Elementos de Mecatroacutenica
Dr Joseacute Sebastiaacuten Gutieacuterrez Calderoacuten Profesor Investigador - Ingenieriacuteas UP jsgutierrezupedumx
Temas generales del curso bull Conceptos baacutesicos de la mecatroacutenica
bull Caracteriacutesticas principales de los transductores
bull Sensores y sistemas de medicioacuten
bull Actuadores y mandos
bull Mecanismos para la automatizacioacuten
bull Control por computadora
2
Unidad 4 Actuadores y mandos (continuacioacutenhellip)
3
Existen tres tipos de actuadores
Neumaacuteticos
Hidraacuteulicos
Eleacutectricos
4
Actuadores
Actuadores
Neumaacuteticos Fuente de
energiacutea aire a presioacuten
Pistones motores vaacutelvulas
Hidraacuteulicos Fuente de
energiacutea fluido
Pistones motores vaacutelvulas
Eleacutectricos Fuente de energiacutea
electricidad
Motores AC DC paso a paso
servomotores
Actuadores eleacutectricos Al estudiar sistemas eleacutectricos que se emplean como actuadores de control deberaacuten tenerse en cuenta los siguientes dispositivos y sistemas
Dispositivos de conmutacioacuten como interruptores mecaacutenicos (relevadores) e interruptores de estado soacutelido (diodos tiristores y transistores) en los que la sentildeal de control enciende o apaga un dispositivo electroacutenico que puede ser un calentador o un motor
5
Actuadores
Actuadores eleacutectricos Dispositivos tipo solenoide en los cuales una corriente que pasa por un solenoide acciona un nuacutecleo de hierro por ejemplo una vaacutelvula neumaacuteticahidraacuteulico operada por solenoide donde la corriente de control que pasa por el solenoide se utiliza para regular el flujo neumaacuteticohidraacuteulico
6
Actuadores
Actuadores eleacutectricos Sistemas motrices por ejemplo motores de DC y AC en los cuales la corriente que pasa por el motor produce una rotacioacuten
7
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Relevadores El relevador tambieacuten conocido como releacute o relay es un dispositivo electromecaacutenico Estaacuten formados por una bobina y unos contactos los cuales pueden conmutar corriente continua o bien corriente alterna Permite controlar circuitos de salida que posean mayor potencia que los de entrada Al fluir corriente a traveacutes del solenoide se produce un campo magneacutetico que atrae la armadura metaacutelica mueve la varilla de empuje cierra los contactos del interruptor normalmente abierto (NO normally open) y abre los contactos del interruptor normalmente cerrado (NC normally closed)
8
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Relevadores
9
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Relevadores Los relevadores se utilizan con frecuencia en sistemas de control Cuando la salida del controlador es relativamente pequentildea y es necesario encender o apagar un elemento final es necesario una corriente mucho maacutes grande por ejemplo la corriente requerida en un motor En tal situacioacuten es posible utilizar relevadores para realizar este control
Una desventaja presente en los releacutes mecaacutenicos estaacute en su vida uacutetil por el sistema mecaacutenico presente en eacutestos Ademaacutes la conmutacioacuten en un releacute mecaacutenico genera transitorios y sobre picos que pueden alterar una medida o dantildear directamente la eficacia en la entrada de un sistema de adquisicioacuten como el Arduinoreg PLCrsquos o Microcontroladores y la salida en sistemas de control
10
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Relevadores De esta forma debido a que los relevadores son inductivos pueden generar un contra voltaje cuando deja de fluir la corriente de energizacioacuten o cuando sus interruptores de entrada van de un estado alto a uno bajo Como resultado se puede presentar dantildeo en el circuito de conexioacuten Para solucionar el problema se debe de conecta un diodo a traveacutes del relevador asiacute cuando se presente una fuerza electromotriz el diodo protegeraacute el sistema
11
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores Los motores eleacutectricos con frecuencia se usan como elemento de control final en los sistemas de control por posicioacuten o de velocidad Los motores se pueden clasificar en dos categoriacuteas principales
bull Motores de DC
bull Motores de AC
La mayoriacutea de los motores que se emplean en los sistemas de control modernos son motores de DC
12
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores Los principios baacutesicos del funcionamiento de un motor son los siguientes
Fuerza sobre un conductor eleacutectrico
Un conductor de longitud l lleva una corriente i en un campo magneacutetico con densidad de flujo B perpendicular al conductor la fuerza ejercida F es igual a Bil
13
I
Fuerza F
L
B
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores
119865 = 119861119894119897 ∙ 119904119890119899(120572)
F=Fuerzan en newtons
B= Densidad de flujo magneacutetico1048708(teslas)
i= Corriente eleacutectrica que circula por el conductor1048708(amperes)
l= longitud del conductor
Sen(a)= Seno del aacutengulo que forman los campos B e I1048708
14
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores Cuando decimos que un campo magneacutetico genera una corriente eleacutectrica en un conductor nos referimos a que aparece una fem (llamada fem inducida) de modo que las cargas del conductor se mueven generando una corriente (corriente inducida)
La ley que explica esta interaccioacuten entre la fuerza electromotriz inducida y el campo magneacutetico es la Ley de Faraday
120576 = minus119889120601119898
119889119905 (119907119900119897119905119904)
En donde fm es el flujo del campo magneacutetico Por tanto para que aparezca una fuerza electromotriz (fem) inducida se debe variar el flujo del campo magneacutetico a traveacutes de la superficie delimitada por el conductor
15
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores El signo menos de la ley de Faraday indica el sentido que va a llevar la corriente inducida y se conoce como Ley de Lenz
ldquoEl sentido de la corriente inducida es tal que tiende a oponerse a la causa que lo producerdquo
El fenoacutemeno de la induccioacuten magneacutetica constituye el principio baacutesico de los generadores eleacutectricos de ahiacute que cualquier motor es al mismo tiempo un generador
16
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores En un motor convencional los devanados de alambre se montan en las ranuras de un cilindro de material magneacutetico conocido como armadura Esta armadura esta montada en cojinetes que le permite girar (rotor)
17
Actuadores
Devanados
Armadura
Actuadores eleacutectricos - Motores Se monta la armadura en el campo magneacutetico que produciraacuten los polos de campo con los imanes permanentes o electroimanes
18
Actuadores
Estator Estator
Rotor
Rotor
Actuadores eleacutectricos - Motores Los extremos del devanado de la armadura se conectan con los segmentos adyacentes de un anillo segmentado conocido como conmutador El contacto eleacutectrico con los segmentos se logra mediante contactos de carboacuten conocidos como escobillas
19
Conmutador
Escobillas
Actuadores
Devanados
Actuadores eleacutectricos - Motores Conforme la armadura gira el conmutador invierte la corriente de cada uno de los devanados al desplazarse por los polos de campo
Esto es necesario para que las fuerzas que actuacutean en el devanado sigan actuando en la misma direccioacuten y la rotacioacuten continuacutee La direccioacuten de rotacioacuten del motor de DC se invierte al invertir la corriente de armadura o la corriente de campo
20
Actuadores
Conmutador
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Hace antildeos la empresa mastecreg realizoacute un proyecto mecatroacutenico donde se implementoacute un contacto eleacutectrico con escobillas de carboacuten para conmutar corriente alterna y permitir el movimiento superior de un robot de 360deg
21
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten En los motores de imaacuten permanente los campos del estator son proporcionados mediante imanes permanentes
22
Actuadores
Imaacuten permanente
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Los motores de imaacuten permanente no requieren fuente de alimentacioacuten externa y por lo tanto no producen calentamiento
Un motor de imaacuten permanente es maacutes ligero y maacutes pequentildeo que otros motores DC equivalentes debido a que la intensidad del campo del imaacuten permanente es alta
Los motores de imaacuten permanente son faacuteciles de invertir al conmutar la direccioacuten del voltaje aplicado pues la corriente y el campo cambian de direccioacuten soacutelo en el rotor
23
Imaacuten permanente
Rotor
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Los motores de imaacuten permanente pueden ser motores con escobillas sin escobillas o de pasos
Motores de imaacuten permanente sin escobillas
Un problema con los motores DC es que requieren un colector y escobillas para invertir en forma perioacutedica la corriente que pasa por cada uno de sus devanados de la armadura
Las escobillas establecen contacto deslizante con el colector las chispas que saltan entre ambos van desgastando las escobillas Por ello las escobillas deben remplazarse de manera perioacutedica y recubrirse el colector Para evitar estos problemas se han disentildeado motores sin escobillas
24
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
Estos motores consisten en un rotor de imaacuten permanente Un conductor por el que pasa corriente eleacutectrica en un campo magneacutetico experimenta una fuerza asimismo como consecuencia de la tercera ley de Newton el imaacuten tambieacuten experimenta una fuerza opuesta de igual magnitud
En un motor DC convencional el imaacuten esta fijo y los conductores por los que pasa la corriente presentan movimiento En cambio en el motor DC de imaacuten permanente sin escobillas sucede lo contrario los conductores por los que pasa la corriente estaacuten fijos y el imaacuten se mueve
25
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
26
Actuadores
Rotor imaacuten permanente
Devanados Rotor imaacuten permanente
Devanados
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
La corriente que llega a los devanados del estator se conmuta en forma electroacutenica mediante transistores en secuencia alrededor de los devanados la conmutacioacuten se controla con la posicioacuten del rotor de manera que siempre haya fuerzas actuando en el imaacuten provocando que rote en la misma direccioacuten
Los sensores de efecto Hall por lo general se usan para detectar la posicioacuten del rotor e iniciar la conmutacioacuten de los transistores estos sensores se colocan alrededor del estator
Estos motores se utilizan cada vez maacutes cuando se necesita alto rendimiento aunado a una gran confiabilidad y poco mantenimiento Gracias a que no tienen escobillas estos motores no producen ruido y permite alcanzar altas velocidades
27
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Los actuadores son los dispositivos encargados de efectuar acciones fiacutesicas ordenadas por alguacuten sistema de control
Se le da el nombre de actuadores eleacutectricos cuando se usa la energiacutea eleacutectrica para que se ejecuten sus movimientos Los actuadores eleacutectricos se utilizan para robots sistemas mecatroacutenicos y de control de tamantildeo mediano pues eacutestos no requieren de tanta velocidad ni potencia Los robots sistemas mecatroacutenicos y de control que usan actuadores eleacutectricos se caracterizan por una mayor exactitud y repetitividad
28
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Un actuador lineal eleacutectrico es un dispositivo que convierte el movimiento de rotacioacuten de un motor de corriente continua de bajo voltaje en movimiento lineal Un actuador lineal eleacutectrico consta de un motor un engranaje y una rosca de eje que incluye una tuerca
29
Actuadores
motor
engranaje Rosca sin fin
Actuadores eleacutectricos - Lineal
30
Actuadores
Proyecto de laboratorio 6
31
32
Proyecto de laboratorio 6
Crear un mecanismo seguidor solar utilizando un actuador eleacutectrico y un dos moacutedulos fotovoltaicos colocado en una estructura metaacutelica disentildeada y desarrollada por el equipo
Objetivo Objetivo
Caracteriacutesticas del sistema bull El seguidor tiene que comenzar a moverse desde la salida del sol y parar
hasta la puesta del sol su uacutenico movimiento seraacute del este al oeste y deberaacute regresar a su posicioacuten original para el siguiente diacutea El control deberaacute ser automaacutetico y manual
bull En el control manual se realizaraacute el movimiento del seguidor y seraacute representado con una interfaz graacutefica en Visual Basic mostrando el aacutengulo de inclinacioacuten actual y su posicioacuten
bull Debe enviar la posicioacuten en la que se encuentra el aacutengulo para ser vista en una paacutegina de internet ndash Ver archivo Subir_Valor_BAT en paacutegina robotica-uporg ndash
bull Se deberaacute de registrar la corriente del panel solar y la hora en todo el diacutea ndash Ver documentacioacuten artiacuteculo SENIE 2016 ndash
Proyecto de laboratorio 6
33
Entrega del proyecto bull Tiempo de 1 hora y 30 minutos para entregar el proyecto bull Jueves 1310 se presentaraacute el primer avance ante todo el saloacuten Se
mostraraacute una idea general del proyecto el FTP funcionando y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Lunes 1710 se presentaraacute el segundo avance ante todo el saloacuten Se mostraraacute la estructura metaacutelica el montaje de los sensores y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Jueves 2010 se realizaraacute la sexta entrega bull Documentacioacuten en formato de artiacuteculo IEEE a doble columna entregarla
antes de comenzar la siguiente clase bull Documentacioacuten sin haber aprobado la entrega no se acepta
Temas generales del curso bull Conceptos baacutesicos de la mecatroacutenica
bull Caracteriacutesticas principales de los transductores
bull Sensores y sistemas de medicioacuten
bull Actuadores y mandos
bull Mecanismos para la automatizacioacuten
bull Control por computadora
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Unidad 4 Actuadores y mandos (continuacioacutenhellip)
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Existen tres tipos de actuadores
Neumaacuteticos
Hidraacuteulicos
Eleacutectricos
4
Actuadores
Actuadores
Neumaacuteticos Fuente de
energiacutea aire a presioacuten
Pistones motores vaacutelvulas
Hidraacuteulicos Fuente de
energiacutea fluido
Pistones motores vaacutelvulas
Eleacutectricos Fuente de energiacutea
electricidad
Motores AC DC paso a paso
servomotores
Actuadores eleacutectricos Al estudiar sistemas eleacutectricos que se emplean como actuadores de control deberaacuten tenerse en cuenta los siguientes dispositivos y sistemas
Dispositivos de conmutacioacuten como interruptores mecaacutenicos (relevadores) e interruptores de estado soacutelido (diodos tiristores y transistores) en los que la sentildeal de control enciende o apaga un dispositivo electroacutenico que puede ser un calentador o un motor
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos Dispositivos tipo solenoide en los cuales una corriente que pasa por un solenoide acciona un nuacutecleo de hierro por ejemplo una vaacutelvula neumaacuteticahidraacuteulico operada por solenoide donde la corriente de control que pasa por el solenoide se utiliza para regular el flujo neumaacuteticohidraacuteulico
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos Sistemas motrices por ejemplo motores de DC y AC en los cuales la corriente que pasa por el motor produce una rotacioacuten
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Relevadores El relevador tambieacuten conocido como releacute o relay es un dispositivo electromecaacutenico Estaacuten formados por una bobina y unos contactos los cuales pueden conmutar corriente continua o bien corriente alterna Permite controlar circuitos de salida que posean mayor potencia que los de entrada Al fluir corriente a traveacutes del solenoide se produce un campo magneacutetico que atrae la armadura metaacutelica mueve la varilla de empuje cierra los contactos del interruptor normalmente abierto (NO normally open) y abre los contactos del interruptor normalmente cerrado (NC normally closed)
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Relevadores
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Relevadores Los relevadores se utilizan con frecuencia en sistemas de control Cuando la salida del controlador es relativamente pequentildea y es necesario encender o apagar un elemento final es necesario una corriente mucho maacutes grande por ejemplo la corriente requerida en un motor En tal situacioacuten es posible utilizar relevadores para realizar este control
Una desventaja presente en los releacutes mecaacutenicos estaacute en su vida uacutetil por el sistema mecaacutenico presente en eacutestos Ademaacutes la conmutacioacuten en un releacute mecaacutenico genera transitorios y sobre picos que pueden alterar una medida o dantildear directamente la eficacia en la entrada de un sistema de adquisicioacuten como el Arduinoreg PLCrsquos o Microcontroladores y la salida en sistemas de control
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Relevadores De esta forma debido a que los relevadores son inductivos pueden generar un contra voltaje cuando deja de fluir la corriente de energizacioacuten o cuando sus interruptores de entrada van de un estado alto a uno bajo Como resultado se puede presentar dantildeo en el circuito de conexioacuten Para solucionar el problema se debe de conecta un diodo a traveacutes del relevador asiacute cuando se presente una fuerza electromotriz el diodo protegeraacute el sistema
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores Los motores eleacutectricos con frecuencia se usan como elemento de control final en los sistemas de control por posicioacuten o de velocidad Los motores se pueden clasificar en dos categoriacuteas principales
bull Motores de DC
bull Motores de AC
La mayoriacutea de los motores que se emplean en los sistemas de control modernos son motores de DC
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores Los principios baacutesicos del funcionamiento de un motor son los siguientes
Fuerza sobre un conductor eleacutectrico
Un conductor de longitud l lleva una corriente i en un campo magneacutetico con densidad de flujo B perpendicular al conductor la fuerza ejercida F es igual a Bil
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I
Fuerza F
L
B
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores
119865 = 119861119894119897 ∙ 119904119890119899(120572)
F=Fuerzan en newtons
B= Densidad de flujo magneacutetico1048708(teslas)
i= Corriente eleacutectrica que circula por el conductor1048708(amperes)
l= longitud del conductor
Sen(a)= Seno del aacutengulo que forman los campos B e I1048708
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores Cuando decimos que un campo magneacutetico genera una corriente eleacutectrica en un conductor nos referimos a que aparece una fem (llamada fem inducida) de modo que las cargas del conductor se mueven generando una corriente (corriente inducida)
La ley que explica esta interaccioacuten entre la fuerza electromotriz inducida y el campo magneacutetico es la Ley de Faraday
120576 = minus119889120601119898
119889119905 (119907119900119897119905119904)
En donde fm es el flujo del campo magneacutetico Por tanto para que aparezca una fuerza electromotriz (fem) inducida se debe variar el flujo del campo magneacutetico a traveacutes de la superficie delimitada por el conductor
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores El signo menos de la ley de Faraday indica el sentido que va a llevar la corriente inducida y se conoce como Ley de Lenz
ldquoEl sentido de la corriente inducida es tal que tiende a oponerse a la causa que lo producerdquo
El fenoacutemeno de la induccioacuten magneacutetica constituye el principio baacutesico de los generadores eleacutectricos de ahiacute que cualquier motor es al mismo tiempo un generador
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores En un motor convencional los devanados de alambre se montan en las ranuras de un cilindro de material magneacutetico conocido como armadura Esta armadura esta montada en cojinetes que le permite girar (rotor)
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Actuadores
Devanados
Armadura
Actuadores eleacutectricos - Motores Se monta la armadura en el campo magneacutetico que produciraacuten los polos de campo con los imanes permanentes o electroimanes
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Actuadores
Estator Estator
Rotor
Rotor
Actuadores eleacutectricos - Motores Los extremos del devanado de la armadura se conectan con los segmentos adyacentes de un anillo segmentado conocido como conmutador El contacto eleacutectrico con los segmentos se logra mediante contactos de carboacuten conocidos como escobillas
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Conmutador
Escobillas
Actuadores
Devanados
Actuadores eleacutectricos - Motores Conforme la armadura gira el conmutador invierte la corriente de cada uno de los devanados al desplazarse por los polos de campo
Esto es necesario para que las fuerzas que actuacutean en el devanado sigan actuando en la misma direccioacuten y la rotacioacuten continuacutee La direccioacuten de rotacioacuten del motor de DC se invierte al invertir la corriente de armadura o la corriente de campo
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Actuadores
Conmutador
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Hace antildeos la empresa mastecreg realizoacute un proyecto mecatroacutenico donde se implementoacute un contacto eleacutectrico con escobillas de carboacuten para conmutar corriente alterna y permitir el movimiento superior de un robot de 360deg
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten En los motores de imaacuten permanente los campos del estator son proporcionados mediante imanes permanentes
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Actuadores
Imaacuten permanente
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Los motores de imaacuten permanente no requieren fuente de alimentacioacuten externa y por lo tanto no producen calentamiento
Un motor de imaacuten permanente es maacutes ligero y maacutes pequentildeo que otros motores DC equivalentes debido a que la intensidad del campo del imaacuten permanente es alta
Los motores de imaacuten permanente son faacuteciles de invertir al conmutar la direccioacuten del voltaje aplicado pues la corriente y el campo cambian de direccioacuten soacutelo en el rotor
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Imaacuten permanente
Rotor
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Los motores de imaacuten permanente pueden ser motores con escobillas sin escobillas o de pasos
Motores de imaacuten permanente sin escobillas
Un problema con los motores DC es que requieren un colector y escobillas para invertir en forma perioacutedica la corriente que pasa por cada uno de sus devanados de la armadura
Las escobillas establecen contacto deslizante con el colector las chispas que saltan entre ambos van desgastando las escobillas Por ello las escobillas deben remplazarse de manera perioacutedica y recubrirse el colector Para evitar estos problemas se han disentildeado motores sin escobillas
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
Estos motores consisten en un rotor de imaacuten permanente Un conductor por el que pasa corriente eleacutectrica en un campo magneacutetico experimenta una fuerza asimismo como consecuencia de la tercera ley de Newton el imaacuten tambieacuten experimenta una fuerza opuesta de igual magnitud
En un motor DC convencional el imaacuten esta fijo y los conductores por los que pasa la corriente presentan movimiento En cambio en el motor DC de imaacuten permanente sin escobillas sucede lo contrario los conductores por los que pasa la corriente estaacuten fijos y el imaacuten se mueve
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
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Actuadores
Rotor imaacuten permanente
Devanados Rotor imaacuten permanente
Devanados
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
La corriente que llega a los devanados del estator se conmuta en forma electroacutenica mediante transistores en secuencia alrededor de los devanados la conmutacioacuten se controla con la posicioacuten del rotor de manera que siempre haya fuerzas actuando en el imaacuten provocando que rote en la misma direccioacuten
Los sensores de efecto Hall por lo general se usan para detectar la posicioacuten del rotor e iniciar la conmutacioacuten de los transistores estos sensores se colocan alrededor del estator
Estos motores se utilizan cada vez maacutes cuando se necesita alto rendimiento aunado a una gran confiabilidad y poco mantenimiento Gracias a que no tienen escobillas estos motores no producen ruido y permite alcanzar altas velocidades
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Los actuadores son los dispositivos encargados de efectuar acciones fiacutesicas ordenadas por alguacuten sistema de control
Se le da el nombre de actuadores eleacutectricos cuando se usa la energiacutea eleacutectrica para que se ejecuten sus movimientos Los actuadores eleacutectricos se utilizan para robots sistemas mecatroacutenicos y de control de tamantildeo mediano pues eacutestos no requieren de tanta velocidad ni potencia Los robots sistemas mecatroacutenicos y de control que usan actuadores eleacutectricos se caracterizan por una mayor exactitud y repetitividad
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Un actuador lineal eleacutectrico es un dispositivo que convierte el movimiento de rotacioacuten de un motor de corriente continua de bajo voltaje en movimiento lineal Un actuador lineal eleacutectrico consta de un motor un engranaje y una rosca de eje que incluye una tuerca
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Actuadores
motor
engranaje Rosca sin fin
Actuadores eleacutectricos - Lineal
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Actuadores
Proyecto de laboratorio 6
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Proyecto de laboratorio 6
Crear un mecanismo seguidor solar utilizando un actuador eleacutectrico y un dos moacutedulos fotovoltaicos colocado en una estructura metaacutelica disentildeada y desarrollada por el equipo
Objetivo Objetivo
Caracteriacutesticas del sistema bull El seguidor tiene que comenzar a moverse desde la salida del sol y parar
hasta la puesta del sol su uacutenico movimiento seraacute del este al oeste y deberaacute regresar a su posicioacuten original para el siguiente diacutea El control deberaacute ser automaacutetico y manual
bull En el control manual se realizaraacute el movimiento del seguidor y seraacute representado con una interfaz graacutefica en Visual Basic mostrando el aacutengulo de inclinacioacuten actual y su posicioacuten
bull Debe enviar la posicioacuten en la que se encuentra el aacutengulo para ser vista en una paacutegina de internet ndash Ver archivo Subir_Valor_BAT en paacutegina robotica-uporg ndash
bull Se deberaacute de registrar la corriente del panel solar y la hora en todo el diacutea ndash Ver documentacioacuten artiacuteculo SENIE 2016 ndash
Proyecto de laboratorio 6
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Entrega del proyecto bull Tiempo de 1 hora y 30 minutos para entregar el proyecto bull Jueves 1310 se presentaraacute el primer avance ante todo el saloacuten Se
mostraraacute una idea general del proyecto el FTP funcionando y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Lunes 1710 se presentaraacute el segundo avance ante todo el saloacuten Se mostraraacute la estructura metaacutelica el montaje de los sensores y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Jueves 2010 se realizaraacute la sexta entrega bull Documentacioacuten en formato de artiacuteculo IEEE a doble columna entregarla
antes de comenzar la siguiente clase bull Documentacioacuten sin haber aprobado la entrega no se acepta
Unidad 4 Actuadores y mandos (continuacioacutenhellip)
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Existen tres tipos de actuadores
Neumaacuteticos
Hidraacuteulicos
Eleacutectricos
4
Actuadores
Actuadores
Neumaacuteticos Fuente de
energiacutea aire a presioacuten
Pistones motores vaacutelvulas
Hidraacuteulicos Fuente de
energiacutea fluido
Pistones motores vaacutelvulas
Eleacutectricos Fuente de energiacutea
electricidad
Motores AC DC paso a paso
servomotores
Actuadores eleacutectricos Al estudiar sistemas eleacutectricos que se emplean como actuadores de control deberaacuten tenerse en cuenta los siguientes dispositivos y sistemas
Dispositivos de conmutacioacuten como interruptores mecaacutenicos (relevadores) e interruptores de estado soacutelido (diodos tiristores y transistores) en los que la sentildeal de control enciende o apaga un dispositivo electroacutenico que puede ser un calentador o un motor
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos Dispositivos tipo solenoide en los cuales una corriente que pasa por un solenoide acciona un nuacutecleo de hierro por ejemplo una vaacutelvula neumaacuteticahidraacuteulico operada por solenoide donde la corriente de control que pasa por el solenoide se utiliza para regular el flujo neumaacuteticohidraacuteulico
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos Sistemas motrices por ejemplo motores de DC y AC en los cuales la corriente que pasa por el motor produce una rotacioacuten
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Relevadores El relevador tambieacuten conocido como releacute o relay es un dispositivo electromecaacutenico Estaacuten formados por una bobina y unos contactos los cuales pueden conmutar corriente continua o bien corriente alterna Permite controlar circuitos de salida que posean mayor potencia que los de entrada Al fluir corriente a traveacutes del solenoide se produce un campo magneacutetico que atrae la armadura metaacutelica mueve la varilla de empuje cierra los contactos del interruptor normalmente abierto (NO normally open) y abre los contactos del interruptor normalmente cerrado (NC normally closed)
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Relevadores
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Relevadores Los relevadores se utilizan con frecuencia en sistemas de control Cuando la salida del controlador es relativamente pequentildea y es necesario encender o apagar un elemento final es necesario una corriente mucho maacutes grande por ejemplo la corriente requerida en un motor En tal situacioacuten es posible utilizar relevadores para realizar este control
Una desventaja presente en los releacutes mecaacutenicos estaacute en su vida uacutetil por el sistema mecaacutenico presente en eacutestos Ademaacutes la conmutacioacuten en un releacute mecaacutenico genera transitorios y sobre picos que pueden alterar una medida o dantildear directamente la eficacia en la entrada de un sistema de adquisicioacuten como el Arduinoreg PLCrsquos o Microcontroladores y la salida en sistemas de control
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Relevadores De esta forma debido a que los relevadores son inductivos pueden generar un contra voltaje cuando deja de fluir la corriente de energizacioacuten o cuando sus interruptores de entrada van de un estado alto a uno bajo Como resultado se puede presentar dantildeo en el circuito de conexioacuten Para solucionar el problema se debe de conecta un diodo a traveacutes del relevador asiacute cuando se presente una fuerza electromotriz el diodo protegeraacute el sistema
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores Los motores eleacutectricos con frecuencia se usan como elemento de control final en los sistemas de control por posicioacuten o de velocidad Los motores se pueden clasificar en dos categoriacuteas principales
bull Motores de DC
bull Motores de AC
