml#DIFSERIEhttp://www.monografias.com/trabajos2/mercambiario/mercambiario.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/selpe/selpe.shtml


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Puerto E:

Puerto de e/s de 3 pines

RE0 RE0 y AN5 y Read de PPS

RE1 RE1 y AN6 y Write de PPS

RE2 RE2 y AN7 y CS de PPS

Dispositivos perifricos:

Timer0: Temporizador-contador de 8 bits con preescaler de 8 bits Timer1: Temporizador-contador de 16 bits con preescaler que puede

incrementarse en modo sleep de forma externa por un cristal/clock.

Timer2: Temporizador-contador de 8 bits con preescaler y postescaler.

Dos mdulos de Captura, Comparacin, PWM (Modulacin de Anchura

de Impulsos).

Conversor A/D de 1 0 bits.

Puerto Serie Sncrono Master (MSSP) con SPI e I2C (Master/Slave).

USART/SCI (Universal Syncheronus Asynchronous Receiver Transmitter)

con 9 bit.

Puerta Paralela Esclava (PSP) solo en encapsulados con 40 pines

3.2.3 Descripcin de Pines

NOMBRE DEL PIN PIN TIPO TIPO DE

BUFFER

DESCRIPCIN

OSC1/CLKIN 13 I ST/MOS Entrada del oscilador de cristal /

Entrada de seal de reloj externa

OSC2/CLKOUT 14 O - Salida del oscilador de cristal
http://www.monografias.com/trabajos5/losperif/losperif.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/modul/modul.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/modul/modul.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/losperif/losperif.shtml


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MCLR/Vpp/THV 1 I/P ST Entrada del Master clear (Reset) o

entrada de voltaje de programacin

o modo de control high voltaje test

RA0/AN0

RA1/AN1

RA2/AN2/ Vref-

RA3/AN3/Vref+

RA4/T0CKI

RA5/SS/AN4

2

3

4

5

6

7

I/O

I/O

I/O

I/O

I/O

I/O

TTL

TTL

TTL

TTL

ST

TTL

PORTA es un puerto I/O

bidireccional

RAO: puede ser salida analgica 0

RA1: puede ser salida analgica 1


o referencia negativa de voltaje


o referencia positiva de voltaje

RA4: puede ser entrada de reloj el

timer0.


o el esclavo seleccionado por el

puerto serial sncrono.

RBO/INT

RB1RB2

RB3/PGM

RB4

RB5

RB6/PGC

RB7/PGD

33

34

35

36

37

38

3940

I/O

I/O

I/O

I/O

I/O

I/O

I/OI/O

TTL/ST

TTL

TTL

TTL

TTL

TTL

TTL/STTTL/ST

PORTB es un puerto I/O

bidireccional. Puede serprogramado todo como entradas

RB0 pude ser pin de interrupcin

externo.

RB3: puede ser la entada de

programacin de bajo voltaje

Pin de interrupcin

Pin de interrupcinPin de interrupcin. Reloj de

programacin serial

RCO/T1OSO/T1CKI 15 I/O ST PORTC es un puerto I/O
http://www.monografias.com/Computacion/Programacion/http://www.monografias.com/trabajos11/comco/comco.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/comco/comco.shtmlhttp://www.monografias.com/Computacion/Programacion/


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21

RC1/T1OS1/CCP2

RC2/CCP1

RC3/SCK/SCL

RC4/SD1/SDA

RC5/SD0

RC6/Tx/CK

RC7/RX/DT

16

17

18

23

24

25

26

I/O

I/O

I/O

I/O

I/O

I/O

I/O

ST

ST

ST

ST

ST

ST

ST

bidireccional

RCO puede ser la salida del

oscilador timer1 o la entrada de

reloj del timer1

RC1 puede ser la entrada del

oscilador timer1 o salida PMW 2

RC2 puede ser una entrada de

captura y comparacin o salida

PWN

RC3 puede ser la entrada o salida

serial de reloj sncrono para modosSPI e I2C

RC4 puede ser la entrada de datos

SPI y modo I2C

RC5 puede ser la salida de datos

SPI

RC6 puede ser el transmisor

asncrono USART o el relojsncrono.

RC7 puede ser el receptor

asncrono USART o datos

sncronos


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22

RD0/PSP0

RD1/PSP1

RD2/PSP2

RD3/PSP3

RD4/PSP4

RD5/PSP5

RD6/PSP6

RD7/PSP7

19

20

21

22

27

28

29

30

I/O

I/O

I/O

I/O

I/O

I/O

I/O

I/O

ST/TTL

ST/TTL

ST/TTL

ST/TTL

ST/TTL

ST/TTL

ST/TTL

ST/TTL

PORTD es un puerto bidireccional

paralelo

REO/RD/AN5RE1/WR/AN

RE2/CS/AN7

8

9

10

I/O

I/O

I/O

ST/TTL

ST/TTL

ST/TTL

PORTE es un puerto I/Obidireccional

REO: puede ser control de lectura

para el puerto esclavo paralelo o

entrada analgica 5

RE1: puede ser escritura de control

para el puerto paralelo esclavo o

entrada analgica 6RE2: puede ser el selector de

control para el puerto paralelo

esclavo o la entrada analgica 7.

