CONTROL DE MOTORES DC

1. INTRODUCCION

2. El motor de corriente continua (denominado también motor de corriente directa, motor CC o motor DC) es una máquina que convierte la energía eléctrica en mecánica, provocando un movimiento rotatorio, gracias a la acción del campo magnético.

3. Una máquina de corriente continua (generador o motor) se compone principalmente de dos partes. El estator da soporte mecánico al aparato y contiene los devanados principales de la máquina, conocidos también con el nombre de polos, que pueden ser de imanes permanentes o devanados con hilo de cobre sobre núcleo de hierro. El rotor es generalmente de forma cilíndrica, también devanado y con núcleo, alimentado con corriente directa mediante escobillas fijas (conocidas también como carbones).

4. El principal inconveniente de estas máquinas es el mantenimiento, muy caro y laborioso, debido principalmente al desgaste que sufren las escobillas al entrar en contacto con las delgas.

5. Algunas aplicaciones especiales de estos motores son los motores lineales, cuando ejercen tracción sobre un riel, o bien los motores de imanes permanentes. Los motores de corriente continua (CC) también se utilizan en la construcción de servomotores y motores paso a paso. Además existen motores de CD sin escobillas.

6. Es posible controlar la velocidad y el par de estos motores utilizando técnicas de control de motores CD.

7. OBJETIVOS

7.1.OBJETIVO GENERAL

Este laboratorio tiene por objetivo controlar el sentido de giro y velocidad de motores de corriente directa (DC).

7.2.OBJETIVOS ESPECIFICOS

Conocer el uso de LD293 Aplicar el LD293 en los circuitos

8. MARCO TEÓRICO

8.1.LD93 PUENTE H

8.2.INVESTIGUE LAS CARACTERÍSTICAS Y APLICACIONES DE LOS MOTORES DC.

El motor de corriente continua fue uno de los objetivos centrales de investigación de Thomas A. Edison. Pero por sus ventajas competitivas, los motores de AC pronto llegaron a ser los favoritos de la industria. A pesar de la predominancia de los motores AC trifásicos, los motores DC tienen ventajas en ciertas aplicaciones industriales y son todavía ampliamente usados.

Las ventajas de los motores DC incluyen un excelente control de la velocidad y la capacidad de proporcionar alto par a bajas velocidades. Sin embargo, una mayoría de los motores DC usan escobillas para transferir energía eléctrica al rotor del motor. Los ensamblajes con escobillas no solamente requieren motores más grandes, sino que también se incrementan los requerimientos de mantenimiento. Cuando se desgastan las escobillas, se requiere mantenimiento y se genera polvo de carbón. Las escobillas son también sensibles a la contaminación, especialmente en máquinas que contienen materiales de silicona, y deben ser reemplazados periódicamente.

Ya que la energía eléctrica se suministra como corriente alterna, se requiere un equipo adicional que genere energía DC, tal como un equipo motor generador o un sistema rectificador. Si se utilizan baterías, podemos obtener la energía directamente de ellas.

Aunque estas aplicaciones son algo especializadas, se están incrementando ya que la industria cada vez es más sensible a los problemas de calidad de la energía y a los altos costes de la interrupción en la producción.

Existen cuatro clases principales de motores de corriente continua: devanado serie, devanado shunt, devanado continuo y magnetismo permanente. Los devanado serie, devanado shunt, y motores de devanado compuesto todos requieren escobillas para suministrar corriente al estator. Las diferencias entre estos motores se basan en cómo el estator y el rotor se conectan.

Motor serie: En un motor serie, como su nombre indica, el estator y el rotor se conectan en serie y la misma corriente pasa a través de ambos. En esta configuración, el par se incrementa en proporción al cuadrado del incremento de la corriente. Esta relación es verdad hasta que se alcanza la resistencia del motor, una condición conocida como saturación. Más allá de la saturación, cualquier incremento de carga es directamente proporcional al incremento de la corriente.

Motor Shunt: En un motor shunt, los circuitos del rotor y el estator se conectan en paralelo. El par y la velocidad de estos motores son relativamente independientes de la carga. Consecuentemente, ajustando los controles de la resistencia del estator y la resistencia del campo magnético, se obtiene un control relativamente exacto de la velocidad del motor.

Motor compuesto: Un motor compuesto es una combinación de un motor serie y un motor shunt. Tiene dos ramales de circuitos básicos; una envolvente del circuito alrededor del estator, y el otro es un circuito serie que incluye tanto estator como rotor. Una característica de operación clave de este tipo de motor es que puede manejar un incremento repentino de las cargas sin un gran cambio en la velocidad.

Magnetismo permanente (PM): Los motores de magnetismo permanente dependen del magnetismo inherente de los materiales – tales como aleaciones de cobalto, níquel, acero y titanio – para crear un campo magnético con motores que pueden tener hasta 600 HP. Pueden construirse de varias formas diferentes, y en algunas versiones operan con corriente AC. Sin embargo, la mayoría de los motores PM son de tipo DC sin escobillas. Un motor conmutado electrónicamente (ECM) es un tipo de motor sin escobillas que tiene control del par y velocidad. ECMs puede usar corriente alterna monofásica y convertirla en operación trifásica. Y ellos usan sensor de fuerza electromagnética para determinar la posición del rotor y realizar la función de conmutación. Debido a su diseño, ECMs no presentan el desgaste de escobillas y ruido asociado a los motores DC típicos.

