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INSTITUTO TECNOLOGICO DE LEN

DEPARTAMENTO METAL MECNICA.

Ingeniera Mecatrnica.

MATERIA. INSTRUMENTACIN.

Clave De Grupo: 8063.

PRACTICA No.3.

Equipo 3.

ALUMNO Nm. Control

Apolinar Aguado Miguel ngel. 10241206.

Cant Gutirrez Jos Alberto. 10241217.

De la Cruz Contreras Luis Antonio. 10241226.

Palomares ponce Eduardo Axel. 10241279.

PROFESOR:

Ing. Salomn Rodrguez Carrera.

Fecha: 10 de Mayo de 2013.

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Prctica No. 3: Medidor de RPM de motor DC mediante Labview.

1.- Objetivo

Implementar un medidor de RPM de un motor de DC a travs de un optosensor,

un circuito de acondicionamiento y un sistema de adquisicin de datos, para

registrar las mediciones en la computadora mediante una interfaz creada en

Labview.

2.- Introduccin

En la presente prctica se pretende realizar un medidor de velocidad utilizando un optosensor tipo herradura. El voltaje entregado por el mismo (salida analgica) se registrar en la computadora a travs de un sistema de adquisicin de datos, en este caso DAQ, por lo que es capaz de captar la salida en orden de milivolts. Finalmente, una vez que el sistema haya sido capaz de registrar los datos, un programa desarrollado previamente en Labview se encargar de interpretarlos y realizar el acondicionamiento de los datos para obtener una salida y poder visualizar las RPM del motor.

3.- Descripcin del Sistema.

El sistema se compone de un motor DC, una llave ptica, el sistema de adquisicin de datos y la interfaz programada en Labview.

Figura 3.1 Diagrama de Estructura del Sistema.

El primer elemento del sistema se trata de un motor de DC. A pesar de que no se realizar una aplicacin especfica, sino que solo se pondr a funcionar, es importante mencionarlo, pues ser el objeto de estudio, y la primer entrada al sistema para poder realizar la medicin de velocidad.

Para la medicin de la velocidad, ser necesaria la implementacin de un circuito contador de eventos, que es el elemento dos del sistema, pues se encargar de registrar cada vuelta que d el eje del motor. Es importante recabar esta informacin para que el programa compare los eventos con el tiempo en que se desarrollaron, y obtenga la velocidad.

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El circuito contador de eventos se elaborar mediante un sensor ptico, que es un dispositivo que convierte los rayos de luz en seales electrnicas.

Existen varios tipos de sensores, pero entre los ms importantes se encuentran los switches de ranura pticos, que son como el utilizado en este caso. Estos sensores tienen el emisor y el sensor insertados en el mismo paquete, con el objeto de mantener el alineamiento ptico. El espacio ente ellos forma el rea sensible, en la cual el dispositivo puede detectar la presencia de un objeto o su velocidad, del modo siguiente: Si la emisin del LED es cortada por el objeto, esta se refleja al sensor, que acta como un disparador fotoelctrico, ya sea aumentando o disminuyendo la salida elctrica.

El siguiente elemento en el sistema es la tarjeta de adquisicin de datos, que se encargar de leer las seales elctricas enviadas por el circuito contador de eventos, y las registrar para pasarlas a la computadora.

El ltimo elemento es la computadora, que recibir los datos de la DAQ, y mediante el programa en Labview se encargar de realizar las relaciones y operaciones necesarias para la obtencin de la velocidad en funcin de las posiciones registradas.

4.- Desarrollo.

Para llevar a cabo la medicin de velocidad, se agrega a la flecha del motor un encoder de posicin. En este caso, el encoder utilizado se trata de una placa circular de plstico, en la que se realizan 4 perforaciones, una cada 90, que son simtricas entre si y entre la distancia al centro. El objetivo de estas perforaciones es que el circuito contador de eventos registre 4 pulsos, que equivaldrn a una revolucin.

Para sensar la posicin del encoder, se implementa el circuito contador de eventos. Este se elabora a travs de un sensor ptico, en este caso la llave ptica S525. Como se explic anteriormente, dentro de su empaquetado se encuentra un emisor que trasmite continuamente hacia un receptor. De este modo, cuando el encoder gire con la flecha del motor, no permitir que la recepcin de la seal se realice de manera satisfactoria, a menos que en ese momento cruce una de las perforaciones.

Siendo as, la llave ptica nos entregar 4 pulsos por cada revolucin del encoder, y por tanto, del eje. Estos pulsos sern registrados por el sistema de adquisicin de datos, mediante la conexin a una de sus entradas analgicas. La DAQ permitir que la computadora comience a leer y registrar los pulsos generados por el sensor, y el programa operar los valores obtenidos de estas seales para conseguir la velocidad.

En la Figura 4.1 a se muestra el circuito realizado para la medicin de las rpm, donde se puede apreciar la DAQ conectada en su tierra y en su entrada analgica al sensor de llave, en cuya rea sensible se encuentra montado el encoder, pegado a su vez a la flecha del motor DC.

