Motor Dc

MODELO Y VALORACION DE LA VELOCIDAD DE UN MOTOR DC Y CONTROL EN LAZO CERRADO PARA MOTOR DC

PRACTICA # 2 Y 3

LEIDY DIANA RONDON BAUTISTA COD. 2001201120 MIGUEL ANTONIO PLAZAS MUÑOS COD. 2002100300 FERNANDO ANDRES SILVA ORTIZ COD. 2002101293 ALEX ANDREY LAVAO PASTRANA COD. 2002100693

Trabajo presentado a: Ing. JUAN GABRIEL MURCIA CABRA

UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANA FACULTAD DE INGENIERÍAPROGRAMA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA

NEIVA, 2005

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL • Obtener el modelo matemático adecuado para el motor DC al cual le vamos a hacer el control de la velocidad en lazo cerrado para que pueda responder a distintos tipos de cargas.

OBJETIVOS ESPECIFICOS • • • Medir las características del motor. Comprobar la respuesta del motor obtenida en el laboratorio con matlab.Emplear un dispositivo digital como el microcontrolador para generar el control de la velocidad del motor DC. • Generar los valores de control (Set Point) desde el PC, de manera que sea ajustable en cualquier ocasión.

MATERIALES Y HERRAMIENTAS

• • • • • • •

Dos Motores DC de 12V Optoacoplador y codificador Microcontrolador PIC 16F877A Computador Osciloscopio Fuente DC Poleas y bandaPROCEDIMIENTO PARA ENCONTRAR EL MODELO DEL MOTOR

Para obtener las características del motor es necesario utilizar dos motores idénticos, uno es alimentado con la tensión DC mientras que el segundo es implementado como generador, pues están acoplados mecánicamente y es en el segundo que se obtiene la respuesta a la señal paso para tomar las características del motor. La forma para medir losparámetros necesarios para el modelo del motor, es

conectando el canal uno del osciloscopio a la señal paso que se adquiere al encender la fuente de voltaje, y el canal dos conectado en los terminales del generador. Una vez se observe que la respuesta a la señal paso alcance un valor estable, se activa el botón PAUSE del osciloscopio para tomar medidas de los parámetros las cuales son las siguientespara este tipo de motor: τp = 60ms τd = 40ms Eg = 8V

Vn = 12V In = 300mA n= 4

Donde τp es el tiempo en que tarda la respuesta a la señal paso en alcanzar el 62.3% del valor máximo en que se estabiliza, τd es el tiempo muerto y Eg es el voltaje generado.

Cabe notar que la respuesta a la señal paso es de primer orden y por lo tanto el modelo matemático es de la siguiente forma:

 e −td s  G ( s) = Kp τ * s +1   
Es necesario saber la velocidad del motor dada en rpm a determinados rangos de voltaje aplicado para determinar la constante de proporcionalidad Kp. Para ello se utiliza un optoacoplador encargado de enviar pulsos al osciloscopio a medida que una serie de dientes (espaciados unos de otros) de un disco puestos sobre el eje del motor interfieren el haz de luz deloptoacoplador debidamente conectado. Empleamos como tacómetro el osciloscopio, dada la facilidad que este sencillo proceso nos presentaba, así este se encarga de recibir un tren de pulsos correspondientes al paso de cada uno de los dientes del disco fijado en el eje del motor (1 diente para nuestro caso), estos pulsos nos determinaban una frecuencia la cual mediante un simple proceso deconversión la pasábamos a velocidad (rpm), para ello, empleamos la siguiente ecuación:

S rpm = f Hz * 60
Donde

f Hz

es la frecuencia de los pulsos que obtuvimos en el osciloscopio.

Los datos obtenidos para diferentes voltajes fueron los siguientes:

% Vn del motor 120 110 100 80 60 40 20 0 -20 -40 -60 -80 -100 -110 -120

Voltaje aplicado ( V ) 14.4 13.2 12 9.6 7.2 4.8 2.4 0 -2.4 -4.8 -7.2-9.6 -12 -13.2 -14.4

Velocidad S( RPM ) 7080 6480 5868 4560 3288 1968 624 0 0 1440 2880 4260 5640 6318 6960

Para determinar la constante Kp, utilizamos los datos medidos para realizar una gráfica de Velocidad (S) vs. Voltaje aplicado cuya pendiente corresponde al valor de Kp; esta grafica se pudo obtener mediante Excel:
Cálculo pra Kp
8000

7000

6000

V elocid ad (rp m )...