TESIS: DISEÑO Y CONSTRUCCION DE UN SISTEMA DE CONTROL NUMERICO PARA UN TORNO PARA MADERAUNIVERSIDAD SAL L Ed:J ESCUELA DE INGENIERIA'..
INCORPORADA A lA U. N. A. M.
"DISERO l' CONSTRUCCION DE UN SISTEMA DE CONTllOL NUMERICO PARA UN TOHNO PAfü\ l\li\DEllA"
TESIS PROFESIONAL OUE PAJIA OUIHIFll CI lllULO llE
INGENIERO MECANICO ELECl RICISTA
!JIRECTOR DE TESIS• ING. GUILLERMO /IR/IN()A PEREZ
MEXICO. D F. 1995
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IJ...\, . '• ~ UNIVERSID/\D L/\ SALLE
t) Ja Pasante Soñori ta: Gloria de la consolación ~amero González
En atención a su solicitud relativa, me es graLo tran~cribir a Ud. a continuación el tema que aprobado por esta Dirección·, propuso como Asesor de Tesis el señor l ng. Gui l lerrno A randa Pérez, para que lo desarrolle como tesis en su Examen Protesio'nal de Ingeniero Mecánico Electricista con área principal en lngenieria Electrónica.
"DISEiilO Y CONSTRUCCION DE UN SISTEMA DE CONTROL NUMERICO PARA UN TORNO PARA MADERA"
con el siguiente indice:
CAPITULO II CAPITULO III CAPITULO IV CAPITULO V CAPITULO VI
INTRODUCCION CONSIDERACIONES GENERALES SOBRE EL SISTEMA DE CONTROL PROPUESTO CONTROL DE MOTORES DE CORRIENTE DIRECTA SISTEMA MINIMO PROGRAMACION DEL SISTEMA MINIMO PROGRAMACION DE CONTROL NUMERICO PROGRAMA EJEMPLO CONCLUSIONES BIBLIOGRAFIA APENDICES
Ruego a Ud., tomar debida not.a do quo on cu111p.lJmionLo de lo ezoeci ficado en la Ley de Profesiones, debL~r.;, µrestar Servicio Social corno requisito índispenz.:tble ¡:...c:tr .. , ·5u~.t:.ont.ar Examen Profesional. a~! como de la disposición de J~ Dirección General de Servicios Escolares, en el sentido de quA se imprima en lugar visible de los ejemplares de la tesis, el ti tul o del trabajo realizado.
A T E N T A M E N r E "INDIVISA MANENT"
ESGUELA DE INGENIERIA México, D.F., a 26 de Junio de 1995
f'-=~v.re/lJ,tl.A._ ... PEREZ MONSIVAIS
BENJAMIN FRANKLIN No. 47, MEXICO 06140 D.F. TEL. 72S·0500
AGRADECJ:llJ:BlfTOS
orientación· en el desarrollo de esta tesis.
Al or. Antonio Ramire~ _:Trevill.; · ··Y a · la· Ing; Jacqueline
Guadarrama Liho p_or · la asesciria prestada. '"··~ -
A la Ing. M6nica "cori~;·TrÜjillÓ por su amistad y apoyo.
, .. -_ .' ·- revi'~.ión _· d~. re·a.acci6n.
Ingeniería por el apoyo.c;Ííie'.~e brindaron.
DEDJ:CATORJ:AS
A mis padres
David Romero Salinas y Gloria de la Cons~lación Glez de
Romero por su amor y enseñanzas. Gracias. "poi:: brindarme . la
oportunidad de estudiar y su ·apoyo incondicional a mis
proyectos.
A Ma. Betsabeé Romero.~ y Olivier· Reynaud" por .. sus valiosos
consejos y
.. :··: ' ~,';·:!.:::;:~·~.:'.-":,:;.:~·.:~ '{: :_i' é.:::' ·-;=-;,.: ;:(
Con cariño a M~~ia·~c~~i~ja~ yRafaela· ··Salinas.
' .. · - A mis.amigos,·· con.¡los:que.quiero compartir fa realización de
este trabajo.
DE CONTROL PROPUESTO ••••••••••••••••••••••• 9
l. 2 Motor de corriente directa ........................... 12
1.3 Control por campo .... , ............................... 15
1. 4 Control por armadura ••••••.•••••••••••.•••••••••••••• 17
1. 5 Funcionamiento del proyecto •••••.••••••.••••.•••••••• lB
CAPITULO 2 : CONTROL DE llOTORES DE CORRil!liTE DIRECTA •••••• 25
2.1 Diagrama de bloques del controlador propuesto •••••••• 27
2.2 Convertidor digital-analógico (OAC) .••••..•••.••••• ,.29·
2.3 Circuito impulsor o control analógico de :conmutaci6n.31
2.4 Fuente controlada o fuente conmutada para'el-1m~tor.·;-,4~ 2.5 Sensor de posición ••••••.••• , •••.. , •• ;,-:<· .. ;~./~·;_,';.~ 63.
~'-- .. ~;, .'.:~~).i••.;·.~;.:: ·~.::,-
3 .1 Arquitectura del microprocesador --zeo.·.; ;·;.::;:. ·.;i. :•.-•; ;<;, ;7g . . -: ·:, - . ~
3. 2 Mapa de memoria .•••.•••••••••• , •• ;· •• · ••• •.· •• · •• ;·. ;•:,-.,- ;'. .• :. ~ 90
3.3 Periféricos del sistema •••••••••••••• ; ••••••••••••••• 93
INDICE
4.2 Análisis del Programa PROM ••• ·•••••••''''''''''''''. lll
CAPITULO 5 : PROGRAMA DE CONTROL NtJllEJUCO. •. • • • •• • •. • •. • .127
· · i ión del programa SCN ••••••• • .129 5.1 Descripción y organ zac
s.2 Lenguaje s.c.N •.••••. • ••• ••••••••• ••.•• •••• • • • •• • •:· • • 137
CAPITULO 6 : PROGRAMA &JJ!llPLO. • • • • • • • • •' • · •• ;_; ··~ • • • • • • • • • .173
6.1 Programa ejemplo en lenguaje gráfico •• :\'. i'• .. ; .... ... 175
6,2 Programa ejemplo en lenguaje s.c.1-1.:;.;,,,,;'.''·······na
6.3 Programa ejemplo en nemónico y ~~~~ciebi~~L:; . , . ; .... 119
6.4 Programa objeto, transmisión .... '-·"': , ,: ) . .
APENDICE B. Diagramas ...... ,.'.·;·;; .. : ....... ;,,,,., ....... 20g
APENDICE D. Principales listados.del programa SCN •••••••• 227
APENDICE E. Diagramas de.flujo del programa·PROM •• -••••••• 243
APENDICE F. Listado del programa PROM •• ,,,;,,,;,,,,,,,,.,257
APEllDICE G. Listado de~ programa ejemplo: 3.0UT •••••••••• 301
INTRODUCCION
INTRODUCcION
INTRODUcCION
en sus procesos de producción controles automáticos, debido
a que, por medio de éstos, es posible realizar sistemas
que minimicen y faciliten el trabajo manual rutinario del
hombre. Por ello es· posible deducir la trascendente
utilidad y ventajas que se derivan al efectuar cualquier
proceso en forma automática, desde el más sencillo al más
complejo.
'-. ~ L
sectores industriales y Ó{e~Ü!i'g.;s, aumentando la
seguridad, calidad'., ::~pi'~;~}:,:~.Zt~~:ci'~ión, ·· ·disminuyendo
costos con mayor volumen: de produccfón_. ·:>· '~1\).~h·:..,':'.''c:· ~; r~>"::~· ,-.
, • . .:·,~;···.j:.~: .; .;~i~<,; •!:;.~-;:,· Específicamente," ·los tornos para: madera que existen en
:~ ·:::· ::::,;~,~f :f ~f; t'.~:.1;f 1~~r~~~?i~1f ::·::::.:: colocar la pieza :"de·. madera' en _:·•:eL torno;·. •:·.éste: 'la. hace girar
mientras que el". o~~fa~~r·/'~,id~~a;.'. i~ ~fei~>'.~~ercando o
alejando el buri.1:)~ la ~¡:~n;~·: <i!.:is inod~!O'ii: ~¿s{ r~ciientes son
manuales, automáticos,;~ '.~;;-ki2<Í~é<liná~¡~o~; '(~()~~·;lb~'· AC120 de • • .~':.,': ' •• " • , • -· - +
la marca CENTAURO), que requieren~de p"iant{Ú.is'~etÍiÜcas o
muestras de la pi,eza en madera o en·-.:~e·~-~~ > ;í/ fii.riciionamiento
es como el de un pantógrafo, .. ·..-
-3-
INTRODUCCION
se ob~er~aron varias. desventajas; en la En ambas
semiautomática,
primera, ninguna piez~ fa~;i(l~da .es el<ªC::~ª~.~~te ,igual a la
otra y en la segunda, ¡Pªfª. cii~~ .. ~is~~o; ... s~;.r~\t,~e.~e.de una
plantilla o pieza me~áí).~f'.i J~~ª{ se fabrican ª!1 lugares
:::e::::::t;a e:::r~~:af ~:;.;.,~;~-~:1,;~~r~ril~~~~i~~:\~:::~0:ª::. necesitan varfas _., ~.11~~(.r~~.i·Uf~ •.~.7-~~~~-.:~~.:~,,;~~{.s¡~'. ~f ~li~en muestras en madera;·; ésÚs¡ vanc•.sufriendo .desgas_t_es '· afectando
la exactitud en l~~ 'ni~~-¡J~r· d~ .-1~~ ;~~ilr~{~;~~~d~~ . • ·:~ • .: ',.' •,.,._'. -,.,:-., ·:,·:,·,,;:: ,'_ :, -'.'.-~~. ,• '."-«_,_•'•e
'<::!:-~' ' ; ¡_~ ,•_; ,: ';;~e :· .:\
-4-
INTRODUCCION
limitantes:
l. El sistema minimo se deberá desarrollar a partir de un
microprocesador zso. 2. Los motores utilizados no deberán ser de pasos.
QRGAHIZACIQN DE LA TESIS
analizaron los elementos que conforman el sistema mecánico,
se seleccionó el sistema de ºcon.trol·. y se realiz6 un
diagrama general del mismo. 'to.'ant~riór se describe en el
primer capitulo.