La mayoriacutea de los motores que se emplean en los sistemas de control modernos son motores de DC
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores Los principios baacutesicos del funcionamiento de un motor son los siguientes
Fuerza sobre un conductor eleacutectrico
Un conductor de longitud l lleva una corriente i en un campo magneacutetico con densidad de flujo B perpendicular al conductor la fuerza ejercida F es igual a Bil
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I
Fuerza F
L
B
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores
119865 = 119861119894119897 ∙ 119904119890119899(120572)
F=Fuerzan en newtons
B= Densidad de flujo magneacutetico1048708(teslas)
i= Corriente eleacutectrica que circula por el conductor1048708(amperes)
l= longitud del conductor
Sen(a)= Seno del aacutengulo que forman los campos B e I1048708
14
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores Cuando decimos que un campo magneacutetico genera una corriente eleacutectrica en un conductor nos referimos a que aparece una fem (llamada fem inducida) de modo que las cargas del conductor se mueven generando una corriente (corriente inducida)
La ley que explica esta interaccioacuten entre la fuerza electromotriz inducida y el campo magneacutetico es la Ley de Faraday
120576 = minus119889120601119898
119889119905 (119907119900119897119905119904)
En donde fm es el flujo del campo magneacutetico Por tanto para que aparezca una fuerza electromotriz (fem) inducida se debe variar el flujo del campo magneacutetico a traveacutes de la superficie delimitada por el conductor
15
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores El signo menos de la ley de Faraday indica el sentido que va a llevar la corriente inducida y se conoce como Ley de Lenz
ldquoEl sentido de la corriente inducida es tal que tiende a oponerse a la causa que lo producerdquo
El fenoacutemeno de la induccioacuten magneacutetica constituye el principio baacutesico de los generadores eleacutectricos de ahiacute que cualquier motor es al mismo tiempo un generador
16
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores En un motor convencional los devanados de alambre se montan en las ranuras de un cilindro de material magneacutetico conocido como armadura Esta armadura esta montada en cojinetes que le permite girar (rotor)
17
Actuadores
Devanados
Armadura
Actuadores eleacutectricos - Motores Se monta la armadura en el campo magneacutetico que produciraacuten los polos de campo con los imanes permanentes o electroimanes
18
Actuadores
Estator Estator
Rotor
Rotor
Actuadores eleacutectricos - Motores Los extremos del devanado de la armadura se conectan con los segmentos adyacentes de un anillo segmentado conocido como conmutador El contacto eleacutectrico con los segmentos se logra mediante contactos de carboacuten conocidos como escobillas
19
Conmutador
Escobillas
Actuadores
Devanados
Actuadores eleacutectricos - Motores Conforme la armadura gira el conmutador invierte la corriente de cada uno de los devanados al desplazarse por los polos de campo
Esto es necesario para que las fuerzas que actuacutean en el devanado sigan actuando en la misma direccioacuten y la rotacioacuten continuacutee La direccioacuten de rotacioacuten del motor de DC se invierte al invertir la corriente de armadura o la corriente de campo
20
Actuadores
Conmutador
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Hace antildeos la empresa mastecreg realizoacute un proyecto mecatroacutenico donde se implementoacute un contacto eleacutectrico con escobillas de carboacuten para conmutar corriente alterna y permitir el movimiento superior de un robot de 360deg
21
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten En los motores de imaacuten permanente los campos del estator son proporcionados mediante imanes permanentes
22
Actuadores
Imaacuten permanente
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Los motores de imaacuten permanente no requieren fuente de alimentacioacuten externa y por lo tanto no producen calentamiento
Un motor de imaacuten permanente es maacutes ligero y maacutes pequentildeo que otros motores DC equivalentes debido a que la intensidad del campo del imaacuten permanente es alta
Los motores de imaacuten permanente son faacuteciles de invertir al conmutar la direccioacuten del voltaje aplicado pues la corriente y el campo cambian de direccioacuten soacutelo en el rotor
23
Imaacuten permanente
Rotor
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Los motores de imaacuten permanente pueden ser motores con escobillas sin escobillas o de pasos
Motores de imaacuten permanente sin escobillas
Un problema con los motores DC es que requieren un colector y escobillas para invertir en forma perioacutedica la corriente que pasa por cada uno de sus devanados de la armadura
Las escobillas establecen contacto deslizante con el colector las chispas que saltan entre ambos van desgastando las escobillas Por ello las escobillas deben remplazarse de manera perioacutedica y recubrirse el colector Para evitar estos problemas se han disentildeado motores sin escobillas
24
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
Estos motores consisten en un rotor de imaacuten permanente Un conductor por el que pasa corriente eleacutectrica en un campo magneacutetico experimenta una fuerza asimismo como consecuencia de la tercera ley de Newton el imaacuten tambieacuten experimenta una fuerza opuesta de igual magnitud
En un motor DC convencional el imaacuten esta fijo y los conductores por los que pasa la corriente presentan movimiento En cambio en el motor DC de imaacuten permanente sin escobillas sucede lo contrario los conductores por los que pasa la corriente estaacuten fijos y el imaacuten se mueve
25
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
26
Actuadores
Rotor imaacuten permanente
Devanados Rotor imaacuten permanente
Devanados
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
La corriente que llega a los devanados del estator se conmuta en forma electroacutenica mediante transistores en secuencia alrededor de los devanados la conmutacioacuten se controla con la posicioacuten del rotor de manera que siempre haya fuerzas actuando en el imaacuten provocando que rote en la misma direccioacuten
Los sensores de efecto Hall por lo general se usan para detectar la posicioacuten del rotor e iniciar la conmutacioacuten de los transistores estos sensores se colocan alrededor del estator
Estos motores se utilizan cada vez maacutes cuando se necesita alto rendimiento aunado a una gran confiabilidad y poco mantenimiento Gracias a que no tienen escobillas estos motores no producen ruido y permite alcanzar altas velocidades
27
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Los actuadores son los dispositivos encargados de efectuar acciones fiacutesicas ordenadas por alguacuten sistema de control
Se le da el nombre de actuadores eleacutectricos cuando se usa la energiacutea eleacutectrica para que se ejecuten sus movimientos Los actuadores eleacutectricos se utilizan para robots sistemas mecatroacutenicos y de control de tamantildeo mediano pues eacutestos no requieren de tanta velocidad ni potencia Los robots sistemas mecatroacutenicos y de control que usan actuadores eleacutectricos se caracterizan por una mayor exactitud y repetitividad
28
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Un actuador lineal eleacutectrico es un dispositivo que convierte el movimiento de rotacioacuten de un motor de corriente continua de bajo voltaje en movimiento lineal Un actuador lineal eleacutectrico consta de un motor un engranaje y una rosca de eje que incluye una tuerca
29
Actuadores
motor
engranaje Rosca sin fin
Actuadores eleacutectricos - Lineal
30
Actuadores
Proyecto de laboratorio 6
31
32
Proyecto de laboratorio 6
Crear un mecanismo seguidor solar utilizando un actuador eleacutectrico y un dos moacutedulos fotovoltaicos colocado en una estructura metaacutelica disentildeada y desarrollada por el equipo
Objetivo Objetivo
Caracteriacutesticas del sistema bull El seguidor tiene que comenzar a moverse desde la salida del sol y parar
hasta la puesta del sol su uacutenico movimiento seraacute del este al oeste y deberaacute regresar a su posicioacuten original para el siguiente diacutea El control deberaacute ser automaacutetico y manual
bull En el control manual se realizaraacute el movimiento del seguidor y seraacute representado con una interfaz graacutefica en Visual Basic mostrando el aacutengulo de inclinacioacuten actual y su posicioacuten
bull Debe enviar la posicioacuten en la que se encuentra el aacutengulo para ser vista en una paacutegina de internet ndash Ver archivo Subir_Valor_BAT en paacutegina robotica-uporg ndash
bull Se deberaacute de registrar la corriente del panel solar y la hora en todo el diacutea ndash Ver documentacioacuten artiacuteculo SENIE 2016 ndash
Proyecto de laboratorio 6
33
Entrega del proyecto bull Tiempo de 1 hora y 30 minutos para entregar el proyecto bull Jueves 1310 se presentaraacute el primer avance ante todo el saloacuten Se
mostraraacute una idea general del proyecto el FTP funcionando y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Lunes 1710 se presentaraacute el segundo avance ante todo el saloacuten Se mostraraacute la estructura metaacutelica el montaje de los sensores y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Jueves 2010 se realizaraacute la sexta entrega bull Documentacioacuten en formato de artiacuteculo IEEE a doble columna entregarla
antes de comenzar la siguiente clase bull Documentacioacuten sin haber aprobado la entrega no se acepta
Existen tres tipos de actuadores
Neumaacuteticos
Hidraacuteulicos
Eleacutectricos
4
Actuadores
Actuadores
Neumaacuteticos Fuente de
energiacutea aire a presioacuten
Pistones motores vaacutelvulas
Hidraacuteulicos Fuente de
energiacutea fluido
Pistones motores vaacutelvulas
Eleacutectricos Fuente de energiacutea
electricidad
Motores AC DC paso a paso
servomotores
Actuadores eleacutectricos Al estudiar sistemas eleacutectricos que se emplean como actuadores de control deberaacuten tenerse en cuenta los siguientes dispositivos y sistemas
Dispositivos de conmutacioacuten como interruptores mecaacutenicos (relevadores) e interruptores de estado soacutelido (diodos tiristores y transistores) en los que la sentildeal de control enciende o apaga un dispositivo electroacutenico que puede ser un calentador o un motor
5
Actuadores
Actuadores eleacutectricos Dispositivos tipo solenoide en los cuales una corriente que pasa por un solenoide acciona un nuacutecleo de hierro por ejemplo una vaacutelvula neumaacuteticahidraacuteulico operada por solenoide donde la corriente de control que pasa por el solenoide se utiliza para regular el flujo neumaacuteticohidraacuteulico
6
Actuadores
Actuadores eleacutectricos Sistemas motrices por ejemplo motores de DC y AC en los cuales la corriente que pasa por el motor produce una rotacioacuten
7
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Relevadores El relevador tambieacuten conocido como releacute o relay es un dispositivo electromecaacutenico Estaacuten formados por una bobina y unos contactos los cuales pueden conmutar corriente continua o bien corriente alterna Permite controlar circuitos de salida que posean mayor potencia que los de entrada Al fluir corriente a traveacutes del solenoide se produce un campo magneacutetico que atrae la armadura metaacutelica mueve la varilla de empuje cierra los contactos del interruptor normalmente abierto (NO normally open) y abre los contactos del interruptor normalmente cerrado (NC normally closed)
8
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Relevadores
9
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Relevadores Los relevadores se utilizan con frecuencia en sistemas de control Cuando la salida del controlador es relativamente pequentildea y es necesario encender o apagar un elemento final es necesario una corriente mucho maacutes grande por ejemplo la corriente requerida en un motor En tal situacioacuten es posible utilizar relevadores para realizar este control
Una desventaja presente en los releacutes mecaacutenicos estaacute en su vida uacutetil por el sistema mecaacutenico presente en eacutestos Ademaacutes la conmutacioacuten en un releacute mecaacutenico genera transitorios y sobre picos que pueden alterar una medida o dantildear directamente la eficacia en la entrada de un sistema de adquisicioacuten como el Arduinoreg PLCrsquos o Microcontroladores y la salida en sistemas de control
10
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Relevadores De esta forma debido a que los relevadores son inductivos pueden generar un contra voltaje cuando deja de fluir la corriente de energizacioacuten o cuando sus interruptores de entrada van de un estado alto a uno bajo Como resultado se puede presentar dantildeo en el circuito de conexioacuten Para solucionar el problema se debe de conecta un diodo a traveacutes del relevador asiacute cuando se presente una fuerza electromotriz el diodo protegeraacute el sistema
11
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores Los motores eleacutectricos con frecuencia se usan como elemento de control final en los sistemas de control por posicioacuten o de velocidad Los motores se pueden clasificar en dos categoriacuteas principales
bull Motores de DC
bull Motores de AC
La mayoriacutea de los motores que se emplean en los sistemas de control modernos son motores de DC
12
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores Los principios baacutesicos del funcionamiento de un motor son los siguientes
Fuerza sobre un conductor eleacutectrico
Un conductor de longitud l lleva una corriente i en un campo magneacutetico con densidad de flujo B perpendicular al conductor la fuerza ejercida F es igual a Bil
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I
Fuerza F
L
B
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores
119865 = 119861119894119897 ∙ 119904119890119899(120572)
F=Fuerzan en newtons
B= Densidad de flujo magneacutetico1048708(teslas)
i= Corriente eleacutectrica que circula por el conductor1048708(amperes)
l= longitud del conductor
Sen(a)= Seno del aacutengulo que forman los campos B e I1048708
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores Cuando decimos que un campo magneacutetico genera una corriente eleacutectrica en un conductor nos referimos a que aparece una fem (llamada fem inducida) de modo que las cargas del conductor se mueven generando una corriente (corriente inducida)
La ley que explica esta interaccioacuten entre la fuerza electromotriz inducida y el campo magneacutetico es la Ley de Faraday
120576 = minus119889120601119898
119889119905 (119907119900119897119905119904)
En donde fm es el flujo del campo magneacutetico Por tanto para que aparezca una fuerza electromotriz (fem) inducida se debe variar el flujo del campo magneacutetico a traveacutes de la superficie delimitada por el conductor
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores El signo menos de la ley de Faraday indica el sentido que va a llevar la corriente inducida y se conoce como Ley de Lenz
ldquoEl sentido de la corriente inducida es tal que tiende a oponerse a la causa que lo producerdquo
El fenoacutemeno de la induccioacuten magneacutetica constituye el principio baacutesico de los generadores eleacutectricos de ahiacute que cualquier motor es al mismo tiempo un generador
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores En un motor convencional los devanados de alambre se montan en las ranuras de un cilindro de material magneacutetico conocido como armadura Esta armadura esta montada en cojinetes que le permite girar (rotor)
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Actuadores
Devanados
Armadura
Actuadores eleacutectricos - Motores Se monta la armadura en el campo magneacutetico que produciraacuten los polos de campo con los imanes permanentes o electroimanes
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Actuadores
Estator Estator
Rotor
Rotor
Actuadores eleacutectricos - Motores Los extremos del devanado de la armadura se conectan con los segmentos adyacentes de un anillo segmentado conocido como conmutador El contacto eleacutectrico con los segmentos se logra mediante contactos de carboacuten conocidos como escobillas
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Conmutador
Escobillas
Actuadores
Devanados
Actuadores eleacutectricos - Motores Conforme la armadura gira el conmutador invierte la corriente de cada uno de los devanados al desplazarse por los polos de campo
Esto es necesario para que las fuerzas que actuacutean en el devanado sigan actuando en la misma direccioacuten y la rotacioacuten continuacutee La direccioacuten de rotacioacuten del motor de DC se invierte al invertir la corriente de armadura o la corriente de campo
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Actuadores
Conmutador
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Hace antildeos la empresa mastecreg realizoacute un proyecto mecatroacutenico donde se implementoacute un contacto eleacutectrico con escobillas de carboacuten para conmutar corriente alterna y permitir el movimiento superior de un robot de 360deg
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten En los motores de imaacuten permanente los campos del estator son proporcionados mediante imanes permanentes
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Actuadores
Imaacuten permanente
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Los motores de imaacuten permanente no requieren fuente de alimentacioacuten externa y por lo tanto no producen calentamiento
Un motor de imaacuten permanente es maacutes ligero y maacutes pequentildeo que otros motores DC equivalentes debido a que la intensidad del campo del imaacuten permanente es alta
Los motores de imaacuten permanente son faacuteciles de invertir al conmutar la direccioacuten del voltaje aplicado pues la corriente y el campo cambian de direccioacuten soacutelo en el rotor
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Imaacuten permanente
Rotor
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Los motores de imaacuten permanente pueden ser motores con escobillas sin escobillas o de pasos
Motores de imaacuten permanente sin escobillas
Un problema con los motores DC es que requieren un colector y escobillas para invertir en forma perioacutedica la corriente que pasa por cada uno de sus devanados de la armadura
Las escobillas establecen contacto deslizante con el colector las chispas que saltan entre ambos van desgastando las escobillas Por ello las escobillas deben remplazarse de manera perioacutedica y recubrirse el colector Para evitar estos problemas se han disentildeado motores sin escobillas
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
Estos motores consisten en un rotor de imaacuten permanente Un conductor por el que pasa corriente eleacutectrica en un campo magneacutetico experimenta una fuerza asimismo como consecuencia de la tercera ley de Newton el imaacuten tambieacuten experimenta una fuerza opuesta de igual magnitud
En un motor DC convencional el imaacuten esta fijo y los conductores por los que pasa la corriente presentan movimiento En cambio en el motor DC de imaacuten permanente sin escobillas sucede lo contrario los conductores por los que pasa la corriente estaacuten fijos y el imaacuten se mueve
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
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Actuadores
Rotor imaacuten permanente
Devanados Rotor imaacuten permanente
Devanados
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
La corriente que llega a los devanados del estator se conmuta en forma electroacutenica mediante transistores en secuencia alrededor de los devanados la conmutacioacuten se controla con la posicioacuten del rotor de manera que siempre haya fuerzas actuando en el imaacuten provocando que rote en la misma direccioacuten
Los sensores de efecto Hall por lo general se usan para detectar la posicioacuten del rotor e iniciar la conmutacioacuten de los transistores estos sensores se colocan alrededor del estator
Estos motores se utilizan cada vez maacutes cuando se necesita alto rendimiento aunado a una gran confiabilidad y poco mantenimiento Gracias a que no tienen escobillas estos motores no producen ruido y permite alcanzar altas velocidades
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Los actuadores son los dispositivos encargados de efectuar acciones fiacutesicas ordenadas por alguacuten sistema de control
Se le da el nombre de actuadores eleacutectricos cuando se usa la energiacutea eleacutectrica para que se ejecuten sus movimientos Los actuadores eleacutectricos se utilizan para robots sistemas mecatroacutenicos y de control de tamantildeo mediano pues eacutestos no requieren de tanta velocidad ni potencia Los robots sistemas mecatroacutenicos y de control que usan actuadores eleacutectricos se caracterizan por una mayor exactitud y repetitividad
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Un actuador lineal eleacutectrico es un dispositivo que convierte el movimiento de rotacioacuten de un motor de corriente continua de bajo voltaje en movimiento lineal Un actuador lineal eleacutectrico consta de un motor un engranaje y una rosca de eje que incluye una tuerca
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Actuadores
motor
engranaje Rosca sin fin
Actuadores eleacutectricos - Lineal
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Actuadores
Proyecto de laboratorio 6
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Proyecto de laboratorio 6
Crear un mecanismo seguidor solar utilizando un actuador eleacutectrico y un dos moacutedulos fotovoltaicos colocado en una estructura metaacutelica disentildeada y desarrollada por el equipo
Objetivo Objetivo
Caracteriacutesticas del sistema bull El seguidor tiene que comenzar a moverse desde la salida del sol y parar
hasta la puesta del sol su uacutenico movimiento seraacute del este al oeste y deberaacute regresar a su posicioacuten original para el siguiente diacutea El control deberaacute ser automaacutetico y manual
bull En el control manual se realizaraacute el movimiento del seguidor y seraacute representado con una interfaz graacutefica en Visual Basic mostrando el aacutengulo de inclinacioacuten actual y su posicioacuten
bull Debe enviar la posicioacuten en la que se encuentra el aacutengulo para ser vista en una paacutegina de internet ndash Ver archivo Subir_Valor_BAT en paacutegina robotica-uporg ndash
bull Se deberaacute de registrar la corriente del panel solar y la hora en todo el diacutea ndash Ver documentacioacuten artiacuteculo SENIE 2016 ndash
Proyecto de laboratorio 6
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Entrega del proyecto bull Tiempo de 1 hora y 30 minutos para entregar el proyecto bull Jueves 1310 se presentaraacute el primer avance ante todo el saloacuten Se
mostraraacute una idea general del proyecto el FTP funcionando y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Lunes 1710 se presentaraacute el segundo avance ante todo el saloacuten Se mostraraacute la estructura metaacutelica el montaje de los sensores y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Jueves 2010 se realizaraacute la sexta entrega bull Documentacioacuten en formato de artiacuteculo IEEE a doble columna entregarla
antes de comenzar la siguiente clase bull Documentacioacuten sin haber aprobado la entrega no se acepta
Actuadores eleacutectricos Al estudiar sistemas eleacutectricos que se emplean como actuadores de control deberaacuten tenerse en cuenta los siguientes dispositivos y sistemas
Dispositivos de conmutacioacuten como interruptores mecaacutenicos (relevadores) e interruptores de estado soacutelido (diodos tiristores y transistores) en los que la sentildeal de control enciende o apaga un dispositivo electroacutenico que puede ser un calentador o un motor
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos Dispositivos tipo solenoide en los cuales una corriente que pasa por un solenoide acciona un nuacutecleo de hierro por ejemplo una vaacutelvula neumaacuteticahidraacuteulico operada por solenoide donde la corriente de control que pasa por el solenoide se utiliza para regular el flujo neumaacuteticohidraacuteulico
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos Sistemas motrices por ejemplo motores de DC y AC en los cuales la corriente que pasa por el motor produce una rotacioacuten
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Relevadores El relevador tambieacuten conocido como releacute o relay es un dispositivo electromecaacutenico Estaacuten formados por una bobina y unos contactos los cuales pueden conmutar corriente continua o bien corriente alterna Permite controlar circuitos de salida que posean mayor potencia que los de entrada Al fluir corriente a traveacutes del solenoide se produce un campo magneacutetico que atrae la armadura metaacutelica mueve la varilla de empuje cierra los contactos del interruptor normalmente abierto (NO normally open) y abre los contactos del interruptor normalmente cerrado (NC normally closed)
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Relevadores
9
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Relevadores Los relevadores se utilizan con frecuencia en sistemas de control Cuando la salida del controlador es relativamente pequentildea y es necesario encender o apagar un elemento final es necesario una corriente mucho maacutes grande por ejemplo la corriente requerida en un motor En tal situacioacuten es posible utilizar relevadores para realizar este control
Una desventaja presente en los releacutes mecaacutenicos estaacute en su vida uacutetil por el sistema mecaacutenico presente en eacutestos Ademaacutes la conmutacioacuten en un releacute mecaacutenico genera transitorios y sobre picos que pueden alterar una medida o dantildear directamente la eficacia en la entrada de un sistema de adquisicioacuten como el Arduinoreg PLCrsquos o Microcontroladores y la salida en sistemas de control
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Relevadores De esta forma debido a que los relevadores son inductivos pueden generar un contra voltaje cuando deja de fluir la corriente de energizacioacuten o cuando sus interruptores de entrada van de un estado alto a uno bajo Como resultado se puede presentar dantildeo en el circuito de conexioacuten Para solucionar el problema se debe de conecta un diodo a traveacutes del relevador asiacute cuando se presente una fuerza electromotriz el diodo protegeraacute el sistema
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores Los motores eleacutectricos con frecuencia se usan como elemento de control final en los sistemas de control por posicioacuten o de velocidad Los motores se pueden clasificar en dos categoriacuteas principales
bull Motores de DC
bull Motores de AC
La mayoriacutea de los motores que se emplean en los sistemas de control modernos son motores de DC
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores Los principios baacutesicos del funcionamiento de un motor son los siguientes
Fuerza sobre un conductor eleacutectrico
Un conductor de longitud l lleva una corriente i en un campo magneacutetico con densidad de flujo B perpendicular al conductor la fuerza ejercida F es igual a Bil
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I
Fuerza F
L
B
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores
119865 = 119861119894119897 ∙ 119904119890119899(120572)
F=Fuerzan en newtons
B= Densidad de flujo magneacutetico1048708(teslas)
i= Corriente eleacutectrica que circula por el conductor1048708(amperes)
l= longitud del conductor
Sen(a)= Seno del aacutengulo que forman los campos B e I1048708
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores Cuando decimos que un campo magneacutetico genera una corriente eleacutectrica en un conductor nos referimos a que aparece una fem (llamada fem inducida) de modo que las cargas del conductor se mueven generando una corriente (corriente inducida)
La ley que explica esta interaccioacuten entre la fuerza electromotriz inducida y el campo magneacutetico es la Ley de Faraday
120576 = minus119889120601119898
119889119905 (119907119900119897119905119904)
En donde fm es el flujo del campo magneacutetico Por tanto para que aparezca una fuerza electromotriz (fem) inducida se debe variar el flujo del campo magneacutetico a traveacutes de la superficie delimitada por el conductor
15
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores El signo menos de la ley de Faraday indica el sentido que va a llevar la corriente inducida y se conoce como Ley de Lenz
ldquoEl sentido de la corriente inducida es tal que tiende a oponerse a la causa que lo producerdquo
El fenoacutemeno de la induccioacuten magneacutetica constituye el principio baacutesico de los generadores eleacutectricos de ahiacute que cualquier motor es al mismo tiempo un generador
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores En un motor convencional los devanados de alambre se montan en las ranuras de un cilindro de material magneacutetico conocido como armadura Esta armadura esta montada en cojinetes que le permite girar (rotor)
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Actuadores
Devanados
Armadura
Actuadores eleacutectricos - Motores Se monta la armadura en el campo magneacutetico que produciraacuten los polos de campo con los imanes permanentes o electroimanes
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Actuadores
Estator Estator
Rotor
Rotor
Actuadores eleacutectricos - Motores Los extremos del devanado de la armadura se conectan con los segmentos adyacentes de un anillo segmentado conocido como conmutador El contacto eleacutectrico con los segmentos se logra mediante contactos de carboacuten conocidos como escobillas
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Conmutador
Escobillas
Actuadores
Devanados
Actuadores eleacutectricos - Motores Conforme la armadura gira el conmutador invierte la corriente de cada uno de los devanados al desplazarse por los polos de campo
Esto es necesario para que las fuerzas que actuacutean en el devanado sigan actuando en la misma direccioacuten y la rotacioacuten continuacutee La direccioacuten de rotacioacuten del motor de DC se invierte al invertir la corriente de armadura o la corriente de campo
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Actuadores
Conmutador
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Hace antildeos la empresa mastecreg realizoacute un proyecto mecatroacutenico donde se implementoacute un contacto eleacutectrico con escobillas de carboacuten para conmutar corriente alterna y permitir el movimiento superior de un robot de 360deg
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten En los motores de imaacuten permanente los campos del estator son proporcionados mediante imanes permanentes
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Actuadores
Imaacuten permanente
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Los motores de imaacuten permanente no requieren fuente de alimentacioacuten externa y por lo tanto no producen calentamiento
Un motor de imaacuten permanente es maacutes ligero y maacutes pequentildeo que otros motores DC equivalentes debido a que la intensidad del campo del imaacuten permanente es alta
Los motores de imaacuten permanente son faacuteciles de invertir al conmutar la direccioacuten del voltaje aplicado pues la corriente y el campo cambian de direccioacuten soacutelo en el rotor
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Imaacuten permanente
Rotor
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Los motores de imaacuten permanente pueden ser motores con escobillas sin escobillas o de pasos
Motores de imaacuten permanente sin escobillas
Un problema con los motores DC es que requieren un colector y escobillas para invertir en forma perioacutedica la corriente que pasa por cada uno de sus devanados de la armadura