Vss 12.31 P - Referencia de tierra para los pines

lgicos y de I/O

Vdd 11.32 P - Fuente positiva para los pines

lgicos y de I/ONC - - - No est conectado internamente
http://www.monografias.com/trabajos16/metodo-lecto-escritura/metodo-lecto-escritura.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/tierreco/tierreco.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/tierreco/tierreco.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/metodo-lecto-escritura/metodo-lecto-escritura.shtml


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dice que el diodo esta polarizado inverso. Bajo condiciones de polarizacion

inversa, pasa una corriente pequea inversa en del orden de micro o

miliamperes; esta corriente de fuga aumenta de magnitud en forma paulatina

hasta que se llega al voltaje de avalancha o de Zener. Para mayor parte de los

fines prcticos, se pude considerar que un diodo es un interruptor ideal.

Fig. 4.1 - Diodos

Los diodos de potencia se caracterizan porque en estado de conduccin,

deben ser capaces de soportar una alta intensidad con una pequea cada de

tensin. En sentido inverso, deben ser capaces de soportar una fuerte tensin

negativa de nodo con una pequea intensidad de fugas. Los diodos de

potencia se pueden clasificar dentro de diodos de propsito general, diodos de

recuperacin rpida y diodos Schottky.

4.1.2 Diodos de propsito general

Los diodos rectificadores de propsito general tienen un tiempo de

recuperacin inversa relativamente grande, en el caso tpico de unos 25 s, y se

usan en aplicaciones de baja velocidad, donde no es critico el tiempo de

recuperacin. Esos Diodos cubren especificaciones de corriente desde menos

de 1 A y hasta varios miles de amperes, y las especificaciones de voltaje van de50 V hasta 5 KV. En general esos diodos se fabrican por difusin. Sin embargo,

los tipos de rectificadores de aleacin que se usan en las fuentes de poder para

soldar, son lo mas econmicos y robustos, y sus capacidades pueden llegar

hasta 1500 V, 400 A.
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Diode-photo.JPGhttp://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Diode-photo.JPG


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Existen dos configuraciones de los diodos de propsito general que casi

siempre caen en dos tipos: uno se llama tipo perno, o montado en perno, espiga

o terminal; el otro se llama tipo de disco, paquete prensado o puck de hockey,

En un diodo del tipo montado en perno, el nodo o el ctodo puede ser el perno.

4.1.3 Diodos de recuperacin rpida

Los diodos de recuperacin rpida tienen tiempo de recuperacin corto,

en el caso normal menor que 5 s. Se usan en circuitos convertidores de cd a

cd y de cd a ca, donde con frecuencia la velocidad de conmutacin tiene

importancia critica. Esos diodos abarcan especificaciones actuales de voltajedesde 50 V hasta unos 3 KV, y de menos de 1 A hasta cientos de amperes.

Para voltajes nominales mayores que 400 V, los diodos de recuperacin rpida

se suelen fabricar por difusin, y el tiempo de recuperacin se controla por

difusin, y el tiempo de recuperacin se controla por difusin de platino o de oro.

Para especificaciones de voltaje menores que 400 V, los diodos epitaxiales

proporcionan velocidades mayores de conmutacin que las de los diodos por

difusin. Los diodos epitaxiales son angostos de la base, lo que da como

resultado un tiempo corto de recuperacin tan corto como 50 ns.

4.1.4 Diodos Schottky

El problema de almacenamiento de carga de una unin pn se puede

eliminar o minimizar en un diodo de Schotttky. Esto se logra estableciendo un

potencial de barrera con un contacto entre un metal un semiconductor. Se

deposita una capa de metal sobre una capa delgada eptaxial de silicio tipo n, La

barrera de potencial simula el comportamiento de una unin pn. La accinrectificadores solo depende de los portadores de mayora, y en consecuencia no

queda exceso de portadores de minora que se recombinen. E efecto de


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recuperacin solo se debe a la capacitancia propia de la unin del

semiconductor.

La carga recuperada de un diodo Schottky es mucho menor que la de un

diodo equivalente de unin pn. Ya que eso solo se debe a ala capacitancia de la

unin, es bastante independiente de la di/dt inversa. Un diodo de Schottky tiene

una cada de voltaje relativamente baja en sentido directo. La corriente de fuga

de un diodo Schottky es mayor que la de un diodo de unin pn. Un diodo

Schottky con voltaje de conduccin relativamente bajo tiene una corriente algo

alta, y viceversa. El resultado es que el voltaje mximo admisible para este

diodo se limita en general a 100 V. las especificaciones de corriente de los

diodos Schottky varan de 1 a 400 A. Son ideales para fuentes de alimentacinde gran corriente y alto voltaje de cd. Sin embargo, esos diodos tambin se

usan en fuentes de poder de poca corriente, para tener mayor eficiencia.

4.2 Tiristores

Un tiristor es uno de los tipos ms importantes de los dispositivos

semiconductores de potencia. Los tiristores se utilizan en forma extensa en los

circuitos electrnicos de potencia. Se operan como conmutadores biestables,

pasando de un estado no conductor a un estado conductor. Para muchas

aplicaciones se puede suponer que los tiristores son interruptores o

conmutadores ideales, aunque los tiristores prcticos exhiben ciertas

caractersticas y limitaciones.

El desarrollo del tiristor o rectificador de silicio controlado (SCR) para

servicios de baja y media potencia en la dcada de los 50, ha creado

posibilidades ilimitadas para el control de motores de CD, desde una fuente de

ca, mediante procedimientos electrnicos. El pequeo tamao, la elevadaseguridad en el funcionamiento y la relativa eficacia del SCR ha empezado a

dominar la ltima mitad del siglo XX en el control de motores de CD y ca de

pequea o medina potencia, desde una fuente de ca. Puesto que el SCR puede


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utilizarse para controlar la velocidad de motores de CD de 115 V hasta 50 CV y

motores de 230 V hasta 100 CV desde una fuente de alimentacin de ca

monofasica o trifsica, su versatilidad y el tamao reducido del equipo de control

que se necesita, augura grandes promesas para el control de motores de

pequea y mediana potencia por mtodos electrnicos.