El movimiento del burÚ·~>·iÍos ejes X y Yse produce
mediante dos motores de fi;~r'i~rite 1 ·:directa, por ello se
~::v:o:m::b:l c~:t::~li:~~p~~ifüif 51:i;~.t~~::fr~:: ... ·e:e::::::
de la emisión y la reciepción·d~·;sefi~~es digf¿ies, referido ·':,: ... .
en el capitulo dos. :-. •. ·:;:.:·,,_·,.c.,,,_;; <'i.~2"« · ·:~fri,' . '·. : _L<}:· ~·
;,,~:·.-. ': ·~:·) .. .<: .· _.,, ··;-;-~ ;; -¡:~:;;~,, ·: .
Para procesar esta ~nfi~Ína~i.6n)~n,j ~{'~istema de control
de lazo cerrado, se utÚizÓ.~n:·si.~t~m~: minimo basado en el
microprocesador Z~O •. Lo
grabado
realice
correr,
cre6 el programa PROM, presentado en el capitulo
cuatro.
para
El programa séN, descrito en el capi.tuio cinco, se cre6
facilitar';ia programación de la piez~ ;~ a: ma~Úin~r por
medio del lengúajegráfico o del leng~aj~' SCt((Sistema de
Control Numérico) '.f.••· Los archi vó.s · .. creadC>s'a\pa:~tlr . de estos
lenguajes .. ·~e: tr~d~cen •a· ·cód¡~o ::ó~i'ri~~~~'. : •·• pa~a. poder
transmitirs~~ .de• ia éomputadoi:a /~ J.~; i~.~niC>ria -~~;:·,;,. '.- ~.".':--: . ., : ~ -.· . - ----- .' ... ·.
. . ' -., . ~-:~. . .. ':· ·. ' . f< ........ ·.~ .. ·.·.~.::.·.·.•·.:' .:::·º_-: .. ; :• •. ,-- - ·-.-:, ,.'-'C r r •• '.·-~: -.•' ·- ,
RAM del
sistema;·:
El capituló· sei~ ·¡~o·;~i~;.;~l,~rC>~~a~ée~emplo de una
pieza a maquinar, par~i,.en~o· .. ~"..L:.~u;drs~fiC>.}.':·~~ el .. lenguaje
gráfico, pa~an~r por, el /1engÜaj: nemónico, hexildecimal y
objeto, para·;~.':; ~~~~~{r;~¿ ~~~ri~~i ~J.~;: y~·;j~6J;.ild~. --~<; '.;,:;> ·,.· :::,~-. "•' ~-,. -·;;;;¡ '_e::'~;·- '.~':'-.' '.·-, '/-.-~':"·
Finalm~nte·; 's~:J.i~~· 1;~ · ci;;~¿~~~J:t~es' ... c:J.~~ ·proyecto y se
anexan siete ·~¡;;é~~{~~f' q~~ ;•com~i~merÍ¿·~ ., i~ ·.··información
presentada ·a:A"t::Üa~~~~~. ~~s.·telTI~;. cté ~stós.-~Pé~dices son: 3:_'~::-. . -1 • - !:-
Apéndice
-6-
e: Diagramas sintácticos del lenguaje s.c.N. D: Principales listados del programa SCN; no se
incluyeron todos debido a su longitud.
Apéndice E: Diagramas de flujo del programa PROM (programa
del sistema m1nimo).
la memoria ROM)
-7-
SISTEMA PE CONTROL PRQPUESTO
1.1 ESPECIFICACIONES PEL SISTEMA
buril tenga dos movimientos, el primero a.lo largo del eje
del torno (eje X) y el segundo que acerca o aleja el buril
de la pieza a maquinar (eje Y). Estos desplazamientos son
producidos por dos motores de corriente directa (cuyas
caracter1sticas se explican en el inciso ·i;,···
1.2 de este
Para automatizar el maquinado de ·»1as piezas de madera,
no sólo se requiere que el buril·se:mueva a lo largo de '' ' ~
ambos ejes,
por lo que e1»·ctesarr~'l10 del proyecto se
idea de obtene.ri.~.n ·control de posición para
motor de corriente directa», lo suficientemente rápido y ' .. ~ .~. ~ . 1
eficaz tanto en el funcionamiento normal como en el
arranque del mismo.
-11-
giratoria que convierte la energ1a eléctrica en
mecánica (regida por los principios de la conservación de la
energ1a) •
motores se caracterizan por ser de pequeñas dimensiones y
tener un rango de potencia
dos sentidos,
entre· 5
y 55 wab:s'; • Giran en
la < co'r1/i.~nte; E~tos
"'·' ~~; -.·.~.;~·: ."'~¿~':···.';{;·' ·, .. \ ¡· - {-.~·· .
Cumple con las ·~~ig:e~~i~'~D'd~l :p~o~edto' en cuanto a
velocidad, precisión y c~riü~'b'iüdaif en'ia'6'onmuta~ión. -:/;'~·)"· .. ··~·· «·-~~e: ;:;.~ ·:.~~~) " .. !;,.· , ··~~ h.~. ·,,;§:·.;(e
Cada motor di~~o'n~ cÍ~;u~ \:eau;:t&~ ;.:rc1e'Neioéidad 'gracias
al cual el ej"'. de . saÚda . ú~~{1.lri~;,~el.6~i!i~d'ínenor: al eje
principal del motor':
-12-
principalmente para crear el flujo magnético, está compuesta
por los polos principales, reservados
magnético principal y por polos
para crear el flujo
2) La parte rotatoria conocida como inducido o armadura, que
es donde se produce el proceso de transf ormaci6n de la
energ1a eléctrica en mecánica. El inducido es un cuerpo
cil1ndrico, que gira en el espacio que existe entre los
polos. Está compuesto por: el nücleo dentado, el devanado
enrollado al mismo, el colector y el aparato de escobillas.
La parte inm6vil o inductor se encuentra rodeada por el
armaz6n. Entre el inductor y el inducido existe un espacio
pequeno en el que se desarrolla el campo magnético.
Cada conductor del inducido se encuentra sometido a la
acci6n de un campo magnético. cuando por el conductor
circula corriente, éste experimenta una fuerza proporcional
a: la corriente, el flujo, el largo del conductor que queda
dentro del campo y al seno del ángulo entre el conductor y
la direcci6n del flujo. Desarrollándose un par, T(t), igual
al producto de la fuerza por el radio (distancia entre el
-13-
CAPITULO 1
conductor y su eje de rotación). El par resultante del motor
será la suma·de,los pares ·producidos.en cada bobina de las
que forman e1.·inducido.:" :·
donde:·· .::'- !·,-:.:·:.: .. ;<··., ::»::- ,.~ .. ;;·ú'·' - ·<;:; :;>:''
T Par electromag~éti~(l~ 'Ó interno desarrollado en el
inducido .. ' úa pár J~~J~~'ÚÚliza;éniá'~ole~'.del motor será
ligeramente ménor: qÜe;' ésté ;;;d~~ido a ;<l~s' pérdidas).-.•. ·;· . - -.; . - . ·-. J:'~- -·--:··'.l: :·';'.:t:i.~:::.. ';':'_ - ---,-_.~ ., . -·-_,5 > -_-, --··:· J.>'.:. : -
K = constanté:pa~ti~ú1arcdel~mot()Úqué'.depen~e:é!é1 .n11mero de
polos;·-- d~1·;~11rn;;~:J·~~Wd~~~úd,t6~;~.;-~~ Xi~ \/~u~~Jéficie ·del
¡ ~-/ .. _, ... :·.~-~-~~;:-.:·.:: .. ~~ ,(' - ,,,., ~:-:<. '·- '~;.:·<: ·;:.~:.
(1.2)
dondei
• • o,¡ ::::::::.·: k« ··.,;x:· :;_:·: cuando ºei motof:'9ii~; -.se:;inducie un .voltaje. proporcional
al flujo Y la v~lo~lda~);· llamado fu~rza contraelecitromotriz
inducida>
E= V-imRm (1.3)
im= Corriente que circula por el inducido.
Rm= Resistencia del inducido o de la armadura.
CAPITULO 1
Por lo que se puede concluir que es posible regular la
velocidad del motor sin introducir modificaciones en la
disposición constructiva del mismo, variando solamente dos
factores: la f .c.e.m. E y el flujo· 0.
El control de velocidad· de un motor se puede hacer
mediante el método de campo . o eL de·. armadura.
·::·;.·: 1.3 EL CONTROL POR CAMPO ·i(INDUCTO.R),,;· regula la velocidad
haciendo variar el flujo .. El par,.g~·11 .. ~ado·.será proporcional
al flujo, manteniendo la corriente de.armadura constante
(DZZ85].
como el flujo es pro¡:Íorcionál '·a·::' la: éorriente de campo,
(inductor) if, la ecuación ~".l ;par, gene.rada (torque), s .. puede o ; -~.'
escribir como:
T(t)= K0i~,;.K Úim .if=' k:if (l.4)
"~···1.:: . !t··.;!«~ '- ~-~'~; '-, .\·:~:--'.f,;, ~. ' '~ .. ~: _; ~,;;,,:,~: .~ ~! ;,.; El control de velocfdad.del:motor ·es .obtenido por el
ajuste del volt\lje:: ~pli~~do ,' aÍ.' 6~mpo.'., ~· La,. magnitud y
polaridad del voltáje detei!-m.ina1iá'magnitud y 'dirección de .·· ·'..'-. "\---·
rotación del par 'g~nerádo, (ver figurá 1.1¡ •
.:.1s-
LfDif + Rf if = ef (1.5)
donde Lf es la inductancia, Rf la resistencia del campo y D
el operador derivación.
Considerando que la carga sólo la compone la fricción y
la inercia (ver figura 1.2), el par será igual a:
T(t)= JDWm + BWm (1.6)
COttOCARGADELttO!OR FIGURA !.2 1 CAPl!ULOI 1
Se iguala la ecuación 1.4 y 1.6 y se sustituye la 1.5.
(LfD + Rf) (JO+ B)Wm =Kfef ••••••••• (1.7)
-16-
LfDif + Rf if = ef (1. 5)
donde Lf es la inductancia, Rf la resistencia del campo y D
el operador derivación.
Considerando que la carga sólo la compone la fricción y
la inercia (ver figura 1.2), el par será igual a:
T(t)= JDWm + BWm (1. 6)
I I I I I
¡~r-@ )) ~ J
cono CIRGADELnoroR FIGURa !.Z 1 CAPllULOI l
Se iguala la ecuación 1.4 y 1.6 y se sustituye la l.5.