Las escobillas establecen contacto deslizante con el colector las chispas que saltan entre ambos van desgastando las escobillas Por ello las escobillas deben remplazarse de manera perioacutedica y recubrirse el colector Para evitar estos problemas se han disentildeado motores sin escobillas
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
Estos motores consisten en un rotor de imaacuten permanente Un conductor por el que pasa corriente eleacutectrica en un campo magneacutetico experimenta una fuerza asimismo como consecuencia de la tercera ley de Newton el imaacuten tambieacuten experimenta una fuerza opuesta de igual magnitud
En un motor DC convencional el imaacuten esta fijo y los conductores por los que pasa la corriente presentan movimiento En cambio en el motor DC de imaacuten permanente sin escobillas sucede lo contrario los conductores por los que pasa la corriente estaacuten fijos y el imaacuten se mueve
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
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Actuadores
Rotor imaacuten permanente
Devanados Rotor imaacuten permanente
Devanados
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
La corriente que llega a los devanados del estator se conmuta en forma electroacutenica mediante transistores en secuencia alrededor de los devanados la conmutacioacuten se controla con la posicioacuten del rotor de manera que siempre haya fuerzas actuando en el imaacuten provocando que rote en la misma direccioacuten
Los sensores de efecto Hall por lo general se usan para detectar la posicioacuten del rotor e iniciar la conmutacioacuten de los transistores estos sensores se colocan alrededor del estator
Estos motores se utilizan cada vez maacutes cuando se necesita alto rendimiento aunado a una gran confiabilidad y poco mantenimiento Gracias a que no tienen escobillas estos motores no producen ruido y permite alcanzar altas velocidades
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Los actuadores son los dispositivos encargados de efectuar acciones fiacutesicas ordenadas por alguacuten sistema de control
Se le da el nombre de actuadores eleacutectricos cuando se usa la energiacutea eleacutectrica para que se ejecuten sus movimientos Los actuadores eleacutectricos se utilizan para robots sistemas mecatroacutenicos y de control de tamantildeo mediano pues eacutestos no requieren de tanta velocidad ni potencia Los robots sistemas mecatroacutenicos y de control que usan actuadores eleacutectricos se caracterizan por una mayor exactitud y repetitividad
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Un actuador lineal eleacutectrico es un dispositivo que convierte el movimiento de rotacioacuten de un motor de corriente continua de bajo voltaje en movimiento lineal Un actuador lineal eleacutectrico consta de un motor un engranaje y una rosca de eje que incluye una tuerca
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Actuadores
motor
engranaje Rosca sin fin
Actuadores eleacutectricos - Lineal
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Actuadores
Proyecto de laboratorio 6
31
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Proyecto de laboratorio 6
Crear un mecanismo seguidor solar utilizando un actuador eleacutectrico y un dos moacutedulos fotovoltaicos colocado en una estructura metaacutelica disentildeada y desarrollada por el equipo
Objetivo Objetivo
Caracteriacutesticas del sistema bull El seguidor tiene que comenzar a moverse desde la salida del sol y parar
hasta la puesta del sol su uacutenico movimiento seraacute del este al oeste y deberaacute regresar a su posicioacuten original para el siguiente diacutea El control deberaacute ser automaacutetico y manual
bull En el control manual se realizaraacute el movimiento del seguidor y seraacute representado con una interfaz graacutefica en Visual Basic mostrando el aacutengulo de inclinacioacuten actual y su posicioacuten
bull Debe enviar la posicioacuten en la que se encuentra el aacutengulo para ser vista en una paacutegina de internet ndash Ver archivo Subir_Valor_BAT en paacutegina robotica-uporg ndash
bull Se deberaacute de registrar la corriente del panel solar y la hora en todo el diacutea ndash Ver documentacioacuten artiacuteculo SENIE 2016 ndash
Proyecto de laboratorio 6
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Entrega del proyecto bull Tiempo de 1 hora y 30 minutos para entregar el proyecto bull Jueves 1310 se presentaraacute el primer avance ante todo el saloacuten Se
mostraraacute una idea general del proyecto el FTP funcionando y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Lunes 1710 se presentaraacute el segundo avance ante todo el saloacuten Se mostraraacute la estructura metaacutelica el montaje de los sensores y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Jueves 2010 se realizaraacute la sexta entrega bull Documentacioacuten en formato de artiacuteculo IEEE a doble columna entregarla
antes de comenzar la siguiente clase bull Documentacioacuten sin haber aprobado la entrega no se acepta
Actuadores eleacutectricos Dispositivos tipo solenoide en los cuales una corriente que pasa por un solenoide acciona un nuacutecleo de hierro por ejemplo una vaacutelvula neumaacuteticahidraacuteulico operada por solenoide donde la corriente de control que pasa por el solenoide se utiliza para regular el flujo neumaacuteticohidraacuteulico
6
Actuadores
Actuadores eleacutectricos Sistemas motrices por ejemplo motores de DC y AC en los cuales la corriente que pasa por el motor produce una rotacioacuten
7
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Relevadores El relevador tambieacuten conocido como releacute o relay es un dispositivo electromecaacutenico Estaacuten formados por una bobina y unos contactos los cuales pueden conmutar corriente continua o bien corriente alterna Permite controlar circuitos de salida que posean mayor potencia que los de entrada Al fluir corriente a traveacutes del solenoide se produce un campo magneacutetico que atrae la armadura metaacutelica mueve la varilla de empuje cierra los contactos del interruptor normalmente abierto (NO normally open) y abre los contactos del interruptor normalmente cerrado (NC normally closed)
8
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Relevadores
9
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Relevadores Los relevadores se utilizan con frecuencia en sistemas de control Cuando la salida del controlador es relativamente pequentildea y es necesario encender o apagar un elemento final es necesario una corriente mucho maacutes grande por ejemplo la corriente requerida en un motor En tal situacioacuten es posible utilizar relevadores para realizar este control
Una desventaja presente en los releacutes mecaacutenicos estaacute en su vida uacutetil por el sistema mecaacutenico presente en eacutestos Ademaacutes la conmutacioacuten en un releacute mecaacutenico genera transitorios y sobre picos que pueden alterar una medida o dantildear directamente la eficacia en la entrada de un sistema de adquisicioacuten como el Arduinoreg PLCrsquos o Microcontroladores y la salida en sistemas de control
10
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Relevadores De esta forma debido a que los relevadores son inductivos pueden generar un contra voltaje cuando deja de fluir la corriente de energizacioacuten o cuando sus interruptores de entrada van de un estado alto a uno bajo Como resultado se puede presentar dantildeo en el circuito de conexioacuten Para solucionar el problema se debe de conecta un diodo a traveacutes del relevador asiacute cuando se presente una fuerza electromotriz el diodo protegeraacute el sistema
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores Los motores eleacutectricos con frecuencia se usan como elemento de control final en los sistemas de control por posicioacuten o de velocidad Los motores se pueden clasificar en dos categoriacuteas principales
bull Motores de DC
bull Motores de AC
La mayoriacutea de los motores que se emplean en los sistemas de control modernos son motores de DC
12
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores Los principios baacutesicos del funcionamiento de un motor son los siguientes
Fuerza sobre un conductor eleacutectrico
Un conductor de longitud l lleva una corriente i en un campo magneacutetico con densidad de flujo B perpendicular al conductor la fuerza ejercida F es igual a Bil
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I
Fuerza F
L
B
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores
119865 = 119861119894119897 ∙ 119904119890119899(120572)
F=Fuerzan en newtons
B= Densidad de flujo magneacutetico1048708(teslas)
i= Corriente eleacutectrica que circula por el conductor1048708(amperes)
l= longitud del conductor
Sen(a)= Seno del aacutengulo que forman los campos B e I1048708
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores Cuando decimos que un campo magneacutetico genera una corriente eleacutectrica en un conductor nos referimos a que aparece una fem (llamada fem inducida) de modo que las cargas del conductor se mueven generando una corriente (corriente inducida)
La ley que explica esta interaccioacuten entre la fuerza electromotriz inducida y el campo magneacutetico es la Ley de Faraday
120576 = minus119889120601119898
119889119905 (119907119900119897119905119904)
En donde fm es el flujo del campo magneacutetico Por tanto para que aparezca una fuerza electromotriz (fem) inducida se debe variar el flujo del campo magneacutetico a traveacutes de la superficie delimitada por el conductor
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores El signo menos de la ley de Faraday indica el sentido que va a llevar la corriente inducida y se conoce como Ley de Lenz
ldquoEl sentido de la corriente inducida es tal que tiende a oponerse a la causa que lo producerdquo
El fenoacutemeno de la induccioacuten magneacutetica constituye el principio baacutesico de los generadores eleacutectricos de ahiacute que cualquier motor es al mismo tiempo un generador
16
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores En un motor convencional los devanados de alambre se montan en las ranuras de un cilindro de material magneacutetico conocido como armadura Esta armadura esta montada en cojinetes que le permite girar (rotor)
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Actuadores
Devanados
Armadura
Actuadores eleacutectricos - Motores Se monta la armadura en el campo magneacutetico que produciraacuten los polos de campo con los imanes permanentes o electroimanes
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Actuadores
Estator Estator
Rotor
Rotor
Actuadores eleacutectricos - Motores Los extremos del devanado de la armadura se conectan con los segmentos adyacentes de un anillo segmentado conocido como conmutador El contacto eleacutectrico con los segmentos se logra mediante contactos de carboacuten conocidos como escobillas
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Conmutador
Escobillas
Actuadores
Devanados
Actuadores eleacutectricos - Motores Conforme la armadura gira el conmutador invierte la corriente de cada uno de los devanados al desplazarse por los polos de campo
Esto es necesario para que las fuerzas que actuacutean en el devanado sigan actuando en la misma direccioacuten y la rotacioacuten continuacutee La direccioacuten de rotacioacuten del motor de DC se invierte al invertir la corriente de armadura o la corriente de campo
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Actuadores
Conmutador
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Hace antildeos la empresa mastecreg realizoacute un proyecto mecatroacutenico donde se implementoacute un contacto eleacutectrico con escobillas de carboacuten para conmutar corriente alterna y permitir el movimiento superior de un robot de 360deg
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten En los motores de imaacuten permanente los campos del estator son proporcionados mediante imanes permanentes
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Actuadores
Imaacuten permanente
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Los motores de imaacuten permanente no requieren fuente de alimentacioacuten externa y por lo tanto no producen calentamiento
Un motor de imaacuten permanente es maacutes ligero y maacutes pequentildeo que otros motores DC equivalentes debido a que la intensidad del campo del imaacuten permanente es alta
Los motores de imaacuten permanente son faacuteciles de invertir al conmutar la direccioacuten del voltaje aplicado pues la corriente y el campo cambian de direccioacuten soacutelo en el rotor
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Imaacuten permanente
Rotor
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Los motores de imaacuten permanente pueden ser motores con escobillas sin escobillas o de pasos
Motores de imaacuten permanente sin escobillas
Un problema con los motores DC es que requieren un colector y escobillas para invertir en forma perioacutedica la corriente que pasa por cada uno de sus devanados de la armadura
Las escobillas establecen contacto deslizante con el colector las chispas que saltan entre ambos van desgastando las escobillas Por ello las escobillas deben remplazarse de manera perioacutedica y recubrirse el colector Para evitar estos problemas se han disentildeado motores sin escobillas
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
Estos motores consisten en un rotor de imaacuten permanente Un conductor por el que pasa corriente eleacutectrica en un campo magneacutetico experimenta una fuerza asimismo como consecuencia de la tercera ley de Newton el imaacuten tambieacuten experimenta una fuerza opuesta de igual magnitud
En un motor DC convencional el imaacuten esta fijo y los conductores por los que pasa la corriente presentan movimiento En cambio en el motor DC de imaacuten permanente sin escobillas sucede lo contrario los conductores por los que pasa la corriente estaacuten fijos y el imaacuten se mueve
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
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Actuadores
Rotor imaacuten permanente
Devanados Rotor imaacuten permanente
Devanados
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
La corriente que llega a los devanados del estator se conmuta en forma electroacutenica mediante transistores en secuencia alrededor de los devanados la conmutacioacuten se controla con la posicioacuten del rotor de manera que siempre haya fuerzas actuando en el imaacuten provocando que rote en la misma direccioacuten
Los sensores de efecto Hall por lo general se usan para detectar la posicioacuten del rotor e iniciar la conmutacioacuten de los transistores estos sensores se colocan alrededor del estator
Estos motores se utilizan cada vez maacutes cuando se necesita alto rendimiento aunado a una gran confiabilidad y poco mantenimiento Gracias a que no tienen escobillas estos motores no producen ruido y permite alcanzar altas velocidades
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Los actuadores son los dispositivos encargados de efectuar acciones fiacutesicas ordenadas por alguacuten sistema de control
Se le da el nombre de actuadores eleacutectricos cuando se usa la energiacutea eleacutectrica para que se ejecuten sus movimientos Los actuadores eleacutectricos se utilizan para robots sistemas mecatroacutenicos y de control de tamantildeo mediano pues eacutestos no requieren de tanta velocidad ni potencia Los robots sistemas mecatroacutenicos y de control que usan actuadores eleacutectricos se caracterizan por una mayor exactitud y repetitividad
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Un actuador lineal eleacutectrico es un dispositivo que convierte el movimiento de rotacioacuten de un motor de corriente continua de bajo voltaje en movimiento lineal Un actuador lineal eleacutectrico consta de un motor un engranaje y una rosca de eje que incluye una tuerca
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Actuadores
motor
engranaje Rosca sin fin
Actuadores eleacutectricos - Lineal
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Actuadores
Proyecto de laboratorio 6
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Proyecto de laboratorio 6
Crear un mecanismo seguidor solar utilizando un actuador eleacutectrico y un dos moacutedulos fotovoltaicos colocado en una estructura metaacutelica disentildeada y desarrollada por el equipo
Objetivo Objetivo
Caracteriacutesticas del sistema bull El seguidor tiene que comenzar a moverse desde la salida del sol y parar
hasta la puesta del sol su uacutenico movimiento seraacute del este al oeste y deberaacute regresar a su posicioacuten original para el siguiente diacutea El control deberaacute ser automaacutetico y manual
bull En el control manual se realizaraacute el movimiento del seguidor y seraacute representado con una interfaz graacutefica en Visual Basic mostrando el aacutengulo de inclinacioacuten actual y su posicioacuten
bull Debe enviar la posicioacuten en la que se encuentra el aacutengulo para ser vista en una paacutegina de internet ndash Ver archivo Subir_Valor_BAT en paacutegina robotica-uporg ndash
bull Se deberaacute de registrar la corriente del panel solar y la hora en todo el diacutea ndash Ver documentacioacuten artiacuteculo SENIE 2016 ndash
Proyecto de laboratorio 6
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Entrega del proyecto bull Tiempo de 1 hora y 30 minutos para entregar el proyecto bull Jueves 1310 se presentaraacute el primer avance ante todo el saloacuten Se
mostraraacute una idea general del proyecto el FTP funcionando y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Lunes 1710 se presentaraacute el segundo avance ante todo el saloacuten Se mostraraacute la estructura metaacutelica el montaje de los sensores y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Jueves 2010 se realizaraacute la sexta entrega bull Documentacioacuten en formato de artiacuteculo IEEE a doble columna entregarla
antes de comenzar la siguiente clase bull Documentacioacuten sin haber aprobado la entrega no se acepta
Actuadores eleacutectricos Sistemas motrices por ejemplo motores de DC y AC en los cuales la corriente que pasa por el motor produce una rotacioacuten
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Relevadores El relevador tambieacuten conocido como releacute o relay es un dispositivo electromecaacutenico Estaacuten formados por una bobina y unos contactos los cuales pueden conmutar corriente continua o bien corriente alterna Permite controlar circuitos de salida que posean mayor potencia que los de entrada Al fluir corriente a traveacutes del solenoide se produce un campo magneacutetico que atrae la armadura metaacutelica mueve la varilla de empuje cierra los contactos del interruptor normalmente abierto (NO normally open) y abre los contactos del interruptor normalmente cerrado (NC normally closed)
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Relevadores
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Relevadores Los relevadores se utilizan con frecuencia en sistemas de control Cuando la salida del controlador es relativamente pequentildea y es necesario encender o apagar un elemento final es necesario una corriente mucho maacutes grande por ejemplo la corriente requerida en un motor En tal situacioacuten es posible utilizar relevadores para realizar este control
Una desventaja presente en los releacutes mecaacutenicos estaacute en su vida uacutetil por el sistema mecaacutenico presente en eacutestos Ademaacutes la conmutacioacuten en un releacute mecaacutenico genera transitorios y sobre picos que pueden alterar una medida o dantildear directamente la eficacia en la entrada de un sistema de adquisicioacuten como el Arduinoreg PLCrsquos o Microcontroladores y la salida en sistemas de control
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Relevadores De esta forma debido a que los relevadores son inductivos pueden generar un contra voltaje cuando deja de fluir la corriente de energizacioacuten o cuando sus interruptores de entrada van de un estado alto a uno bajo Como resultado se puede presentar dantildeo en el circuito de conexioacuten Para solucionar el problema se debe de conecta un diodo a traveacutes del relevador asiacute cuando se presente una fuerza electromotriz el diodo protegeraacute el sistema
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores Los motores eleacutectricos con frecuencia se usan como elemento de control final en los sistemas de control por posicioacuten o de velocidad Los motores se pueden clasificar en dos categoriacuteas principales
bull Motores de DC
bull Motores de AC
La mayoriacutea de los motores que se emplean en los sistemas de control modernos son motores de DC
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores Los principios baacutesicos del funcionamiento de un motor son los siguientes
Fuerza sobre un conductor eleacutectrico
Un conductor de longitud l lleva una corriente i en un campo magneacutetico con densidad de flujo B perpendicular al conductor la fuerza ejercida F es igual a Bil
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I
Fuerza F
L
B
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores
119865 = 119861119894119897 ∙ 119904119890119899(120572)
F=Fuerzan en newtons
B= Densidad de flujo magneacutetico1048708(teslas)
i= Corriente eleacutectrica que circula por el conductor1048708(amperes)
l= longitud del conductor
Sen(a)= Seno del aacutengulo que forman los campos B e I1048708
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores Cuando decimos que un campo magneacutetico genera una corriente eleacutectrica en un conductor nos referimos a que aparece una fem (llamada fem inducida) de modo que las cargas del conductor se mueven generando una corriente (corriente inducida)
La ley que explica esta interaccioacuten entre la fuerza electromotriz inducida y el campo magneacutetico es la Ley de Faraday
120576 = minus119889120601119898
119889119905 (119907119900119897119905119904)
En donde fm es el flujo del campo magneacutetico Por tanto para que aparezca una fuerza electromotriz (fem) inducida se debe variar el flujo del campo magneacutetico a traveacutes de la superficie delimitada por el conductor
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores El signo menos de la ley de Faraday indica el sentido que va a llevar la corriente inducida y se conoce como Ley de Lenz
ldquoEl sentido de la corriente inducida es tal que tiende a oponerse a la causa que lo producerdquo
El fenoacutemeno de la induccioacuten magneacutetica constituye el principio baacutesico de los generadores eleacutectricos de ahiacute que cualquier motor es al mismo tiempo un generador
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores En un motor convencional los devanados de alambre se montan en las ranuras de un cilindro de material magneacutetico conocido como armadura Esta armadura esta montada en cojinetes que le permite girar (rotor)
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Actuadores
Devanados
Armadura
Actuadores eleacutectricos - Motores Se monta la armadura en el campo magneacutetico que produciraacuten los polos de campo con los imanes permanentes o electroimanes
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Actuadores
Estator Estator
Rotor
Rotor
Actuadores eleacutectricos - Motores Los extremos del devanado de la armadura se conectan con los segmentos adyacentes de un anillo segmentado conocido como conmutador El contacto eleacutectrico con los segmentos se logra mediante contactos de carboacuten conocidos como escobillas
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Conmutador
Escobillas
Actuadores
Devanados
Actuadores eleacutectricos - Motores Conforme la armadura gira el conmutador invierte la corriente de cada uno de los devanados al desplazarse por los polos de campo
Esto es necesario para que las fuerzas que actuacutean en el devanado sigan actuando en la misma direccioacuten y la rotacioacuten continuacutee La direccioacuten de rotacioacuten del motor de DC se invierte al invertir la corriente de armadura o la corriente de campo
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Actuadores
Conmutador
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Hace antildeos la empresa mastecreg realizoacute un proyecto mecatroacutenico donde se implementoacute un contacto eleacutectrico con escobillas de carboacuten para conmutar corriente alterna y permitir el movimiento superior de un robot de 360deg
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten En los motores de imaacuten permanente los campos del estator son proporcionados mediante imanes permanentes
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Actuadores
Imaacuten permanente
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Los motores de imaacuten permanente no requieren fuente de alimentacioacuten externa y por lo tanto no producen calentamiento
Un motor de imaacuten permanente es maacutes ligero y maacutes pequentildeo que otros motores DC equivalentes debido a que la intensidad del campo del imaacuten permanente es alta
Los motores de imaacuten permanente son faacuteciles de invertir al conmutar la direccioacuten del voltaje aplicado pues la corriente y el campo cambian de direccioacuten soacutelo en el rotor
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Imaacuten permanente
Rotor
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Los motores de imaacuten permanente pueden ser motores con escobillas sin escobillas o de pasos
Motores de imaacuten permanente sin escobillas
Un problema con los motores DC es que requieren un colector y escobillas para invertir en forma perioacutedica la corriente que pasa por cada uno de sus devanados de la armadura
Las escobillas establecen contacto deslizante con el colector las chispas que saltan entre ambos van desgastando las escobillas Por ello las escobillas deben remplazarse de manera perioacutedica y recubrirse el colector Para evitar estos problemas se han disentildeado motores sin escobillas
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
Estos motores consisten en un rotor de imaacuten permanente Un conductor por el que pasa corriente eleacutectrica en un campo magneacutetico experimenta una fuerza asimismo como consecuencia de la tercera ley de Newton el imaacuten tambieacuten experimenta una fuerza opuesta de igual magnitud
En un motor DC convencional el imaacuten esta fijo y los conductores por los que pasa la corriente presentan movimiento En cambio en el motor DC de imaacuten permanente sin escobillas sucede lo contrario los conductores por los que pasa la corriente estaacuten fijos y el imaacuten se mueve
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
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Actuadores
Rotor imaacuten permanente
Devanados Rotor imaacuten permanente
Devanados
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
La corriente que llega a los devanados del estator se conmuta en forma electroacutenica mediante transistores en secuencia alrededor de los devanados la conmutacioacuten se controla con la posicioacuten del rotor de manera que siempre haya fuerzas actuando en el imaacuten provocando que rote en la misma direccioacuten
Los sensores de efecto Hall por lo general se usan para detectar la posicioacuten del rotor e iniciar la conmutacioacuten de los transistores estos sensores se colocan alrededor del estator
Estos motores se utilizan cada vez maacutes cuando se necesita alto rendimiento aunado a una gran confiabilidad y poco mantenimiento Gracias a que no tienen escobillas estos motores no producen ruido y permite alcanzar altas velocidades
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Los actuadores son los dispositivos encargados de efectuar acciones fiacutesicas ordenadas por alguacuten sistema de control
Se le da el nombre de actuadores eleacutectricos cuando se usa la energiacutea eleacutectrica para que se ejecuten sus movimientos Los actuadores eleacutectricos se utilizan para robots sistemas mecatroacutenicos y de control de tamantildeo mediano pues eacutestos no requieren de tanta velocidad ni potencia Los robots sistemas mecatroacutenicos y de control que usan actuadores eleacutectricos se caracterizan por una mayor exactitud y repetitividad
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Un actuador lineal eleacutectrico es un dispositivo que convierte el movimiento de rotacioacuten de un motor de corriente continua de bajo voltaje en movimiento lineal Un actuador lineal eleacutectrico consta de un motor un engranaje y una rosca de eje que incluye una tuerca
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Actuadores
motor
engranaje Rosca sin fin
Actuadores eleacutectricos - Lineal
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Actuadores
Proyecto de laboratorio 6
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Proyecto de laboratorio 6
Crear un mecanismo seguidor solar utilizando un actuador eleacutectrico y un dos moacutedulos fotovoltaicos colocado en una estructura metaacutelica disentildeada y desarrollada por el equipo
Objetivo Objetivo
Caracteriacutesticas del sistema bull El seguidor tiene que comenzar a moverse desde la salida del sol y parar
hasta la puesta del sol su uacutenico movimiento seraacute del este al oeste y deberaacute regresar a su posicioacuten original para el siguiente diacutea El control deberaacute ser automaacutetico y manual
bull En el control manual se realizaraacute el movimiento del seguidor y seraacute representado con una interfaz graacutefica en Visual Basic mostrando el aacutengulo de inclinacioacuten actual y su posicioacuten
bull Debe enviar la posicioacuten en la que se encuentra el aacutengulo para ser vista en una paacutegina de internet ndash Ver archivo Subir_Valor_BAT en paacutegina robotica-uporg ndash
bull Se deberaacute de registrar la corriente del panel solar y la hora en todo el diacutea ndash Ver documentacioacuten artiacuteculo SENIE 2016 ndash
Proyecto de laboratorio 6
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Entrega del proyecto bull Tiempo de 1 hora y 30 minutos para entregar el proyecto bull Jueves 1310 se presentaraacute el primer avance ante todo el saloacuten Se
mostraraacute una idea general del proyecto el FTP funcionando y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Lunes 1710 se presentaraacute el segundo avance ante todo el saloacuten Se mostraraacute la estructura metaacutelica el montaje de los sensores y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Jueves 2010 se realizaraacute la sexta entrega bull Documentacioacuten en formato de artiacuteculo IEEE a doble columna entregarla
antes de comenzar la siguiente clase bull Documentacioacuten sin haber aprobado la entrega no se acepta
Actuadores eleacutectricos - Relevadores El relevador tambieacuten conocido como releacute o relay es un dispositivo electromecaacutenico Estaacuten formados por una bobina y unos contactos los cuales pueden conmutar corriente continua o bien corriente alterna Permite controlar circuitos de salida que posean mayor potencia que los de entrada Al fluir corriente a traveacutes del solenoide se produce un campo magneacutetico que atrae la armadura metaacutelica mueve la varilla de empuje cierra los contactos del interruptor normalmente abierto (NO normally open) y abre los contactos del interruptor normalmente cerrado (NC normally closed)
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Relevadores
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Relevadores Los relevadores se utilizan con frecuencia en sistemas de control Cuando la salida del controlador es relativamente pequentildea y es necesario encender o apagar un elemento final es necesario una corriente mucho maacutes grande por ejemplo la corriente requerida en un motor En tal situacioacuten es posible utilizar relevadores para realizar este control