Un monocristal de tres uniones (de aleacin de silicio) esta situado en el

interior de una pastilla cermica de la que sale un conductor andico flexible

multitrenzado (o cola de puerco) desde una capa positiva de material

semiconductor. El terminal de ctodo, unido a masa en la envoltura metlica, se

saca desde una capa negativa en forma de tornillo fijado a una tuerca

hexagonal, de manera que el SCR puede atornillarse a un disipador metlico decalor. Un rabillo para el control o conductor de puerta (gate) que sobresale de

la envoltura, se toma de una capa positiva de material semiconductor, separada

del nodo el ctodo, respectivamente, por uniones adecuadas. El SCR puede

considerarse formado por dos transistores, un npn y un pnp conectado en

oposicin. El resultado es la produccin de un semiconductor pnpn que se

compone de tres uniones, andica, de control y catdica entre las cuatro zonas

producidas en un solo monocristal impurificado de uniones.

4.2.1 TRIAC

Un TRIAC puede conducir en ambas direcciones, y se usa normalmente

para control por fase. Se puede considerar como dos SCR conectados en

antiparalelo con una conexin de compuerta comn. El TRIAC, al ser un

dispositivo bidireccional, no se puede decir que sus terminales sean nodo

ctodo. Si la terminal MT2 es positiva con respecto a la terminal MT1 el TRIAC

se puede encender aplicando una seal positiva entre la compuerta G y laterminal MT1. Se la terminal MT2 es negativa con respecto a la terminal MT1,

se enciende aplicando una seal negativa entre la compuerta G y la terminal

MT1. No es necesario tener las dos polaridades de seal de compuerta, y un


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TRIAC se puede encender con una seal de compuerta que puede ser positiva o

negativa. En la practica, las sensibilidades varan de uno a otro cuadrante, y los

TRIAC suelen operar en el cuadrante 1 o en el cuadrante 3.

Fig. 4.2 Grafica de Operacin de un TRIAC

Dispositivo de tres terminales con capacidad de controlar el paso de

corriente en ambas direcciones (dispositivo bidireccional), muy utilizado en la

regulacin de ca. Presenta la ventaja de poder pasar a conduccin, tanto para

voltajes negativos como positivos. Una forma simple de describir sucomportamiento es comparndolo con dos tiristores conectados en antiparalelo.

El triac es sensible a bajos valores de dV/dt y dI/dt, (baja velocidad de

conmutacin). El lmite de frecuencia para este es de 400Hz. Para pasar del

estado de bloque al de conduccin de una forma controlada, deberemos aplicar

una determinada seal al terminal de puerta.


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Fig.4.3 Definicin de Cuadrantes para un TRIAC

4.3 Opto acopladores

Un opto acoplador combina un dispositivo semiconductor formado por un

fotoemisor, un fotorreceptor y entre ambos hay un camino por donde se

transmite la luz. Todos estos elementos se encuentran dentro de un

encapsulado que por lo general es del tipo DIP.

La seal de entrada es aplicada al foto emisor y la salida es tomada delfotorreceptor. Los opto acopladores son capaces de convertir una seal elctrica

en una seal luminosa modulada y volver a convertirla en una seal elctrica. La

gran ventaja de un opto acoplador reside en el aislamiento elctrico que puede

establecerse entre los circuitos de entrada y salida.

Fig. 4.4 Smbolo de un Opto Acoplador


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Los foto emisores que se emplean en los opto acopladores de potencia

son diodos que emiten rayos infrarrojos (IRED) y los fotorreceptores pueden ser

tiristores o transistores. Cuando aparece una tensin sobre los terminales del

diodo IRED, este emite un haz de rayos infrarrojo que transmite a travs de una

pequea guia-ondas de plstico o cristal hacia el fotorreceptor. La energa

luminosa que incide sobre el fotorreceptor hace que este genere una tensin

elctrica a su salida. Este responde a las seales de entrada, que podran ser

pulsos de tensin.

Existen diferentes tipos de opto acopladores como:

Fototransistor: se compone de un opto acoplador con una etapa de salidaformada por un transistor BJT.

Fototriac: se compone de un opto acoplador con una etapa de salida

formada por un triac

Fototriac de paso por cero: Opto acoplador en cuya etapa de salida se

encuentra un triac de cruce por cero. El circuito interno de cruce por cero

conmuta al triac slo en los cruce por cero de la corriente alterna.

4.4 Encoder

Un encoger es un transductor rotativo que transforma un movimiento

angular en una serie de impulsos digitales. Estos impulsos generados pueden

ser utilizados para controlar los desplazamientos de tipo angular o de tipo lineal,

si se asocian a cremalleras o a husillos. Las seales elctricas de rotacin

pueden ser elaboradas mediante controles numricos (CNC), contadores lgicos

programables (PLC), sistemas de control entre otros. Las principales

aplicaciones de los encoders esta en las maquinas herramienta o de elaboracin

de materiales, en los robots, en los sistemas de motores, en los aparatos de

medicin y control. Existen encoders en que la deteccin de movimiento angular

se ejecuta en base al principio de exploracin fotoelctrica. El sistema de


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lectura se basa en la rotacin de un disco graduado con un reticulado radial

formado por lneas opacas, alternadas con espacios transparentes, Este

conjunto esta iluminado de modo perpendicular por una fuente de rayos

infrarrojos. El disco proyecta de este modo su imagen sobre la superficie de

varios receptores oportunamente enmascarados por oro reticulado que tiene el

mismo paso del anterior llamado colimador. Los receptores tienen la tarea de

detectar las variaciones de luz que se producen con el desplazamiento del disco

convirtindolas en las correspondientes variaciones elctricas.

