Informe

Universidad Mayor de San Andrés
Ingeniería Electrónica
LABORATORIO DE SISTEMAS DE CONTROL, ETN702
Tema
LABORATORIO N°2
COMPONENTES DE LOS SISTEMAS DE CONTROL
Presentado por:
Nilton Anibal Valencia intimaya
Docente:
Javier SANABRIA GARCIA
Fecha de entrega: 9 – 09 – 2012

FACULTAD DE INGENIERIA ETN-702
INGENIERIA ELECTRONICA LABORATORIO DE CONTROL I
• OBJETIVOS
 Objetivo general
- Medir la velocidad angular y el desplazamiento angular de un motor DC
 Objetivo especifico
-Manejar todos los instrumentos como el sensor de opto interruptor y su
establecimiento de señal
-Manejar correctamente e interpretar el voltaje en la salida para la obtención de la
velocidad del motor con el conversor F/V C.I.LM2907
-El poder medir con un pulso cuanto y el desplazado y visualizarlo en displey
• Medición de la Velocidad angular
El diagrama de bloques para la medición de la velocidad angular de un motor DC
viene dad por los siguientes componentes
Figura N°1
 Encoder y opto interruptor
Encoder incremental.- Un codificador incremental es un codificador rotatorio, también
llamado codificador de eje, es un dispositivo electromecánico usado para convertir la
posición angular de un eje a un código digital, lo que lo convierte en una clase de
transductor. El codificador incremental, también llamado codificador rotatorio relativo se
utiliza cuando los métodos de codificación absolutos sean demasiado incómodos
debido al tamaño del disco modelado. Este codificador también utiliza un disco unido al
eje, pero este disco es mucho más pequeño y debe ir marcado con una gran cantidad
de líneas en la parte radial como los radios de una rueda. Se presentó el diseño de un
codificador incremental, encoder relativo, con 27 ranuras y una tensión de alimentación
de 5 volt.

Modelo del encoder incremental.
Figura N°2
A continuación mostramos el encoder que utilizamos en este laboratorio ya que este
presenta 27 ranuras
Figura N°3
Los opto-interruptores tenemos el siguiente esquema
Figura N°4

 Motor (planta)esta montado sobre un soporte fijo con su encoder y opto
interruptor y este mismo esta reforzado con goma Eva para evitar ruido y
vibraciones que puede causar el movimiento del motor y viene empotrado
nuestro encoder al eje del motor y como su sensor el opto interruptor
Figura N°5

 PWM (modular por ancho de pulso) que nos sirve para regular la velocidad
del motor ya que controlamos diferentes voltajes la alimentación del motor y
obtendremos diferentes salidas en velocidad angular.
VCC
OUT
U1
555_TIMER_RATED
GND
DIS
RST
THR
CON
TRI
VCC
OUT
U2
555_TIMER_RATED
GND
DIS
RST
THR
CON
TRI
R2
10kΩ
C1
10nF
VCC
5V
C2
100nF
3
0
0
VCC
5V
VCC
0
VCC
5V
VCC
0
D1
1N4007
R5
1kΩ
Q1
2N2222
78
0
R6
6.8kΩ
V1
12 V
0
R7
10kΩ
Key=A
50%
S2
DC_MOTOR_ARMATURE
A
X2
2.5 V
11
12
V2
5 V
0
XSC1
A B
Ext Trig
+
+
_
_ + _
0
X1
2.5 V
VCC
R1
10kΩ
0
2
0
4
1
5
R3
3.3kΩ
6
0
10
R4
10kΩ
0
9
Figura N°6
 Acondicionador este acondicionador se hizo por estabilizar la señal
otorgada por el opto interruptor (OID) e introducir la parte negativa al pulso
otorgado por el opto interruptor asía el conversor F/V LM2907 ya que solo
acepta señal con parte negativa ( cruce por cero)
En la figura N°5 se muestra de todos los componentes que compone asi también la
señal que obtenemos después de cada etapa que compone el acondicionador