Una desventaja presente en los releacutes mecaacutenicos estaacute en su vida uacutetil por el sistema mecaacutenico presente en eacutestos Ademaacutes la conmutacioacuten en un releacute mecaacutenico genera transitorios y sobre picos que pueden alterar una medida o dantildear directamente la eficacia en la entrada de un sistema de adquisicioacuten como el Arduinoreg PLCrsquos o Microcontroladores y la salida en sistemas de control
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Relevadores De esta forma debido a que los relevadores son inductivos pueden generar un contra voltaje cuando deja de fluir la corriente de energizacioacuten o cuando sus interruptores de entrada van de un estado alto a uno bajo Como resultado se puede presentar dantildeo en el circuito de conexioacuten Para solucionar el problema se debe de conecta un diodo a traveacutes del relevador asiacute cuando se presente una fuerza electromotriz el diodo protegeraacute el sistema
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores Los motores eleacutectricos con frecuencia se usan como elemento de control final en los sistemas de control por posicioacuten o de velocidad Los motores se pueden clasificar en dos categoriacuteas principales
bull Motores de DC
bull Motores de AC
La mayoriacutea de los motores que se emplean en los sistemas de control modernos son motores de DC
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores Los principios baacutesicos del funcionamiento de un motor son los siguientes
Fuerza sobre un conductor eleacutectrico
Un conductor de longitud l lleva una corriente i en un campo magneacutetico con densidad de flujo B perpendicular al conductor la fuerza ejercida F es igual a Bil
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I
Fuerza F
L
B
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores
119865 = 119861119894119897 ∙ 119904119890119899(120572)
F=Fuerzan en newtons
B= Densidad de flujo magneacutetico1048708(teslas)
i= Corriente eleacutectrica que circula por el conductor1048708(amperes)
l= longitud del conductor
Sen(a)= Seno del aacutengulo que forman los campos B e I1048708
14
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores Cuando decimos que un campo magneacutetico genera una corriente eleacutectrica en un conductor nos referimos a que aparece una fem (llamada fem inducida) de modo que las cargas del conductor se mueven generando una corriente (corriente inducida)
La ley que explica esta interaccioacuten entre la fuerza electromotriz inducida y el campo magneacutetico es la Ley de Faraday
120576 = minus119889120601119898
119889119905 (119907119900119897119905119904)
En donde fm es el flujo del campo magneacutetico Por tanto para que aparezca una fuerza electromotriz (fem) inducida se debe variar el flujo del campo magneacutetico a traveacutes de la superficie delimitada por el conductor
15
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores El signo menos de la ley de Faraday indica el sentido que va a llevar la corriente inducida y se conoce como Ley de Lenz
ldquoEl sentido de la corriente inducida es tal que tiende a oponerse a la causa que lo producerdquo
El fenoacutemeno de la induccioacuten magneacutetica constituye el principio baacutesico de los generadores eleacutectricos de ahiacute que cualquier motor es al mismo tiempo un generador
16
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores En un motor convencional los devanados de alambre se montan en las ranuras de un cilindro de material magneacutetico conocido como armadura Esta armadura esta montada en cojinetes que le permite girar (rotor)
17
Actuadores
Devanados
Armadura
Actuadores eleacutectricos - Motores Se monta la armadura en el campo magneacutetico que produciraacuten los polos de campo con los imanes permanentes o electroimanes
18
Actuadores
Estator Estator
Rotor
Rotor
Actuadores eleacutectricos - Motores Los extremos del devanado de la armadura se conectan con los segmentos adyacentes de un anillo segmentado conocido como conmutador El contacto eleacutectrico con los segmentos se logra mediante contactos de carboacuten conocidos como escobillas
19
Conmutador
Escobillas
Actuadores
Devanados
Actuadores eleacutectricos - Motores Conforme la armadura gira el conmutador invierte la corriente de cada uno de los devanados al desplazarse por los polos de campo
Esto es necesario para que las fuerzas que actuacutean en el devanado sigan actuando en la misma direccioacuten y la rotacioacuten continuacutee La direccioacuten de rotacioacuten del motor de DC se invierte al invertir la corriente de armadura o la corriente de campo
20
Actuadores
Conmutador
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Hace antildeos la empresa mastecreg realizoacute un proyecto mecatroacutenico donde se implementoacute un contacto eleacutectrico con escobillas de carboacuten para conmutar corriente alterna y permitir el movimiento superior de un robot de 360deg
21
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten En los motores de imaacuten permanente los campos del estator son proporcionados mediante imanes permanentes
22
Actuadores
Imaacuten permanente
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Los motores de imaacuten permanente no requieren fuente de alimentacioacuten externa y por lo tanto no producen calentamiento
Un motor de imaacuten permanente es maacutes ligero y maacutes pequentildeo que otros motores DC equivalentes debido a que la intensidad del campo del imaacuten permanente es alta
Los motores de imaacuten permanente son faacuteciles de invertir al conmutar la direccioacuten del voltaje aplicado pues la corriente y el campo cambian de direccioacuten soacutelo en el rotor
23
Imaacuten permanente
Rotor
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Los motores de imaacuten permanente pueden ser motores con escobillas sin escobillas o de pasos
Motores de imaacuten permanente sin escobillas
Un problema con los motores DC es que requieren un colector y escobillas para invertir en forma perioacutedica la corriente que pasa por cada uno de sus devanados de la armadura
Las escobillas establecen contacto deslizante con el colector las chispas que saltan entre ambos van desgastando las escobillas Por ello las escobillas deben remplazarse de manera perioacutedica y recubrirse el colector Para evitar estos problemas se han disentildeado motores sin escobillas
24
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
Estos motores consisten en un rotor de imaacuten permanente Un conductor por el que pasa corriente eleacutectrica en un campo magneacutetico experimenta una fuerza asimismo como consecuencia de la tercera ley de Newton el imaacuten tambieacuten experimenta una fuerza opuesta de igual magnitud
En un motor DC convencional el imaacuten esta fijo y los conductores por los que pasa la corriente presentan movimiento En cambio en el motor DC de imaacuten permanente sin escobillas sucede lo contrario los conductores por los que pasa la corriente estaacuten fijos y el imaacuten se mueve
25
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
26
Actuadores
Rotor imaacuten permanente
Devanados Rotor imaacuten permanente
Devanados
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
La corriente que llega a los devanados del estator se conmuta en forma electroacutenica mediante transistores en secuencia alrededor de los devanados la conmutacioacuten se controla con la posicioacuten del rotor de manera que siempre haya fuerzas actuando en el imaacuten provocando que rote en la misma direccioacuten
Los sensores de efecto Hall por lo general se usan para detectar la posicioacuten del rotor e iniciar la conmutacioacuten de los transistores estos sensores se colocan alrededor del estator
Estos motores se utilizan cada vez maacutes cuando se necesita alto rendimiento aunado a una gran confiabilidad y poco mantenimiento Gracias a que no tienen escobillas estos motores no producen ruido y permite alcanzar altas velocidades
27
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Los actuadores son los dispositivos encargados de efectuar acciones fiacutesicas ordenadas por alguacuten sistema de control
Se le da el nombre de actuadores eleacutectricos cuando se usa la energiacutea eleacutectrica para que se ejecuten sus movimientos Los actuadores eleacutectricos se utilizan para robots sistemas mecatroacutenicos y de control de tamantildeo mediano pues eacutestos no requieren de tanta velocidad ni potencia Los robots sistemas mecatroacutenicos y de control que usan actuadores eleacutectricos se caracterizan por una mayor exactitud y repetitividad
28
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Un actuador lineal eleacutectrico es un dispositivo que convierte el movimiento de rotacioacuten de un motor de corriente continua de bajo voltaje en movimiento lineal Un actuador lineal eleacutectrico consta de un motor un engranaje y una rosca de eje que incluye una tuerca
29
Actuadores
motor
engranaje Rosca sin fin
Actuadores eleacutectricos - Lineal
30
Actuadores
Proyecto de laboratorio 6
31
32
Proyecto de laboratorio 6
Crear un mecanismo seguidor solar utilizando un actuador eleacutectrico y un dos moacutedulos fotovoltaicos colocado en una estructura metaacutelica disentildeada y desarrollada por el equipo
Objetivo Objetivo
Caracteriacutesticas del sistema bull El seguidor tiene que comenzar a moverse desde la salida del sol y parar
hasta la puesta del sol su uacutenico movimiento seraacute del este al oeste y deberaacute regresar a su posicioacuten original para el siguiente diacutea El control deberaacute ser automaacutetico y manual
bull En el control manual se realizaraacute el movimiento del seguidor y seraacute representado con una interfaz graacutefica en Visual Basic mostrando el aacutengulo de inclinacioacuten actual y su posicioacuten
bull Debe enviar la posicioacuten en la que se encuentra el aacutengulo para ser vista en una paacutegina de internet ndash Ver archivo Subir_Valor_BAT en paacutegina robotica-uporg ndash
bull Se deberaacute de registrar la corriente del panel solar y la hora en todo el diacutea ndash Ver documentacioacuten artiacuteculo SENIE 2016 ndash
Proyecto de laboratorio 6
33
Entrega del proyecto bull Tiempo de 1 hora y 30 minutos para entregar el proyecto bull Jueves 1310 se presentaraacute el primer avance ante todo el saloacuten Se
mostraraacute una idea general del proyecto el FTP funcionando y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Lunes 1710 se presentaraacute el segundo avance ante todo el saloacuten Se mostraraacute la estructura metaacutelica el montaje de los sensores y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Jueves 2010 se realizaraacute la sexta entrega bull Documentacioacuten en formato de artiacuteculo IEEE a doble columna entregarla
antes de comenzar la siguiente clase bull Documentacioacuten sin haber aprobado la entrega no se acepta
Actuadores eleacutectricos - Relevadores
9
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Relevadores Los relevadores se utilizan con frecuencia en sistemas de control Cuando la salida del controlador es relativamente pequentildea y es necesario encender o apagar un elemento final es necesario una corriente mucho maacutes grande por ejemplo la corriente requerida en un motor En tal situacioacuten es posible utilizar relevadores para realizar este control
Una desventaja presente en los releacutes mecaacutenicos estaacute en su vida uacutetil por el sistema mecaacutenico presente en eacutestos Ademaacutes la conmutacioacuten en un releacute mecaacutenico genera transitorios y sobre picos que pueden alterar una medida o dantildear directamente la eficacia en la entrada de un sistema de adquisicioacuten como el Arduinoreg PLCrsquos o Microcontroladores y la salida en sistemas de control
10
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Relevadores De esta forma debido a que los relevadores son inductivos pueden generar un contra voltaje cuando deja de fluir la corriente de energizacioacuten o cuando sus interruptores de entrada van de un estado alto a uno bajo Como resultado se puede presentar dantildeo en el circuito de conexioacuten Para solucionar el problema se debe de conecta un diodo a traveacutes del relevador asiacute cuando se presente una fuerza electromotriz el diodo protegeraacute el sistema
11
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores Los motores eleacutectricos con frecuencia se usan como elemento de control final en los sistemas de control por posicioacuten o de velocidad Los motores se pueden clasificar en dos categoriacuteas principales
bull Motores de DC
bull Motores de AC
La mayoriacutea de los motores que se emplean en los sistemas de control modernos son motores de DC
12
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores Los principios baacutesicos del funcionamiento de un motor son los siguientes
Fuerza sobre un conductor eleacutectrico
Un conductor de longitud l lleva una corriente i en un campo magneacutetico con densidad de flujo B perpendicular al conductor la fuerza ejercida F es igual a Bil
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I
Fuerza F
L
B
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores
119865 = 119861119894119897 ∙ 119904119890119899(120572)
F=Fuerzan en newtons
B= Densidad de flujo magneacutetico1048708(teslas)
i= Corriente eleacutectrica que circula por el conductor1048708(amperes)
l= longitud del conductor
Sen(a)= Seno del aacutengulo que forman los campos B e I1048708
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores Cuando decimos que un campo magneacutetico genera una corriente eleacutectrica en un conductor nos referimos a que aparece una fem (llamada fem inducida) de modo que las cargas del conductor se mueven generando una corriente (corriente inducida)
La ley que explica esta interaccioacuten entre la fuerza electromotriz inducida y el campo magneacutetico es la Ley de Faraday
120576 = minus119889120601119898
119889119905 (119907119900119897119905119904)
En donde fm es el flujo del campo magneacutetico Por tanto para que aparezca una fuerza electromotriz (fem) inducida se debe variar el flujo del campo magneacutetico a traveacutes de la superficie delimitada por el conductor
15
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores El signo menos de la ley de Faraday indica el sentido que va a llevar la corriente inducida y se conoce como Ley de Lenz
ldquoEl sentido de la corriente inducida es tal que tiende a oponerse a la causa que lo producerdquo
El fenoacutemeno de la induccioacuten magneacutetica constituye el principio baacutesico de los generadores eleacutectricos de ahiacute que cualquier motor es al mismo tiempo un generador
16
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores En un motor convencional los devanados de alambre se montan en las ranuras de un cilindro de material magneacutetico conocido como armadura Esta armadura esta montada en cojinetes que le permite girar (rotor)
17
Actuadores
Devanados
Armadura
Actuadores eleacutectricos - Motores Se monta la armadura en el campo magneacutetico que produciraacuten los polos de campo con los imanes permanentes o electroimanes
18
Actuadores
Estator Estator
Rotor
Rotor
Actuadores eleacutectricos - Motores Los extremos del devanado de la armadura se conectan con los segmentos adyacentes de un anillo segmentado conocido como conmutador El contacto eleacutectrico con los segmentos se logra mediante contactos de carboacuten conocidos como escobillas
19
Conmutador
Escobillas
Actuadores
Devanados
Actuadores eleacutectricos - Motores Conforme la armadura gira el conmutador invierte la corriente de cada uno de los devanados al desplazarse por los polos de campo
Esto es necesario para que las fuerzas que actuacutean en el devanado sigan actuando en la misma direccioacuten y la rotacioacuten continuacutee La direccioacuten de rotacioacuten del motor de DC se invierte al invertir la corriente de armadura o la corriente de campo
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Actuadores
Conmutador
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Hace antildeos la empresa mastecreg realizoacute un proyecto mecatroacutenico donde se implementoacute un contacto eleacutectrico con escobillas de carboacuten para conmutar corriente alterna y permitir el movimiento superior de un robot de 360deg
21
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten En los motores de imaacuten permanente los campos del estator son proporcionados mediante imanes permanentes
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Actuadores
Imaacuten permanente
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Los motores de imaacuten permanente no requieren fuente de alimentacioacuten externa y por lo tanto no producen calentamiento
Un motor de imaacuten permanente es maacutes ligero y maacutes pequentildeo que otros motores DC equivalentes debido a que la intensidad del campo del imaacuten permanente es alta
Los motores de imaacuten permanente son faacuteciles de invertir al conmutar la direccioacuten del voltaje aplicado pues la corriente y el campo cambian de direccioacuten soacutelo en el rotor
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Imaacuten permanente
Rotor
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Los motores de imaacuten permanente pueden ser motores con escobillas sin escobillas o de pasos
Motores de imaacuten permanente sin escobillas
Un problema con los motores DC es que requieren un colector y escobillas para invertir en forma perioacutedica la corriente que pasa por cada uno de sus devanados de la armadura
Las escobillas establecen contacto deslizante con el colector las chispas que saltan entre ambos van desgastando las escobillas Por ello las escobillas deben remplazarse de manera perioacutedica y recubrirse el colector Para evitar estos problemas se han disentildeado motores sin escobillas
24
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
Estos motores consisten en un rotor de imaacuten permanente Un conductor por el que pasa corriente eleacutectrica en un campo magneacutetico experimenta una fuerza asimismo como consecuencia de la tercera ley de Newton el imaacuten tambieacuten experimenta una fuerza opuesta de igual magnitud
En un motor DC convencional el imaacuten esta fijo y los conductores por los que pasa la corriente presentan movimiento En cambio en el motor DC de imaacuten permanente sin escobillas sucede lo contrario los conductores por los que pasa la corriente estaacuten fijos y el imaacuten se mueve
25
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
26
Actuadores
Rotor imaacuten permanente
Devanados Rotor imaacuten permanente
Devanados
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
La corriente que llega a los devanados del estator se conmuta en forma electroacutenica mediante transistores en secuencia alrededor de los devanados la conmutacioacuten se controla con la posicioacuten del rotor de manera que siempre haya fuerzas actuando en el imaacuten provocando que rote en la misma direccioacuten
Los sensores de efecto Hall por lo general se usan para detectar la posicioacuten del rotor e iniciar la conmutacioacuten de los transistores estos sensores se colocan alrededor del estator
Estos motores se utilizan cada vez maacutes cuando se necesita alto rendimiento aunado a una gran confiabilidad y poco mantenimiento Gracias a que no tienen escobillas estos motores no producen ruido y permite alcanzar altas velocidades
27
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Los actuadores son los dispositivos encargados de efectuar acciones fiacutesicas ordenadas por alguacuten sistema de control
Se le da el nombre de actuadores eleacutectricos cuando se usa la energiacutea eleacutectrica para que se ejecuten sus movimientos Los actuadores eleacutectricos se utilizan para robots sistemas mecatroacutenicos y de control de tamantildeo mediano pues eacutestos no requieren de tanta velocidad ni potencia Los robots sistemas mecatroacutenicos y de control que usan actuadores eleacutectricos se caracterizan por una mayor exactitud y repetitividad
28
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Un actuador lineal eleacutectrico es un dispositivo que convierte el movimiento de rotacioacuten de un motor de corriente continua de bajo voltaje en movimiento lineal Un actuador lineal eleacutectrico consta de un motor un engranaje y una rosca de eje que incluye una tuerca
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Actuadores
motor
engranaje Rosca sin fin
Actuadores eleacutectricos - Lineal
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Actuadores
Proyecto de laboratorio 6
31
32
Proyecto de laboratorio 6
Crear un mecanismo seguidor solar utilizando un actuador eleacutectrico y un dos moacutedulos fotovoltaicos colocado en una estructura metaacutelica disentildeada y desarrollada por el equipo
Objetivo Objetivo
Caracteriacutesticas del sistema bull El seguidor tiene que comenzar a moverse desde la salida del sol y parar
hasta la puesta del sol su uacutenico movimiento seraacute del este al oeste y deberaacute regresar a su posicioacuten original para el siguiente diacutea El control deberaacute ser automaacutetico y manual
bull En el control manual se realizaraacute el movimiento del seguidor y seraacute representado con una interfaz graacutefica en Visual Basic mostrando el aacutengulo de inclinacioacuten actual y su posicioacuten
bull Debe enviar la posicioacuten en la que se encuentra el aacutengulo para ser vista en una paacutegina de internet ndash Ver archivo Subir_Valor_BAT en paacutegina robotica-uporg ndash
bull Se deberaacute de registrar la corriente del panel solar y la hora en todo el diacutea ndash Ver documentacioacuten artiacuteculo SENIE 2016 ndash
Proyecto de laboratorio 6
33
Entrega del proyecto bull Tiempo de 1 hora y 30 minutos para entregar el proyecto bull Jueves 1310 se presentaraacute el primer avance ante todo el saloacuten Se
mostraraacute una idea general del proyecto el FTP funcionando y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Lunes 1710 se presentaraacute el segundo avance ante todo el saloacuten Se mostraraacute la estructura metaacutelica el montaje de los sensores y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Jueves 2010 se realizaraacute la sexta entrega bull Documentacioacuten en formato de artiacuteculo IEEE a doble columna entregarla
antes de comenzar la siguiente clase bull Documentacioacuten sin haber aprobado la entrega no se acepta
Actuadores eleacutectricos - Relevadores Los relevadores se utilizan con frecuencia en sistemas de control Cuando la salida del controlador es relativamente pequentildea y es necesario encender o apagar un elemento final es necesario una corriente mucho maacutes grande por ejemplo la corriente requerida en un motor En tal situacioacuten es posible utilizar relevadores para realizar este control
Una desventaja presente en los releacutes mecaacutenicos estaacute en su vida uacutetil por el sistema mecaacutenico presente en eacutestos Ademaacutes la conmutacioacuten en un releacute mecaacutenico genera transitorios y sobre picos que pueden alterar una medida o dantildear directamente la eficacia en la entrada de un sistema de adquisicioacuten como el Arduinoreg PLCrsquos o Microcontroladores y la salida en sistemas de control
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Relevadores De esta forma debido a que los relevadores son inductivos pueden generar un contra voltaje cuando deja de fluir la corriente de energizacioacuten o cuando sus interruptores de entrada van de un estado alto a uno bajo Como resultado se puede presentar dantildeo en el circuito de conexioacuten Para solucionar el problema se debe de conecta un diodo a traveacutes del relevador asiacute cuando se presente una fuerza electromotriz el diodo protegeraacute el sistema
11
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores Los motores eleacutectricos con frecuencia se usan como elemento de control final en los sistemas de control por posicioacuten o de velocidad Los motores se pueden clasificar en dos categoriacuteas principales
bull Motores de DC
bull Motores de AC
La mayoriacutea de los motores que se emplean en los sistemas de control modernos son motores de DC
12
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores Los principios baacutesicos del funcionamiento de un motor son los siguientes
Fuerza sobre un conductor eleacutectrico
Un conductor de longitud l lleva una corriente i en un campo magneacutetico con densidad de flujo B perpendicular al conductor la fuerza ejercida F es igual a Bil
13
I
Fuerza F
L
B
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores
119865 = 119861119894119897 ∙ 119904119890119899(120572)
F=Fuerzan en newtons
B= Densidad de flujo magneacutetico1048708(teslas)
i= Corriente eleacutectrica que circula por el conductor1048708(amperes)
l= longitud del conductor
Sen(a)= Seno del aacutengulo que forman los campos B e I1048708
14
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores Cuando decimos que un campo magneacutetico genera una corriente eleacutectrica en un conductor nos referimos a que aparece una fem (llamada fem inducida) de modo que las cargas del conductor se mueven generando una corriente (corriente inducida)
La ley que explica esta interaccioacuten entre la fuerza electromotriz inducida y el campo magneacutetico es la Ley de Faraday
120576 = minus119889120601119898
119889119905 (119907119900119897119905119904)
En donde fm es el flujo del campo magneacutetico Por tanto para que aparezca una fuerza electromotriz (fem) inducida se debe variar el flujo del campo magneacutetico a traveacutes de la superficie delimitada por el conductor
15
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores El signo menos de la ley de Faraday indica el sentido que va a llevar la corriente inducida y se conoce como Ley de Lenz
ldquoEl sentido de la corriente inducida es tal que tiende a oponerse a la causa que lo producerdquo
El fenoacutemeno de la induccioacuten magneacutetica constituye el principio baacutesico de los generadores eleacutectricos de ahiacute que cualquier motor es al mismo tiempo un generador
16
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores En un motor convencional los devanados de alambre se montan en las ranuras de un cilindro de material magneacutetico conocido como armadura Esta armadura esta montada en cojinetes que le permite girar (rotor)
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Actuadores
Devanados
Armadura
Actuadores eleacutectricos - Motores Se monta la armadura en el campo magneacutetico que produciraacuten los polos de campo con los imanes permanentes o electroimanes
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Actuadores
Estator Estator
Rotor
Rotor
Actuadores eleacutectricos - Motores Los extremos del devanado de la armadura se conectan con los segmentos adyacentes de un anillo segmentado conocido como conmutador El contacto eleacutectrico con los segmentos se logra mediante contactos de carboacuten conocidos como escobillas
19
Conmutador
Escobillas
Actuadores
Devanados
Actuadores eleacutectricos - Motores Conforme la armadura gira el conmutador invierte la corriente de cada uno de los devanados al desplazarse por los polos de campo
Esto es necesario para que las fuerzas que actuacutean en el devanado sigan actuando en la misma direccioacuten y la rotacioacuten continuacutee La direccioacuten de rotacioacuten del motor de DC se invierte al invertir la corriente de armadura o la corriente de campo
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Actuadores
Conmutador
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Hace antildeos la empresa mastecreg realizoacute un proyecto mecatroacutenico donde se implementoacute un contacto eleacutectrico con escobillas de carboacuten para conmutar corriente alterna y permitir el movimiento superior de un robot de 360deg
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten En los motores de imaacuten permanente los campos del estator son proporcionados mediante imanes permanentes
22
Actuadores
Imaacuten permanente
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Los motores de imaacuten permanente no requieren fuente de alimentacioacuten externa y por lo tanto no producen calentamiento
Un motor de imaacuten permanente es maacutes ligero y maacutes pequentildeo que otros motores DC equivalentes debido a que la intensidad del campo del imaacuten permanente es alta
Los motores de imaacuten permanente son faacuteciles de invertir al conmutar la direccioacuten del voltaje aplicado pues la corriente y el campo cambian de direccioacuten soacutelo en el rotor
23
Imaacuten permanente
Rotor
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Los motores de imaacuten permanente pueden ser motores con escobillas sin escobillas o de pasos
Motores de imaacuten permanente sin escobillas
Un problema con los motores DC es que requieren un colector y escobillas para invertir en forma perioacutedica la corriente que pasa por cada uno de sus devanados de la armadura
Las escobillas establecen contacto deslizante con el colector las chispas que saltan entre ambos van desgastando las escobillas Por ello las escobillas deben remplazarse de manera perioacutedica y recubrirse el colector Para evitar estos problemas se han disentildeado motores sin escobillas
24
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
Estos motores consisten en un rotor de imaacuten permanente Un conductor por el que pasa corriente eleacutectrica en un campo magneacutetico experimenta una fuerza asimismo como consecuencia de la tercera ley de Newton el imaacuten tambieacuten experimenta una fuerza opuesta de igual magnitud
En un motor DC convencional el imaacuten esta fijo y los conductores por los que pasa la corriente presentan movimiento En cambio en el motor DC de imaacuten permanente sin escobillas sucede lo contrario los conductores por los que pasa la corriente estaacuten fijos y el imaacuten se mueve
25
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
26
Actuadores
Rotor imaacuten permanente
Devanados Rotor imaacuten permanente
Devanados
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
La corriente que llega a los devanados del estator se conmuta en forma electroacutenica mediante transistores en secuencia alrededor de los devanados la conmutacioacuten se controla con la posicioacuten del rotor de manera que siempre haya fuerzas actuando en el imaacuten provocando que rote en la misma direccioacuten
Los sensores de efecto Hall por lo general se usan para detectar la posicioacuten del rotor e iniciar la conmutacioacuten de los transistores estos sensores se colocan alrededor del estator
Estos motores se utilizan cada vez maacutes cuando se necesita alto rendimiento aunado a una gran confiabilidad y poco mantenimiento Gracias a que no tienen escobillas estos motores no producen ruido y permite alcanzar altas velocidades
27
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Los actuadores son los dispositivos encargados de efectuar acciones fiacutesicas ordenadas por alguacuten sistema de control
Se le da el nombre de actuadores eleacutectricos cuando se usa la energiacutea eleacutectrica para que se ejecuten sus movimientos Los actuadores eleacutectricos se utilizan para robots sistemas mecatroacutenicos y de control de tamantildeo mediano pues eacutestos no requieren de tanta velocidad ni potencia Los robots sistemas mecatroacutenicos y de control que usan actuadores eleacutectricos se caracterizan por una mayor exactitud y repetitividad
28
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Un actuador lineal eleacutectrico es un dispositivo que convierte el movimiento de rotacioacuten de un motor de corriente continua de bajo voltaje en movimiento lineal Un actuador lineal eleacutectrico consta de un motor un engranaje y una rosca de eje que incluye una tuerca
29
Actuadores
motor
engranaje Rosca sin fin
Actuadores eleacutectricos - Lineal
30
Actuadores
Proyecto de laboratorio 6
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32
Proyecto de laboratorio 6
Crear un mecanismo seguidor solar utilizando un actuador eleacutectrico y un dos moacutedulos fotovoltaicos colocado en una estructura metaacutelica disentildeada y desarrollada por el equipo