(LfD + Rf)(JD + B)Wm =Kfef ••••.•••• (1.7)
-16-
requerida
armadura).
menor que la requerida por el control por
Si el inductor se conecta a una fuente de voltaje de
corriente directa V, la corriente de armadura depende de la
fuerza contraelectrornotriz (de la ecuación 1.2 y 1.3), como
se muestra: irn= (V-E)/Rrn = (V-K2~Wm)/Rrn
Para el rango de velocidad del motor, el circuito de
armadura se puede diseHar tal que V >> E • Entonces
irn V/Rrn
1.4 EL CONTROL DE ARMADURA, mantiene la··corriente de campo
constante a partir de una fuente fija·. de.cor~iente directa
aplicada al campo. El par generado serA ·'proporcional a la
corriente de armadura [DZZ85),
Corno el flujo se mantiene· c.on.stante, el voltaje ·inducido
o f.c.e.m. es directame~te:··pr~porcional a ·1a velocidad Wn.
(1.9)
El control de velocidad se logra ajustando el voltaje
aplicado a la armadura, v (ver figura 1.3) y por tanto, es
mAs facil de realizar. La polaridad determina la dirección
de la corriente de armadura y el par generado.
LmDim+ Rrnirn+E=V (1.10)
-17-
CAPITULO 1
. -·~~':, :::::.:/ :~: .. ·
Al iguala~ :1a~' Í:Órm~las 1. 6 y 1. a y sustituir la 1. 9 y
l. 10 en términos d.."'· la velocidad se tiene:
(LmJ/K)D wm ,.1',cf (Lílts'+kntJ) /K ·> owm, +.e (~B+KbK) /K) wm E
En términos del~:posiCi6~·
(LrnJ/K)D 9iii :ti< (LrnB+~;l/K )D ern + ((RrnB+KbK)/K)Dsm E
La ·inductancia:·tiene un: valor: pequeño que puede ser
desprecfado .. q~e~~nd~· un~ ecuación de segundo orden:
(~J /KÍ Ó' cm + ((RrnB+KbK) /K) D~ = E
1.5 FUNCIONAMIENTO DEL PROYECTO
uno de ellos es el mismo, 1.4.
corriente directa, el. esquema general de control para cada
el cual se .muestra en la figura
-.la-
SISTINI NININO r·········································¡ G<Sl : flll8~ r-·················;·························1 1 1 1 •DI-
: llllN
FIGURA t.4 cmruto 1
CAPITULO 1
Debido a que la posición del buril en el torno puede
verse afectada por perturbaciones impredecibles, se
utiliz6 un sistema de control de lazo cerrado o
retroalimentado. Como se observa en el esquema del sistema,
la posición del buril (seftal de salida) tiene un efecto
directo sobre el.controlador, a través de la seftal de
error, diferencia entre la posición a la que se desea
llegue el buril (seftal de entrada) y la posici6n en la que
-19-
genera una señal
deseado de salida.
Para estabilidad
Se explicará · .. a· continÚació.n" el· func'ionamiento y
caracter1sti~~~ «ie cada :~lem~nt;, q~e. ferrita ef si;;tema :
l. EL SISTEMA MINIMéJ; t'~i édmo se ~res~nt~· en la; figura l. 4, realiza las ·fUnci~·~~~ d.~·' ca·d'.-"a:, _u .. ~n-l·0• de los 1:r.;;E;• elementos que lo forman y que ~e d~scrib~~ a ~a~ti~~i::=Ún:
-20-
a) Entrada. Abastece al sistema durante todo el proceso con
la seftal de entrada (posición final de buril), misma que se
obtiene de un programa previamente grabado en memoria.
Mientras el buril no llegue a la posición deseada, la
entrada no cambiará.
b) Detector de error. Compara la seftal de entrada (posición
deseada) con la seftal digital de retroalimentación
(posición leida del buril).
c) Control digital. controla y ··genera la señal de salida por
medio de la comparación anteriormente mencionada. Si hubiera
alguna diferencia al comparar las dos señales, el sistema
m1nimo enviará una seftal para reducirla.
El sistema minimo, además de> realizar ·los procesos
básicos antes mencionados para --~-~-bgs :,:· m~i:ores. tiene otras
funciones de tipo gener~l. :c~ritc; ~gn ° :i~ inicialización del
sistema y la comunicación con ei -,~~liar.i.:o que le permite:
- Modificar o consultar la infor~~ciÓn" grabada en la memoria
RAM.
Recibir por el puerto paralelo y grabar en la memoria RAM
el programa de la pieza a maquinar.
correr el prog~ama de RAM, con lo que se entra al proceso
de la figura 1.4.
Los procesos generales forman parte del programa PROM
grabado en la memoria ROM, debido a que estos son procesos
que no cambian y se deben realizar en cuanto se encienda el
sistema. Además, el programa cuenta con subrutinas fijas
necesarias para cualquier pieza a maquinar, entre las que
se encuentran : la detección de error y el control digital
que mantendrá la entrada fija hasta que llegue
posición deseada.
a la
que guarde la información especifica 'cié'. ia<'~iéia: :·~ m1:1quinar
(para cada diseño, est~ i~fO,~,lll,i~~Ónic'~~Fa) :. Y . .lleve la
secuencia del maquinado. Este~ programa) 'se :x~¡;a~da en la
memoria RAM del sistema. cuandb. el~·~á~,dfo:i'~i~~smita al _, ··, ·,:;:~.: >~.·.:~: ;:.'i.1:;,,~·u:f~t:
orden' dé: correr: 'este. ,programa, éste ;_', .-. ~
sistema m1nimo la
proveerá al sistema de la entrada,r~quéÍ:icÍa) es,;dE!cir .de la
coordenada a la que se q~ier?'~{;~¡¡i;~J,~: v~l~bL~~d media a
la que se desea realizar el Ínóvilnientt'i' ¡'~~i~: ¡~bn ~~'que :',~''·:,S.>-"~'·,·: . ._;'",'"' ),,,··'\ .. , ,.,.¡
alimenta al control .analógicoj·;:¡:iasando :el •cóntrol a las
subrutinas grabada~'. eri :~~J?~~~·r~~~~~~n ['J:6s •proces~s básicos
antes descritos;" ,cua~ci~.: •. c·~~·· :Üega·:-a ~a· ''¡:iósición deseada,
vuelve a recibir la.si9úieíitE.~erit~adad~i p~ograma en RAM y - • _, -- _,_ .·-,,_· __ ..,-;·'·-~ -·-0--,=-.=c,--;...·';-,- ¡;e-o.:·-.---- -- ,-- - . - .-
as1 sucesivamente : ~~.~&i: 't.erÍninar el maquinado de la pieza, •,·_, ;.,;·:; .. :_.,. ·.-_•\._if ··< ·. -·.:···4•' ··,.,'
; '.>_~:- :<;e'- ~;'{;{· <!'
El proceso : :finaÍ de,• cada/. programa grabado en RAM,
permite al operad6~'·d~bld'ir ~j'.i'.~~~ti~~ cÍ~ nuevo el maquinado
o reinicia en el ~;.;~;i¡.~¡ ~rabáci~ en ROM.
-22-
Los programas que se graban en la memoria RAM, se
desarrollan en una computadora personal mediante el programa
SCN, que permite disefiar una pieza ya sea gráficamente o por
medio del lenguaje s.c.N., hexadecimal o nemónico, a partir
del cual se crea un programa objeto que se transmite a
través del puerto paralelo a la memoria RAM del sistema
m!nimo.
2. EL CONTROL ANALOGICO transforma la seftal de salida del
sistema mínimo (pulsos) en una sefial analógica (a través de
un convertidor digital-analógico). La seftal de entrada
contiene la información de la velocidad y dirección con la
que se requiere gire el eje del motor; al pasarla por
diversos componentes la transforma· ·én una seftal que
controlará la fuente de alimenta~lón···•·· del motor. El ':-, .. ,''.':··-'.' '", ...
voltaje con que se alimenta el mo\:Orc~erá •',proporcional a la
información recibida, por lo que· ~:~ . c;.;nsldera un control
proporcional.
3. EL MOTOR girará su eje a. üna . velocidad directamente
proporcional al
voltaje de alime~t~ción que reciba de la
4. EL LECTOR DE POSICION: por medio de un par de sensores y
un disco di vid.ido en 16 franjas,' a transparentes y a
negras ) que gira con el eje del motor, se obtienen seftales
digitales que se incrementan o decrementan segQn el sentido
-23-
CAPITULO l
de giro a través de contadores, con lo que se .obtiene una
seftal digital que proporciona la posici6n del. buril en uno
de los ejes.
r·································r································1
: 1rra&1 · :
: xm ' ' 1
' ' ' 1 S 1 S ! E N 1 N 1 N 1 N O , COlllROL INALOGICO • L•••••••••••••••••••••••••••••••••"-••••••••••••••••••••••••••••••••J
------IOt"'I SENSOR IE POSICION
El control de motores de corriente directa, como se
observa en la figura 2.0 y que se explicó en la sección
1.5, está formado por los siguientes elementos:
- Sistema minimo
- Control analógico
debido a que
el capitulo 3,
y el··~ot·~~',·c~~~: f~~ ~~~Ú.~ado' en el inciso
1.2 del capitulo l.
El sistema mínimo ~6~1.~)~I, .. ~~·'~fr~ ~~ datos un número
binario (de s b¡~~) :~'i ,latch) 74313; 0'eÚ, c~aLdeja pasar esta
informaci~n' ª,~ ,c~t;t~rii ... ~~:: .. ~~lf ~id~?·~~·~·:;;%t,E ~e: ~~rriente directa, · siempre: Y. C:uáriéioie1 'sistema ·in1ñfnici.:lo.