La seal elctrica detectada, para generar impulsos correctamente

escuadrados y sin interferencias, debe ser procesada electrnicamente. Para

incrementar la calidad y estabilidad de las seales, el sistema de lectura seefecta generalmente de manera diferencial, comparando dos seales case

idnticas, pero desfasados en 180 elctricos. Su lectura se efecta en base a

la diferencia de las dos seales, eliminando de este modo las interferencias

definidas de modo comn porque estn superpuestas de igual manera en toda

forma de onda.

Existen diferentes tipos de encoders entre ellos el mas utilizado es el

encoger incremental. Este encoder proporciona normalmente dos formas de

ondas cuadradas y desfasadas entre si en 90 elctricos, los cuales por lo

general son canal A y canal B. Con la lectura de un solo canal se dispone de la

informacin correspondiente a la velocidad de rotacin, mientras que se capta

tambin la seal B es posible discriminar el sentido de rotacin en ase a la

secuencia de datos que producen ambas seales. Esta disponible adems otra

seal llamado canal Z o Cero, que proporciona la posicin absoluta de cero del

eje del encoger. Esta seal se presenta bajo la forma de impulso cuadrado con

fase y amplitud centrada en el canal A.La precisin de un encoger incremental depende de factores mecnicos

elctricos entre los cuales, el error de divisin del retculo, la excentricidad del


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disco, la de los rodamientos, el error introducido por la electrnica de lectura,

imprecisiones de tipo ptico.

La unidad de medida para definir la precisin de un encoger es el grado

elctrico, este determina la divisin de un impulso generado por el encoder, en

efecto, los 360 elctricos corresponden a la rotacin mecnica el eje, necesaria

para hacer que se realice un ciclo o impulso completo de la seal de salida.

Para saber a cuantos grados mecnicos corresponden 360 elctricos se divide

360 mecnicos entre el nmero de impulsos por giro.


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Capitulo 5 Proteccin

5.1 Fusibles

Quiz el dispositivo ms simple de proteccin del motor contra

sobrecargas es el fusible. Los fusibles estn divididos en fusibles de baja

tensin (600 V o menos) y los fusibles de alta tensin (mas de 600 V). El tipo

cartucho o contacto de casquillo es til para las tensiones nominales entre 250 y

600 V en los tipos fijo y recambiable. El tipo fijo mostrado en el esquemacontiene polvo aislante (talco o un adecuado aislante orgnico) rodeando al

elemento fusible. En el caso de cortocircuito, el polvo tiene por misin enfriar el

metal vaporizado, absorber el vapor metlico condensado, extinguir el arco que

pueda mantenerse en el vapor metlico conductor. La presencia de este polvo

es la que confiere al fusible su alto poder de ruptura en el caso de cortocircuitos

bruscos.

Para seleccionar un fusile es necesario estimar la corriente de falla, para

entonces satisfacer los siguientes requisitos:

1. El fusible debe conducir la corriente nominal del dispositivo en forma

continua.

2. El valor admitido de i2t del fusible antes de que desaparezca la

corriente de falla debe ser menor que el valor nominal de i2t del

dispositivo que se va a proteger.

3. El fusible debe ser capaz de resistir el voltaje despus de la extincin

del arco.4. El voltaje pico de arco debe ser menor que el voltaje pico nominal del

dispositivo.


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5.2 Disipadores

Debido a las perdidas en estado activo y por conmutacin dentro del

dispositivo de potencia se genera calor. Este calor se debe transferir en la unin

dentro del intervalo especificado. Aunque esta transferencia de calor se puede

efectuar por conduccin, conveccin o radiacin, lo que mas se usa en

aplicaciones industriales es la convecino natural o forzada con aire. El calor

debe pasar del dispositivo a su encapsulado y despus al disipador o radiador

de calor en el medio de enfriamiento. La temperatura de unin de un dispositivo

es TJ y se determina con TJ = PA (RJC + RCS + RSA) donde:

RJC = resistencia trmica de unin a caja, C/W.

RCS = resistencia trmica del encapsulado al disipador, C/W.RSA = resistencia trmica de disipador a ambiente, C/W.

TA = Temperatura ambiente, C.

En el caso normal las resistencias RJC y RCS las especifican los

fabricantes del dispositivo de potencia. Una vez conocida la prdida de potencia

PA se puede calcular la resistencia trmica requerida del disipador de calor, para

determinada temperatura ambiente. El siguiente paso es elegir un disipador, y

su tamao, que cumplan con el requisito de resistencia trmica.

Hay disponibles una amplia variedad de disipadores de calor de aluminio

extrado en el comercio, y usan aletas de enfriamiento para aumentar la

capacidad de transferencia de calor. En el enfriamiento forzado, la resistencia

trmica disminuye al aumentar la velocidad del aire. Sin embargo, ms all de

cierta velocidad, la reduccin de resistencia trmica no es importante. Tiene

importancia extrema el rea de contacto entre el dispositivo y el radiador de

calor, para minimizar la resistencia trmica entre el encapsulado y el disipador.