Objetivo Objetivo
Caracteriacutesticas del sistema bull El seguidor tiene que comenzar a moverse desde la salida del sol y parar
hasta la puesta del sol su uacutenico movimiento seraacute del este al oeste y deberaacute regresar a su posicioacuten original para el siguiente diacutea El control deberaacute ser automaacutetico y manual
bull En el control manual se realizaraacute el movimiento del seguidor y seraacute representado con una interfaz graacutefica en Visual Basic mostrando el aacutengulo de inclinacioacuten actual y su posicioacuten
bull Debe enviar la posicioacuten en la que se encuentra el aacutengulo para ser vista en una paacutegina de internet ndash Ver archivo Subir_Valor_BAT en paacutegina robotica-uporg ndash
bull Se deberaacute de registrar la corriente del panel solar y la hora en todo el diacutea ndash Ver documentacioacuten artiacuteculo SENIE 2016 ndash
Proyecto de laboratorio 6
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Entrega del proyecto bull Tiempo de 1 hora y 30 minutos para entregar el proyecto bull Jueves 1310 se presentaraacute el primer avance ante todo el saloacuten Se
mostraraacute una idea general del proyecto el FTP funcionando y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Lunes 1710 se presentaraacute el segundo avance ante todo el saloacuten Se mostraraacute la estructura metaacutelica el montaje de los sensores y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Jueves 2010 se realizaraacute la sexta entrega bull Documentacioacuten en formato de artiacuteculo IEEE a doble columna entregarla
antes de comenzar la siguiente clase bull Documentacioacuten sin haber aprobado la entrega no se acepta
Actuadores eleacutectricos - Relevadores De esta forma debido a que los relevadores son inductivos pueden generar un contra voltaje cuando deja de fluir la corriente de energizacioacuten o cuando sus interruptores de entrada van de un estado alto a uno bajo Como resultado se puede presentar dantildeo en el circuito de conexioacuten Para solucionar el problema se debe de conecta un diodo a traveacutes del relevador asiacute cuando se presente una fuerza electromotriz el diodo protegeraacute el sistema
11
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores Los motores eleacutectricos con frecuencia se usan como elemento de control final en los sistemas de control por posicioacuten o de velocidad Los motores se pueden clasificar en dos categoriacuteas principales
bull Motores de DC
bull Motores de AC
La mayoriacutea de los motores que se emplean en los sistemas de control modernos son motores de DC
12
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores Los principios baacutesicos del funcionamiento de un motor son los siguientes
Fuerza sobre un conductor eleacutectrico
Un conductor de longitud l lleva una corriente i en un campo magneacutetico con densidad de flujo B perpendicular al conductor la fuerza ejercida F es igual a Bil
13
I
Fuerza F
L
B
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores
119865 = 119861119894119897 ∙ 119904119890119899(120572)
F=Fuerzan en newtons
B= Densidad de flujo magneacutetico1048708(teslas)
i= Corriente eleacutectrica que circula por el conductor1048708(amperes)
l= longitud del conductor
Sen(a)= Seno del aacutengulo que forman los campos B e I1048708
14
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores Cuando decimos que un campo magneacutetico genera una corriente eleacutectrica en un conductor nos referimos a que aparece una fem (llamada fem inducida) de modo que las cargas del conductor se mueven generando una corriente (corriente inducida)
La ley que explica esta interaccioacuten entre la fuerza electromotriz inducida y el campo magneacutetico es la Ley de Faraday
120576 = minus119889120601119898
119889119905 (119907119900119897119905119904)
En donde fm es el flujo del campo magneacutetico Por tanto para que aparezca una fuerza electromotriz (fem) inducida se debe variar el flujo del campo magneacutetico a traveacutes de la superficie delimitada por el conductor
15
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores El signo menos de la ley de Faraday indica el sentido que va a llevar la corriente inducida y se conoce como Ley de Lenz
ldquoEl sentido de la corriente inducida es tal que tiende a oponerse a la causa que lo producerdquo
El fenoacutemeno de la induccioacuten magneacutetica constituye el principio baacutesico de los generadores eleacutectricos de ahiacute que cualquier motor es al mismo tiempo un generador
16
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores En un motor convencional los devanados de alambre se montan en las ranuras de un cilindro de material magneacutetico conocido como armadura Esta armadura esta montada en cojinetes que le permite girar (rotor)
17
Actuadores
Devanados
Armadura
Actuadores eleacutectricos - Motores Se monta la armadura en el campo magneacutetico que produciraacuten los polos de campo con los imanes permanentes o electroimanes
18
Actuadores
Estator Estator
Rotor
Rotor
Actuadores eleacutectricos - Motores Los extremos del devanado de la armadura se conectan con los segmentos adyacentes de un anillo segmentado conocido como conmutador El contacto eleacutectrico con los segmentos se logra mediante contactos de carboacuten conocidos como escobillas
19
Conmutador
Escobillas
Actuadores
Devanados
Actuadores eleacutectricos - Motores Conforme la armadura gira el conmutador invierte la corriente de cada uno de los devanados al desplazarse por los polos de campo
Esto es necesario para que las fuerzas que actuacutean en el devanado sigan actuando en la misma direccioacuten y la rotacioacuten continuacutee La direccioacuten de rotacioacuten del motor de DC se invierte al invertir la corriente de armadura o la corriente de campo
20
Actuadores
Conmutador
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Hace antildeos la empresa mastecreg realizoacute un proyecto mecatroacutenico donde se implementoacute un contacto eleacutectrico con escobillas de carboacuten para conmutar corriente alterna y permitir el movimiento superior de un robot de 360deg
21
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten En los motores de imaacuten permanente los campos del estator son proporcionados mediante imanes permanentes
22
Actuadores
Imaacuten permanente
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Los motores de imaacuten permanente no requieren fuente de alimentacioacuten externa y por lo tanto no producen calentamiento
Un motor de imaacuten permanente es maacutes ligero y maacutes pequentildeo que otros motores DC equivalentes debido a que la intensidad del campo del imaacuten permanente es alta
Los motores de imaacuten permanente son faacuteciles de invertir al conmutar la direccioacuten del voltaje aplicado pues la corriente y el campo cambian de direccioacuten soacutelo en el rotor
23
Imaacuten permanente
Rotor
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Los motores de imaacuten permanente pueden ser motores con escobillas sin escobillas o de pasos
Motores de imaacuten permanente sin escobillas
Un problema con los motores DC es que requieren un colector y escobillas para invertir en forma perioacutedica la corriente que pasa por cada uno de sus devanados de la armadura
Las escobillas establecen contacto deslizante con el colector las chispas que saltan entre ambos van desgastando las escobillas Por ello las escobillas deben remplazarse de manera perioacutedica y recubrirse el colector Para evitar estos problemas se han disentildeado motores sin escobillas
24
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
Estos motores consisten en un rotor de imaacuten permanente Un conductor por el que pasa corriente eleacutectrica en un campo magneacutetico experimenta una fuerza asimismo como consecuencia de la tercera ley de Newton el imaacuten tambieacuten experimenta una fuerza opuesta de igual magnitud
En un motor DC convencional el imaacuten esta fijo y los conductores por los que pasa la corriente presentan movimiento En cambio en el motor DC de imaacuten permanente sin escobillas sucede lo contrario los conductores por los que pasa la corriente estaacuten fijos y el imaacuten se mueve
25
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
26
Actuadores
Rotor imaacuten permanente
Devanados Rotor imaacuten permanente
Devanados
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
La corriente que llega a los devanados del estator se conmuta en forma electroacutenica mediante transistores en secuencia alrededor de los devanados la conmutacioacuten se controla con la posicioacuten del rotor de manera que siempre haya fuerzas actuando en el imaacuten provocando que rote en la misma direccioacuten
Los sensores de efecto Hall por lo general se usan para detectar la posicioacuten del rotor e iniciar la conmutacioacuten de los transistores estos sensores se colocan alrededor del estator
Estos motores se utilizan cada vez maacutes cuando se necesita alto rendimiento aunado a una gran confiabilidad y poco mantenimiento Gracias a que no tienen escobillas estos motores no producen ruido y permite alcanzar altas velocidades
27
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Los actuadores son los dispositivos encargados de efectuar acciones fiacutesicas ordenadas por alguacuten sistema de control
Se le da el nombre de actuadores eleacutectricos cuando se usa la energiacutea eleacutectrica para que se ejecuten sus movimientos Los actuadores eleacutectricos se utilizan para robots sistemas mecatroacutenicos y de control de tamantildeo mediano pues eacutestos no requieren de tanta velocidad ni potencia Los robots sistemas mecatroacutenicos y de control que usan actuadores eleacutectricos se caracterizan por una mayor exactitud y repetitividad
28
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Un actuador lineal eleacutectrico es un dispositivo que convierte el movimiento de rotacioacuten de un motor de corriente continua de bajo voltaje en movimiento lineal Un actuador lineal eleacutectrico consta de un motor un engranaje y una rosca de eje que incluye una tuerca
29
Actuadores
motor
engranaje Rosca sin fin
Actuadores eleacutectricos - Lineal
30
Actuadores
Proyecto de laboratorio 6
31
32
Proyecto de laboratorio 6
Crear un mecanismo seguidor solar utilizando un actuador eleacutectrico y un dos moacutedulos fotovoltaicos colocado en una estructura metaacutelica disentildeada y desarrollada por el equipo
Objetivo Objetivo
Caracteriacutesticas del sistema bull El seguidor tiene que comenzar a moverse desde la salida del sol y parar
hasta la puesta del sol su uacutenico movimiento seraacute del este al oeste y deberaacute regresar a su posicioacuten original para el siguiente diacutea El control deberaacute ser automaacutetico y manual
bull En el control manual se realizaraacute el movimiento del seguidor y seraacute representado con una interfaz graacutefica en Visual Basic mostrando el aacutengulo de inclinacioacuten actual y su posicioacuten
bull Debe enviar la posicioacuten en la que se encuentra el aacutengulo para ser vista en una paacutegina de internet ndash Ver archivo Subir_Valor_BAT en paacutegina robotica-uporg ndash
bull Se deberaacute de registrar la corriente del panel solar y la hora en todo el diacutea ndash Ver documentacioacuten artiacuteculo SENIE 2016 ndash
Proyecto de laboratorio 6
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Entrega del proyecto bull Tiempo de 1 hora y 30 minutos para entregar el proyecto bull Jueves 1310 se presentaraacute el primer avance ante todo el saloacuten Se
mostraraacute una idea general del proyecto el FTP funcionando y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Lunes 1710 se presentaraacute el segundo avance ante todo el saloacuten Se mostraraacute la estructura metaacutelica el montaje de los sensores y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Jueves 2010 se realizaraacute la sexta entrega bull Documentacioacuten en formato de artiacuteculo IEEE a doble columna entregarla
antes de comenzar la siguiente clase bull Documentacioacuten sin haber aprobado la entrega no se acepta
Actuadores eleacutectricos - Motores Los motores eleacutectricos con frecuencia se usan como elemento de control final en los sistemas de control por posicioacuten o de velocidad Los motores se pueden clasificar en dos categoriacuteas principales
bull Motores de DC
bull Motores de AC
La mayoriacutea de los motores que se emplean en los sistemas de control modernos son motores de DC
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores Los principios baacutesicos del funcionamiento de un motor son los siguientes
Fuerza sobre un conductor eleacutectrico
Un conductor de longitud l lleva una corriente i en un campo magneacutetico con densidad de flujo B perpendicular al conductor la fuerza ejercida F es igual a Bil
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I
Fuerza F
L
B
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores
119865 = 119861119894119897 ∙ 119904119890119899(120572)
F=Fuerzan en newtons
B= Densidad de flujo magneacutetico1048708(teslas)
i= Corriente eleacutectrica que circula por el conductor1048708(amperes)
l= longitud del conductor
Sen(a)= Seno del aacutengulo que forman los campos B e I1048708
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores Cuando decimos que un campo magneacutetico genera una corriente eleacutectrica en un conductor nos referimos a que aparece una fem (llamada fem inducida) de modo que las cargas del conductor se mueven generando una corriente (corriente inducida)
La ley que explica esta interaccioacuten entre la fuerza electromotriz inducida y el campo magneacutetico es la Ley de Faraday
120576 = minus119889120601119898
119889119905 (119907119900119897119905119904)
En donde fm es el flujo del campo magneacutetico Por tanto para que aparezca una fuerza electromotriz (fem) inducida se debe variar el flujo del campo magneacutetico a traveacutes de la superficie delimitada por el conductor
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores El signo menos de la ley de Faraday indica el sentido que va a llevar la corriente inducida y se conoce como Ley de Lenz
ldquoEl sentido de la corriente inducida es tal que tiende a oponerse a la causa que lo producerdquo
El fenoacutemeno de la induccioacuten magneacutetica constituye el principio baacutesico de los generadores eleacutectricos de ahiacute que cualquier motor es al mismo tiempo un generador
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores En un motor convencional los devanados de alambre se montan en las ranuras de un cilindro de material magneacutetico conocido como armadura Esta armadura esta montada en cojinetes que le permite girar (rotor)
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Actuadores
Devanados
Armadura
Actuadores eleacutectricos - Motores Se monta la armadura en el campo magneacutetico que produciraacuten los polos de campo con los imanes permanentes o electroimanes
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Actuadores
Estator Estator
Rotor
Rotor
Actuadores eleacutectricos - Motores Los extremos del devanado de la armadura se conectan con los segmentos adyacentes de un anillo segmentado conocido como conmutador El contacto eleacutectrico con los segmentos se logra mediante contactos de carboacuten conocidos como escobillas
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Conmutador
Escobillas
Actuadores
Devanados
Actuadores eleacutectricos - Motores Conforme la armadura gira el conmutador invierte la corriente de cada uno de los devanados al desplazarse por los polos de campo
Esto es necesario para que las fuerzas que actuacutean en el devanado sigan actuando en la misma direccioacuten y la rotacioacuten continuacutee La direccioacuten de rotacioacuten del motor de DC se invierte al invertir la corriente de armadura o la corriente de campo
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Actuadores
Conmutador
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Hace antildeos la empresa mastecreg realizoacute un proyecto mecatroacutenico donde se implementoacute un contacto eleacutectrico con escobillas de carboacuten para conmutar corriente alterna y permitir el movimiento superior de un robot de 360deg
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten En los motores de imaacuten permanente los campos del estator son proporcionados mediante imanes permanentes
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Actuadores
Imaacuten permanente
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Los motores de imaacuten permanente no requieren fuente de alimentacioacuten externa y por lo tanto no producen calentamiento
Un motor de imaacuten permanente es maacutes ligero y maacutes pequentildeo que otros motores DC equivalentes debido a que la intensidad del campo del imaacuten permanente es alta
Los motores de imaacuten permanente son faacuteciles de invertir al conmutar la direccioacuten del voltaje aplicado pues la corriente y el campo cambian de direccioacuten soacutelo en el rotor
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Imaacuten permanente
Rotor
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Los motores de imaacuten permanente pueden ser motores con escobillas sin escobillas o de pasos
Motores de imaacuten permanente sin escobillas
Un problema con los motores DC es que requieren un colector y escobillas para invertir en forma perioacutedica la corriente que pasa por cada uno de sus devanados de la armadura
Las escobillas establecen contacto deslizante con el colector las chispas que saltan entre ambos van desgastando las escobillas Por ello las escobillas deben remplazarse de manera perioacutedica y recubrirse el colector Para evitar estos problemas se han disentildeado motores sin escobillas
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
Estos motores consisten en un rotor de imaacuten permanente Un conductor por el que pasa corriente eleacutectrica en un campo magneacutetico experimenta una fuerza asimismo como consecuencia de la tercera ley de Newton el imaacuten tambieacuten experimenta una fuerza opuesta de igual magnitud
En un motor DC convencional el imaacuten esta fijo y los conductores por los que pasa la corriente presentan movimiento En cambio en el motor DC de imaacuten permanente sin escobillas sucede lo contrario los conductores por los que pasa la corriente estaacuten fijos y el imaacuten se mueve
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
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Actuadores
Rotor imaacuten permanente
Devanados Rotor imaacuten permanente
Devanados
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
La corriente que llega a los devanados del estator se conmuta en forma electroacutenica mediante transistores en secuencia alrededor de los devanados la conmutacioacuten se controla con la posicioacuten del rotor de manera que siempre haya fuerzas actuando en el imaacuten provocando que rote en la misma direccioacuten
Los sensores de efecto Hall por lo general se usan para detectar la posicioacuten del rotor e iniciar la conmutacioacuten de los transistores estos sensores se colocan alrededor del estator
Estos motores se utilizan cada vez maacutes cuando se necesita alto rendimiento aunado a una gran confiabilidad y poco mantenimiento Gracias a que no tienen escobillas estos motores no producen ruido y permite alcanzar altas velocidades
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Los actuadores son los dispositivos encargados de efectuar acciones fiacutesicas ordenadas por alguacuten sistema de control
Se le da el nombre de actuadores eleacutectricos cuando se usa la energiacutea eleacutectrica para que se ejecuten sus movimientos Los actuadores eleacutectricos se utilizan para robots sistemas mecatroacutenicos y de control de tamantildeo mediano pues eacutestos no requieren de tanta velocidad ni potencia Los robots sistemas mecatroacutenicos y de control que usan actuadores eleacutectricos se caracterizan por una mayor exactitud y repetitividad
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Un actuador lineal eleacutectrico es un dispositivo que convierte el movimiento de rotacioacuten de un motor de corriente continua de bajo voltaje en movimiento lineal Un actuador lineal eleacutectrico consta de un motor un engranaje y una rosca de eje que incluye una tuerca
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Actuadores
motor
engranaje Rosca sin fin
Actuadores eleacutectricos - Lineal
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Actuadores
Proyecto de laboratorio 6
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Proyecto de laboratorio 6
Crear un mecanismo seguidor solar utilizando un actuador eleacutectrico y un dos moacutedulos fotovoltaicos colocado en una estructura metaacutelica disentildeada y desarrollada por el equipo
Objetivo Objetivo
Caracteriacutesticas del sistema bull El seguidor tiene que comenzar a moverse desde la salida del sol y parar
hasta la puesta del sol su uacutenico movimiento seraacute del este al oeste y deberaacute regresar a su posicioacuten original para el siguiente diacutea El control deberaacute ser automaacutetico y manual
bull En el control manual se realizaraacute el movimiento del seguidor y seraacute representado con una interfaz graacutefica en Visual Basic mostrando el aacutengulo de inclinacioacuten actual y su posicioacuten
bull Debe enviar la posicioacuten en la que se encuentra el aacutengulo para ser vista en una paacutegina de internet ndash Ver archivo Subir_Valor_BAT en paacutegina robotica-uporg ndash
bull Se deberaacute de registrar la corriente del panel solar y la hora en todo el diacutea ndash Ver documentacioacuten artiacuteculo SENIE 2016 ndash
Proyecto de laboratorio 6
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Entrega del proyecto bull Tiempo de 1 hora y 30 minutos para entregar el proyecto bull Jueves 1310 se presentaraacute el primer avance ante todo el saloacuten Se
mostraraacute una idea general del proyecto el FTP funcionando y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Lunes 1710 se presentaraacute el segundo avance ante todo el saloacuten Se mostraraacute la estructura metaacutelica el montaje de los sensores y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Jueves 2010 se realizaraacute la sexta entrega bull Documentacioacuten en formato de artiacuteculo IEEE a doble columna entregarla
antes de comenzar la siguiente clase bull Documentacioacuten sin haber aprobado la entrega no se acepta
Actuadores eleacutectricos - Motores Los principios baacutesicos del funcionamiento de un motor son los siguientes
Fuerza sobre un conductor eleacutectrico
Un conductor de longitud l lleva una corriente i en un campo magneacutetico con densidad de flujo B perpendicular al conductor la fuerza ejercida F es igual a Bil
13
I
Fuerza F
L
B
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores
119865 = 119861119894119897 ∙ 119904119890119899(120572)
F=Fuerzan en newtons
B= Densidad de flujo magneacutetico1048708(teslas)
i= Corriente eleacutectrica que circula por el conductor1048708(amperes)
l= longitud del conductor
Sen(a)= Seno del aacutengulo que forman los campos B e I1048708
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores Cuando decimos que un campo magneacutetico genera una corriente eleacutectrica en un conductor nos referimos a que aparece una fem (llamada fem inducida) de modo que las cargas del conductor se mueven generando una corriente (corriente inducida)
La ley que explica esta interaccioacuten entre la fuerza electromotriz inducida y el campo magneacutetico es la Ley de Faraday
120576 = minus119889120601119898
119889119905 (119907119900119897119905119904)
En donde fm es el flujo del campo magneacutetico Por tanto para que aparezca una fuerza electromotriz (fem) inducida se debe variar el flujo del campo magneacutetico a traveacutes de la superficie delimitada por el conductor
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores El signo menos de la ley de Faraday indica el sentido que va a llevar la corriente inducida y se conoce como Ley de Lenz
ldquoEl sentido de la corriente inducida es tal que tiende a oponerse a la causa que lo producerdquo
El fenoacutemeno de la induccioacuten magneacutetica constituye el principio baacutesico de los generadores eleacutectricos de ahiacute que cualquier motor es al mismo tiempo un generador
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores En un motor convencional los devanados de alambre se montan en las ranuras de un cilindro de material magneacutetico conocido como armadura Esta armadura esta montada en cojinetes que le permite girar (rotor)
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Actuadores
Devanados
Armadura
Actuadores eleacutectricos - Motores Se monta la armadura en el campo magneacutetico que produciraacuten los polos de campo con los imanes permanentes o electroimanes
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Actuadores
Estator Estator
Rotor
Rotor
Actuadores eleacutectricos - Motores Los extremos del devanado de la armadura se conectan con los segmentos adyacentes de un anillo segmentado conocido como conmutador El contacto eleacutectrico con los segmentos se logra mediante contactos de carboacuten conocidos como escobillas
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Conmutador
Escobillas
Actuadores
Devanados
Actuadores eleacutectricos - Motores Conforme la armadura gira el conmutador invierte la corriente de cada uno de los devanados al desplazarse por los polos de campo
Esto es necesario para que las fuerzas que actuacutean en el devanado sigan actuando en la misma direccioacuten y la rotacioacuten continuacutee La direccioacuten de rotacioacuten del motor de DC se invierte al invertir la corriente de armadura o la corriente de campo
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Actuadores
Conmutador
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Hace antildeos la empresa mastecreg realizoacute un proyecto mecatroacutenico donde se implementoacute un contacto eleacutectrico con escobillas de carboacuten para conmutar corriente alterna y permitir el movimiento superior de un robot de 360deg
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten En los motores de imaacuten permanente los campos del estator son proporcionados mediante imanes permanentes
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Actuadores
Imaacuten permanente
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Los motores de imaacuten permanente no requieren fuente de alimentacioacuten externa y por lo tanto no producen calentamiento
Un motor de imaacuten permanente es maacutes ligero y maacutes pequentildeo que otros motores DC equivalentes debido a que la intensidad del campo del imaacuten permanente es alta
Los motores de imaacuten permanente son faacuteciles de invertir al conmutar la direccioacuten del voltaje aplicado pues la corriente y el campo cambian de direccioacuten soacutelo en el rotor
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Imaacuten permanente
Rotor
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Los motores de imaacuten permanente pueden ser motores con escobillas sin escobillas o de pasos
Motores de imaacuten permanente sin escobillas
Un problema con los motores DC es que requieren un colector y escobillas para invertir en forma perioacutedica la corriente que pasa por cada uno de sus devanados de la armadura
Las escobillas establecen contacto deslizante con el colector las chispas que saltan entre ambos van desgastando las escobillas Por ello las escobillas deben remplazarse de manera perioacutedica y recubrirse el colector Para evitar estos problemas se han disentildeado motores sin escobillas
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
Estos motores consisten en un rotor de imaacuten permanente Un conductor por el que pasa corriente eleacutectrica en un campo magneacutetico experimenta una fuerza asimismo como consecuencia de la tercera ley de Newton el imaacuten tambieacuten experimenta una fuerza opuesta de igual magnitud
En un motor DC convencional el imaacuten esta fijo y los conductores por los que pasa la corriente presentan movimiento En cambio en el motor DC de imaacuten permanente sin escobillas sucede lo contrario los conductores por los que pasa la corriente estaacuten fijos y el imaacuten se mueve
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
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Actuadores
Rotor imaacuten permanente
Devanados Rotor imaacuten permanente
Devanados
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
La corriente que llega a los devanados del estator se conmuta en forma electroacutenica mediante transistores en secuencia alrededor de los devanados la conmutacioacuten se controla con la posicioacuten del rotor de manera que siempre haya fuerzas actuando en el imaacuten provocando que rote en la misma direccioacuten
Los sensores de efecto Hall por lo general se usan para detectar la posicioacuten del rotor e iniciar la conmutacioacuten de los transistores estos sensores se colocan alrededor del estator
Estos motores se utilizan cada vez maacutes cuando se necesita alto rendimiento aunado a una gran confiabilidad y poco mantenimiento Gracias a que no tienen escobillas estos motores no producen ruido y permite alcanzar altas velocidades
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Los actuadores son los dispositivos encargados de efectuar acciones fiacutesicas ordenadas por alguacuten sistema de control
Se le da el nombre de actuadores eleacutectricos cuando se usa la energiacutea eleacutectrica para que se ejecuten sus movimientos Los actuadores eleacutectricos se utilizan para robots sistemas mecatroacutenicos y de control de tamantildeo mediano pues eacutestos no requieren de tanta velocidad ni potencia Los robots sistemas mecatroacutenicos y de control que usan actuadores eleacutectricos se caracterizan por una mayor exactitud y repetitividad
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Un actuador lineal eleacutectrico es un dispositivo que convierte el movimiento de rotacioacuten de un motor de corriente continua de bajo voltaje en movimiento lineal Un actuador lineal eleacutectrico consta de un motor un engranaje y una rosca de eje que incluye una tuerca
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Actuadores
motor
engranaje Rosca sin fin
Actuadores eleacutectricos - Lineal
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Actuadores
Proyecto de laboratorio 6
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Proyecto de laboratorio 6
Crear un mecanismo seguidor solar utilizando un actuador eleacutectrico y un dos moacutedulos fotovoltaicos colocado en una estructura metaacutelica disentildeada y desarrollada por el equipo
Objetivo Objetivo
Caracteriacutesticas del sistema bull El seguidor tiene que comenzar a moverse desde la salida del sol y parar
hasta la puesta del sol su uacutenico movimiento seraacute del este al oeste y deberaacute regresar a su posicioacuten original para el siguiente diacutea El control deberaacute ser automaacutetico y manual
bull En el control manual se realizaraacute el movimiento del seguidor y seraacute representado con una interfaz graacutefica en Visual Basic mostrando el aacutengulo de inclinacioacuten actual y su posicioacuten
bull Debe enviar la posicioacuten en la que se encuentra el aacutengulo para ser vista en una paacutegina de internet ndash Ver archivo Subir_Valor_BAT en paacutegina robotica-uporg ndash
bull Se deberaacute de registrar la corriente del panel solar y la hora en todo el diacutea ndash Ver documentacioacuten artiacuteculo SENIE 2016 ndash
Proyecto de laboratorio 6
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Entrega del proyecto bull Tiempo de 1 hora y 30 minutos para entregar el proyecto bull Jueves 1310 se presentaraacute el primer avance ante todo el saloacuten Se
