INGENIERIA MECATRÓNICA

CONTROL DE MAQUINAS ELECTRICAS

TAREA:

CONTROL DE POSICION DE UN MOTOR DE CD MEDIANTE ENCODER

HERNANDEZ GONZALEZ DEWI

CATEDRATICO:

DR. ROBERTO MORALES CAPORAL

06/10/10

CONTROL DE LA POSICION DE UNA MOTOR DE CD MEDIANTE ENCODER

INTRODUCCION

A medida que se aprenden en este artículo, control de lazo cerrado ofrece nuevas posibilidades a un diseñador del proyecto, que aumenta la precisión, reducir el tiempo de respuesta y reduce drásticamente el error. Pero lo que si podía dejar que la electrónica de manejar una parte, si no todas las tareas realizadas por un ser humano en un controlador de lazo abierto, mientras que la obtención de resultados más precisos con el tiempo de respuesta extremadamente corto? Esto lo que se llama control de lazo cerrado. Con el fin de ser capaces de construir un controlador de lazo cerrado, necesita algunos medios de obtener información acerca de la rotación del eje, como el número de revoluciones ejecutadas por segundo, o incluso el ángulo preciso del eje. Esta fuente de información sobre el eje del motor se conoce como "feed-back", ya que envía información desde el actuador controla al controlador.

DESARROLLO

Es evidente que el sistema de circuito cerrado es más complicado porque se necesita un “Encoder”, que es un dispositivo que se traducirá la rotación del eje en señales eléctricas que pueden ser comunicados al regulador.

En otras palabras, un controlador de lazo cerrado será regular la potencia entregada a la que el motor alcance la velocidad requerida. Si el motor es a su vez más rápido que la velocidad requerida, el controlador entregará menos potencia al motor. El control de la energía eléctrica entregada al motor, se hace generalmente por ancho de pulso modulación

ENCODERCuando se trabaja con motores de corriente continua, un codificador de eje común es la forma más precisa y de proporcionar retroalimentación al controlador. Shaft encoder come in many shapes and sizes, but they all rely of the same principle. codificador del eje vienen en muchas formas y tamaños, pero todos ellos dependen del mismo principio. Figure 2.A shows a classic encoder disk (which is one of the main parts of a shaft encoder mechanism) while figure 2B shows how it is connected to the back-shaft of a gearhead DC motor. La figura 2.A muestra un disco codificador clásica (que es una de las partes principales de un mecanismo de encoder), mientras que la figura 2B muestra cómo se conecta a la parte trasera de eje de un motor de la CC reductor.

El propósito de encoders se muestra en la figura 2.C, donde un cambio de en forma de foto-pareja hizo de un Infra-Red remitente y un receptor de juego se coloca de cierta manera para que el haz de luz infrarroja pasa a través de una de las pequeñas aberturas en el disco codificador.

En realidad, la foto de parejas vienen en muchas formas y tamaños, pero la mayoría de ellos son más o menos similar a la que se muestra en la figura 2D. Cualquier pareja foto tiene 4 pistas, dos para el emisor, que suele ser un LED rojo Infra-y, y los otros dos son para el receptor, que suele ser un transistor de la foto. Usted puede ver la representación esquemática de esa pareja de fotos en la esquina inferior de la figura 2.D, en el que se está claro que la foto-par se compone de un LED y un fototransistor.

El disco codificador está conectado firmemente a la parte trasera de eje del motor, por lo que tanto el eje y gira el disco codificador en el mismo rpm (la parte trasera de eje es una extensión del eje de salida motor en la espalda, por lo general presentan con el único propósito de añadir un codificador del eje). Cuando este disco codificador se inserta en la configuración que se muestra en la figura 2.C, la rotación del motor hace que el haz de luz que periódicamente interceptado por los elementos sólidos del disco codificador de la creación de una secuencia de pulsos de luz, que se traducirán por la foto de la pareja receptor en pulsos de electricidad.