Las superficies deben ser planas, lisas y sin polvo, corrosin ni xidossuperficiales. En el caso norma, se aplican grasas de silicona para mejorar la

capacidad de transferencia trmica y apara minimizar la formacin de xidos y

corrosiones. El dispositivo se debe montar en forma correcta sobre el disipador


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Capitulo 6 Transformadores

6.1 Definicin de un Transformador

Se denomina transformador a una mquina electromagntica que permite

aumentar o disminuir el voltaje o tensin en un circuito elctrico de corriente

alterna, manteniendo la frecuencia. La potencia que ingresa al equipo, en el

caso de un transformador ideal, esto es, sin prdidas, es igual a la que se

obtiene a la salida. Las mquinas reales presentan un pequeo porcentaje deprdidas, dependiendo de su diseo, tamao, etc.

Los transformadores son dispositivos basados en el fenmeno de la

induccin electromagntica y estn constituidos, en su forma ms simple, por

dos bobinas devanadas sobre un ncleo cerrado de hierro dulce o hierro silicio.

Las bobinas o devanados se denominan primario y secundario segn

correspondan a la tensin alta o baja, respectivamente. Tambin existen

transformadores con ms devanados, en este caso puede existir un devanado

"terciario", de menor tensin que el secundario.

Fig. 6.1 - Transformador
http://es.wikipedia.org/wiki/Diferencia_de_potencialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alternahttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alternahttp://es.wikipedia.org/wiki/Potencia_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Inducci%C3%B3n_electromagn%C3%A9ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Hierrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Threephasepolemountclose.jpghttp://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Threephasepolemountclose.jpghttp://es.wikipedia.org/wiki/Hierrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Inducci%C3%B3n_electromagn%C3%A9ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Potencia_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alternahttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alternahttp://es.wikipedia.org/wiki/Diferencia_de_potencial


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6.2 Historia del Transformador

El aparato que aqu se describe es una aplicacin, entre tantas, derivada

de la inicial bobina de Ruhmkorff o carrete de Ruhmkorff, que consista en dos

bobinas concntricas. A una bobina, llamada primario, se le aplicaba una

corriente continua proveniente de una batera, conmutada por medio de un

disruptor movido por el magnetismo generado en un ncleo de hierro central por

la propia energa de la batera. El campo magntico as creado variaba al

comps de las interrupciones, y en el otro bobinado, llamado secundario y con

mucho ms espiras, se induca una corriente de escaso valor pero con una

fuerza elctrica capaz de saltar entre las puntas de un chispero conectado a sus

extremos.Tambin da origen a las antiguas bobinas de ignicin del automvil Ford

modelo "T", que posea una por cada buja, comandadas por un distribuidor que

mandaba la corriente a travs cada una de las bobinas en la secuencia correcta.

6.3 Funcionamiento de un Transformador

Si se aplica una fuerza electromotriz alterna en el devanado primario, las

variaciones de intensidad y sentido de la corriente alterna crearn un campo

magntico variable dependiendo de la frecuencia de la corriente. Este campo

magntico variable originar, por induccin, la aparicin de una fuerza

electromotriz en los extremos del devanado secundario.
http://es.wikipedia.org/wiki/Bobina_de_Ruhmkorffhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Disruptor&action=edithttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Chispero&action=edithttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Bobina_de_ignici%C3%B3n&action=edithttp://es.wikipedia.org/wiki/Distribuidorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_electromotrizhttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Frecuenciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Inducci%C3%B3n_%28Electromagn%C3%A9tica%29http://es.wikipedia.org/wiki/Inducci%C3%B3n_%28Electromagn%C3%A9tica%29http://es.wikipedia.org/wiki/Frecuenciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_electromotrizhttp://es.wikipedia.org/wiki/Distribuidorhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Bobina_de_ignici%C3%B3n&action=edithttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Chispero&action=edithttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Disruptor&action=edithttp://es.wikipedia.org/wiki/Bobina_de_Ruhmkorff


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Fig. 6.2 - Representacin esquemtica del transformador.

La relacin entre la fuerza electromotriz inductora (Ep), la aplicada al

devanado primario y la fuerza electromotriz inducida (Es), la obtenida en el

secundario, es directamente proporcional al nmero de espiras de los

devanados primario (Np) y secundario (Ns) .Esta particularidad tiene su utilidad

para el transporte de energa elctrica a larga distancia, al poder efectuarse el

transporte a altas tensiones y pequeas intensidades y por tanto pequeas

prdidas.

As, si el nmero de espiras (vueltas) del secundario es 100 veces mayorque el del primario, si aplicamos una tensin alterna de 230 Voltios en el

primario, obtendremos 23000 Voltios en el secundario (una relacin 100 veces

superior, como lo es la relacin de espiras). A la relacin entre el nmero de

vueltas o espiras del primario y las del secundario se le llama relacin de vueltas

del transformador o relacin de transformacin.