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Figura 4.1 Montaje del Circuito Contador de Eventos.

La tarjeta de adquisicin de datos nos proporcionar la seal producida por el sensor ptico, y una vez leda en la computadora ser operada por el programa en Labview.

Como se puede observar en la Figura 4.2, se utiliza un ciclo FOR, que encierra todas las acciones que el programa realizar, para el determinar el tamao de las muestras.

Dentro del ciclo, el DAQ ASSISTANT nos proporcionar la seal registrada por el sistema de adquisicin de datos, que ser mostrada gracias a una grfica del tipo GRAPH. La misma seal entregada por el sensor entrar al mdulo de signal processing TIMMING AND TRANSITION MEASUREMENTS, para ser filtrada a travs de un ARRAY.

Este arreglo tiene una salida hacia un bloque que promedia las seales. Despus se realizan una serie de operaciones aritmticas, en las que el valor obtenido se divide entre 4, debido a que son 4 las posiciones o pulsos proporcionados para completar una revolucin, y luego se multiplica el resultado por 60 para obtener un valor cuyo resultado est expresado en revoluciones por minuto.

La salida de este ltimo operador aritmtico se conecta a un indicador, que ser el que nos mostrar el valor de la velocidad en RPM dentro de la interfaz del programa.

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Figura 4.2 Diagrama de Bloques del Programa en Labview.

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Figura 4.3 Diagrama de Bloques del Programa en Labview.

5.- Resultados.

El sistema se encuentra montado segn la detallada descripcin proporcionada

previamente, y se describe cada figura en su pie de foto para aclarar cualquier duda.

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Circuito armado con el sensor de llave S525, que se encuentra conectado a tierra y a su

alimentacin positiva.

Sistema de Montaje de la flecha y encoder al sensor, atravesando exactamente su parte sensible, para que las perforaciones en el encoder permitan el paso de la seal del

emisor y se produzcan los pulsos en la seal.

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En la figura puede observarse en el osciloscopio la seal proporcionada por el sensor ptico, en la cual cada hendidura es el pulso generado por el paso de la perforacin por

el circuito emisor-receptor.

En la figura se aprecia el muestreo de los mismos pulsos del osciloscopio, pero ahora en la interfaz realizada en LabView. Como la interfaz se encuentra terminada, es posible visualizar el indicador final del programa, que nos proporciona el valor exacto de las

revoluciones a las cuales gira la flecha del motor.

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Figura del motor acoplado y funcionando en el sensor contador de eventos de la llave ptica.

6.- Conclusiones.

Para la realizacin de esta prctica el primer paso fue la seleccin del sensor ms

apropiado para esta aplicacin, que era la elaboracin de un medidor de velocidad.

Debido a un error de interpretacin, el primer sensor elegido fue uno de efecto Hall, pero

esto present mltiples complicaciones debido a que la seal entregada era difcil de

interpretar, y el campo magntico causado dejaba remanentes que afectaban de manera

negativa la medicin . Adems, el acoplamiento de la flecha del motor al sensor para que

la velocidad pudiera ser medida tambin se complic en gran medida.

Despus de este error, y gracias a la asesora del profesor, se decidi cambiar por

un sensor de llave ptica, que result ser ms sencillo de manejar e interpretar. Adems,

gracias a su forma, solo se tuvo que buscar un encoder que pudiera acoplarse a la flecha

del motor y que cupiera en la zona sensible de la llave.

Para este caso, se seleccion un tazo de sabritas, debido a que su forma

permita un acoplamiento satisfactorio al eje del motor y a la llave ptica.

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Una vez que se arm el circuito contador de eventos mediante la llave ptica, y se

conect a la DAQ, se realiz el censado y filtrado de la seal registrada por la DAQ a

travs de distintos mdulos en Labview.

Tal y como es posible observar en las imgenes y fotografas de la etapa de

resultados, el programa fue capaz de registrar satisfactoriamente la velocidad del motor

mediante la seal entregada por el sensor, y adems arroj un valor preciso y cercano a

la velocidad nominal obtenida de las especificaciones del motor.

Por esta razn, se considera que los objetivos planteados al inicio de esta prctica

se cumplen, ya que el equipo pudo medir velocidades de un motor a travs de sensores

de manera satisfactoria, y el comportamiento tanto del sensor como del programa fue el

esperado.

7.- Referencias

ILaguna (2007). Optosensor. Recuperado el 9 de Mayo de 2013,

de:http://www.itlalaguna.edu.mx/academico/carreras/electronica/opteca/OPTOPDF3_archi

vos/UNIDAD3TEMA11.PDF

WiseGeek (2010). Qu es un sensor ptico? Recuperado el 9 de Mayo de 2013,

de: http://www.wisegeek.com/what-is-an-optical-sensor.htm

ITC (2010). OPTOACOPLADORES. Recuperado el 21 de Abril de 2013 de:

http://apuntesdeelectronica.files.wordpress.com/2011/10/21-optoacopladores.pdf