Los pulsos de electricidad contienen toda la información que necesitamos para implementar un control de lazo cerrado. La frecuencia de los pulsos es directamente proporcional a la velocidad de rotación del eje (RPM) y el número de los pulsos corresponden al desplazamiento angular del eje.

Cuanto mayor sea el número de agujeros en un disco codificador, mayor será la resolución (el menor desplazamiento angular que puede ser detectado).

Un factor importante que afecta al rendimiento del codificador del eje y por lo tanto el rendimiento global de un sistema de circuito cerrado de control, es la posición del disco codificador. La mayoría de los motores se utilizan con una caja de cambios diseñados para reducir el número de revoluciones al tiempo que aumenta el par de salida (figura 2.B

muestra un motor + caja de cambios) 40. Por lo tanto, el motor se puede girar a 4400 rpm por ejemplo, conducir a: una caja de cambios, dividiendo el número de revoluciones por 40, dando una velocidad final de salida de 110 rpm Se puede puede tomar una gran ventaja de esto para llegar a altos grados de precisión muy, conectando el disco codificador en el eje posterior del motor (que es gira a 4400 rpm en nuestro ejemplo). De esta forma, cada vuelta del eje de salida final de la caja de cambios se corresponden a 40 vueltas del codificador del eje, y si el disco codificador tiene 30 agujeros en su circunferencia, una sola vuelta en el eje de salida final corresponderá a 1200 pulsos, alcanzando una precisión teórica de 0,3 grados (es decir, cada pulso corresponde a 0,3 grados de rotación del eje de salida final). (Dependiendo del tipo de motor y caja de cambios, puede ser difícil de alcanzar exactamente que la precisión teórica).

El controlador

Un controlador de lazo cerrado puede ser un circuito analógico, un circuito digital hecha de puertas lógicas, o un microcontrolador. Por lo general, un microcontrolador es la opción que proporcionará una mayor flexibilidad de diseño. microcontroladores recientes reloj corriendo a tasas muy altas puede sustituir por completo similares controladores analógicos, e incluso puede ser más barato.

En un sistema de circuito cerrado, un microcontrolador tendrá dos tareas principales:

1. justar constantemente la potencia media entregada a que el motor alcance la velocidad requerida. 2. Precisamente calcular la posición y ángulo de la salida del eje motor.

Como se puede ver en la figura 3.A, el codificador del eje proporcionará interno de la lucha contra el microcontrolador con una secuencia de pulsos que corresponden a la rotación del motor. Un contador de tiempo se establece para ejecutar dos programas de rutina cada / 10 de 1 de un segundo (que es sólo un valor arbitrario). Una de las rutinas de software para volver a calcular el ángulo real del eje o el número total de revoluciones.

Luego, otra rutina de software que se ejecuta para controlar la velocidad del motor, comparando el número de pulsos contó con un número fijo que se conoce como los "impulsos necesarios". El "impulsos necesarios" corresponde a la velocidad deseada, ylos "pulsos contados" corresponde a la velocidad real del motor.

Por último, como se puede notar en el esquema, todo es cuestión de comparar los dos valores y ajustando constantemente la potencia entregada al motor. Tenga en cuenta que elegir el momento adecuado entre cada ejecución de esta rutina puede mejorar la estabilidad global del sistema, especialmente en los motores de baja calidad.

El control de la potencia entregada al motor para controlar su velocidad. Recordando la figura 1 A, un sistema de circuito cerrado contiene un controlador y un conductor. el conductor en su propia - que suele ser un puente de H - no puede controlar la velocidad del motor. La técnica más común de hacerlo es dejar que el controlador a su vez el conductor ON y OFF en muy altas tasas, el cambio de la relación entre el tiempo de ON y OFF para controlar la velocidad del motor. Esto es lo que se llama PWM o modulación por ancho de pulso. Para obtener más información acerca de PWM, y saber cómo ponerlo en práctica en un programa de microcontrolador