Ahora bien, como la potencia aplicada en el primario, en caso de un

transformador ideal, debe ser igual a la obtenida en el secundario, el producto de

la fuerza electromotriz por la intensidad (potencia) debe ser constante, con lo

que en el caso del ejemplo, si la intensidad circulante por el primario es de 10

Amperios, la del secundario ser de solo 0,1 amperios (una centsima parte).
http://es.wikipedia.org/wiki/Red_de_transporte_de_energ%C3%ADa_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Voltiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Potencia_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Amperiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Amperiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Potencia_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Voltiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Red_de_transporte_de_energ%C3%ADa_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Transformer_under_load.svghttp://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Transformer_under_load.svg


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6.4 Aplicaciones

El transporte de una cierta cantidad de energa elctrica por unidad de

tiempo se puede llevar a cabo eligiendo la tensin a la que se realiza el

transporte o la intensidad de la corriente, resultando la misma potencia elctrica

transportada siempre que el producto de estas dos magnitudes sea igual, valor

que corresponder a la citada potencia elctrica transportada. Ahora bien,

puesto que los conductores reales tienen una cierta resistencia por unidad de

longitud y el transporte puede ser de centenares de kilmetros, se debe

contemplar la prdida real de potencia elctrica que se produce en este

transporte. La manera de minimizar dicha prdida de potencia es efectuando el

transporte a tensiones elevadas y con bajas intensidades de corriente,parmetros que se elegirn en funcin de las distancias a recorrer y la cantidad

de potencia elctrica que se quiera transportar. Pero, en cambio, los equipos

elctricos conectados a la red no pueden operar entre tensiones tan altas (sera

muy peligroso, por riesgo de electrocucin) por lo que se ha de realizar la

transformacin de tensiones, de valores correspondientes a transporte, a valores

de consumo, para lo cual se emplean los equipos de transformacin.

Otra aplicacin, relacionada con la anterior, es la elevacin de tensiones que se

produce en las subestaciones elctricas elevadoras a la salida de las centrales

de generacin elctrica. La tensin de salida de la electricidad producida es baja

para llevar a cabo un transporte eficaz, por lo que se recurre a enormes equipos

de transformacin, a fin de elevar la tensin de la electricidad y llevarla a una

tensin adecuada para el transporte.

Pero sera inadecuado dar la idea de que los transformadores slo

encuentran su aplicacin en el campo del transporte de energa elctrica. Hay

multitud de aplicaciones para los transformadores, tambin en la electrnica decircuitos, como por ejemplo los circuitos de radio, una de cuyas aplicaciones es

la de transformador de impedancias.
http://es.wikipedia.org/wiki/Subestaci%C3%B3n_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Radio_%28medio_de_comunicaci%C3%B3n%29http://es.wikipedia.org/wiki/Impedanciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Impedanciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Radio_%28medio_de_comunicaci%C3%B3n%29http://es.wikipedia.org/wiki/Subestaci%C3%B3n_el%C3%A9ctrica


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Si se coloca en el secundario una impedancia de valor Z, y llamamos n a

Ns/Np, como Is=-Ip/n y Es=Ep.n, la impedancia vista desde el primario ser

Ep/Ip = -Es/nIs = Z/n. As, hemos conseguido transformar una impedancia de

valor Z en otra de Z/n. Colocando el transformador al revs, lo que hacemos es

elevar la impedancia en un factor n.


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Capitulo 7 Diseo del Controlador en Motores de CD

7.1 Desarrollo del proyecto

El esquema del circuito a disear para controlar el motor citado

anteriormente sera el que se encuentra a continuacin, teniendo en cuenta las

caractersticas elctricas y mecnicas del motor, con este circuito se cumplen

todas las exigencias que se deben tener en cuenta para controlar a este.

Fig. 7.1 Diagrama del Circuito del Controlador y Motor


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7.1.1 Caractersticas del motor a controlar

Alimentacin: 110 Volts

Potencia: HP

Corriente Nominal: 1,7 Amperes

Corriente de Arranque: 10 Amperes

Velocidad Mxima: 1500 r.p.m.

7.1.2 Eleccin de los tiristores como dispositivo de control de potencia

Despus de haber visto las caractersticas elctricas y la forma de

funcionamiento del motor, se escogi como elemento de potencia para control el

tiristor, ya que es el dispositivo que ms se adecua a nuestras necesidades. Debemos elegir tiristores con una Corriente Directa mxima de 10 Amperes,

teniendo en cuenta que el sistema de control se encargar de efectuar un

arranque suave del motor, por lo que de ninguna manera se alcanzar la

corriente mxima de arranque del motor (10 amperes), y de esta forma se utiliza

un tiristor de menor corriente mxima directa sin tener problema con la

disipacin de potencia en el momento de arranque.

El voltaje inverso de bloqueo debe ser de 200 Volts dado que el motor

presenta una impedancia de tipo inductiva y aparecen sobre tensiones en los

transitorios, que estimativamente no superarn los 200 Volts en el peor de los

casos. Adems se implementa un circuito de excitacin que impide que el

tiristor reciba voltaje positivo de compuerta, cuando esta polarizado en inverso.

Se escogi para las caractersticas antes mencionadas el Tiristor S-2800-D.

7.1.3 Calculo de la disipacin Eleccin del Disipador

Para calcular la potencia mxima de disipacin se debe ver el caso msdesfavorable, en nuestro diseo este es para 180 de conduccin a la corriente

nominal del Tiristor.


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Tomamos una Id de 2 Amperes. Entonces la Id nominal se obtiene de la

siguiente relacin:

Id = Inominal*1,2 entonces Inominal = 1,7 Ampere

La Potencia a Disipar por el Dispositivo esta dada por la siguiente

relacin:

Pd = Pon + Poff + Pconmutacin + Pcompuerta

Segn la tabla que se muestra a continuacin la potencia a disipar por el

tiristor para 180 de conduccin (RMS de Media Onda) es de 2W a Tambiente =

55C

P(AV) = 2 Watt

Tomaremos para la Temperatura de juntura un factor de proteccin de0.7. Si elegimos una Tjmx de 100C, entonces el valor de la temperatura de

juntura ser Tj = 0.7 * 100C que ser igual a Tj = 70C.

