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Controlador Motores DC




Partes: 1, 2

  1. Resumen
  2. Introducción
  3. Motores de Corriente Continua
  4. Controlador PID
  5. Conclusiones
  6. Bibliografía

Resumen

Este proyecto consiste en mantener la velocidad de un motor de corriente continua ya que estos se utilizan en su mayor parte para aplicaciones de robótica por lo que es necesario controlar su arranque y su velocidad para evitar daños y movimientos erróneos, para eso se deben utilizar varios bloques para realizar de manera optima esta tarea, los bloques que se utilizaran son un oscilador que se encargara de generar la señal para el movimiento, un puente H que proporcionara la potencia para el movimiento y sensores para determinar la velocidad en la que gira el motor. También se mencionaran los funcionamientos de otros dispositivos que se tomaron en consideración para obtener resultados similares.

Introducción

Para el desarrollo del proyecto es necesario tener un conocimiento básico de los dispositivos que se utilizaran por lo que a continuación se mencionan los que se utilizaran así también como los que se consideraron para su elaboración.

Motores de Corriente Continua

La característica de los motores de corriente directa es la de transformar la energía eléctrica a una forma mecánica, utilizando bobinas e imanes, los que al ser activados generan un rechazo entre ellos y eso es lo que hace que se mueva el rotor, este se mueve ya sea en el sentido de las manecillas del reloj o en contra de ellas de acuerdo a la polaridad de de la fuente. En la Figura 1 se aprecian la forma más común de encontrar motores CC

Figura 1

Para la obtención de la velocidad y la posición del motor se consideró la utilización de los componentes de un ratón mecánico-óptico ya que estos dispositivos utilizan un codificador óptico el que consta de una rueda perforada en 36 ranuras que representan los 360 grados el circulo, esta se mueve por medio de las rotaciones producidas por una esfera de acero recubierta por una capa de hule, y el codificador, el que se encarga de generar los pulsos transmitidos a un controlador que permite la interconexión entre la computadora y el periférico, es el transductor de los impulsos generados por el circuito conectado a la parte mecánica, como se observa en la Figura 2.

Figura 2

Fuentes PWM

Debido a que los motores de corriente continua necesitan ser "alimentados" con un pulso de magnitud determinada, se utiliza una fuente de Control de Ancho de Pulso (PWM Pulse Width Modulated de sus siglas en inglés) para que se pueda regular la velocidad de encendido y funcionamiento de una manera uniforme ya que en el momento de implementar este tipo de motores es necesario obtener error mínimo en el movimiento desde el momento de inicio del motor y durante los posibles cambios que se harán en el circuito. La fuente PWM produce los pulsos con un ciclo de trabajo determinado porque en el momento de que el circuito necesite menos tiempo de trabajo realiza la variación.

Para el control de motores DC, se debe considerar el siguiente diagrama de bloques de la Figura 3, ya que para la construcción de cualquier dispositivo se debe hacer una división de cada grupo o conjunto involucrado en general.

Figura 3

Para el control en general se usa el microcontrolador Motorota MC68HC908QB8, este "procesador" proporciona la fuente PWM, el Puente H genera la potencia suficiente para el movimiento y también es una protección al controlador y el Codificador informa el momento de que ocurre el suceso determinado.

Debido a que los motores en el arranque utilizan más energía también requieren un tiempo mayor para estabilizarse como se puede apreciar en la Figura 4

Figura 4

Controlador PID

Para obtener los resultados deseados en las variaciones se debe utilizar un controlador PID (Proporcional, Integral y Derivador), ya que el Proporcional reduce el tiempo del pico, pero no elimina la diferencia generada entre el tiempo de inicio y el tiempo general, el control Integral elimina la diferencia del tiempo pero hace que la respuesta de transición sea peor por lo que también se implementa un Derivador que reduce el tiempo de disparo y mejora la respuesta de transición. En la Figura 5 se puede observar este fenómeno.


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