Los motores PM tienen ciertas ventajas de rendimiento sobre los motores de inducción AC, especialmente en aplicaciones con amplias variaciones en carga y velocidad. Los motores PM pueden mantener eficiencias relativamente altas a cargas de motor bajas y, como otros motores DC, pueden producir alto par a bajas velocidades del motor. Ya que no requieren escobillas, usando motores PM pueden eludirse muchos problemas de mantenimiento normalmente asociados con los motores DC. Los avances de la tecnología de motores PM han hecho que este tipo de motores sean competitivos con la combinación frecuencia variable/motor de inducción, y por ello son de gran utilidad para desarrollar múltiples aplicaciones de eficiencia energética. Una desventaja de los motores PM es su tendencia a acumular magnetismo, incluso cuando el motor está ocioso.

8.3.INVESTIGUE SOBRE ALGUNOS SHIELDS ARDUINO PARA EL CONTROL DE MOTORES DC.

Shield control de motores

El Shield de motor de Arduino para las placas Arduino UNO, Mega y Mega ADK permite contolar la velocidad y dirección de dos motores de corriente continua, cada uno de forma independiente. También puede medir la absorción en tiempo real de cada motor (PLL). El shield es compatible con los módulos de sensores y actuadores (servos) TinkerKit y otros servos PWM, lo que significa que se puede crear rápidamente proyectos conectando módulos sensores o actuadores TinkerKit a la placa, sin soldaduras ni protoboards.

Se basa en el chip L298p, que es un doble controlador en puente completo diseñado para manejar cargas inductivas tales como relés, solenoides, motores de CC y motores PaP (paso a paso).

CARACTERÍSTICAS

Tiene dos canales independientes, llamados A y B. Cada uno utiliza 4 de los pines de Arduino para elegir la dirección de rotación, varíar la velocidad, frenar rápido o sentir la corriente que fluye a través del motor. Puede utilizar cada canal por separado para impulsar dos motores DC o combinarlos para impulsar un motor PaP unipolar. El shield puede suministrar 2 amperios por canal, para un total de 4 amperios de máximo.

Tiene el conector estándar que consiste en 4 pines adicionales: 2 de ellos colocados cerca el pin AREF, que se utilizan para la comunicación de TWI, y los otros 2 se colocan cerca del pin

RESET. El pin IOREF se utiliza para adaptar el shield a la placa en la que está montado. El último de ellos no está conectado y está reservado para uso futuro.

Operación de voltaje : 5 V a 12 V Controlador de motor : L298P, 2 motores CC o 1 motor PaP (control de 2

solenoides) Máximo actual : 2 A por canal o 4 A máx (con fuente de alimentación externa) Detección instantánea: 65 V/A Libre función de ejecutar parada y freno.

9. MATERIALES Y EQUIPOS

Arduino Uno LD 293 (Puente H) DIP Swicht Potenciómetro de 10KὨ Motor DC (motor de lector de CD o similar) PC previa instalación del IDE de Arduino y Ardublock. Cables de conexión. Pinzas y alicates Protoboard

10. CALCULOS Y/O GRAFICOS

1. Implemente el programa y circuito del punto VI.

ARDUBLOCK

SKETCH

void setup(){ pinMode( 3 , INPUT); pinMode( 2 , INPUT);

pinMode( 10 , OUTPUT); pinMode( 11 , OUTPUT); pinMode( 13 , OUTPUT);}

void loop(){ if (digitalRead(2)) { digitalWrite( 10 , HIGH ); if (digitalRead(3)) { digitalWrite( 11 , HIGH ); digitalWrite( 13 , LOW ); }

else { digitalWrite( 11 , LOW ); digitalWrite( 13 , HIGH ); } } else { digitalWrite( 10 , LOW ); }}

PROTEUS

CIRCUITO

2. Diseñe e implemente un programa que controle el sentido giro de un motor con la siguiente secuencia:

Tiempo(segundos) Sentido10 Derecha10 Izquierda5 Apagado

ARDUBLOCK

SKETCH

void setup(){ pinMode( 10 , OUTPUT); pinMode( 11 , OUTPUT); pinMode( 13 , OUTPUT);}

void loop(){ delay( 5000 ); digitalWrite( 10 , HIGH ); delay( 10000 ); digitalWrite( 11 , HIGH ); digitalWrite( 13 , LOW ); delay( 10000 ); digitalWrite( 11 , LOW ); digitalWrite( 13 , HIGH ); digitalWrite( 10 , LOW );}

PROTEUS

CIRCUITO

3. Diseñe e implemente un programa que controle la velocidad de un motor DC.

ARDUBLOCK

SKETCH

int _ABVAR_1_pot = 0 ;

void setup()

{ pinMode( 9 , OUTPUT); Serial.begin(9600);}

void loop(){ _ABVAR_1_pot = analogRead(0) ; analogWrite(9 , map ( _ABVAR_1_pot , 0 , 1023 , 0 , 255 ) ); Serial.print("valor pot 0"); Serial.print(_ABVAR_1_pot); Serial.println();}

PROTEUS

CIRCUITO

11. CONCLUSIONES

Se conoció el uso y aplicación del ld293 Se realizó los circuitos pedidos

12. RECOMENDACIONES

Se debe tener en cuenta que números son los pines del LD293 para realizar las conexiones correctamente

13. BIBLIOGRAFÍA:

Improving Motor and Drive System Performance: A Sourcebook for Industry. Industrial Technologies Program. U.S. Department of Energy. Energy Efficiency and Renewable Energy.

http://es.wikipedia.org/wiki/Motor_de_corriente_continua

http://perso.wanadoo.es/luis_ju/ebasica2/mcc_01.html

http://www.unicrom.com/Tut_MotorCC.asp