, ,' - ;,..~-:-. ·<;.: :. :;~;:~~·.;:~,-~.-<;·,..-~~-.~.;.i:.<:~·'"'~-'"'':F";: <.~:- ....... :~ . no mántiene' la :·fororníaci6n;anteriormente.recibida), éon
proporcionalníe~te ·~l./número· liinario' envi~éio ;por •el·
minimo · a¡ ~s~:-·;c:;~~r~\ Á~e~~~ /7~1:'~'i~t~~'a''.'~'il1imo indica al
control e.1 .• ~entidó d~J..~o~J.~fent~; "''-.'..>'.: ,: ~-/~~-,·· ,;-.:..: .• , :
; ·~ !-i· . i •• , ·.·,~,_·:.·:·; ·-. l
está form~do por,ji; .. •;;;,,;idf, ¡;;" ,;
-convertld.~r ciigi ta1J~~1ÓgiC:o . (DAb)'
~~~!~~~ ~:i~:;~{{~!. ::·i~?1~~~i1:·: ~P~.m.u.t~ci6.n · ·•. '-,-'-"" --;-:,-. ··~\:o_7',..:.-· ;,,r~"".·· '-.-::;::;.-io ;,i.J:.¡:~·
. ;::.frt~'.··\f:.~·:~:;_~·-~~::h:~·~_·\<i~:·;~·:~~:::.· ·.,.:t';·i,:;· .; :· .. ".... .. El diagrama· c.ómp~eto:del 'control analógico se muestra
en 1ª figura. _4ª'..del :~~~héu~e a; Este circuito recibe dos
sei'lales del ' sistema:: ~tni~~: º,;,fª primera ·~ue indica el
sentido de giro dei m'o·t~~·· y la segunda sei'lal digital que
-28.:,
da la velocidad. Esta última se convierte en una seflal
anal6qica y se le suma un voltaje para disminuir el ruido y
ayudar en el arranque. La seflal de salida es comparada con
una seflal rampa, el resultado es una serie de pulsos que van
a controlar los transistores de potencia ( y, por tanto, la
tensión del inducido). Los circuitos de potencia se
encuentran aislados por medio de optoacopladores.
1
Vrel Olll A? A8 "6 ... A3 A2 Al TXT\1..0
Vos ~ <Ra><-¡- + 4 + ¡- + i&- + ;;- ... "64 • , •• as¡> ~---+--,------1 rI~ 2.l ~02
2,2 CONVEBTIPOR PIGITAL- ANALOGICO (OAC). Como se puede
observar en la figura 2.1, se utilizó el· circuito MC1408L
(convertidor digital-analógico). Este circuito recibe la
seflal binaria que. le env!a el latch 74373 ·:'a las terminales
Al a AB, y la convierte en una corriente "I" proporcional
de salida. La seflal de salida tiene 256 o 2"8 valores
-29-
corriente de salida es convertida'~ .,;Ólta:ie por·medio de un
amplificador operacional 'LM74L El .'voltaje' de. salida se
calcula por la f6rmu1a mostrada e~éia ;tig~ta • 2: i¡(IÍL¡:,aJ J. _.,.. -·,.·;_s;: -:., ~:; ' . ·.;,' ,,.· .- "~'. .. '. . ' ·,:- ·'
En la configuraci6n\'·•a~~étl'.~~í;; d6:~Jd~' '>'todas las'
entradas del MC1408 (d~:;Ái•~'::A~')<~~l~íiC:ll~n~~~ri en 1 lógico :· .. · ... · .. ·-.- ·,_: __ --:.: ::··--·:· .'
(+5 Volts), se. obtiene el J;;'.§x{~o vÍ>lt~je>d~ ·~alida, el cual , • '• .. ,.,~,--- !:•-•,•)i~,"·'-~H'';• '"".!·" "- ~
se calcula sustituye'ndo:'eh ia :fórmula ''ílíéístr'áda en la figura .- ' ·,t;:.';;.:-::¡;,.¡:_: .. ··:·;;:.-·:.-
2 .1, como 'sigile:.·'•·. "':' ;;c·d·.•·.~·-'~· ·:·><e::•,,:;'.: -:-·i" ... :?¿~,::;;·-i <>" ~:.:-~~!;;.--~~~ji·J/·i··
((Vref /R14-). (. R~·:) )-. (255/256) ~-·_ "
Vomax
2.3 CIRCUITO IMPQLSOR o CONTROL PE CONHUTACION. se encarga
de generar una seftal cuadrada de +sv de amplitud a una
frecuencia de 120Hz, con un ancho de pulso que varia
proporcionalmente al voltaje recibido del DAC. Este
circuito esta compuesto por:
B, Comparador
•1.tJ
1
OIDITE DE-
~ /VH ~vi/ ::¡:· ~ ~ .... .... 2.2
A. GENERADOR DIENTE DE SIERRA. Esta formado por un
transistor npn, cuyo colector- se conecta a través de un
espejo de corriente a la alimerit~ción de 0 l2V y el emisor a
tierra. La base de este transistor se conecta a un
-31-
CAPITULO 2
interruptor. y un capacitar 2 • 2)( F se conecta entre el
colector y el emisor, tal como se muestra en la figura 2.2.
Esta configuración tiene casi el mismo funcionamiento
que la configuración de la figura 2.3, en donde el espejo de
corriente ha sido sustituido por una resistencia, para
facilitar su explicación [MLL79].
DIENTE CE -· F'l:Q.llA a.l 1 ClflnU.O i
El capacitar.el se carga a través de la resistencia Rl,
que se encuentra;conectada a la fuente de voltaje v. cuando
el interruptdr. s'está abierto, la ecuación de la onda está
dada por la. ~lguiente fórmula:
Como se
.. -·.,· ... - .. · ...
valo~. de 'Í'~ ;~;;'é~lst~~cla, el voltaje, más
V ' tiende al valor de V (voltaje d~::, :' aÚ~entación constante de tiempo tiende ;~ ser :cero.
+l2V) y la
Rl"' O V Cl=2.2 µF T= 8,3ms=l/120llz
v ~ 12(1- e•(- 8,3ms (O ohms) (2.2 )<F)) ,,._ 12V
En la fiqura 2.4, se observa la forma de onda de salida
cuando el interruptor se encuentra abierto (cuando el
transistor recibe OV en su base). Después del intervalo Ts,
cuando la onda alcanza la amplitud vs, el jnterruptor se
cierra de nuevo (al aplicar Vx a la base del transistor).
Observe que la onda de salida no es lineal, aun cuando el
voltaje Vs sea menor que V, ya yue el voltaje se incrementa
exponencialmente, por lo que se sustituyó la resistencia
por un espejo de corriente con lo que se obtuv., una señal
diente de sierra con un voltaje máximo
frecuencia de 12011z.
corriente usados ·.en.: el:'' generador_ ·diente de sierra se
explicarán a continuaci~n; ..
A. l EL ESPEJO DE CORRIE~TÉ' DEL GENERADOR DIENTE DE SIERRA
t · 1 ·: fi ur~\ii·~·\~a~~ ~btener la corriente en la se mues ra en a: g ·;.:'.i.:,L:.::;.;· ./:, ·. resistencia' se utilizó·'. la ifórmula: ·
rr = i+vc·~,.:.·vllíi1))R:'~ ,,({2-0;1¡¡1.01K = i.s9amA ~'· ·:~' .. <:· <:···;~·
:.::::::::.::~f ~~~~:i!~~~;~~ttf~~fü~j~:E~~~~:::.::: .. :. ' L.'..,.~_•.• ··&·:~:, -~'.\tH'f2v::, > ,>
Tl e: 0
:: ·· ::5:~e::.· :I~~:íj~q~e,Q¡¡~~-~-~~11iif.::t:· :~· .. :::~:~::::· Tl se encuentra 'ci~~-fi~llra.~i;~o~~: • ~x~d~< . 'Se . utilizó un
transistor .. en~. véz' d~;·un' di~'ci~c:on ; 'e1:'Ún'a.e· Íograr ··que la~
:~::.:±~:f :~:~';.~Ei111~t,~tf ~:~~é~¡:~1~1:'::,:~:::: del transist~°i- Tl fué!ra 'igÜal··a: la, co'rrfonte 'de .'..emisor del tra~sÍ.st~r '>· .. ·· ·.·. '''"' .'\.:: · · ' ·· · ·· ''': .· ' ·'.,dé emisor.y
colector · de~ 2
esencialmente .: ig-~~l·e;;t .. lá corriente de colector es
aproximacÍa~~~t~ igUa1:·~;~iá ; c~rrie:~te ~~e ·fluye a través de
la resistenci~.
Fijando la corriente IL por medio de la resistencia, el
capacitar se carga linealmente obteniendo una onda diente de
sierra.
A.2. INTERRUPTOR DEL GENERADOR DIENTE DE SIERRA. Se forma de
un transformador que cambia los 127V a 60Hz de la linea a
una seftal senoidal de 6V a 60Hz, y de un puente de diodos
que rectifican la señal obteniendo media onda senoidal de 4
Vpp a 120Hz. Esta señal se compara con un voltaje fijo de
0.3V (a través de un diodo de germanio) con lo que se
obtienen pulsos de ancho muy pequeño a 120Hz. La amplitud de
+sv y el ancho d~ 0.6ms. No se compara contra un voltaje
menor ya que el ruido podr1a afectar la comparación (ver
figura 2.6).
n<VIA a.a C&Prn.Lo a
B. COMPARADOR. Como se muestra en la figura 2.7, la señal
obtenida del generador de rampa se compara con Eo, voltaje
de salida del
-., Eo=.vo'+:Vl
·¡<::,, . . < :".'
cuando _1~ . f v~.r~a~'i6n 'cle!i;~ciÍtaje de_ salida del sumador
no supera', el:,.: vciit~j'e;~áxi~o-ci;;. la:señal- diente de sierra,
se obtiene una ---o-~clá' ,-;- cuadrada, - · que -vária de ov a +sv a una _
frecuencia- de -12ÓHz; y ~~-: -o-~~nclÍ~ variable corno se muestra en la figura :2.1J' -
-36-
Si el voltaje de salida del sumador es mayor al
voltaje máximo de la señal diente de sierra se obtienen +sv
fijos de directa. Al aumentar el voltaje del DAC la
anchura del pulso aumenta y viceversa.