mostraraacute una idea general del proyecto el FTP funcionando y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Lunes 1710 se presentaraacute el segundo avance ante todo el saloacuten Se mostraraacute la estructura metaacutelica el montaje de los sensores y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Jueves 2010 se realizaraacute la sexta entrega bull Documentacioacuten en formato de artiacuteculo IEEE a doble columna entregarla
antes de comenzar la siguiente clase bull Documentacioacuten sin haber aprobado la entrega no se acepta
Actuadores eleacutectricos - Motores
119865 = 119861119894119897 ∙ 119904119890119899(120572)
F=Fuerzan en newtons
B= Densidad de flujo magneacutetico1048708(teslas)
i= Corriente eleacutectrica que circula por el conductor1048708(amperes)
l= longitud del conductor
Sen(a)= Seno del aacutengulo que forman los campos B e I1048708
14
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores Cuando decimos que un campo magneacutetico genera una corriente eleacutectrica en un conductor nos referimos a que aparece una fem (llamada fem inducida) de modo que las cargas del conductor se mueven generando una corriente (corriente inducida)
La ley que explica esta interaccioacuten entre la fuerza electromotriz inducida y el campo magneacutetico es la Ley de Faraday
120576 = minus119889120601119898
119889119905 (119907119900119897119905119904)
En donde fm es el flujo del campo magneacutetico Por tanto para que aparezca una fuerza electromotriz (fem) inducida se debe variar el flujo del campo magneacutetico a traveacutes de la superficie delimitada por el conductor
15
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores El signo menos de la ley de Faraday indica el sentido que va a llevar la corriente inducida y se conoce como Ley de Lenz
ldquoEl sentido de la corriente inducida es tal que tiende a oponerse a la causa que lo producerdquo
El fenoacutemeno de la induccioacuten magneacutetica constituye el principio baacutesico de los generadores eleacutectricos de ahiacute que cualquier motor es al mismo tiempo un generador
16
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores En un motor convencional los devanados de alambre se montan en las ranuras de un cilindro de material magneacutetico conocido como armadura Esta armadura esta montada en cojinetes que le permite girar (rotor)
17
Actuadores
Devanados
Armadura
Actuadores eleacutectricos - Motores Se monta la armadura en el campo magneacutetico que produciraacuten los polos de campo con los imanes permanentes o electroimanes
18
Actuadores
Estator Estator
Rotor
Rotor
Actuadores eleacutectricos - Motores Los extremos del devanado de la armadura se conectan con los segmentos adyacentes de un anillo segmentado conocido como conmutador El contacto eleacutectrico con los segmentos se logra mediante contactos de carboacuten conocidos como escobillas
19
Conmutador
Escobillas
Actuadores
Devanados
Actuadores eleacutectricos - Motores Conforme la armadura gira el conmutador invierte la corriente de cada uno de los devanados al desplazarse por los polos de campo
Esto es necesario para que las fuerzas que actuacutean en el devanado sigan actuando en la misma direccioacuten y la rotacioacuten continuacutee La direccioacuten de rotacioacuten del motor de DC se invierte al invertir la corriente de armadura o la corriente de campo
20
Actuadores
Conmutador
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Hace antildeos la empresa mastecreg realizoacute un proyecto mecatroacutenico donde se implementoacute un contacto eleacutectrico con escobillas de carboacuten para conmutar corriente alterna y permitir el movimiento superior de un robot de 360deg
21
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten En los motores de imaacuten permanente los campos del estator son proporcionados mediante imanes permanentes
22
Actuadores
Imaacuten permanente
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Los motores de imaacuten permanente no requieren fuente de alimentacioacuten externa y por lo tanto no producen calentamiento
Un motor de imaacuten permanente es maacutes ligero y maacutes pequentildeo que otros motores DC equivalentes debido a que la intensidad del campo del imaacuten permanente es alta
Los motores de imaacuten permanente son faacuteciles de invertir al conmutar la direccioacuten del voltaje aplicado pues la corriente y el campo cambian de direccioacuten soacutelo en el rotor
23
Imaacuten permanente
Rotor
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Los motores de imaacuten permanente pueden ser motores con escobillas sin escobillas o de pasos
Motores de imaacuten permanente sin escobillas
Un problema con los motores DC es que requieren un colector y escobillas para invertir en forma perioacutedica la corriente que pasa por cada uno de sus devanados de la armadura
Las escobillas establecen contacto deslizante con el colector las chispas que saltan entre ambos van desgastando las escobillas Por ello las escobillas deben remplazarse de manera perioacutedica y recubrirse el colector Para evitar estos problemas se han disentildeado motores sin escobillas
24
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
Estos motores consisten en un rotor de imaacuten permanente Un conductor por el que pasa corriente eleacutectrica en un campo magneacutetico experimenta una fuerza asimismo como consecuencia de la tercera ley de Newton el imaacuten tambieacuten experimenta una fuerza opuesta de igual magnitud
En un motor DC convencional el imaacuten esta fijo y los conductores por los que pasa la corriente presentan movimiento En cambio en el motor DC de imaacuten permanente sin escobillas sucede lo contrario los conductores por los que pasa la corriente estaacuten fijos y el imaacuten se mueve
25
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
26
Actuadores
Rotor imaacuten permanente
Devanados Rotor imaacuten permanente
Devanados
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
La corriente que llega a los devanados del estator se conmuta en forma electroacutenica mediante transistores en secuencia alrededor de los devanados la conmutacioacuten se controla con la posicioacuten del rotor de manera que siempre haya fuerzas actuando en el imaacuten provocando que rote en la misma direccioacuten
Los sensores de efecto Hall por lo general se usan para detectar la posicioacuten del rotor e iniciar la conmutacioacuten de los transistores estos sensores se colocan alrededor del estator
Estos motores se utilizan cada vez maacutes cuando se necesita alto rendimiento aunado a una gran confiabilidad y poco mantenimiento Gracias a que no tienen escobillas estos motores no producen ruido y permite alcanzar altas velocidades
27
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Los actuadores son los dispositivos encargados de efectuar acciones fiacutesicas ordenadas por alguacuten sistema de control
Se le da el nombre de actuadores eleacutectricos cuando se usa la energiacutea eleacutectrica para que se ejecuten sus movimientos Los actuadores eleacutectricos se utilizan para robots sistemas mecatroacutenicos y de control de tamantildeo mediano pues eacutestos no requieren de tanta velocidad ni potencia Los robots sistemas mecatroacutenicos y de control que usan actuadores eleacutectricos se caracterizan por una mayor exactitud y repetitividad
28
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Un actuador lineal eleacutectrico es un dispositivo que convierte el movimiento de rotacioacuten de un motor de corriente continua de bajo voltaje en movimiento lineal Un actuador lineal eleacutectrico consta de un motor un engranaje y una rosca de eje que incluye una tuerca
29
Actuadores
motor
engranaje Rosca sin fin
Actuadores eleacutectricos - Lineal
30
Actuadores
Proyecto de laboratorio 6
31
32
Proyecto de laboratorio 6
Crear un mecanismo seguidor solar utilizando un actuador eleacutectrico y un dos moacutedulos fotovoltaicos colocado en una estructura metaacutelica disentildeada y desarrollada por el equipo
Objetivo Objetivo
Caracteriacutesticas del sistema bull El seguidor tiene que comenzar a moverse desde la salida del sol y parar
hasta la puesta del sol su uacutenico movimiento seraacute del este al oeste y deberaacute regresar a su posicioacuten original para el siguiente diacutea El control deberaacute ser automaacutetico y manual
bull En el control manual se realizaraacute el movimiento del seguidor y seraacute representado con una interfaz graacutefica en Visual Basic mostrando el aacutengulo de inclinacioacuten actual y su posicioacuten
bull Debe enviar la posicioacuten en la que se encuentra el aacutengulo para ser vista en una paacutegina de internet ndash Ver archivo Subir_Valor_BAT en paacutegina robotica-uporg ndash
bull Se deberaacute de registrar la corriente del panel solar y la hora en todo el diacutea ndash Ver documentacioacuten artiacuteculo SENIE 2016 ndash
Proyecto de laboratorio 6
33
Entrega del proyecto bull Tiempo de 1 hora y 30 minutos para entregar el proyecto bull Jueves 1310 se presentaraacute el primer avance ante todo el saloacuten Se
mostraraacute una idea general del proyecto el FTP funcionando y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Lunes 1710 se presentaraacute el segundo avance ante todo el saloacuten Se mostraraacute la estructura metaacutelica el montaje de los sensores y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Jueves 2010 se realizaraacute la sexta entrega bull Documentacioacuten en formato de artiacuteculo IEEE a doble columna entregarla
antes de comenzar la siguiente clase bull Documentacioacuten sin haber aprobado la entrega no se acepta
Actuadores eleacutectricos - Motores Cuando decimos que un campo magneacutetico genera una corriente eleacutectrica en un conductor nos referimos a que aparece una fem (llamada fem inducida) de modo que las cargas del conductor se mueven generando una corriente (corriente inducida)
La ley que explica esta interaccioacuten entre la fuerza electromotriz inducida y el campo magneacutetico es la Ley de Faraday
120576 = minus119889120601119898
119889119905 (119907119900119897119905119904)
En donde fm es el flujo del campo magneacutetico Por tanto para que aparezca una fuerza electromotriz (fem) inducida se debe variar el flujo del campo magneacutetico a traveacutes de la superficie delimitada por el conductor
15
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores El signo menos de la ley de Faraday indica el sentido que va a llevar la corriente inducida y se conoce como Ley de Lenz
ldquoEl sentido de la corriente inducida es tal que tiende a oponerse a la causa que lo producerdquo
El fenoacutemeno de la induccioacuten magneacutetica constituye el principio baacutesico de los generadores eleacutectricos de ahiacute que cualquier motor es al mismo tiempo un generador
16
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores En un motor convencional los devanados de alambre se montan en las ranuras de un cilindro de material magneacutetico conocido como armadura Esta armadura esta montada en cojinetes que le permite girar (rotor)
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Actuadores
Devanados
Armadura
Actuadores eleacutectricos - Motores Se monta la armadura en el campo magneacutetico que produciraacuten los polos de campo con los imanes permanentes o electroimanes
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Actuadores
Estator Estator
Rotor
Rotor
Actuadores eleacutectricos - Motores Los extremos del devanado de la armadura se conectan con los segmentos adyacentes de un anillo segmentado conocido como conmutador El contacto eleacutectrico con los segmentos se logra mediante contactos de carboacuten conocidos como escobillas
19
Conmutador
Escobillas
Actuadores
Devanados
Actuadores eleacutectricos - Motores Conforme la armadura gira el conmutador invierte la corriente de cada uno de los devanados al desplazarse por los polos de campo
Esto es necesario para que las fuerzas que actuacutean en el devanado sigan actuando en la misma direccioacuten y la rotacioacuten continuacutee La direccioacuten de rotacioacuten del motor de DC se invierte al invertir la corriente de armadura o la corriente de campo
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Actuadores
Conmutador
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Hace antildeos la empresa mastecreg realizoacute un proyecto mecatroacutenico donde se implementoacute un contacto eleacutectrico con escobillas de carboacuten para conmutar corriente alterna y permitir el movimiento superior de un robot de 360deg
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten En los motores de imaacuten permanente los campos del estator son proporcionados mediante imanes permanentes
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Actuadores
Imaacuten permanente
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Los motores de imaacuten permanente no requieren fuente de alimentacioacuten externa y por lo tanto no producen calentamiento
Un motor de imaacuten permanente es maacutes ligero y maacutes pequentildeo que otros motores DC equivalentes debido a que la intensidad del campo del imaacuten permanente es alta
Los motores de imaacuten permanente son faacuteciles de invertir al conmutar la direccioacuten del voltaje aplicado pues la corriente y el campo cambian de direccioacuten soacutelo en el rotor
23
Imaacuten permanente
Rotor
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Los motores de imaacuten permanente pueden ser motores con escobillas sin escobillas o de pasos
Motores de imaacuten permanente sin escobillas
Un problema con los motores DC es que requieren un colector y escobillas para invertir en forma perioacutedica la corriente que pasa por cada uno de sus devanados de la armadura
Las escobillas establecen contacto deslizante con el colector las chispas que saltan entre ambos van desgastando las escobillas Por ello las escobillas deben remplazarse de manera perioacutedica y recubrirse el colector Para evitar estos problemas se han disentildeado motores sin escobillas
24
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
Estos motores consisten en un rotor de imaacuten permanente Un conductor por el que pasa corriente eleacutectrica en un campo magneacutetico experimenta una fuerza asimismo como consecuencia de la tercera ley de Newton el imaacuten tambieacuten experimenta una fuerza opuesta de igual magnitud
En un motor DC convencional el imaacuten esta fijo y los conductores por los que pasa la corriente presentan movimiento En cambio en el motor DC de imaacuten permanente sin escobillas sucede lo contrario los conductores por los que pasa la corriente estaacuten fijos y el imaacuten se mueve
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
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Actuadores
Rotor imaacuten permanente
Devanados Rotor imaacuten permanente
Devanados
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
La corriente que llega a los devanados del estator se conmuta en forma electroacutenica mediante transistores en secuencia alrededor de los devanados la conmutacioacuten se controla con la posicioacuten del rotor de manera que siempre haya fuerzas actuando en el imaacuten provocando que rote en la misma direccioacuten
Los sensores de efecto Hall por lo general se usan para detectar la posicioacuten del rotor e iniciar la conmutacioacuten de los transistores estos sensores se colocan alrededor del estator
Estos motores se utilizan cada vez maacutes cuando se necesita alto rendimiento aunado a una gran confiabilidad y poco mantenimiento Gracias a que no tienen escobillas estos motores no producen ruido y permite alcanzar altas velocidades
27
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Los actuadores son los dispositivos encargados de efectuar acciones fiacutesicas ordenadas por alguacuten sistema de control
Se le da el nombre de actuadores eleacutectricos cuando se usa la energiacutea eleacutectrica para que se ejecuten sus movimientos Los actuadores eleacutectricos se utilizan para robots sistemas mecatroacutenicos y de control de tamantildeo mediano pues eacutestos no requieren de tanta velocidad ni potencia Los robots sistemas mecatroacutenicos y de control que usan actuadores eleacutectricos se caracterizan por una mayor exactitud y repetitividad
28
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Un actuador lineal eleacutectrico es un dispositivo que convierte el movimiento de rotacioacuten de un motor de corriente continua de bajo voltaje en movimiento lineal Un actuador lineal eleacutectrico consta de un motor un engranaje y una rosca de eje que incluye una tuerca
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Actuadores
motor
engranaje Rosca sin fin
Actuadores eleacutectricos - Lineal
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Actuadores
Proyecto de laboratorio 6
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Proyecto de laboratorio 6
Crear un mecanismo seguidor solar utilizando un actuador eleacutectrico y un dos moacutedulos fotovoltaicos colocado en una estructura metaacutelica disentildeada y desarrollada por el equipo
Objetivo Objetivo
Caracteriacutesticas del sistema bull El seguidor tiene que comenzar a moverse desde la salida del sol y parar
hasta la puesta del sol su uacutenico movimiento seraacute del este al oeste y deberaacute regresar a su posicioacuten original para el siguiente diacutea El control deberaacute ser automaacutetico y manual
bull En el control manual se realizaraacute el movimiento del seguidor y seraacute representado con una interfaz graacutefica en Visual Basic mostrando el aacutengulo de inclinacioacuten actual y su posicioacuten
bull Debe enviar la posicioacuten en la que se encuentra el aacutengulo para ser vista en una paacutegina de internet ndash Ver archivo Subir_Valor_BAT en paacutegina robotica-uporg ndash
bull Se deberaacute de registrar la corriente del panel solar y la hora en todo el diacutea ndash Ver documentacioacuten artiacuteculo SENIE 2016 ndash
Proyecto de laboratorio 6
33
Entrega del proyecto bull Tiempo de 1 hora y 30 minutos para entregar el proyecto bull Jueves 1310 se presentaraacute el primer avance ante todo el saloacuten Se
mostraraacute una idea general del proyecto el FTP funcionando y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Lunes 1710 se presentaraacute el segundo avance ante todo el saloacuten Se mostraraacute la estructura metaacutelica el montaje de los sensores y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Jueves 2010 se realizaraacute la sexta entrega bull Documentacioacuten en formato de artiacuteculo IEEE a doble columna entregarla
antes de comenzar la siguiente clase bull Documentacioacuten sin haber aprobado la entrega no se acepta
Actuadores eleacutectricos - Motores El signo menos de la ley de Faraday indica el sentido que va a llevar la corriente inducida y se conoce como Ley de Lenz
ldquoEl sentido de la corriente inducida es tal que tiende a oponerse a la causa que lo producerdquo
El fenoacutemeno de la induccioacuten magneacutetica constituye el principio baacutesico de los generadores eleacutectricos de ahiacute que cualquier motor es al mismo tiempo un generador
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores En un motor convencional los devanados de alambre se montan en las ranuras de un cilindro de material magneacutetico conocido como armadura Esta armadura esta montada en cojinetes que le permite girar (rotor)
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Actuadores
Devanados
Armadura
Actuadores eleacutectricos - Motores Se monta la armadura en el campo magneacutetico que produciraacuten los polos de campo con los imanes permanentes o electroimanes
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Actuadores
Estator Estator
Rotor
Rotor
Actuadores eleacutectricos - Motores Los extremos del devanado de la armadura se conectan con los segmentos adyacentes de un anillo segmentado conocido como conmutador El contacto eleacutectrico con los segmentos se logra mediante contactos de carboacuten conocidos como escobillas
19
Conmutador
Escobillas
Actuadores
Devanados
Actuadores eleacutectricos - Motores Conforme la armadura gira el conmutador invierte la corriente de cada uno de los devanados al desplazarse por los polos de campo
Esto es necesario para que las fuerzas que actuacutean en el devanado sigan actuando en la misma direccioacuten y la rotacioacuten continuacutee La direccioacuten de rotacioacuten del motor de DC se invierte al invertir la corriente de armadura o la corriente de campo
20
Actuadores
Conmutador
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Hace antildeos la empresa mastecreg realizoacute un proyecto mecatroacutenico donde se implementoacute un contacto eleacutectrico con escobillas de carboacuten para conmutar corriente alterna y permitir el movimiento superior de un robot de 360deg
21
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten En los motores de imaacuten permanente los campos del estator son proporcionados mediante imanes permanentes
22
Actuadores
Imaacuten permanente
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Los motores de imaacuten permanente no requieren fuente de alimentacioacuten externa y por lo tanto no producen calentamiento
Un motor de imaacuten permanente es maacutes ligero y maacutes pequentildeo que otros motores DC equivalentes debido a que la intensidad del campo del imaacuten permanente es alta
Los motores de imaacuten permanente son faacuteciles de invertir al conmutar la direccioacuten del voltaje aplicado pues la corriente y el campo cambian de direccioacuten soacutelo en el rotor
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Imaacuten permanente
Rotor
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Los motores de imaacuten permanente pueden ser motores con escobillas sin escobillas o de pasos
Motores de imaacuten permanente sin escobillas
Un problema con los motores DC es que requieren un colector y escobillas para invertir en forma perioacutedica la corriente que pasa por cada uno de sus devanados de la armadura
Las escobillas establecen contacto deslizante con el colector las chispas que saltan entre ambos van desgastando las escobillas Por ello las escobillas deben remplazarse de manera perioacutedica y recubrirse el colector Para evitar estos problemas se han disentildeado motores sin escobillas
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
Estos motores consisten en un rotor de imaacuten permanente Un conductor por el que pasa corriente eleacutectrica en un campo magneacutetico experimenta una fuerza asimismo como consecuencia de la tercera ley de Newton el imaacuten tambieacuten experimenta una fuerza opuesta de igual magnitud
En un motor DC convencional el imaacuten esta fijo y los conductores por los que pasa la corriente presentan movimiento En cambio en el motor DC de imaacuten permanente sin escobillas sucede lo contrario los conductores por los que pasa la corriente estaacuten fijos y el imaacuten se mueve
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
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Actuadores
Rotor imaacuten permanente
Devanados Rotor imaacuten permanente
Devanados
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
La corriente que llega a los devanados del estator se conmuta en forma electroacutenica mediante transistores en secuencia alrededor de los devanados la conmutacioacuten se controla con la posicioacuten del rotor de manera que siempre haya fuerzas actuando en el imaacuten provocando que rote en la misma direccioacuten
Los sensores de efecto Hall por lo general se usan para detectar la posicioacuten del rotor e iniciar la conmutacioacuten de los transistores estos sensores se colocan alrededor del estator
Estos motores se utilizan cada vez maacutes cuando se necesita alto rendimiento aunado a una gran confiabilidad y poco mantenimiento Gracias a que no tienen escobillas estos motores no producen ruido y permite alcanzar altas velocidades
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Los actuadores son los dispositivos encargados de efectuar acciones fiacutesicas ordenadas por alguacuten sistema de control
Se le da el nombre de actuadores eleacutectricos cuando se usa la energiacutea eleacutectrica para que se ejecuten sus movimientos Los actuadores eleacutectricos se utilizan para robots sistemas mecatroacutenicos y de control de tamantildeo mediano pues eacutestos no requieren de tanta velocidad ni potencia Los robots sistemas mecatroacutenicos y de control que usan actuadores eleacutectricos se caracterizan por una mayor exactitud y repetitividad
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Un actuador lineal eleacutectrico es un dispositivo que convierte el movimiento de rotacioacuten de un motor de corriente continua de bajo voltaje en movimiento lineal Un actuador lineal eleacutectrico consta de un motor un engranaje y una rosca de eje que incluye una tuerca
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Actuadores
motor
engranaje Rosca sin fin
Actuadores eleacutectricos - Lineal
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Actuadores
Proyecto de laboratorio 6
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Proyecto de laboratorio 6
Crear un mecanismo seguidor solar utilizando un actuador eleacutectrico y un dos moacutedulos fotovoltaicos colocado en una estructura metaacutelica disentildeada y desarrollada por el equipo
Objetivo Objetivo
Caracteriacutesticas del sistema bull El seguidor tiene que comenzar a moverse desde la salida del sol y parar
hasta la puesta del sol su uacutenico movimiento seraacute del este al oeste y deberaacute regresar a su posicioacuten original para el siguiente diacutea El control deberaacute ser automaacutetico y manual
bull En el control manual se realizaraacute el movimiento del seguidor y seraacute representado con una interfaz graacutefica en Visual Basic mostrando el aacutengulo de inclinacioacuten actual y su posicioacuten
bull Debe enviar la posicioacuten en la que se encuentra el aacutengulo para ser vista en una paacutegina de internet ndash Ver archivo Subir_Valor_BAT en paacutegina robotica-uporg ndash
bull Se deberaacute de registrar la corriente del panel solar y la hora en todo el diacutea ndash Ver documentacioacuten artiacuteculo SENIE 2016 ndash
Proyecto de laboratorio 6
33
Entrega del proyecto bull Tiempo de 1 hora y 30 minutos para entregar el proyecto bull Jueves 1310 se presentaraacute el primer avance ante todo el saloacuten Se
mostraraacute una idea general del proyecto el FTP funcionando y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Lunes 1710 se presentaraacute el segundo avance ante todo el saloacuten Se mostraraacute la estructura metaacutelica el montaje de los sensores y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Jueves 2010 se realizaraacute la sexta entrega bull Documentacioacuten en formato de artiacuteculo IEEE a doble columna entregarla
antes de comenzar la siguiente clase bull Documentacioacuten sin haber aprobado la entrega no se acepta
Actuadores eleacutectricos - Motores En un motor convencional los devanados de alambre se montan en las ranuras de un cilindro de material magneacutetico conocido como armadura Esta armadura esta montada en cojinetes que le permite girar (rotor)
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Actuadores
Devanados
Armadura
Actuadores eleacutectricos - Motores Se monta la armadura en el campo magneacutetico que produciraacuten los polos de campo con los imanes permanentes o electroimanes
18
Actuadores
Estator Estator
Rotor
Rotor
Actuadores eleacutectricos - Motores Los extremos del devanado de la armadura se conectan con los segmentos adyacentes de un anillo segmentado conocido como conmutador El contacto eleacutectrico con los segmentos se logra mediante contactos de carboacuten conocidos como escobillas
19
Conmutador
Escobillas
Actuadores
Devanados
Actuadores eleacutectricos - Motores Conforme la armadura gira el conmutador invierte la corriente de cada uno de los devanados al desplazarse por los polos de campo
Esto es necesario para que las fuerzas que actuacutean en el devanado sigan actuando en la misma direccioacuten y la rotacioacuten continuacutee La direccioacuten de rotacioacuten del motor de DC se invierte al invertir la corriente de armadura o la corriente de campo
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Actuadores
Conmutador
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Hace antildeos la empresa mastecreg realizoacute un proyecto mecatroacutenico donde se implementoacute un contacto eleacutectrico con escobillas de carboacuten para conmutar corriente alterna y permitir el movimiento superior de un robot de 360deg
21
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten En los motores de imaacuten permanente los campos del estator son proporcionados mediante imanes permanentes
22
Actuadores
Imaacuten permanente
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Los motores de imaacuten permanente no requieren fuente de alimentacioacuten externa y por lo tanto no producen calentamiento
Un motor de imaacuten permanente es maacutes ligero y maacutes pequentildeo que otros motores DC equivalentes debido a que la intensidad del campo del imaacuten permanente es alta
Los motores de imaacuten permanente son faacuteciles de invertir al conmutar la direccioacuten del voltaje aplicado pues la corriente y el campo cambian de direccioacuten soacutelo en el rotor
23
Imaacuten permanente
Rotor
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Los motores de imaacuten permanente pueden ser motores con escobillas sin escobillas o de pasos
Motores de imaacuten permanente sin escobillas
Un problema con los motores DC es que requieren un colector y escobillas para invertir en forma perioacutedica la corriente que pasa por cada uno de sus devanados de la armadura
Las escobillas establecen contacto deslizante con el colector las chispas que saltan entre ambos van desgastando las escobillas Por ello las escobillas deben remplazarse de manera perioacutedica y recubrirse el colector Para evitar estos problemas se han disentildeado motores sin escobillas
24
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
Estos motores consisten en un rotor de imaacuten permanente Un conductor por el que pasa corriente eleacutectrica en un campo magneacutetico experimenta una fuerza asimismo como consecuencia de la tercera ley de Newton el imaacuten tambieacuten experimenta una fuerza opuesta de igual magnitud
En un motor DC convencional el imaacuten esta fijo y los conductores por los que pasa la corriente presentan movimiento En cambio en el motor DC de imaacuten permanente sin escobillas sucede lo contrario los conductores por los que pasa la corriente estaacuten fijos y el imaacuten se mueve
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
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Actuadores
Rotor imaacuten permanente
Devanados Rotor imaacuten permanente
Devanados
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
La corriente que llega a los devanados del estator se conmuta en forma electroacutenica mediante transistores en secuencia alrededor de los devanados la conmutacioacuten se controla con la posicioacuten del rotor de manera que siempre haya fuerzas actuando en el imaacuten provocando que rote en la misma direccioacuten
Los sensores de efecto Hall por lo general se usan para detectar la posicioacuten del rotor e iniciar la conmutacioacuten de los transistores estos sensores se colocan alrededor del estator
Estos motores se utilizan cada vez maacutes cuando se necesita alto rendimiento aunado a una gran confiabilidad y poco mantenimiento Gracias a que no tienen escobillas estos motores no producen ruido y permite alcanzar altas velocidades
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Los actuadores son los dispositivos encargados de efectuar acciones fiacutesicas ordenadas por alguacuten sistema de control
