Objetivo: Analizar el comportamiento del preamplificador para obtener un sistema de control reversible de la velocidad de un motor.

Introduccin

Esta prctica es la aplicacin de una serie de conceptos generales de la Teora del Control Automtico a un equipo de laboratorio. El equipo est constituido por un diversos mdulos cuyo ncleo principal es el conjunto servo amplicador-motor de corriente continua. Los conjuntos servo- motor tienen una gran aplicacin en la prctica, pues son los elementos esenciales para el posicionamiento angular. Se encuentran en aplicaciones variadas, tales como el movimiento de las articulaciones de los robots, orientacin de objetos (antenas, cmaras...), etc.

El motor de c.c. se alimenta de un grupo servo-amplicador que contiene dos transistores de conmutacin que permiten mover el motor en ambas direcciones. El sentido de giro depende de cul de las dos bobinas de excitacin es alimentada a travs de los transistores y la velocidad depende de la tensin aplicada a la entrada del servo.

Un servo motor es un dispositivo con eje controlado, el cual, es capaz de alcanzar posiciones determinadas. Este control es posible debido a que responde a una seal codificada en su entrada. Puede compararse con un motor de corriente continua con la caracterstica de poder ubicarse en cualquier posicin dentro de un rango y mantenerse estable en ella.

En la conexin por armadura, la armadura del motor se conecta a los emisores de los transistores y las bobinas de campo a los colectores, mientras que en la conexin por campo la armadura se conecta a los colectores de los transistores de potencia.

Con las conexiones por armadura, el hecho de que la fuerza contra electromotriz de la armadura aparezca entre el emisor y tierra requiere que crezcan las tensiones de alimentacin para aumentar la velocidad del motor, y si no hay carga en el motor, la velocidad es directamente controlable por la seal de entrada. Si el motor se carga, la velocidad disminuye y la intensidad aumenta si la entrada permanece constante y el par aumenta para mantener la carga en movimiento. Se necesita un voltaje mnimo para que el motor empiece a girar.

En el caso de la conexin por campo, la corriente que circula por el transistor depende fundamentalmente de la seal de entrada. Por tanto cuando se alcanza el valor mnimo para que el motor gire, estando este descargado, la velocidad aumenta mucho ms r pido para pequeos incrementos en la seal de entrada. Esto hace que el motor sea muy difcil de controlar, incluso cuando est cargado. Este montaje tiene una ganancia mayor, hecho que ser interesante en determinados conexionados (realimentacin con red de avance) para conseguir una constante de tiempo fija en la cadena directa, como se analiza posteriormente.

Estudio de la zona muerta. Se estudia en este apartado el efecto de la zona muerta (no linealidad) en el control, dado que es un aspecto muy comn en este tipo de dispositivos.

INSTRUMENTOS Y MDULOS EMPLEADOS

Voltmetro de C.C (0 a 20 volts). Osciloscopio Generador de funciones Unidades SA 150d, PA 150C, AU 150B, PS 150E, IP 150H y MT 150F.

DESARROLLO DE LA PRCTICA

1. Colocar las unidades como se muestra en la figura 1 y la unidad SA 150D para efectuar un control por armadura.

FIGURA 1. Diagrama a bloques

Figura 1.1. Circuito armado 2. Colocar el disco de frenado y ajustar el freno magntico en cero.3. Alimentar el sistema y ajustar el IP 150H para que pare el motor. Un vez hecho esto desconectar la entrada 2 del PA 150C y ajustar el cero del control para obtener la mismaLectura en el medidor del PS 150E y reconectar la entrada 2 de la unidad PA 150C.

4. Ajustar el potencimetro de entrada (IP 150H), en pasos para dar una salida aproximada de 5 volts pico a pico. 5. Mover el potencimetro en ambos sentidos y observar la direccin de giro del motor. 6. Quitar la entrada 2 del PA 150C e inyectar una onda cuadrada de 5 volts pico a pico a0.1 HZ como se muestra en la figura 2. Observando en el osciloscopio la salida. Graficar el resultado. Como se muestra en la figura 2.1.

Figura 2. Seal cuadrada

GRAFICA POR ARMADURA

Figura 2.1. Grafica de salida a 0.1Hz

7. Repetir el paso anterior para frecuencias de 1 HZ y 10 Hz como se muestra en la figura 3 y 3.1.

GRAFICA POR ARMADURA

Figura 3. Grafica 1Hz.GRAFICA POR ARMADURA

Figura 3.1. Grafica 10Hz.

8. Ahora cambia la seal de entrada por una onda senoidal a 1 Hz y observar el resultado en el osciloscopio y graficarlo. Figura 4.

Figura 4. La seal sale cuadrada solo se amortigua un poco pero casi tiene la misma respuesta que la cuadradaDesconectar la fuente de alimentacin para efectuar la conexin por campo y repetir los incisos 6, 7 y 8. Graficar los resultados. Como se observa en la figura 5, 5.1, 5.2 Y 5.3

Para la graficas por campo se obtuvieron las mismas respuestas solo que con la observacin que el motor tena ms potencia y as a sus cambios ms rpido de 0-5 volts pero con el mismo periodo por que la frecuencia que se le inyectaba es la misma que se us para la conexin por armadura.

Figura 5. Grafica con frecuencia 0.1Hz onda cuadrada

Figura 5.1. Grafica con frecuencia 1Hz

Figura 5.2. Grafica con una frecuencia de 10Hz

Figura 5.3. La seal sale casi senoidal solo se amortigua un poco ms que cuando se conect por armadura pero casi tiene la misma respuesta que la cuadradaCuestionario

1. qu se entiende por control reversible de un motor?

A que a la seal de entrada se le va cambiar el signo de la entrada y este va cambiar la direccin del motor en el servo amplificador y girara en ambas direcciones

2. Qu efectos produce la retroalimentacin en el control reversible de la velocidad?

Para compensar las variaciones de la salida respecto a la referencia que se le fija. Estas variaciones pueden ser producidas por cargas externas, cambio de los parmetros fundamentales del sistema

3. Cmo se puede reducir la zona muerta en el sistema?

Una ganancia alta de retroalimentacin en el actuador puede reducir la zona muerta efectiva por un factor igual a dicha ganancia de retroalimentacin.

4. al aumentar la frecuencia que sucede con la velocidad del motor?Aumenta la velocidad del motor con respecto a la frecuencia

Conclusiones

Se logr ver que con el potencimetro de referencia se lograba cambiar el signo a la entrada del preamplificador y este logra cambiar la velocidad del motor hacia un sentido negativo o positivo en conclusin puede operar en ambas direcciones, dependiendo la seal con la que se excite puede operar como un inversor, tambin al ajustar a cero parando el motor ajustndolo se puede observar la zona muerta del sistema ya que es un aspecto muy comn en este tipo de dispositivos, al inyectar la seal cuadrada nos percatamos del cambio que hacia el motor de 0 -5 volts al aumentar la frecuencia estos cambios los lograba hacer ms rpidos y en el osciloscopio se logr observar dichos cambios, por ultimo al invertir por campo la conexin positivo y negativo se logr observar que el motor se dispara y ya no hay control reversible de velocidad en l.