<• ... 'b.t1"1/ •1 'V'V'/' w.J ... •• L.+·.···4·' ... t ...... ; .. ····~···· V•
.d!t• il 11 i! I! i ~::: :iHt1t1o
TITlLO
8.1 CIRCUITO SUMADOR. Se incluyó éste circuito entre el DAC
y la entrada no inversora del .comparador .debido:.a que la
señal de salida del comparador era i~ual a ··ov ;;:iaCin cuando el
DAC recibiera del sistema m1nimó' ·c~~1q\'ii.~r.f ~Cimero binario
que variara del cero al seis. E'."i:()~.;;.d~~.!)a:que'.;;¡ voltaje
de salida del DAC obtenido· cuand~: ~J~~ '.;~~~ibfa )·s~is (binario) ,.., '"'· . '·l.·
del sistema minimo, era igua1·a:.c;;~~'fórmula de la figura
2.1):
Vo= (5*2 .2K/1K) ¡ ,;;ú1-1/12~)~o; 2578125V
-37-
y por tanto, para entradas .. de un. valor menor, el
voltaje de salida era menor a 0 • 257sv; ·.Esto ocasionaba que
al compararse este voltaje con, la, señal ele salida del
generador diente de sierra el result~d6~<:!uera de ov • ya que
el voltaje Vo no superaba al >'voi~aji: de directa Va, de
o. 27v, que presenta la señal': di~nte\'''d~ sierra como se
muestra en la figura 2. 2; ~~().~6~f.'~~;~ .q:f;~ "~~s motores no
tuvieran ningú~·. mov~~~~;~~~· .,.::'.~)-·.~.'.<:;·:'·.¡··;.::·:):A~·::.:.¡¡;:<. ;,, · El· voltaje· de' sálida .. del" DAc<solo :i :. s~pé~'a1a al vol tajé
•• < :~ ;-:~:}- -->:::,~.::-\ "i.··~~·.Z~:, '.~",'.~~(_·-,::: --~J_i.:_,: ~ 1:'.~~:-,.'.·::r~i~: :. ~-. : ·: va, cuando·• rec.ibia ún::críiimero\:¡-binari?·mayor. a6, como se
puede ~:mprr;~:~:~?Jt·;~~r~;1;,~1~f ;f,~:~1···· ..•. '.._'11';,:~2 :s :6. ·-·~>io > , Ve· • (S~ "2 '.·~i</ii(','"¡ •T·1¡ 64f• i/ i2s+. -o. 3V
inversor
voltaje
(fijo
lOK).
En
El voltaje de salida del amplificador es iqual a la
suma de los voltajes de las dos entradas. Por tanto:
Eo = Vo + Vl
El voltaje minimo de salida
Eomin = vomin
Eomax = Vomax
se obtendrá por
sustituyendo:
. , '·- •)
como se observa, vl(o.:íyFe_s,.ínayor a va(Ó.27V) esto se
con el fin de · sumfni~trar1~' un ~~~ltaje mayor en el ··-',·t~··'· ~/~ ~ - .:,:.;¿ ·," ,., ,t. '.; ·.·(·.:~:·, .• ...... ·'.;.,·
arranque al motor. : .. \'· .: .. ,.,.,
_;. _.,.
,.---.·, :.-._-?_ ·1;-
c.1. cuando .... · ;el "-.ÍJA:ée'n'viá : º"'~d volts, fel transistor d¿::t{:
'·-- •, . ~··· ·- - _, :'>. .. -·¡'<;', ,. - :
compara· con .· .. un ··vol.~~j!!·So:'a2v,.~:<~·~i:0¡,:1ct~é¿ e/· .divisor
::n:::::~rá:i +:~ · ::~tg::t~:t~}~ªf 1~1~~¿~\f~. ~.ªY~i onda de conmutación, entriln'· a·~n~."~~~~~~~~~-· asegura que para un voltaje d~ ~~Úd~,d~J. ~~e el transistor de cc¡nmut~cÍ.6~· ·. ¡:>e'rmaneci.!rá apagado.
-40-
conmutaci6n (con caracteristicas TTL) o +s V para el máximo
valor.
en el motor provocaria que algún circuito so dañara. Para
evitar que esto ocurra, se usó el circuito MOClOOS, que es
un optoacoplador cuya función principal es;la de aislar o
separar,
potencia.
conexión''';,;,{c~~g ha' muestra en la
figura 2.9. :'·>+·.·i-.<· ,,.;:, .. :·:·
un transistor npn. . "'·, ~ . ' ,
La salida de •la compuerta ·ANO, se e en.cuentra ·conectada al
ci\todo del fotodipdo del MOClOOS; ·y:el. ánodo«está ·conectado
a la fuente de +sv a través de una resist~nc'ia ·de ·390. ohms. ··.·. ·,' ",\ .. '
El emisor del transistor del MOClOOS se conéctó a tierra
-41-
CAPITULO 2
la cual no debe estar -conectada a la -:tierra del sistema minimo y de los circuitos de ~ontrol·- -. ) ; ' el colector se conecta por medio , de resistencia de l.5K a la
',' alimentación de +lÉ;v;.;" ' , · ·:,: __ ,,,
;;,_·, ._"(·:··> .;;'.
2.4 FUENTE CON'fR~~~'.~:'O ;FU~~T~Íc;,Ó~~UTADA:PARA EL MOTOR DE
,GQ. su función'·'-'' es •·la· de•ip~oíieer.ial~motor de la corriente y
¡~:fü~¡:~~r_•_·_-~_:_,_:_:_'ª,~m~p:'.t1':itt~ui'd~,!_,_¡_,_:. ____ [_ 1 _ ••. _._:_:_;f¡º[,r:,mJ,ª;d¡_._ºv¡_f_,:";}g;:::~::~;~~~
modiJla~~~',:f de por , un :"chopper" (ccirt~do~) ;:; <'.qué;';':- ·-~~h,~-~) E~~~~~-~;[}6~"~~~f,~for;~' j_~ntrolado· sincrónicaménte pcír una " -señal . .¡cuadrada:· -- Cuándo el interruptor'<,, ~s~á-\? ~f~~<li<l~f : ~i··;:volt~j~· de saÜda ·será igual al voitíije :'cie';.áúinéntación < ~e~~s "la ,pérdida en el· transist~r •qu~ is,;/~~;~~;~~ct~fu~nte'cl~-r~ .i4v: • •y.: : • c~~ndo · es~á apagado el · vol tÍÍj é. de ¡;salida :, ~orá •~,jguai,'a : OV; < Es, decir que se obtiene una señal~cúacÍrada·;c1e, :;1sv:y~o-v.;,,._'
.. · --. : .:.- ~·· ,: .,... ·.~-: .;·. . •· .:, . "'' /"'t',;~:; ::1-~h. .¡.';. :·.·<>., ·•,'-".· ... :?> :-. .. -...
utili:::~e~:~e:1:s~l~~l:d:t;~~y~~ .la , füente de conmutación
A• Fuente ·de ~Úm~nta~clóri'º n~ 'iegclJda e. Transist~i: oarÍingt~n'cté·c~nm~tación c. Puente.de tr~n~lstpresÓarlington.
CAPITULO 2
tres elementos :
1. TRANSFORMADOR. Como se observa en la figura 2.16, al
primario del transformador se le aplica el voltaje de linea
127Vac +/-10% a 60Hz) y del secundario se obtiene una
onda senoidal de la misma frecuencia (60 Hz)_ pero con un
voltaje igual a 18Vac. Se seleccionó este voltaje de salida
para el transformador considerando las perdidas en el
rectificador, en el regulador de conmutación serie y en el
inversor.
2. RECTIFICADOR. La señal entregada por el secundario del
transformador es procesada por un puente de diodos para
obtener una señal de media onda senoidal a una frecuencia de
120 Hz. Esta señal pierde aproximadamente 1.SV por la calda
de tensi6n en los diodos, por lo que el voltaje pico
aproximado a la salida del rectificador será de 16.SV. Para
la selección del rectificador se tomó en cuenta el voltaje
inverso pico, PIV= 16.SV, la corriente normal máxima
Imax=J,6A y la corriente de sobrecarga que debe soportar.
Isob=Vpico/Rs=l6.5V/O.l= 165 A.
Por lo cual se utiliz6 el. puente de diodos, KBPC2504,
que cumple con estas características.
J. FILTRO DE ENTRADA. Es un elemento de almacenamiento que
se utiliza para mantener la tensi6n mínima requerida.
-43-
donde dv= ~oí,tajede riz~~ •
se utiliz6 un fi.ltro de 22mF a ·sov; A la salida de este
filtro se conect6 un · fusible· d~ '4A; c.
B. TRANSISTOR DARLINGTON DE· CONMUTA6ÍoN •· •.Funciona como un •;:,:;,·;· ·.•; ..
interruptor 0 "chopper".· •(cortador)~·~··es decir como un
regulador de voltaje varlabl~·.;. _i:i y¿itaje controlado de
salida alimenta al puente de tl:'a;,si~t~f~s'•Darlington, que a
su vez alimentan al motor ' «:de :'~ci.~Ú~nte directa. Este
transistor necesita
una /;~.e'fi~i de onda cuadrada
para ::pod~n:i~a~er: la conmutaci6n. ••C"::·,··'-.".
, .. _ ~{(:·;-·.".-:~~":.·,- . -~,~"
totalmente apagado (OV) .i.o'i·tot:~iment~'f:!~rendiclci: (+15V), es
decir, cuando la,~eftÜd·~;en~ra'da•.~?,; ~;,:t~~ií~•'éte. pulsos; el
:::::·':: .. '::;,:~~i~;~#~if t:i¡:f ;µ*¡~1~;:0~~~;.~:,:::·; constante¡ igu~l a,-1112.ouz = :·a :3m~·;· Por'hci'·que el factor de
servici~; D._:.~ue ~s_ '¡g~~i ·:~i.w/~(J~;á (~~~i~~l~;; , •', . ,,,;·.:··; .. ~' ,.· ....... ,,.··:·: l"" -~~~\-'.' <~·:.. '··:::
. ··<- '.r <.~·~u;,;··."{2:1·'.::>~··i~7,, . ,,.-.. ··~ ,, __ :J :;.;::·.;·.;'.·,>· /:.~;.>:r::·
-44-
CAPITULO 2
periodo. Esto significa que el valor promedio de un tren de
pulsos rectangulares es igual al producto del voltaje de
alimentación por el factor de servicio de la onda.
VPromedio área/ periodo = w Vcc/T = DVcc
= W (15.lV/8.Jms) = 2666.66 W
NUMERO VOLTAJE VELOCIDAD HEX DEC NOLTSI REV/MIN
o o o o 10 16 0.30 0.19 20 32 1.08 1.93 30 48 1.87 4.72 40 64 2.65 8.16 50 80 3.43 11.70 60 96 4.22 15.34 70 112 5.00 18.32 80 128 5.78 21.11 90 144 6.57 23.75 AO 160 7.35 25.84 80 176 8.13 28.28 co 192 8.92 30.06 DO 208 9.70 31.90 EO 224 10.48 33.44 FO 240 11.27 35.53 FF 255 12.00 37.18
TITULO TABLA DE EQUIVALENCIA DE VELOCIDADES DEL MOTOR DE C.D.