Para el clculo del disipador, debemos encontrar la resistencia trmica para la

cual la disipacin se haga sin ningn problema, esto se logra aplicando la

siguiente relacin y se obtiene el siguiente resultado:

Tj Ta = Pd ( jc + ca )

ca

= (Tj Ta)/Pd - jc

ca = (70C 55C)/2W 2C/W

ca = 5,5C/W

El disipador ser el que se muestra a continuacin con un largo de 75 mm

Fig. 7.2Disipador y su grafica de disipacion


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7.1.4 Clculo del diodo de conmutacin

Como se dijo anteriormente, para realizar el clculo de estos dispositivos

de potencia, siempre se debe analizar el peor de los casos, para el diodo de

conmutacin este ser cuando se produce un corte en la alimentacin del motor,

ya que la corriente nominal del mismo circular por este diodo, o sea Iddiodo = 1,7

Amperes. Por seguridad se tomar un diodo de conmutacin con una corriente

directa de 2 Amperes. La potencia de disipacin del diodo esta dada por la

siguiente ecuacin:

Pd = Iddiodo*Vd (1-D)

Donde D es el valor del ciclo de trabajo. Tomaremos la peor condicin de

funcionamiento, para este caso D = 0 (Ciclo de trabajo igual a cero).Se escogi un Diodo de recuperacin inversa de Motorolla MUR 490 E el cual

tiene las caractersticas que se muestran a continuacin ya que cumple con las

exigencias expuestas anteriormente y con la disipacin

Con estos datos calcularemos la potencia a disipar, esto es segn la

frmula anterior:

Pd = Iddiodo * Vd ( 1 0 )

Pd = Pf

Pf = (2/2)0 I0 Vd sen wt d(wt)

Pf = (1/) * 2 * 1.25 * (-) cos wt 0 = 1

Pf = 1,59 W 1, 6 W

Pd = Pf = 1,6 W

7.1.5 Verificacin del disipador (Ta = 55C)

Utilizando la frmula que relaciona las temperaturas, las resistencias

trmicas, y la potencia de disipacin se llega al siguiente resultado:

Tj - Ta = Pd * Rja

Tj = Pd * Rja + Ta

Tj = 1,6W*50C + 55C


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Tj = 135C

Como la Temperatura de la juntura (Tj = 135C) es menor que la

temperatura de la juntura mxima (Tjmx = 175C) no se debe colocar disipador,

debido que en el normal funcionamiento no se presentar enbalamiento trmico.

7.1.6 Diodos Rectificadores

Para rectificar se escogieron Diodos del tipo MUR 420 que tienen las

siguientes especificaciones, y para los cuales satisfacen las requeridas en

nuestro proyecto.

Con estos datos calcularemos la potencia a disipar, esto es segn la

frmula anterior y tomando a I0 = 2 A:Pd = (1/2)0

2 I0 Vd sen wt d(wt)

Pd = I0 * (1/2) * 2 * Vd

Pd = (2 A * 0.89 Volt)/

Pd = 0.56 W

7.1.7 Verificacin del disipador (Ta = 55C)

Utilizando la frmula que relaciona las temperaturas, las resistenciastrmicas, y la potencia de disipacin se llega al siguiente resultado:

Tj - Ta = Pd * Rja

Tj = Pd * Rja + Ta

Tj = 0.56W*50C + 55C

Tj = 83C

Como la Temperatura de la juntura (Tj = 83C) es menor que la temperatura de la

juntura mxima (Tjmx = 175C) no se debe colocar disipador, debido que en el normal

funcionamiento no se presentar enbalamiento trmico.


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7.1.8 Buffer de Disparo

De las hojas de datos del tiristor vemos que la corriente de compuerta Ig

en el disparo es de 8mA y la tensin de disparo es de 0,9 Volts.

Para disparar el Tiristor utilizamos el circuito optoacoplador (MOCD 213) y

producir desacople del circuito de control y potencia.

Tomamos I0pico = 10mA y Igtiristor = 20mA, con estos valores y los de las

hojas de datos obtenemos la Resistencia del LED y la Resistencia del transistor.

RLED = Vled/ILED

RLED = 500 490

Rtrans = (110 Volt 7 Volt)/20mA = 5,15 K 5,6 K

En el circuito rectificador para la alimentacin del circuito de controlutilizamos un rectificador de media onda con un solo diodo rectificador 1N4002 y

como los requerimientos de potencia son mnimos y la tensin inversa de ruptura

del diodo es lo suficientemente elevada, no realizaremos los clculos de

verificacin de potencia y temperatura de estos diodos.

Vrms = 200 Volts

I0 = 1 Ampers

Vforward

= 1,1 Volts

7.1.9 Capacitor del filtro de alimentacin de 5 Volts

Sabemos que el tiempo de descarga de un capacitor a travs de una

carga resistiva es:

= R0 * C

Donde R0 es la resistencia de carga y puede obtenerse de la tensin de

salida del transformador y la corriente de salida.

R0 = 9 Volts/I0

R0 = 9 Volts/1 Ampers

R0 = 9


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I0 es la suma de la corriente que consume el PIC, los transistores y el

codificador, y la tomamos como 1 Amperes. Y suponemos el tiempo de

descarga como 2 ciclos de la tensin de lnea.