Se le da el nombre de actuadores eleacutectricos cuando se usa la energiacutea eleacutectrica para que se ejecuten sus movimientos Los actuadores eleacutectricos se utilizan para robots sistemas mecatroacutenicos y de control de tamantildeo mediano pues eacutestos no requieren de tanta velocidad ni potencia Los robots sistemas mecatroacutenicos y de control que usan actuadores eleacutectricos se caracterizan por una mayor exactitud y repetitividad
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Un actuador lineal eleacutectrico es un dispositivo que convierte el movimiento de rotacioacuten de un motor de corriente continua de bajo voltaje en movimiento lineal Un actuador lineal eleacutectrico consta de un motor un engranaje y una rosca de eje que incluye una tuerca
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Actuadores
motor
engranaje Rosca sin fin
Actuadores eleacutectricos - Lineal
30
Actuadores
Proyecto de laboratorio 6
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Proyecto de laboratorio 6
Crear un mecanismo seguidor solar utilizando un actuador eleacutectrico y un dos moacutedulos fotovoltaicos colocado en una estructura metaacutelica disentildeada y desarrollada por el equipo
Objetivo Objetivo
Caracteriacutesticas del sistema bull El seguidor tiene que comenzar a moverse desde la salida del sol y parar
hasta la puesta del sol su uacutenico movimiento seraacute del este al oeste y deberaacute regresar a su posicioacuten original para el siguiente diacutea El control deberaacute ser automaacutetico y manual
bull En el control manual se realizaraacute el movimiento del seguidor y seraacute representado con una interfaz graacutefica en Visual Basic mostrando el aacutengulo de inclinacioacuten actual y su posicioacuten
bull Debe enviar la posicioacuten en la que se encuentra el aacutengulo para ser vista en una paacutegina de internet ndash Ver archivo Subir_Valor_BAT en paacutegina robotica-uporg ndash
bull Se deberaacute de registrar la corriente del panel solar y la hora en todo el diacutea ndash Ver documentacioacuten artiacuteculo SENIE 2016 ndash
Proyecto de laboratorio 6
33
Entrega del proyecto bull Tiempo de 1 hora y 30 minutos para entregar el proyecto bull Jueves 1310 se presentaraacute el primer avance ante todo el saloacuten Se
mostraraacute una idea general del proyecto el FTP funcionando y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Lunes 1710 se presentaraacute el segundo avance ante todo el saloacuten Se mostraraacute la estructura metaacutelica el montaje de los sensores y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Jueves 2010 se realizaraacute la sexta entrega bull Documentacioacuten en formato de artiacuteculo IEEE a doble columna entregarla
antes de comenzar la siguiente clase bull Documentacioacuten sin haber aprobado la entrega no se acepta
Actuadores eleacutectricos - Motores Se monta la armadura en el campo magneacutetico que produciraacuten los polos de campo con los imanes permanentes o electroimanes
18
Actuadores
Estator Estator
Rotor
Rotor
Actuadores eleacutectricos - Motores Los extremos del devanado de la armadura se conectan con los segmentos adyacentes de un anillo segmentado conocido como conmutador El contacto eleacutectrico con los segmentos se logra mediante contactos de carboacuten conocidos como escobillas
19
Conmutador
Escobillas
Actuadores
Devanados
Actuadores eleacutectricos - Motores Conforme la armadura gira el conmutador invierte la corriente de cada uno de los devanados al desplazarse por los polos de campo
Esto es necesario para que las fuerzas que actuacutean en el devanado sigan actuando en la misma direccioacuten y la rotacioacuten continuacutee La direccioacuten de rotacioacuten del motor de DC se invierte al invertir la corriente de armadura o la corriente de campo
20
Actuadores
Conmutador
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Hace antildeos la empresa mastecreg realizoacute un proyecto mecatroacutenico donde se implementoacute un contacto eleacutectrico con escobillas de carboacuten para conmutar corriente alterna y permitir el movimiento superior de un robot de 360deg
21
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten En los motores de imaacuten permanente los campos del estator son proporcionados mediante imanes permanentes
22
Actuadores
Imaacuten permanente
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Los motores de imaacuten permanente no requieren fuente de alimentacioacuten externa y por lo tanto no producen calentamiento
Un motor de imaacuten permanente es maacutes ligero y maacutes pequentildeo que otros motores DC equivalentes debido a que la intensidad del campo del imaacuten permanente es alta
Los motores de imaacuten permanente son faacuteciles de invertir al conmutar la direccioacuten del voltaje aplicado pues la corriente y el campo cambian de direccioacuten soacutelo en el rotor
23
Imaacuten permanente
Rotor
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Los motores de imaacuten permanente pueden ser motores con escobillas sin escobillas o de pasos
Motores de imaacuten permanente sin escobillas
Un problema con los motores DC es que requieren un colector y escobillas para invertir en forma perioacutedica la corriente que pasa por cada uno de sus devanados de la armadura
Las escobillas establecen contacto deslizante con el colector las chispas que saltan entre ambos van desgastando las escobillas Por ello las escobillas deben remplazarse de manera perioacutedica y recubrirse el colector Para evitar estos problemas se han disentildeado motores sin escobillas
24
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
Estos motores consisten en un rotor de imaacuten permanente Un conductor por el que pasa corriente eleacutectrica en un campo magneacutetico experimenta una fuerza asimismo como consecuencia de la tercera ley de Newton el imaacuten tambieacuten experimenta una fuerza opuesta de igual magnitud
En un motor DC convencional el imaacuten esta fijo y los conductores por los que pasa la corriente presentan movimiento En cambio en el motor DC de imaacuten permanente sin escobillas sucede lo contrario los conductores por los que pasa la corriente estaacuten fijos y el imaacuten se mueve
25
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
26
Actuadores
Rotor imaacuten permanente
Devanados Rotor imaacuten permanente
Devanados
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
La corriente que llega a los devanados del estator se conmuta en forma electroacutenica mediante transistores en secuencia alrededor de los devanados la conmutacioacuten se controla con la posicioacuten del rotor de manera que siempre haya fuerzas actuando en el imaacuten provocando que rote en la misma direccioacuten
Los sensores de efecto Hall por lo general se usan para detectar la posicioacuten del rotor e iniciar la conmutacioacuten de los transistores estos sensores se colocan alrededor del estator
Estos motores se utilizan cada vez maacutes cuando se necesita alto rendimiento aunado a una gran confiabilidad y poco mantenimiento Gracias a que no tienen escobillas estos motores no producen ruido y permite alcanzar altas velocidades
27
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Los actuadores son los dispositivos encargados de efectuar acciones fiacutesicas ordenadas por alguacuten sistema de control
Se le da el nombre de actuadores eleacutectricos cuando se usa la energiacutea eleacutectrica para que se ejecuten sus movimientos Los actuadores eleacutectricos se utilizan para robots sistemas mecatroacutenicos y de control de tamantildeo mediano pues eacutestos no requieren de tanta velocidad ni potencia Los robots sistemas mecatroacutenicos y de control que usan actuadores eleacutectricos se caracterizan por una mayor exactitud y repetitividad
28
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Un actuador lineal eleacutectrico es un dispositivo que convierte el movimiento de rotacioacuten de un motor de corriente continua de bajo voltaje en movimiento lineal Un actuador lineal eleacutectrico consta de un motor un engranaje y una rosca de eje que incluye una tuerca
29
Actuadores
motor
engranaje Rosca sin fin
Actuadores eleacutectricos - Lineal
30
Actuadores
Proyecto de laboratorio 6
31
32
Proyecto de laboratorio 6
Crear un mecanismo seguidor solar utilizando un actuador eleacutectrico y un dos moacutedulos fotovoltaicos colocado en una estructura metaacutelica disentildeada y desarrollada por el equipo
Objetivo Objetivo
Caracteriacutesticas del sistema bull El seguidor tiene que comenzar a moverse desde la salida del sol y parar
hasta la puesta del sol su uacutenico movimiento seraacute del este al oeste y deberaacute regresar a su posicioacuten original para el siguiente diacutea El control deberaacute ser automaacutetico y manual
bull En el control manual se realizaraacute el movimiento del seguidor y seraacute representado con una interfaz graacutefica en Visual Basic mostrando el aacutengulo de inclinacioacuten actual y su posicioacuten
bull Debe enviar la posicioacuten en la que se encuentra el aacutengulo para ser vista en una paacutegina de internet ndash Ver archivo Subir_Valor_BAT en paacutegina robotica-uporg ndash
bull Se deberaacute de registrar la corriente del panel solar y la hora en todo el diacutea ndash Ver documentacioacuten artiacuteculo SENIE 2016 ndash
Proyecto de laboratorio 6
33
Entrega del proyecto bull Tiempo de 1 hora y 30 minutos para entregar el proyecto bull Jueves 1310 se presentaraacute el primer avance ante todo el saloacuten Se
mostraraacute una idea general del proyecto el FTP funcionando y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Lunes 1710 se presentaraacute el segundo avance ante todo el saloacuten Se mostraraacute la estructura metaacutelica el montaje de los sensores y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Jueves 2010 se realizaraacute la sexta entrega bull Documentacioacuten en formato de artiacuteculo IEEE a doble columna entregarla
antes de comenzar la siguiente clase bull Documentacioacuten sin haber aprobado la entrega no se acepta
Actuadores eleacutectricos - Motores Los extremos del devanado de la armadura se conectan con los segmentos adyacentes de un anillo segmentado conocido como conmutador El contacto eleacutectrico con los segmentos se logra mediante contactos de carboacuten conocidos como escobillas
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Conmutador
Escobillas
Actuadores
Devanados
Actuadores eleacutectricos - Motores Conforme la armadura gira el conmutador invierte la corriente de cada uno de los devanados al desplazarse por los polos de campo
Esto es necesario para que las fuerzas que actuacutean en el devanado sigan actuando en la misma direccioacuten y la rotacioacuten continuacutee La direccioacuten de rotacioacuten del motor de DC se invierte al invertir la corriente de armadura o la corriente de campo
20
Actuadores
Conmutador
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Hace antildeos la empresa mastecreg realizoacute un proyecto mecatroacutenico donde se implementoacute un contacto eleacutectrico con escobillas de carboacuten para conmutar corriente alterna y permitir el movimiento superior de un robot de 360deg
21
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten En los motores de imaacuten permanente los campos del estator son proporcionados mediante imanes permanentes
22
Actuadores
Imaacuten permanente
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Los motores de imaacuten permanente no requieren fuente de alimentacioacuten externa y por lo tanto no producen calentamiento
Un motor de imaacuten permanente es maacutes ligero y maacutes pequentildeo que otros motores DC equivalentes debido a que la intensidad del campo del imaacuten permanente es alta
Los motores de imaacuten permanente son faacuteciles de invertir al conmutar la direccioacuten del voltaje aplicado pues la corriente y el campo cambian de direccioacuten soacutelo en el rotor
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Imaacuten permanente
Rotor
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Los motores de imaacuten permanente pueden ser motores con escobillas sin escobillas o de pasos
Motores de imaacuten permanente sin escobillas
Un problema con los motores DC es que requieren un colector y escobillas para invertir en forma perioacutedica la corriente que pasa por cada uno de sus devanados de la armadura
Las escobillas establecen contacto deslizante con el colector las chispas que saltan entre ambos van desgastando las escobillas Por ello las escobillas deben remplazarse de manera perioacutedica y recubrirse el colector Para evitar estos problemas se han disentildeado motores sin escobillas
24
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
Estos motores consisten en un rotor de imaacuten permanente Un conductor por el que pasa corriente eleacutectrica en un campo magneacutetico experimenta una fuerza asimismo como consecuencia de la tercera ley de Newton el imaacuten tambieacuten experimenta una fuerza opuesta de igual magnitud
En un motor DC convencional el imaacuten esta fijo y los conductores por los que pasa la corriente presentan movimiento En cambio en el motor DC de imaacuten permanente sin escobillas sucede lo contrario los conductores por los que pasa la corriente estaacuten fijos y el imaacuten se mueve
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
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Actuadores
Rotor imaacuten permanente
Devanados Rotor imaacuten permanente
Devanados
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
La corriente que llega a los devanados del estator se conmuta en forma electroacutenica mediante transistores en secuencia alrededor de los devanados la conmutacioacuten se controla con la posicioacuten del rotor de manera que siempre haya fuerzas actuando en el imaacuten provocando que rote en la misma direccioacuten
Los sensores de efecto Hall por lo general se usan para detectar la posicioacuten del rotor e iniciar la conmutacioacuten de los transistores estos sensores se colocan alrededor del estator
Estos motores se utilizan cada vez maacutes cuando se necesita alto rendimiento aunado a una gran confiabilidad y poco mantenimiento Gracias a que no tienen escobillas estos motores no producen ruido y permite alcanzar altas velocidades
27
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Los actuadores son los dispositivos encargados de efectuar acciones fiacutesicas ordenadas por alguacuten sistema de control
Se le da el nombre de actuadores eleacutectricos cuando se usa la energiacutea eleacutectrica para que se ejecuten sus movimientos Los actuadores eleacutectricos se utilizan para robots sistemas mecatroacutenicos y de control de tamantildeo mediano pues eacutestos no requieren de tanta velocidad ni potencia Los robots sistemas mecatroacutenicos y de control que usan actuadores eleacutectricos se caracterizan por una mayor exactitud y repetitividad
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Un actuador lineal eleacutectrico es un dispositivo que convierte el movimiento de rotacioacuten de un motor de corriente continua de bajo voltaje en movimiento lineal Un actuador lineal eleacutectrico consta de un motor un engranaje y una rosca de eje que incluye una tuerca
29
Actuadores
motor
engranaje Rosca sin fin
Actuadores eleacutectricos - Lineal
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Actuadores
Proyecto de laboratorio 6
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Proyecto de laboratorio 6
Crear un mecanismo seguidor solar utilizando un actuador eleacutectrico y un dos moacutedulos fotovoltaicos colocado en una estructura metaacutelica disentildeada y desarrollada por el equipo
Objetivo Objetivo
Caracteriacutesticas del sistema bull El seguidor tiene que comenzar a moverse desde la salida del sol y parar
hasta la puesta del sol su uacutenico movimiento seraacute del este al oeste y deberaacute regresar a su posicioacuten original para el siguiente diacutea El control deberaacute ser automaacutetico y manual
bull En el control manual se realizaraacute el movimiento del seguidor y seraacute representado con una interfaz graacutefica en Visual Basic mostrando el aacutengulo de inclinacioacuten actual y su posicioacuten
bull Debe enviar la posicioacuten en la que se encuentra el aacutengulo para ser vista en una paacutegina de internet ndash Ver archivo Subir_Valor_BAT en paacutegina robotica-uporg ndash
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Proyecto de laboratorio 6
33
Entrega del proyecto bull Tiempo de 1 hora y 30 minutos para entregar el proyecto bull Jueves 1310 se presentaraacute el primer avance ante todo el saloacuten Se
mostraraacute una idea general del proyecto el FTP funcionando y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Lunes 1710 se presentaraacute el segundo avance ante todo el saloacuten Se mostraraacute la estructura metaacutelica el montaje de los sensores y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Jueves 2010 se realizaraacute la sexta entrega bull Documentacioacuten en formato de artiacuteculo IEEE a doble columna entregarla
antes de comenzar la siguiente clase bull Documentacioacuten sin haber aprobado la entrega no se acepta
Actuadores eleacutectricos - Motores Conforme la armadura gira el conmutador invierte la corriente de cada uno de los devanados al desplazarse por los polos de campo
Esto es necesario para que las fuerzas que actuacutean en el devanado sigan actuando en la misma direccioacuten y la rotacioacuten continuacutee La direccioacuten de rotacioacuten del motor de DC se invierte al invertir la corriente de armadura o la corriente de campo
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Actuadores
Conmutador
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Hace antildeos la empresa mastecreg realizoacute un proyecto mecatroacutenico donde se implementoacute un contacto eleacutectrico con escobillas de carboacuten para conmutar corriente alterna y permitir el movimiento superior de un robot de 360deg
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten En los motores de imaacuten permanente los campos del estator son proporcionados mediante imanes permanentes
22
Actuadores
Imaacuten permanente
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Los motores de imaacuten permanente no requieren fuente de alimentacioacuten externa y por lo tanto no producen calentamiento
Un motor de imaacuten permanente es maacutes ligero y maacutes pequentildeo que otros motores DC equivalentes debido a que la intensidad del campo del imaacuten permanente es alta
Los motores de imaacuten permanente son faacuteciles de invertir al conmutar la direccioacuten del voltaje aplicado pues la corriente y el campo cambian de direccioacuten soacutelo en el rotor
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Imaacuten permanente
Rotor
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Los motores de imaacuten permanente pueden ser motores con escobillas sin escobillas o de pasos
Motores de imaacuten permanente sin escobillas
Un problema con los motores DC es que requieren un colector y escobillas para invertir en forma perioacutedica la corriente que pasa por cada uno de sus devanados de la armadura
Las escobillas establecen contacto deslizante con el colector las chispas que saltan entre ambos van desgastando las escobillas Por ello las escobillas deben remplazarse de manera perioacutedica y recubrirse el colector Para evitar estos problemas se han disentildeado motores sin escobillas
24
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
Estos motores consisten en un rotor de imaacuten permanente Un conductor por el que pasa corriente eleacutectrica en un campo magneacutetico experimenta una fuerza asimismo como consecuencia de la tercera ley de Newton el imaacuten tambieacuten experimenta una fuerza opuesta de igual magnitud
En un motor DC convencional el imaacuten esta fijo y los conductores por los que pasa la corriente presentan movimiento En cambio en el motor DC de imaacuten permanente sin escobillas sucede lo contrario los conductores por los que pasa la corriente estaacuten fijos y el imaacuten se mueve
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
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Actuadores
Rotor imaacuten permanente
Devanados Rotor imaacuten permanente
Devanados
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
La corriente que llega a los devanados del estator se conmuta en forma electroacutenica mediante transistores en secuencia alrededor de los devanados la conmutacioacuten se controla con la posicioacuten del rotor de manera que siempre haya fuerzas actuando en el imaacuten provocando que rote en la misma direccioacuten
Los sensores de efecto Hall por lo general se usan para detectar la posicioacuten del rotor e iniciar la conmutacioacuten de los transistores estos sensores se colocan alrededor del estator
Estos motores se utilizan cada vez maacutes cuando se necesita alto rendimiento aunado a una gran confiabilidad y poco mantenimiento Gracias a que no tienen escobillas estos motores no producen ruido y permite alcanzar altas velocidades
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Los actuadores son los dispositivos encargados de efectuar acciones fiacutesicas ordenadas por alguacuten sistema de control
Se le da el nombre de actuadores eleacutectricos cuando se usa la energiacutea eleacutectrica para que se ejecuten sus movimientos Los actuadores eleacutectricos se utilizan para robots sistemas mecatroacutenicos y de control de tamantildeo mediano pues eacutestos no requieren de tanta velocidad ni potencia Los robots sistemas mecatroacutenicos y de control que usan actuadores eleacutectricos se caracterizan por una mayor exactitud y repetitividad
28
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Un actuador lineal eleacutectrico es un dispositivo que convierte el movimiento de rotacioacuten de un motor de corriente continua de bajo voltaje en movimiento lineal Un actuador lineal eleacutectrico consta de un motor un engranaje y una rosca de eje que incluye una tuerca
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Actuadores
motor
engranaje Rosca sin fin
Actuadores eleacutectricos - Lineal
30
Actuadores
Proyecto de laboratorio 6
31
32
Proyecto de laboratorio 6
Crear un mecanismo seguidor solar utilizando un actuador eleacutectrico y un dos moacutedulos fotovoltaicos colocado en una estructura metaacutelica disentildeada y desarrollada por el equipo
Objetivo Objetivo
Caracteriacutesticas del sistema bull El seguidor tiene que comenzar a moverse desde la salida del sol y parar
hasta la puesta del sol su uacutenico movimiento seraacute del este al oeste y deberaacute regresar a su posicioacuten original para el siguiente diacutea El control deberaacute ser automaacutetico y manual
bull En el control manual se realizaraacute el movimiento del seguidor y seraacute representado con una interfaz graacutefica en Visual Basic mostrando el aacutengulo de inclinacioacuten actual y su posicioacuten
bull Debe enviar la posicioacuten en la que se encuentra el aacutengulo para ser vista en una paacutegina de internet ndash Ver archivo Subir_Valor_BAT en paacutegina robotica-uporg ndash
bull Se deberaacute de registrar la corriente del panel solar y la hora en todo el diacutea ndash Ver documentacioacuten artiacuteculo SENIE 2016 ndash
Proyecto de laboratorio 6
33
Entrega del proyecto bull Tiempo de 1 hora y 30 minutos para entregar el proyecto bull Jueves 1310 se presentaraacute el primer avance ante todo el saloacuten Se
mostraraacute una idea general del proyecto el FTP funcionando y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Lunes 1710 se presentaraacute el segundo avance ante todo el saloacuten Se mostraraacute la estructura metaacutelica el montaje de los sensores y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Jueves 2010 se realizaraacute la sexta entrega bull Documentacioacuten en formato de artiacuteculo IEEE a doble columna entregarla
antes de comenzar la siguiente clase bull Documentacioacuten sin haber aprobado la entrega no se acepta
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Hace antildeos la empresa mastecreg realizoacute un proyecto mecatroacutenico donde se implementoacute un contacto eleacutectrico con escobillas de carboacuten para conmutar corriente alterna y permitir el movimiento superior de un robot de 360deg
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten En los motores de imaacuten permanente los campos del estator son proporcionados mediante imanes permanentes
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Actuadores
Imaacuten permanente
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Los motores de imaacuten permanente no requieren fuente de alimentacioacuten externa y por lo tanto no producen calentamiento
Un motor de imaacuten permanente es maacutes ligero y maacutes pequentildeo que otros motores DC equivalentes debido a que la intensidad del campo del imaacuten permanente es alta
Los motores de imaacuten permanente son faacuteciles de invertir al conmutar la direccioacuten del voltaje aplicado pues la corriente y el campo cambian de direccioacuten soacutelo en el rotor
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Imaacuten permanente
Rotor
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Los motores de imaacuten permanente pueden ser motores con escobillas sin escobillas o de pasos
Motores de imaacuten permanente sin escobillas
Un problema con los motores DC es que requieren un colector y escobillas para invertir en forma perioacutedica la corriente que pasa por cada uno de sus devanados de la armadura
Las escobillas establecen contacto deslizante con el colector las chispas que saltan entre ambos van desgastando las escobillas Por ello las escobillas deben remplazarse de manera perioacutedica y recubrirse el colector Para evitar estos problemas se han disentildeado motores sin escobillas
24
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
Estos motores consisten en un rotor de imaacuten permanente Un conductor por el que pasa corriente eleacutectrica en un campo magneacutetico experimenta una fuerza asimismo como consecuencia de la tercera ley de Newton el imaacuten tambieacuten experimenta una fuerza opuesta de igual magnitud
En un motor DC convencional el imaacuten esta fijo y los conductores por los que pasa la corriente presentan movimiento En cambio en el motor DC de imaacuten permanente sin escobillas sucede lo contrario los conductores por los que pasa la corriente estaacuten fijos y el imaacuten se mueve
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
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Actuadores
Rotor imaacuten permanente
Devanados Rotor imaacuten permanente
Devanados
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
La corriente que llega a los devanados del estator se conmuta en forma electroacutenica mediante transistores en secuencia alrededor de los devanados la conmutacioacuten se controla con la posicioacuten del rotor de manera que siempre haya fuerzas actuando en el imaacuten provocando que rote en la misma direccioacuten
Los sensores de efecto Hall por lo general se usan para detectar la posicioacuten del rotor e iniciar la conmutacioacuten de los transistores estos sensores se colocan alrededor del estator
Estos motores se utilizan cada vez maacutes cuando se necesita alto rendimiento aunado a una gran confiabilidad y poco mantenimiento Gracias a que no tienen escobillas estos motores no producen ruido y permite alcanzar altas velocidades
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Los actuadores son los dispositivos encargados de efectuar acciones fiacutesicas ordenadas por alguacuten sistema de control
Se le da el nombre de actuadores eleacutectricos cuando se usa la energiacutea eleacutectrica para que se ejecuten sus movimientos Los actuadores eleacutectricos se utilizan para robots sistemas mecatroacutenicos y de control de tamantildeo mediano pues eacutestos no requieren de tanta velocidad ni potencia Los robots sistemas mecatroacutenicos y de control que usan actuadores eleacutectricos se caracterizan por una mayor exactitud y repetitividad
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Un actuador lineal eleacutectrico es un dispositivo que convierte el movimiento de rotacioacuten de un motor de corriente continua de bajo voltaje en movimiento lineal Un actuador lineal eleacutectrico consta de un motor un engranaje y una rosca de eje que incluye una tuerca
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Actuadores
motor
engranaje Rosca sin fin
Actuadores eleacutectricos - Lineal
30
Actuadores
Proyecto de laboratorio 6
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Proyecto de laboratorio 6
Crear un mecanismo seguidor solar utilizando un actuador eleacutectrico y un dos moacutedulos fotovoltaicos colocado en una estructura metaacutelica disentildeada y desarrollada por el equipo
Objetivo Objetivo
Caracteriacutesticas del sistema bull El seguidor tiene que comenzar a moverse desde la salida del sol y parar
hasta la puesta del sol su uacutenico movimiento seraacute del este al oeste y deberaacute regresar a su posicioacuten original para el siguiente diacutea El control deberaacute ser automaacutetico y manual
bull En el control manual se realizaraacute el movimiento del seguidor y seraacute representado con una interfaz graacutefica en Visual Basic mostrando el aacutengulo de inclinacioacuten actual y su posicioacuten
bull Debe enviar la posicioacuten en la que se encuentra el aacutengulo para ser vista en una paacutegina de internet ndash Ver archivo Subir_Valor_BAT en paacutegina robotica-uporg ndash
bull Se deberaacute de registrar la corriente del panel solar y la hora en todo el diacutea ndash Ver documentacioacuten artiacuteculo SENIE 2016 ndash
Proyecto de laboratorio 6
33
Entrega del proyecto bull Tiempo de 1 hora y 30 minutos para entregar el proyecto bull Jueves 1310 se presentaraacute el primer avance ante todo el saloacuten Se
mostraraacute una idea general del proyecto el FTP funcionando y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Lunes 1710 se presentaraacute el segundo avance ante todo el saloacuten Se mostraraacute la estructura metaacutelica el montaje de los sensores y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Jueves 2010 se realizaraacute la sexta entrega bull Documentacioacuten en formato de artiacuteculo IEEE a doble columna entregarla
antes de comenzar la siguiente clase bull Documentacioacuten sin haber aprobado la entrega no se acepta
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten En los motores de imaacuten permanente los campos del estator son proporcionados mediante imanes permanentes
22
Actuadores
Imaacuten permanente
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Los motores de imaacuten permanente no requieren fuente de alimentacioacuten externa y por lo tanto no producen calentamiento
Un motor de imaacuten permanente es maacutes ligero y maacutes pequentildeo que otros motores DC equivalentes debido a que la intensidad del campo del imaacuten permanente es alta
Los motores de imaacuten permanente son faacuteciles de invertir al conmutar la direccioacuten del voltaje aplicado pues la corriente y el campo cambian de direccioacuten soacutelo en el rotor
23
Imaacuten permanente
Rotor
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Los motores de imaacuten permanente pueden ser motores con escobillas sin escobillas o de pasos
Motores de imaacuten permanente sin escobillas
Un problema con los motores DC es que requieren un colector y escobillas para invertir en forma perioacutedica la corriente que pasa por cada uno de sus devanados de la armadura
Las escobillas establecen contacto deslizante con el colector las chispas que saltan entre ambos van desgastando las escobillas Por ello las escobillas deben remplazarse de manera perioacutedica y recubrirse el colector Para evitar estos problemas se han disentildeado motores sin escobillas
24
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