FIGURA 2.10 1 CAPITULO 1 2
En la figura 2.10 se muestra la tabla de la velocidad
del motor obteni~a para cada señal digital que envia el
sistema minimo y para cada voltaje enviado.
-45-
incluye un filtro.Le para este tipo En algunos casos se
de amplificadores clase S, con el ··fin de blo'quear los·
i t alterna y dejar · pasar la corriente componentes de corr en e
continua. Pero para nuestro caso es innecesario ya que
manejamos una frecuencia de .. 120 Hz;
CONDICIONES PARA USAR EL DARLINGTON,, COMO INTERRUPTOR
. :::;.-'. "',:: ~¡.:, )·'~::» ... -.... 'f ,,; ,," ~. '.. .
El oarilngt~n, .·por\;' su 'ái~·~ 'gana'ndá en corriente, ha
sido . utilizado . en'{ áplicaci'?.nes• de.· amplificación, sin
embargo: tami>i~~ se '.em~Íeá.·~p'/aplicaé:iones de .conmutación.
Las c~ract~r1sticás d~':Í'.Js:;,¡ tr~ns.istores como. interruptores
son diferentes ··a : las :·de .. ;·., los .. transistores usados como
a~plif icadores [ ~PABS J ·::' •·
' ·.' ! ._:;·,·«, ,':_:: -:> Un interruptoriposee; d~S :e~'tados estables (conducción y
apagado), y dos' e~tados :. t:rárisitártos (cambio de un estado a
otro). A con~Iri~~c.i.6~'.~~: :d~scriben algunas de liis
consideraclo~~s ~~~~~ri~~s •.. ·en cada estado para utilizar un
transÚ.tor oarlling~oA·~o~~ interruptor.
A.l Apagado
El transistor ··un int:rru~tor abierto cuando
se encuentra en la.·· región ,de corte. En· este punto de operación la corriente de base·es cero y la del colector es
-46-
Iceo). El voltaje de colector-emisor es aproximadamente
igual al voltaje de alimentación , por lo que se debe tomar
en cuenta que este voltaje no supere al voltaje de ruptura
del colector-emisor con la unión base-emisor abierta, Vceo •
Por las hojas de especificaciones del transistor
Darlington utilizado se sabe que :
TIP122 , Vceo (sostenida)= lOOVdc(min) para lOOmA
MUE15028,Vceo (sostenida)= 120Vdc(min) para SOOmA
Este voltaje es superior al voltaje máximo utilizado de
+16V, por lo que pueden ser utilizados.
B. conducción (Estado Estable o Transitorio).
un transistor en conducción puede trabajar en tres -,:.• • .°A.·,,,,•, ' '•••• ~ :o
zonas caracteristicas (ver f.igura ) .1ij : \",
-zona 1, Región lineal o de:.iimpliffcación de un transistor,
donde la corriente es const~~te',
-47-
valores bajos de voltaje colector-emisor, las curvas tienen
una cierta pendiente y se nota que al reducirse el voltaje
colector-emisor, la corriente de colector también disminuye,
variando por tanto la ganancia (beta) del transistor.
-zona 3, Regi6n de saturaci6n, en donde se comporta como una
resistencia de valor bajo.
FICACIOH
HA SIDO AnPLIFICADI
lllULO ZONAS CARACTERIS!I·
UCE BAJA UH IRAHllllOR
FIGURA 2,1! ChPl!ULO 2
Por lo que las regiones de conducci6n de interés serán la de saturación para el estado estable
para los dos estados transitorios, Y cuasi-saturación
B.l Estado de Conducción Estable.
cuando el punto de operación
1 , del transistor se encuentra en
a región de saturación, éste actúa como Cerrad t
· . · un interruptor o en re c.olector y ~misar, con una resistencia 6hmica
-48-
pequefta. Un aumento adicional en la corriente de base no
un incremento adicional en la corriente de produce
colector.
saturaci6n,
como se muestra en la fiqura 2.12 , se compone
de la suma de la tensión colector-emisor del transistor
impulsor y la tensión base-emisor del transistor de salida.
vce= Vcel + Vbe2
-Para el MJE1502B:
_ T.& : TRfffiISTOR IMl\.LSOA
-<>-----~·1-, f--.. _.i __ -1(_ ;:·¡· ~
f"IQ.llA cioP%Tlt.O 2
Para cualqu.ier trans'istor, '· _que_ se encuentre operando
con una corriente Ic menor o iqúal al valor de Ice(sat), y .. · . :.:,e,:.:,
para el cual la corriente impuesta. de ba"e sea _mayor .o.iqual
-49-
ganancia forzada
. . . ·-
Para el TIP122
como la· corriente que consume el motor a su máxima
velocidad es' ·~~ i: 2~· ·A/ se trabaja siempre con un valor
menor
Ibmax=
a Ice (sat) ·· y : ú ·; co~r.l.erit~0 de · bas·e. máxima será
1. 25A/2500=; 5mA, Y} por • ié:í que se ericu~nt'n muy por . ,,· •. :.~·,::- ; .. : ·.!·-'''
debajo de los limi~~s'espeé:Íificados/'; · ·· ¡_·" '<,· · ... ~.--:.·:{~;}~·'./~ <:•;;~ . ~
' -'.:,\(·_· __ ,
a. 2. Estados de ~~~~si~{6ri';g cónmutaé:ión: • "'"7':"~'""';;.~. :-~i\H·, ~:.\,.:.·:~:-~~"-·/~~~-,-:~¡·.::~~ --,""' --
. ::-~-": ·'. ·_._:;)~;~ -~~-.¿ts~.\.f'.{~~ ~~ .. :·::;.:~//~;-f: ·- _:~;/: _ ; ·>~- · En conmu~ació~;cee;irdispensableconocer los tiempos de
cambio de 7t,tai," ·i;~~·ff~~::~~fü~:f,~~··~~-t~;;~ia' a utilizar, ya que esto ··.determina:', las"'· pérdida·s' >.de·; .,.cionmut~ción. A
diferencia Ú ·{~~. ~r¡~sis~or~~ de' señal, los tiempos de
-so-
conmutación en los transistores de potencia se miden en la
corriente de colector y no.en la tensión de colector-emisor.
Esto se debe a que, en general, en electrónica de potencia
la carga generalmente es reactiva y la tensión depende del
circuito y no del transistor, La figura 2.13 muestra los
tiempos de conmutación de corriente de un transistor de
potencia. Los tiempos que el fabricante garantiza son los
m6ximos, con carga resistiva.
Es importante, desde el punto de vista de disefto, el
optimizar tales parámetros, ya que existe una interrelación
entre el dispositivo y su circuiteria asociada. Para ello
es necesario conocer el funcionamiento de los transistores
como interruptores, el cual es el siguiente:
le ••.••..••.•.•.••••••..••••••• ·······!Etc
\ ······~· ••••••••••••••••••••• ··1o;.:·· lltc
U: 11000 DE REIP.ASO DI EL ilRJWqlE DE le
11 111
::: ¡'..l.~::~::~::~::~::~::~:.'""·:'""::'"'::.,J_:. ·:::::::::: ::
Is: 11000 DE RE!MSO DURE EL CMB!O DI JA illSE O 11000 DE AIM:llWl!Df!O
lt: rllllPO DE QlJM DE fe
.................................... ¡lt( lllUlO GllAF!CA M 11 EnPDS
DE !RAHSICIDH EH UH ton :td•tr !RAHSISIDR
lb2 torr:ts+tr FIGURA 2,tl!CAPllULO 2
-51-
base-colector y base-emisor se encuentran polarizadas en
inversa.
-Umbral de conducción, se inicia el impulso de base. Se
polariza la unión base-emisor a un nivel cercano a
conducción¡ no hay inyección de emisor a base, por tanto no
hay corriente de colectori
-Inicio de corriente de colector, continQa la corriente de
impulso de base y tiende hacia el valor final Ib. Existe una
acumulación progresiva de cargas en la base, lo que provoca
un incremento progresivo de la corriente de colé'átor hacia
su valor final Ic. La tensión base-emisor ",alcanza su valor
final Vbesat. En forma simultánea, el voltaje de
colector-emisor cambia de su valor iniciaLVcc a su valor
final Vcesat. Durante conducción la base prop~r~iona toda la '·'j'
carga requerida.
... -.;
El tiempo de retraso en el ·,·arranque de la : corriente de colector, td, es el tiempo· que transcurre para que la
corriente de base y de colector·suba al lO% de su valor. '•-'·'
-52-
CAPITULO 2
2. El tiempo de aumento d.e, la corr'f.;,'ntÉ( de colector, tr. Se
mide del 10%
oe las hojas iie '9~¡,~;;ÚiC 0
acf;,ne~ (BPTS9J:
(ver fig.2.14)
El tiempo total de a~c~n~o iii:i'lá .corriente de colector,
ton, es igual a:
MJE15028, td:::. 0.25 ,4.s @ Ic= l.25A
tr ~o.os ,4s @ Ic= l.25A
El tiempo total de ascenso de la corriente de colector,
ton, es igual a:
... ... ., u ... o.r l.D
ton- . S)ls+ • lµs:=. O. 6 flS
tr: !JllU'O DE A.ICFJISO DE Je
U: llllU'O DE RJ:!JIASO EH J:J. - _ _. AAIA'IQUE DE Je -
¡, ts: llllU'O DE RE!AASO EH!RE J:I. CMBJO EH LA !ASE O
ii llllU'O DE AUIACL'WllEHIO - ti: IJFJIPO DE CAIDA DE Je -
u .10 l.D J.C 111 ll!ULO GWICA O! LOS lc.COLLICTDllCUIUlllHCA•m llin/0$ O! l!AHSI·
CJGH OEL 111112 FIGURA 1.14/CAIJIULO 1
-53-
-continuaci6n de corriente de colector sin cambio; el
transistor en completa saturación, todas las cargas pueden
ser removidas sin cambio de la corriente de colector le o de
la tensi6n vcesat; s6lo la co~riente de base tiene una
influencia directa en la duración de esta fase. ·,!-;,.·
-Ca1da de la corriente de'; .colector;··· la corriente de base o<{;.'¿~'{,
contim1a evacuando las cargas· almacenadas. y: la corriente de
colector consume algunas \d~ '.~·~~·~as' ~~;.ga_s: .•. El punto de
operaci6n se moverá. sucesi~a~~~té;cí~ .(c'~.a_.~i.;-sa.i.:,uraci6n a la
región lineal
base-emisor y
colect~;-~ase · v.irtualm~nte · evolucionarán :'; <.: ,'• ' >;:,;.:~.~ ) '"·"''
independientemente una de ia ·otra· bajo\ú"':injluencia de las
corrientes de base y de colecto~-'~~i~~~):·. ,
Por eso la importancia
caracterizan el apagadq de
-54-
parámetros que
sean ~onsiderados
CAPITULO 2
l. Tiempo de retraso entre el cambio en la base o tiempo de
almacenamiento ts. como se explicó anteriormente, cuando un
transistor es trabajado en la región de saturación o en la
de cuasi-saturación, se caracteriza por un efecto de
ensanchamiento de la base (es como si parte del colector se
hubiese convertido en base) . Para que este efecto ocurra se
requiere una cierta cantidad de cargas provistas por la
corriente de base (carga almacenada). Para que la
corriente de colector empiece a descender como resultado de
una inversión en la corriente de base, se requiere que se
evacuen las cargas almacenadas. El tiempo requerido para
dicha evacuación es ts, que depende del circuito impulsor de
base.
en el cual su corriente de '~b1É!~~~i',·~~~·:{~(~~~' poco. Al
final de tsl, el impulsor e~piez~ a' de¡,i~c'~;'. ~ÉlrmiÜendo que • '"".'" ' . ~ ·, ~--, : "" o,, . ( . ·. ... • .