= 2 * Tlnea

= 2 * (1/50)

= 40 mseg

Entonces:

C / R0

C 0.04 mseg / 9

C 4000 F

7.1.10 Potencias puestas en juego en los transformadores

La potencia del transformador de alimentacin del circuito de control, se

necesita solo 9 VA.

Pt = 9 Volt * 1 Amperes = 9 VA

Para el segundo transformador se requiere una potencia de:

Pt = 110 Volt * 10 Amperes = 1,1 KVA

7.1.11 Clculo del elemento fusible

Al no disponer las curvas de corriente del motor, para el clculo del

elemento fusible adoptamos un mtodo prctico, sumarle a la corriente mxima

del motor un 30%.

Ifusible = Imx * 30 % + I0mx

Ifusible = 10 A * 0.3 + 10 A

Ifusible = 13 Amperes


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7.2 Diagrama de Bloque

Fig. 7.3 Diagrama de Flujo de la etapa de control.

Se implementara una matriz de 16 teclas para las teclas de arranque y

parada del motor, programacin de la velocidad o secuencia temporizada de

diferentes velocidades del motor.Un display de 16 dgitos de matriz LCD que permite visualizar los estados

de programacin, la velocidad, la temporizacin y mensajes en caso de falla.


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Una entrada RS 232 que permite la interfase con la PC, con la cual el

envo de datos del funcionamiento del sistema a la PC y la recepcin de

instrucciones para el funcionamiento.

7.2.1 Circuitos perifricos integrados al Micro-controlador

Dos Timers / contadores de 8 bits.

Un Timer / contador de 16 bits.

Dos mdulos de PWM con resolucin de 10 bits.

Un Conversor Analgico Digital multiplexado de 10 bits.

Puertos serie I2C, USART SCI.

Puerto paralelo de 8 bits.

Se utiliza un circuito de adaptacin de niveles RS 232 (MIC 232)

7.2.2 Caractersticas del Hardware del controlador

El sistema tendr dos salidas analgicas debido a que da la posibilidad de

controlar las dos salidas con la misma tensin o con distinta para un ciclo til

menor al 50%.

Tendr una entrada para transconductor de velocidad o encoder. Laentrada es del tipo Smith-trigger conectada internamente a un contador de 16

bits.

7.2.3 Caractersticas del Software del Controlador

Al disponer de una alta velocidad del procesamiento (20 MHz) y una alta

capacidad de memoria tanto de datos (368 bytes) como de programa (8Kbytes)

nos permite desarrollar un sistema de control ptimo.


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Conclusiones

Para llevar acabo este proyecto el primer paso que se dio fue conocer el

motor que queramos controlar. Este motor es con el que se cuenta en el

laboratorio de elctrica y sus caractersticas son mencionadas en el capitulo 7.

Enseguida se defini el tipo de controlador con el que no se contaba en el

laboratorio el cual cuenta con tres etapas diferentes en su diseo. Decidimos

disear la etapa de potencia que se encarga de disparar el motor por medio deSCRs, de regular el voltaje de alimentacin del encoder y del PIC y de aislar el

controlador del motor (esto se muestra en el capitulo 7).

Para la etapa de control se eligi el uso de un micro-controlador en la

etapa de control debido a las ventajas que nos da como:

Posibilidad de incorporar un teclado de control, un display y

comunicacin con la PC.

Permite modificaciones del software de control sin modificar el

circuito.

Permite ejecutar una secuencia programada del motor, y

diagnosticar fallas.

La mejor eleccin para este proyecto fue un Micro-controlador 16F877

que posee las siguientes caractersticas.

Velocidad de Operacin: 20Mhz

Memoria de Programa Flash: 8 Kb de instrucciones.

Memoria de Datos (RAM): 368 bytes

Memoria de Datos EEPROM: 256 bytes.

Alta corriente de salida por pin: 25mA

Nmero de terminales o patas: 40 patas.


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Este microcontrolador es el mas avanzado de la familia de los PICs

16f8xx, por lo tanto son mas rpidos y manejan mas memoria. Es adecuado

para los estudiantes de ingeniera elctrica el aprender a utilizar los

microcontrolador ya que la tecnologa esta avanzando cada vez mas rpido da

a da y as como los sistemas neumticos han ido cambiando por sistemas

elctricos as seguirn estos cambiando a sistemas electrnicos en lo que a

control se refiere. Por esto es que se deben preparar para que la tecnologa no

rebase sus conocimientos.

Algo que aprendimos durante la realizacin de este proyecto fue que se

requiere de conocimiento de programacin vasto. Existe software programador

de PIC de sobra para todo tipo de lenguaje es por eso que se debe buscar elmas adecuado a sus conocimientos. Algunos de estos programas solo

funcionan para ciertas marcas o ciertas familias de PIC.

El encoder que se utilizo es del tipo incremental, el cual cuenta con dos

ranuras o canales. El primer canal nos dicta la velocidad y el segundo la

direccin de giro de motor. Lo mas conveniente para este proyecto es el de

utilizar un engrane con ranuras para que se pueda acoplar a una banda que

venga de la flecha del motor.


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Definicin de Trminos

CA Corriente Alterna.

CD Corriente directa.

IIT Instituto de Ingeniera y Tecnologa.

HP (Horse Power) Caballos de Fuerza.

PIC (Peripheral Interface Controller) Controlador de Interfaz Perifrico.

RMS (Root Mean Square) Valor Medio Cuadrtico.SCR - Rectificador de Silicio Controlado.

TRIAC Tiristor de Trodo Bidireccional.

UACJ Universidad Autnoma de Ciudad Jurez.

controldemotoresdecorrientedirecta

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