Estos motores consisten en un rotor de imaacuten permanente Un conductor por el que pasa corriente eleacutectrica en un campo magneacutetico experimenta una fuerza asimismo como consecuencia de la tercera ley de Newton el imaacuten tambieacuten experimenta una fuerza opuesta de igual magnitud
En un motor DC convencional el imaacuten esta fijo y los conductores por los que pasa la corriente presentan movimiento En cambio en el motor DC de imaacuten permanente sin escobillas sucede lo contrario los conductores por los que pasa la corriente estaacuten fijos y el imaacuten se mueve
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Actuadores
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Rotor imaacuten permanente
Devanados Rotor imaacuten permanente
Devanados
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La corriente que llega a los devanados del estator se conmuta en forma electroacutenica mediante transistores en secuencia alrededor de los devanados la conmutacioacuten se controla con la posicioacuten del rotor de manera que siempre haya fuerzas actuando en el imaacuten provocando que rote en la misma direccioacuten
Los sensores de efecto Hall por lo general se usan para detectar la posicioacuten del rotor e iniciar la conmutacioacuten de los transistores estos sensores se colocan alrededor del estator
Estos motores se utilizan cada vez maacutes cuando se necesita alto rendimiento aunado a una gran confiabilidad y poco mantenimiento Gracias a que no tienen escobillas estos motores no producen ruido y permite alcanzar altas velocidades
27
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Los actuadores son los dispositivos encargados de efectuar acciones fiacutesicas ordenadas por alguacuten sistema de control
Se le da el nombre de actuadores eleacutectricos cuando se usa la energiacutea eleacutectrica para que se ejecuten sus movimientos Los actuadores eleacutectricos se utilizan para robots sistemas mecatroacutenicos y de control de tamantildeo mediano pues eacutestos no requieren de tanta velocidad ni potencia Los robots sistemas mecatroacutenicos y de control que usan actuadores eleacutectricos se caracterizan por una mayor exactitud y repetitividad
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Un actuador lineal eleacutectrico es un dispositivo que convierte el movimiento de rotacioacuten de un motor de corriente continua de bajo voltaje en movimiento lineal Un actuador lineal eleacutectrico consta de un motor un engranaje y una rosca de eje que incluye una tuerca
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Actuadores
motor
engranaje Rosca sin fin
Actuadores eleacutectricos - Lineal
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Actuadores
Proyecto de laboratorio 6
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Proyecto de laboratorio 6
Crear un mecanismo seguidor solar utilizando un actuador eleacutectrico y un dos moacutedulos fotovoltaicos colocado en una estructura metaacutelica disentildeada y desarrollada por el equipo
Objetivo Objetivo
Caracteriacutesticas del sistema bull El seguidor tiene que comenzar a moverse desde la salida del sol y parar
hasta la puesta del sol su uacutenico movimiento seraacute del este al oeste y deberaacute regresar a su posicioacuten original para el siguiente diacutea El control deberaacute ser automaacutetico y manual
bull En el control manual se realizaraacute el movimiento del seguidor y seraacute representado con una interfaz graacutefica en Visual Basic mostrando el aacutengulo de inclinacioacuten actual y su posicioacuten
bull Debe enviar la posicioacuten en la que se encuentra el aacutengulo para ser vista en una paacutegina de internet ndash Ver archivo Subir_Valor_BAT en paacutegina robotica-uporg ndash
bull Se deberaacute de registrar la corriente del panel solar y la hora en todo el diacutea ndash Ver documentacioacuten artiacuteculo SENIE 2016 ndash
Proyecto de laboratorio 6
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Entrega del proyecto bull Tiempo de 1 hora y 30 minutos para entregar el proyecto bull Jueves 1310 se presentaraacute el primer avance ante todo el saloacuten Se
mostraraacute una idea general del proyecto el FTP funcionando y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Lunes 1710 se presentaraacute el segundo avance ante todo el saloacuten Se mostraraacute la estructura metaacutelica el montaje de los sensores y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Jueves 2010 se realizaraacute la sexta entrega bull Documentacioacuten en formato de artiacuteculo IEEE a doble columna entregarla
antes de comenzar la siguiente clase bull Documentacioacuten sin haber aprobado la entrega no se acepta
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Los motores de imaacuten permanente no requieren fuente de alimentacioacuten externa y por lo tanto no producen calentamiento
Un motor de imaacuten permanente es maacutes ligero y maacutes pequentildeo que otros motores DC equivalentes debido a que la intensidad del campo del imaacuten permanente es alta
Los motores de imaacuten permanente son faacuteciles de invertir al conmutar la direccioacuten del voltaje aplicado pues la corriente y el campo cambian de direccioacuten soacutelo en el rotor
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Imaacuten permanente
Rotor
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Los motores de imaacuten permanente pueden ser motores con escobillas sin escobillas o de pasos
Motores de imaacuten permanente sin escobillas
Un problema con los motores DC es que requieren un colector y escobillas para invertir en forma perioacutedica la corriente que pasa por cada uno de sus devanados de la armadura
Las escobillas establecen contacto deslizante con el colector las chispas que saltan entre ambos van desgastando las escobillas Por ello las escobillas deben remplazarse de manera perioacutedica y recubrirse el colector Para evitar estos problemas se han disentildeado motores sin escobillas
24
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
Estos motores consisten en un rotor de imaacuten permanente Un conductor por el que pasa corriente eleacutectrica en un campo magneacutetico experimenta una fuerza asimismo como consecuencia de la tercera ley de Newton el imaacuten tambieacuten experimenta una fuerza opuesta de igual magnitud
En un motor DC convencional el imaacuten esta fijo y los conductores por los que pasa la corriente presentan movimiento En cambio en el motor DC de imaacuten permanente sin escobillas sucede lo contrario los conductores por los que pasa la corriente estaacuten fijos y el imaacuten se mueve
25
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
26
Actuadores
Rotor imaacuten permanente
Devanados Rotor imaacuten permanente
Devanados
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
La corriente que llega a los devanados del estator se conmuta en forma electroacutenica mediante transistores en secuencia alrededor de los devanados la conmutacioacuten se controla con la posicioacuten del rotor de manera que siempre haya fuerzas actuando en el imaacuten provocando que rote en la misma direccioacuten
Los sensores de efecto Hall por lo general se usan para detectar la posicioacuten del rotor e iniciar la conmutacioacuten de los transistores estos sensores se colocan alrededor del estator
Estos motores se utilizan cada vez maacutes cuando se necesita alto rendimiento aunado a una gran confiabilidad y poco mantenimiento Gracias a que no tienen escobillas estos motores no producen ruido y permite alcanzar altas velocidades
27
Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Los actuadores son los dispositivos encargados de efectuar acciones fiacutesicas ordenadas por alguacuten sistema de control
Se le da el nombre de actuadores eleacutectricos cuando se usa la energiacutea eleacutectrica para que se ejecuten sus movimientos Los actuadores eleacutectricos se utilizan para robots sistemas mecatroacutenicos y de control de tamantildeo mediano pues eacutestos no requieren de tanta velocidad ni potencia Los robots sistemas mecatroacutenicos y de control que usan actuadores eleacutectricos se caracterizan por una mayor exactitud y repetitividad
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Un actuador lineal eleacutectrico es un dispositivo que convierte el movimiento de rotacioacuten de un motor de corriente continua de bajo voltaje en movimiento lineal Un actuador lineal eleacutectrico consta de un motor un engranaje y una rosca de eje que incluye una tuerca
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Actuadores
motor
engranaje Rosca sin fin
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Actuadores
Proyecto de laboratorio 6
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Crear un mecanismo seguidor solar utilizando un actuador eleacutectrico y un dos moacutedulos fotovoltaicos colocado en una estructura metaacutelica disentildeada y desarrollada por el equipo
Objetivo Objetivo
Caracteriacutesticas del sistema bull El seguidor tiene que comenzar a moverse desde la salida del sol y parar
hasta la puesta del sol su uacutenico movimiento seraacute del este al oeste y deberaacute regresar a su posicioacuten original para el siguiente diacutea El control deberaacute ser automaacutetico y manual
bull En el control manual se realizaraacute el movimiento del seguidor y seraacute representado con una interfaz graacutefica en Visual Basic mostrando el aacutengulo de inclinacioacuten actual y su posicioacuten
bull Debe enviar la posicioacuten en la que se encuentra el aacutengulo para ser vista en una paacutegina de internet ndash Ver archivo Subir_Valor_BAT en paacutegina robotica-uporg ndash
bull Se deberaacute de registrar la corriente del panel solar y la hora en todo el diacutea ndash Ver documentacioacuten artiacuteculo SENIE 2016 ndash
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Entrega del proyecto bull Tiempo de 1 hora y 30 minutos para entregar el proyecto bull Jueves 1310 se presentaraacute el primer avance ante todo el saloacuten Se
mostraraacute una idea general del proyecto el FTP funcionando y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Lunes 1710 se presentaraacute el segundo avance ante todo el saloacuten Se mostraraacute la estructura metaacutelica el montaje de los sensores y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Jueves 2010 se realizaraacute la sexta entrega bull Documentacioacuten en formato de artiacuteculo IEEE a doble columna entregarla
antes de comenzar la siguiente clase bull Documentacioacuten sin haber aprobado la entrega no se acepta
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Los motores de imaacuten permanente pueden ser motores con escobillas sin escobillas o de pasos
Motores de imaacuten permanente sin escobillas
Un problema con los motores DC es que requieren un colector y escobillas para invertir en forma perioacutedica la corriente que pasa por cada uno de sus devanados de la armadura
Las escobillas establecen contacto deslizante con el colector las chispas que saltan entre ambos van desgastando las escobillas Por ello las escobillas deben remplazarse de manera perioacutedica y recubrirse el colector Para evitar estos problemas se han disentildeado motores sin escobillas
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
Estos motores consisten en un rotor de imaacuten permanente Un conductor por el que pasa corriente eleacutectrica en un campo magneacutetico experimenta una fuerza asimismo como consecuencia de la tercera ley de Newton el imaacuten tambieacuten experimenta una fuerza opuesta de igual magnitud
En un motor DC convencional el imaacuten esta fijo y los conductores por los que pasa la corriente presentan movimiento En cambio en el motor DC de imaacuten permanente sin escobillas sucede lo contrario los conductores por los que pasa la corriente estaacuten fijos y el imaacuten se mueve
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
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Actuadores
Rotor imaacuten permanente
Devanados Rotor imaacuten permanente
Devanados
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
La corriente que llega a los devanados del estator se conmuta en forma electroacutenica mediante transistores en secuencia alrededor de los devanados la conmutacioacuten se controla con la posicioacuten del rotor de manera que siempre haya fuerzas actuando en el imaacuten provocando que rote en la misma direccioacuten
Los sensores de efecto Hall por lo general se usan para detectar la posicioacuten del rotor e iniciar la conmutacioacuten de los transistores estos sensores se colocan alrededor del estator
Estos motores se utilizan cada vez maacutes cuando se necesita alto rendimiento aunado a una gran confiabilidad y poco mantenimiento Gracias a que no tienen escobillas estos motores no producen ruido y permite alcanzar altas velocidades
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Los actuadores son los dispositivos encargados de efectuar acciones fiacutesicas ordenadas por alguacuten sistema de control
Se le da el nombre de actuadores eleacutectricos cuando se usa la energiacutea eleacutectrica para que se ejecuten sus movimientos Los actuadores eleacutectricos se utilizan para robots sistemas mecatroacutenicos y de control de tamantildeo mediano pues eacutestos no requieren de tanta velocidad ni potencia Los robots sistemas mecatroacutenicos y de control que usan actuadores eleacutectricos se caracterizan por una mayor exactitud y repetitividad
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Un actuador lineal eleacutectrico es un dispositivo que convierte el movimiento de rotacioacuten de un motor de corriente continua de bajo voltaje en movimiento lineal Un actuador lineal eleacutectrico consta de un motor un engranaje y una rosca de eje que incluye una tuerca
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Objetivo Objetivo
Caracteriacutesticas del sistema bull El seguidor tiene que comenzar a moverse desde la salida del sol y parar
hasta la puesta del sol su uacutenico movimiento seraacute del este al oeste y deberaacute regresar a su posicioacuten original para el siguiente diacutea El control deberaacute ser automaacutetico y manual
bull En el control manual se realizaraacute el movimiento del seguidor y seraacute representado con una interfaz graacutefica en Visual Basic mostrando el aacutengulo de inclinacioacuten actual y su posicioacuten
bull Debe enviar la posicioacuten en la que se encuentra el aacutengulo para ser vista en una paacutegina de internet ndash Ver archivo Subir_Valor_BAT en paacutegina robotica-uporg ndash
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Entrega del proyecto bull Tiempo de 1 hora y 30 minutos para entregar el proyecto bull Jueves 1310 se presentaraacute el primer avance ante todo el saloacuten Se
mostraraacute una idea general del proyecto el FTP funcionando y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Lunes 1710 se presentaraacute el segundo avance ante todo el saloacuten Se mostraraacute la estructura metaacutelica el montaje de los sensores y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Jueves 2010 se realizaraacute la sexta entrega bull Documentacioacuten en formato de artiacuteculo IEEE a doble columna entregarla
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Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
Estos motores consisten en un rotor de imaacuten permanente Un conductor por el que pasa corriente eleacutectrica en un campo magneacutetico experimenta una fuerza asimismo como consecuencia de la tercera ley de Newton el imaacuten tambieacuten experimenta una fuerza opuesta de igual magnitud
En un motor DC convencional el imaacuten esta fijo y los conductores por los que pasa la corriente presentan movimiento En cambio en el motor DC de imaacuten permanente sin escobillas sucede lo contrario los conductores por los que pasa la corriente estaacuten fijos y el imaacuten se mueve
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Actuadores
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Rotor imaacuten permanente
Devanados Rotor imaacuten permanente
Devanados
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La corriente que llega a los devanados del estator se conmuta en forma electroacutenica mediante transistores en secuencia alrededor de los devanados la conmutacioacuten se controla con la posicioacuten del rotor de manera que siempre haya fuerzas actuando en el imaacuten provocando que rote en la misma direccioacuten
Los sensores de efecto Hall por lo general se usan para detectar la posicioacuten del rotor e iniciar la conmutacioacuten de los transistores estos sensores se colocan alrededor del estator
Estos motores se utilizan cada vez maacutes cuando se necesita alto rendimiento aunado a una gran confiabilidad y poco mantenimiento Gracias a que no tienen escobillas estos motores no producen ruido y permite alcanzar altas velocidades
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Los actuadores son los dispositivos encargados de efectuar acciones fiacutesicas ordenadas por alguacuten sistema de control
Se le da el nombre de actuadores eleacutectricos cuando se usa la energiacutea eleacutectrica para que se ejecuten sus movimientos Los actuadores eleacutectricos se utilizan para robots sistemas mecatroacutenicos y de control de tamantildeo mediano pues eacutestos no requieren de tanta velocidad ni potencia Los robots sistemas mecatroacutenicos y de control que usan actuadores eleacutectricos se caracterizan por una mayor exactitud y repetitividad
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Un actuador lineal eleacutectrico es un dispositivo que convierte el movimiento de rotacioacuten de un motor de corriente continua de bajo voltaje en movimiento lineal Un actuador lineal eleacutectrico consta de un motor un engranaje y una rosca de eje que incluye una tuerca
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Actuadores
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engranaje Rosca sin fin
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Objetivo Objetivo
Caracteriacutesticas del sistema bull El seguidor tiene que comenzar a moverse desde la salida del sol y parar
hasta la puesta del sol su uacutenico movimiento seraacute del este al oeste y deberaacute regresar a su posicioacuten original para el siguiente diacutea El control deberaacute ser automaacutetico y manual
bull En el control manual se realizaraacute el movimiento del seguidor y seraacute representado con una interfaz graacutefica en Visual Basic mostrando el aacutengulo de inclinacioacuten actual y su posicioacuten
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mostraraacute una idea general del proyecto el FTP funcionando y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
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Rotor imaacuten permanente
Devanados Rotor imaacuten permanente
Devanados
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
La corriente que llega a los devanados del estator se conmuta en forma electroacutenica mediante transistores en secuencia alrededor de los devanados la conmutacioacuten se controla con la posicioacuten del rotor de manera que siempre haya fuerzas actuando en el imaacuten provocando que rote en la misma direccioacuten
Los sensores de efecto Hall por lo general se usan para detectar la posicioacuten del rotor e iniciar la conmutacioacuten de los transistores estos sensores se colocan alrededor del estator
Estos motores se utilizan cada vez maacutes cuando se necesita alto rendimiento aunado a una gran confiabilidad y poco mantenimiento Gracias a que no tienen escobillas estos motores no producen ruido y permite alcanzar altas velocidades
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Los actuadores son los dispositivos encargados de efectuar acciones fiacutesicas ordenadas por alguacuten sistema de control
Se le da el nombre de actuadores eleacutectricos cuando se usa la energiacutea eleacutectrica para que se ejecuten sus movimientos Los actuadores eleacutectricos se utilizan para robots sistemas mecatroacutenicos y de control de tamantildeo mediano pues eacutestos no requieren de tanta velocidad ni potencia Los robots sistemas mecatroacutenicos y de control que usan actuadores eleacutectricos se caracterizan por una mayor exactitud y repetitividad
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Un actuador lineal eleacutectrico es un dispositivo que convierte el movimiento de rotacioacuten de un motor de corriente continua de bajo voltaje en movimiento lineal Un actuador lineal eleacutectrico consta de un motor un engranaje y una rosca de eje que incluye una tuerca
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Actuadores
motor
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Objetivo Objetivo
Caracteriacutesticas del sistema bull El seguidor tiene que comenzar a moverse desde la salida del sol y parar
hasta la puesta del sol su uacutenico movimiento seraacute del este al oeste y deberaacute regresar a su posicioacuten original para el siguiente diacutea El control deberaacute ser automaacutetico y manual
bull En el control manual se realizaraacute el movimiento del seguidor y seraacute representado con una interfaz graacutefica en Visual Basic mostrando el aacutengulo de inclinacioacuten actual y su posicioacuten
bull Debe enviar la posicioacuten en la que se encuentra el aacutengulo para ser vista en una paacutegina de internet ndash Ver archivo Subir_Valor_BAT en paacutegina robotica-uporg ndash
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antes de comenzar la siguiente clase bull Documentacioacuten sin haber aprobado la entrega no se acepta
Actuadores eleacutectricos - Motores - Imaacuten Motores de imaacuten permanente sin escobillas
La corriente que llega a los devanados del estator se conmuta en forma electroacutenica mediante transistores en secuencia alrededor de los devanados la conmutacioacuten se controla con la posicioacuten del rotor de manera que siempre haya fuerzas actuando en el imaacuten provocando que rote en la misma direccioacuten
Los sensores de efecto Hall por lo general se usan para detectar la posicioacuten del rotor e iniciar la conmutacioacuten de los transistores estos sensores se colocan alrededor del estator
Estos motores se utilizan cada vez maacutes cuando se necesita alto rendimiento aunado a una gran confiabilidad y poco mantenimiento Gracias a que no tienen escobillas estos motores no producen ruido y permite alcanzar altas velocidades
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Los actuadores son los dispositivos encargados de efectuar acciones fiacutesicas ordenadas por alguacuten sistema de control
Se le da el nombre de actuadores eleacutectricos cuando se usa la energiacutea eleacutectrica para que se ejecuten sus movimientos Los actuadores eleacutectricos se utilizan para robots sistemas mecatroacutenicos y de control de tamantildeo mediano pues eacutestos no requieren de tanta velocidad ni potencia Los robots sistemas mecatroacutenicos y de control que usan actuadores eleacutectricos se caracterizan por una mayor exactitud y repetitividad
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Un actuador lineal eleacutectrico es un dispositivo que convierte el movimiento de rotacioacuten de un motor de corriente continua de bajo voltaje en movimiento lineal Un actuador lineal eleacutectrico consta de un motor un engranaje y una rosca de eje que incluye una tuerca
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Actuadores
motor
engranaje Rosca sin fin
Actuadores eleacutectricos - Lineal
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Crear un mecanismo seguidor solar utilizando un actuador eleacutectrico y un dos moacutedulos fotovoltaicos colocado en una estructura metaacutelica disentildeada y desarrollada por el equipo
Objetivo Objetivo
Caracteriacutesticas del sistema bull El seguidor tiene que comenzar a moverse desde la salida del sol y parar
hasta la puesta del sol su uacutenico movimiento seraacute del este al oeste y deberaacute regresar a su posicioacuten original para el siguiente diacutea El control deberaacute ser automaacutetico y manual
bull En el control manual se realizaraacute el movimiento del seguidor y seraacute representado con una interfaz graacutefica en Visual Basic mostrando el aacutengulo de inclinacioacuten actual y su posicioacuten
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Entrega del proyecto bull Tiempo de 1 hora y 30 minutos para entregar el proyecto bull Jueves 1310 se presentaraacute el primer avance ante todo el saloacuten Se
mostraraacute una idea general del proyecto el FTP funcionando y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Lunes 1710 se presentaraacute el segundo avance ante todo el saloacuten Se mostraraacute la estructura metaacutelica el montaje de los sensores y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Jueves 2010 se realizaraacute la sexta entrega bull Documentacioacuten en formato de artiacuteculo IEEE a doble columna entregarla
antes de comenzar la siguiente clase bull Documentacioacuten sin haber aprobado la entrega no se acepta
Actuadores eleacutectricos - Lineal Los actuadores son los dispositivos encargados de efectuar acciones fiacutesicas ordenadas por alguacuten sistema de control
Se le da el nombre de actuadores eleacutectricos cuando se usa la energiacutea eleacutectrica para que se ejecuten sus movimientos Los actuadores eleacutectricos se utilizan para robots sistemas mecatroacutenicos y de control de tamantildeo mediano pues eacutestos no requieren de tanta velocidad ni potencia Los robots sistemas mecatroacutenicos y de control que usan actuadores eleacutectricos se caracterizan por una mayor exactitud y repetitividad
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Actuadores
Actuadores eleacutectricos - Lineal Un actuador lineal eleacutectrico es un dispositivo que convierte el movimiento de rotacioacuten de un motor de corriente continua de bajo voltaje en movimiento lineal Un actuador lineal eleacutectrico consta de un motor un engranaje y una rosca de eje que incluye una tuerca
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Actuadores
motor
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Crear un mecanismo seguidor solar utilizando un actuador eleacutectrico y un dos moacutedulos fotovoltaicos colocado en una estructura metaacutelica disentildeada y desarrollada por el equipo
Objetivo Objetivo
Caracteriacutesticas del sistema bull El seguidor tiene que comenzar a moverse desde la salida del sol y parar
hasta la puesta del sol su uacutenico movimiento seraacute del este al oeste y deberaacute regresar a su posicioacuten original para el siguiente diacutea El control deberaacute ser automaacutetico y manual
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Caracteriacutesticas del sistema bull El seguidor tiene que comenzar a moverse desde la salida del sol y parar
hasta la puesta del sol su uacutenico movimiento seraacute del este al oeste y deberaacute regresar a su posicioacuten original para el siguiente diacutea El control deberaacute ser automaacutetico y manual
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Caracteriacutesticas del sistema bull El seguidor tiene que comenzar a moverse desde la salida del sol y parar
hasta la puesta del sol su uacutenico movimiento seraacute del este al oeste y deberaacute regresar a su posicioacuten original para el siguiente diacutea El control deberaacute ser automaacutetico y manual
bull En el control manual se realizaraacute el movimiento del seguidor y seraacute representado con una interfaz graacutefica en Visual Basic mostrando el aacutengulo de inclinacioacuten actual y su posicioacuten
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Crear un mecanismo seguidor solar utilizando un actuador eleacutectrico y un dos moacutedulos fotovoltaicos colocado en una estructura metaacutelica disentildeada y desarrollada por el equipo
Objetivo Objetivo
Caracteriacutesticas del sistema bull El seguidor tiene que comenzar a moverse desde la salida del sol y parar
hasta la puesta del sol su uacutenico movimiento seraacute del este al oeste y deberaacute regresar a su posicioacuten original para el siguiente diacutea El control deberaacute ser automaacutetico y manual
bull En el control manual se realizaraacute el movimiento del seguidor y seraacute representado con una interfaz graacutefica en Visual Basic mostrando el aacutengulo de inclinacioacuten actual y su posicioacuten
bull Debe enviar la posicioacuten en la que se encuentra el aacutengulo para ser vista en una paacutegina de internet ndash Ver archivo Subir_Valor_BAT en paacutegina robotica-uporg ndash
bull Se deberaacute de registrar la corriente del panel solar y la hora en todo el diacutea ndash Ver documentacioacuten artiacuteculo SENIE 2016 ndash
Proyecto de laboratorio 6
33
Entrega del proyecto bull Tiempo de 1 hora y 30 minutos para entregar el proyecto bull Jueves 1310 se presentaraacute el primer avance ante todo el saloacuten Se
mostraraacute una idea general del proyecto el FTP funcionando y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Lunes 1710 se presentaraacute el segundo avance ante todo el saloacuten Se mostraraacute la estructura metaacutelica el montaje de los sensores y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Jueves 2010 se realizaraacute la sexta entrega bull Documentacioacuten en formato de artiacuteculo IEEE a doble columna entregarla
antes de comenzar la siguiente clase bull Documentacioacuten sin haber aprobado la entrega no se acepta
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Proyecto de laboratorio 6
Crear un mecanismo seguidor solar utilizando un actuador eleacutectrico y un dos moacutedulos fotovoltaicos colocado en una estructura metaacutelica disentildeada y desarrollada por el equipo
Objetivo Objetivo
Caracteriacutesticas del sistema bull El seguidor tiene que comenzar a moverse desde la salida del sol y parar
hasta la puesta del sol su uacutenico movimiento seraacute del este al oeste y deberaacute regresar a su posicioacuten original para el siguiente diacutea El control deberaacute ser automaacutetico y manual
bull En el control manual se realizaraacute el movimiento del seguidor y seraacute representado con una interfaz graacutefica en Visual Basic mostrando el aacutengulo de inclinacioacuten actual y su posicioacuten
bull Debe enviar la posicioacuten en la que se encuentra el aacutengulo para ser vista en una paacutegina de internet ndash Ver archivo Subir_Valor_BAT en paacutegina robotica-uporg ndash
bull Se deberaacute de registrar la corriente del panel solar y la hora en todo el diacutea ndash Ver documentacioacuten artiacuteculo SENIE 2016 ndash
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Entrega del proyecto bull Tiempo de 1 hora y 30 minutos para entregar el proyecto bull Jueves 1310 se presentaraacute el primer avance ante todo el saloacuten Se
mostraraacute una idea general del proyecto el FTP funcionando y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Lunes 1710 se presentaraacute el segundo avance ante todo el saloacuten Se mostraraacute la estructura metaacutelica el montaje de los sensores y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Jueves 2010 se realizaraacute la sexta entrega bull Documentacioacuten en formato de artiacuteculo IEEE a doble columna entregarla
antes de comenzar la siguiente clase bull Documentacioacuten sin haber aprobado la entrega no se acepta
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mostraraacute una idea general del proyecto el FTP funcionando y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Lunes 1710 se presentaraacute el segundo avance ante todo el saloacuten Se mostraraacute la estructura metaacutelica el montaje de los sensores y parte de Interfaz graacutefica de Visual Basic
bull Jueves 2010 se realizaraacute la sexta entrega bull Documentacioacuten en formato de artiacuteculo IEEE a doble columna entregarla
antes de comenzar la siguiente clase bull Documentacioacuten sin haber aprobado la entrega no se acepta