Ib2 empiece a decrecer. . Ei.'trá~;;lst'oJ;'. cte/saÜda T2 que se
encuentra cuasi-saturado, \i~;e·\i~·· :·,fie·~~~'.cie, almacenamiento
ts2 no despreciable; por tanto ts es, l~,"luma de los tiempos
de almacenamiento de los d.os ,tra.~sist6res:. ts = tsl + ts2
-55-
La ganancia forzada influye en
conectados en
almacenamiento principalmente en el transistor impulsor, que
es el que se encuentra saturado; el de salida, al estar en
cuasi-saturación, se ve poco afectada por ella.
El empleo de resistencias de estabilización disminuye
el tiempo de almacenamiento. El transistor Darlington
TIP122, ya incluye estas resistencias como se muestra en la
figura 2.15. Para los transistores MJE15028 conectados en
Darlington se agregó una resistencia de la base del primer
transistor al emisor del segundo de. B.2K.Y otra del colector
al emisor de 120 ohms (ver f~gura 2:1·6)', ··con lo que se
disminuyó el tiempo de almacenami~nt~ · •. ···
En general los transi;ti::;res;oarÜngt~~ de potencia que ' .... >'.:;:.:.--;:;/ . ,
-56-
devanado del inducido cuando se corta bruscamente el paso de
la misma a través del transistor (OLL91].
Oll
r:nu.o
2. Tiempo de calda de la corriente de colector, tf.
Para el:
~ rl...'f:1S029
. íf""'\.•:T ..- !.!e t ----~- ; e 71 A" 10
"·"". . '_"'·•.< ji 1 '''" 1=-¡-.· .¡ . __ /-;n't~a T~.-.' L"ii· ¡-¡ ¡---, · ..,... j flilI --,Lf ~" "'" ··j·•' ,A "":•¡l . ...J .;,· 1'· 1-· t-. :: ." ¡:;. f'.L .. >< "J§· ·e.o r ( ;'', ) J 1\., ·- ... ~·rf' : ~ • .:. : : ¡:: ¡ L. Ti 1
·-~ .· 1' . ' ' ' ' ' ' ' .~.-.__. ".::l-T '. - • .· 1 1 '-· •• ~ ; L T: ,:. ~ · : ~ ; ~ ¡ -- rs- S C ti :i L
LJ ~ T 1 <o:M•x. I J:.Lri..' -t.+ Tim2 m1a:~,¡..I- . ., .. ! i E. U M 1. ••T 11 1 1 _ __¡__ 1
-57-
El· tiempo total ·de ·.ca1da de: la: corriente ,de colector:
: ' . \~ '
. . ' .
PÓr '. las• -~· cár'a;;teristicas '"· ,:: mencionadas, el
transistor ºª~~iri~~~Ü'/~~ .;;t;~~~'f~'6i~n; se reaÚzó a partir de
dos transistb~ 'i.i:JEi502·8:;-:\i : . '.·~{ ..
c.· Pueri€e :(i~; Tfa~~is~t~0A. lomo se obs~rva ~n la figura -,,,, ,-.--1_1-.i·~'".i'. -~- - -- . -· -
2.16;··· 'ei':ciofec~cir.:_de :.··transistores 1. •y·,2:•·se é:onecta a la
saÚda' delc;:tr'~~s'i~_tb:/d~'. c~n_mutacfón ,';;~ eri' caso, de . que se
dese~~~ q~e ~Í ~6t~·t~iWri'.~~·:'¡Jfi ~.;io ~e~~ido, en vez del
puent~ de_\t,ra~~i~~or~~. s~;ci~n~~ta~'1a i\iria·~~)\as'terminales del' motox:: >áii'~miso~ clel Jr.~nsi~tor: cle :conmutación y la otra
a tierra.: üieinisor.cleÚtrá~sistor.'.i''se urie.ia :.1a terminal <" ·-_-:- . _ ... _.u:;"' .f'· ,-_),·,:· -'·'._::. ·-·:·- -~/··· ->:; ·.:>:··· -: . : "x" del motor.'y •·_al': colectoi::':;'deF'transistor'' 3. ,,_: Er• emisor del
' ,•' .. ·' •r( ~ "• • ~ • •• , ,. . ' '' - . ·'
transistor, . 2\ se':córiecitá. a ,la· t'~~;;;i~a.l: ··~~~ del .motor y al
colector del trán~istC>r:: 4. ' ' .;>· "' . . . ,,, ._,._., ,. ,, ·.::·:!·;~' ·: __ :\.': ):/:,:: ~=;~''-'· '/:':.
"'91?¡'':',s -)~,, : ·''"":":.e'!{(./'' ;:· Los transisÍ!oresÜ .\y ~4 ;r~cib'e~ í.Í~a\;,¡eñal' opuesta en su
::·:::~:rE~~~~~:~iI~í~~~¡~t~~{~:~: ::.:":,:: ~·~ ,,,~ .. ~:. ;\~'' ·:::•: ,-,,·~,· ._:~'.; ···:·~,--,'. :.::.~-~-:-:- "~
Por. lo qUe' :i • cÜa~d~,;~ l.;~y ~ra~~ist.;res : 1 y 4 están
prendidos•··· .. · .:la<; coJC"ri~~t~'V,. pbte~léi~., '. clei · transistor de
conmutación pasará p'Clr > ·~L: tr~nsistor ~ ::· entrará a 1 motor
-58-
CAPITULO 2
por la terminal "x" y saldrá por la "Y", que se encuentra
conectada al transistor 4 que cierra el circuito pues su
emisor está conectado a tierra, con lo que el motor girará a
la derecha. cuando los transistores 1 y 4 estén prendidos,
el motor girará a la izquierda ya que la corriente entra al
motor por su terminal "Y" muestra en la figura 2.11.
•> - m. A.ENTE CE 1'llllilll5TORES DE to A tl .... ----.------. - -
y sale por la 11 x11 , como se
.., D~ DCL l'l.OITI: CE ~~DE ti A t2
+lS\lo---.-----~ -j"""" '"i r ..... ····1 lMoSillTOR r·· ···¡ !...f . ..J a -rrOR !....-'.!
r··· ····: TRlllGSTCA
pll.I.'"'-' ..... --. ~llUiill-,,--,
j1 ..... : .. :.1 - j'""'""I ~TOR !°' .......... ¡ - r·~ ... J ~OR t 1 'lllONU8TOR 1 l j ¡
~OR L ........ _.J_....., ___ ............ .1 3 t ........... _ .. _ ... _....., __ ... _ ........... ,
-59-
T.tTU.O COllAJDITE IN EL Pl.QI TECE~T~.
2.17 CllPZTU.O 2
el transistor de conmutación es importante que el voltaje
Vceo(soetenido) sea mayor a 12V, e Isat sea mayor a la de
saturación. Como se explicó anteriormente, el TIP122
sobrepasa estos limites.
simples interruptores abiertos o cerrados, sino que tienen
caidas de voltaje aproximadamente de l.4V por cada uno de
los transistores Darlington. Por lo que el.·· voltaje de
alimentación se obtiene de la siguiente forma:··
la=~Cl:~Cl:LOll-OMS IY4
-60-
conducción del puente)
Valimentaci6n 12V+2( 1.5V)+l.5= 16,5V
Los circuitos necesarios para prender y apagar los
transistores que constituyen el puente, tienen gran
importancia, si se llegan a prender al mismo tiempo los
transistores 1 y 3 6 2 y 4, se producirá un corto. Estos
circuitos son los siguientes:
El sistema minimo, envia pór medio de un latch 7475,
configurado como puerto' '(4 · '.6:5.J,, ·a través del bit menos
significativo, un uno lógico": ·para.,, que•:el motor gire a la
izquierda
7475 ·'es; ·.un;:,dirC:~Úo ~Imu~;:sensible, se
agregó un comparador entre 'ia ''sefiáF de'.·cbnti'.-6]:,i:'. del" sistema
m1nimo y el 7475, además de otX:ó·~omparadór .:entre el bit
' . ~ ~-
como se observa en' la 'figura 2;1s, las sefiales de
entrada antes descritas se compar.an con·; un' :voltaje fijo,
vx, de directa obtenido de un·divisor'de:tensi6n.·
Donde: V= !?V
a 2.sv no sera
CAPITULO 2
con lo que se forma un divisor de tensión. Este divisor de
tensión es para disminuir el voltaje en la base y la ca1da
de voltaje en el transistor conectado a tierra.
le e -- DE wm10L DE LOS ~-- 1 Y 4 li =--DE~ llEL08~CREll2 Y 3
mu.o
circuitos:
l.Sensor
4.Contadores de posición
1.- El sensor, . como se muestra '1en la figura, .2.20, es un
interruptor óptico MOC71Wl, con 'forma'-,de !'U"· (o ranurado),
Este componente en uno de sus extremos< tiene· ún· par de
-63-
CAPITULO 2
diodos emisores de rayos infrarojos y de frente a éstos, en dos foto-transistores
el extremo opuesto del MOC71Wl, separados por 0.1 pulgadas [SMC85]. El
Darlington NPN cátodo de cada uno de ellos se conecta a tierra y el ánodo a
la fuente de +SV por medio de una resistencia de 270 ohms.