Figura N°7
 Conversor Frecuencia a Voltaje F/V LM2907
Tenemos el esquema básico presentado en su datashet con la aplicación que tiene
utiliza un encoder incremental
Figura N°8
Donde el voltaje de salida es igual a +Vout v = 67 Hz/V, donde la frecuencia que recibe
el C.I. es directamente proporcional a la velocidad
Hz
n
f in
60
)(
ω
=
Donde n es el total de ranuras que conforma nuestro encoder n=27
Para acondicionar un ófset para la entrada de pulsos para el C.I. ya que acepta cruce
por cero en la señal de cuadrada que entrega el encoder, tenemos el anterior arreglo
ya expuesto

 Circuito implementado y armado en laboratorio es:
Figura N°9

Tenemos la siguiente análisis para medir la velocidad angular con la elaboración de
una tabla
Hz
n
f in
60
)(
ω
=
Donde f in viene ser la frecuencia que se tiene con los pulsos del encoder que se
introduce al C.I. conversor F/V(LM2907) Y n viene a ser las ranuras en nuestro caso
n=27
Hzf in
60
27
)(
ω
=
Y como la velocidad angular w es la medida que deseamos obtener despejamos la
anterior ecuación
][*
27
60
*
60
)()(
seg
rad
ff
n
inin ==ω
La frecuencia f in podemos medir indirectamente ya que en la salida del c:I. LM2907
(F/V).tenemos las siguiente relación
V
f
Volt
Hz
V in
out == ][67)(
Donde apara una frecuencia de entrada fin=67 Hz tenemos en la salida un 1 [volt]
voltio, entonces podemos deducir la siguiente relación según al voltaje medido
|=inf
Realizamos la siguiente tabla según ala anterior relación
][VoltVout ][*67][ HzVHzf outin = ][*
27
60
)(
seg
rad
f in=ω
1 67 148
2 134 297

• Medición de la Posición angular
El diagrama de bloques para la medición de la posición angular de un motor DC
viene dad por los siguientes componentes
Figura N°10
Para el encoder tenemos que por cada ranura, y pulso que se obtiene tendremos un
recorrido de
°=
°
=
°
= 34.13
27
360360
n
θ
Donde n es el # total de ranuras en nuestro caso n=27,ya que para un pulso k=1
que nos entrega el encoder el motor recorrió tita=13.34°
°=
°
=
°
= 34.131*
27
360
*
360
k
n
θ

Figura N°11
Para recorrido de k=5 ;5 ranuras el opto interruptor nos otorga 5 pulsos y se tiene un
recorrido de:
°=
°
=
°
= 67.665*
27
360
*
360
k
n
θ
Figura N°11
 Contador de pulsos para cada ranura del opto interruptor y visualizador

Figura N°12
funciona como un contador que cuenta cuantas ranuras a pasado y lo visualiza en
forma binaria este código se lo lleva a un descodificador de Binario a BCD natural de
dos dígitos y estos a un descodificador de BCD a 7 segmentos para ser visualizarlo en
un displey (7 segmentos)
 Circuito implementado y armado en laboratorio es:

Figura N°13
• Conclusiones

 Velocidad angular
- Se ha tenido que incluir dos etapas para el proceso de detección de frecuencia
que son la inclusión de dos disparadores de smith (smith trigger) y un restador.
- En la etapa de conversión de frecuencia a voltaje, se ha determinado de
manera experimental que la razón de cambio es de 53Hz/Volt.
- Se ha visto la necesidad incluir para la variación de velocidad del motor la
inclusión de una etapa de modulación por ancho de pulso (PWM).
- Después de realizar el proceso de todo el sistema se ha podido verificar que a la
salida del conversor de frecuencia a voltaje se obtiene a una frecuencia
determinada, un voltaje dc constante. Esto es necesario porque esta es la señal
que va a ser realimentada para restar al voltaje de referencia, que también es
de este tipo.
-El circuito conversor de frecuencia a voltaje nos da a la salida un voltaje máximo
de 10.5 voltios, que es equivalente a una frecuencia de entrada máxima de
569.52Hertz (a frecuencias mayores se satura y solo se tiene en la salida el 10.5
voltios). Para ampliar el rango de frecuencia de entada, se debe modificar el valor de
R1 y C1 de acuerdo a la formula que esta en la hoja de datos del fabricante.
 Posición Angular

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