Por lo que al tener el ánodo más positivo que el cátodo los
leds se mantienen encendidos. La corriente consumida será
de: Iled= V/R= SV/270 ohms =18.52mA
,. ....... or.M•
El emisor de los· fot.t . . . o ransistores Darlington se conect6
a tierra y el colector a la alimentaci6n de +sv por medio
de una resistencia de lK. La sel'lal de i sal da (tomada del colector) ..,_ permanecerá en ov mientras el transistor reciba
la luz del led·(con corriente de base, el transistor actüa
-64-
como un interruptor cerrado), pero cambiará a +5V si se
obstaculiza la luz emitida por el led para que la base del
fototransistor no pueda captarla. Esto se logra pasando un
cuerpo no translúcido en medio del MOC71Wl.
2.-circulo de lectura.
FIGURA 2.21 CAPITULO: 2
Para realizar la lectura de
utiliz6, además del MOC71Wl, un
circulo como el que se muestra en la figura 2.21. Está
dividido en 16 partes, de 22.5 grados cada una, 8 de
estas partes son negras y 8 transparentes, este circulo se
fija al eje del motor, de .tal manera que.el circÚlo gire a
-65-
CAPITULO 2
la misma velocidad que el motor. El diAmetro del circulo es
de 3,25 pulgadas y el ancho del circulo de 0.053 pulgadas
para que pueda girar libremente en la ranura del MOC71Wl.
Para seleccionar el namero de franjas (negras y
trasparentes) del circulo so tomó en cuenta :
a) Todas las divisiones del circulo deben ser iguales debido
a que cada lectura equivale a una unidad de desplazamiento
(un tercio de pulgada de avance del buril). Las franjas
negras deben ser iguales a las translQcidas ya que las
negras darAn la posición y las translúcidas el sentido de
giro como se explicarA mAs adelante.
b) Para facilitar la conversión a hexadecimal, el número de
franjas debe ser mQltiplo de a.
oucooc~~ u: lllL ..,,Gii t
* "OTO 9'. DE C, D,
vv:=:!;~~--:i TIT\1.0
-66-
CAPITULO 2
c) El ancho minimo de las franjas negras debe cubrir un led
y parte del segundo, para poder obtener el sentido de giro
(como se explica en el siguiente inciso). Adem6s, no
importando a qué velocidad se encuentre
al detenerse, la franja negra debe
girando el motor,
obstaculizar al led
emisor que da el incremento o decremento del conteo de
posición •
circulo tiene solamente una franja negra (figura 2.23).
; -67-
FIGURA 2.23 CAPITULO: 2
1,'·
cuando el circulo gií:a'..a .:la: i~qu~erda, ·,la franja negra
obstaculizará primero el le?,;l .. Y :d~SP,\lés:al, led 2; en caso
de que gire a la derech~.'. · será . 'al . revés· Por lo que,
dependiendo de qué led ·~ea';ol:l~~aculizado, primero se ,, , . ' ' ;· ~ ... . -~ ..
podrá conocer el sentido ?e giro.
3.-circuitos para obtener el ·sentido de giro. Las salidas
del MOC71Wl se conectan.al flip-flop 74LS74 tipo D, cuyo
símbolo y tabla de verdad se muestra en la figura 2.24
[FST89].
OOllAJ111S 4C!Dl
ASIHCRO-
HAS 2(12> PR SC!l NO DEIERlllHllDO X e e X A A - D Q-,
[ii.iD·,;¡;·¡¡¡j¡·· A A A ··;·· A ... ¡ .. ·: ]OOllADtlS3<!,!! ex_ Q ¡¡¡¡ :J.Oto •r (Jl[SIT) A A A b D A : SINCRO- CD 1. .................................... •••••• •••••• J ~s
====:!k:::!k=l:=h::!b=b=::Jl !<lll
••• • LO QUI DICIDM !$ A - LOS llOJIOS DE orWc1~"H1mli!s
B : BAJO HIUrt. H UOLTAJE A : ALTO HIUrt. U UOLTAJE X: NO lllPORTA
-68-
FIGURA 2,24ICAPl!ULO 2
Como se observa en los tres primeros renglones de la
tabla, cuando alguna de las entradas co y PR negadas están
en nivel bajo, las salidas obtenidas no dependen de la
entrada de reloj, CK.
Por lo que las entradas CD y PR negadas se conect~ron
a +sv, con el fin· de l~g~ar que las salidas Q y Q negada
dependieran ünicamente de ·las· entradas O y CK (reloj), las
cuales reciben las· ·señales .de· salida ,:;'dé;'.': ios
fototransistores del Moc1i~1;, invertidas_ media~te' ~l· ~irc~lto :·:
7414HC.
'. Como se muestra en J.á: f_igüra\.2's:(, La sail~a Q s;,rá
igual a la entrada o u~~11Já. ;,~·g~~gf~':~~'~"i:~f1~~~~~a~sistor 1)
siempre y cuando· ~-~ •. ' entrada:Fl·1.cK.i"C~.alida · negada del
foto-transistor 2) ;<cambie .de'. dérc;}a•'Üno'1( .fisicamente es el
momento en que la · ;~~Jjf t~'áñ~pai~n~¿ cb~ienza a pasar entre
el led 2 y el fototra~si~to;'~/{ ·~i la entrada CK está en
nivel bajo o en alto, cualq~i~r' c~~bio en D no tendrá efecto
en la salida. Por lo que 'si ~r··nf.;i::'br gira a la derecha, la
salida Q del flip-flop ,:ierÍí ·l. ;:],ó~ico y si gira a la
izquierda será o.
La salida Q, al igual·': que: la' salida Q negada, se
conecta a una compuerta -~~No·A-~4ho,+ )~nto con la señal
negada que transmite el'fotcitr~'hsi-;,;t-~r·2,' por' lo que, cuando
el motor gire a la der.~c~i{ d~'. 1i'a"c~rnpue~t~ · que recibe la
-69-
salida Q se obtendrá la señal que transmite el
fototransistor 2 Y si gira a la izquierda se obtendrá un uno
compuerta será al revés. 16gico, mientras en la otra
El
E2181..JCA DE.. OPTOTIReISTOR 2
TTTU.O O~ OC LA F'ARTE
LOG:ICA OEL CXAO..IZTO
La salida de las compuertas anteriores se conect6 a la
entrada positiva de un comparador LM339, a cuya entrada
negativa se conectó un divisor de tensión, que da un
fijo de:
su finalidad
sea 1 i1_6gf.;o ·Y; ,x~v ·.para ·el .o lógico,
intermedio~ que áfecten . el conteo.
-70-:
los circuitos 74LS193, contadores con dos entradas de
reloj: una que incrementa (UP) y la otra que decrementa
(DOWN) el conteo. Los cambios de estado en la salida están
sincronizados con las transiciones de estados de bajo a alto
de las entradas (ver tabla 2.26), es decir cuando la franja
negra comienza a obstaculizar al led 2.
-- 1
MODO DE OPERACIOH 1 CLR LOAD UP DN
·········································1 : A 1 X 1 X 1 X : RES ET CASIN.l L••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••'
B B X X PRESET CAS IN.>
B A A A NO CAMBIA r······· ......... ........... .......... , I
1 ASCENDENTE •B A A 1 CUENTA
1 1 1
Lo•••••• ......... ........... ........... J
1 : ILTO NIVEL H VOLIAJE
X: NO lllPOR!A
lllULO m1M~mwm
¡ : !JllHSICION DEL moJ IE NIVEL IAJO A ALTO FIGURA 2.26ICAPllULO 2
Debido a qu~ el circuito 74LS193 es un contador binario
de 4 bits, el máximo nGmero que se alcanza con un sólo
contador es el de 1111 binario (15 decimal), pero gracias a
-71-
CAPITUL0·2
-separadas de salida, una para que .cuerita con dos terminales_. .negativo, se puede añadir el acarreo positivo .y• otrá' para el ·.
. . ' ....• ' .·.. ·;·,,; . nectando estas salidas a las a éste' un ·segundo contado~" .CO , ,. , . .
. ..: >: · ...... '.: ·;·b·". l<.··.'.;DOWN"(a·b·· .. ··a·.jo)·' .. d el segundo contador, entradás• '"UP"(arr.1 a ·Y ·. _.,,_ ·:· .... convirtféndci~é\á,~1\;Eiítlin'~c::ont:_~do_~ .dé a bits (hasta el 255
, • ,, ~h;;-stra ~ri'la' Úgura 2. 27. decima1r'/-comoei' que·se ,,.
S2 ••
cuando la cuenta no es mayor al número. binario 1111,
s6lo el primer. contador estará funcionando mientras el
segundo se mantendrá ~n ,ce~~~-.,_.'é;a ,.q~~'" n,o exis~e ningtln
acarreo), pero cuando '1os 4 .. b,its del' primer ~ontador asten
encendidos, y aumerit.,, :i1a "'cu~nfa •é?l 'uno/)el~primer contador
apagará todos sus bits; y'•Ínancí1r!\;~n~'uri~ ~~~ su salida de
acarreo ascendente; que ,al ·~~s~r p~r lá ~~trada "UP" del
-72-·
segundo contador, éste prenderá su bit menos significativo.
Si desciende la cuenta y todos los bits del ·primer contador
están en ceros, _éste pondrá todos sus bits en uno y mandará
un uno por la salida descendente, con lo que el segundo
contador disminuirá su cuenta una unidad.
Las terminales conectan juntas a un CLR (resets) :· ,se
contad.;; empiece 7475, que provoca que el de nuevo, con
todas sus terminales de saúci~';'¿h''10~ \169ico.
se conectan a",+SV C:bn é1 }{ri .d'e que -- !!'.·' ::·,; :~:~e·· .. ~~:::
LOAD
sincrónicamente.
La entrada ,nupH <c~s~~nd~nte) "reéibirá la seftal de la
compuerta que regi~~~a{6~,~~~~{'~1 ·~~~~¡gira: a la derecha y
la entrada 11 DN", i~•:'é:Je'la coini;:íüert:a:que•::,registra cuando el
motor gira a la izquf~rd~. Para ·~;d'~;: ie'~li'zar el conteo de
alguna de sus entradas la otra