Convertidor Vf

(
Control de Velocidad de Motores por Convertidores V/F
Univ. José Miguel Cruz Salas

Resumen—Este documento tiene como fin el de explicar de forma breve y precisa, todos los aspectos concernientes con el control de velocidad de motores mediante el uso de los convertidores voltaje –frecuencia (V/F). Este documento puede servir también como una introducción a los sistemas de automatizaciónindustrial, con los instrumentos V/F, utilizados en la industria.

INTRODUCTION

E
STE documento trata de explicar el proceso de información proveniente de variables físicas, estas se representan mediante variables eléctricas de diferente tipo. Para ello es necesario de disponer de circuitos que realicen la conversión de señales al formato requerido, como por ejemplo, conversor análogo -digital, digital – análogo, conversor voltaje a corriente, conversores voltaje a frecuencia y de frecuencia a voltaje, etc.
Realizaremos un breve análisis del convertidor voltaje frecuencia mediante una descripción de su funcionamiento indicando sus bloques internos principales y además señalando de que depende la precisión de este.

CONVERSOR v/f - f/v

La función de un conversor tensión –frecuencia es la de convertir una señal analógica a una serie de pulsos. La principal aplicación de este dispositivo es la implementación en una manera muy sencilla de una conversión analógica a digital. La razón para realizar este tipo de conversión es que es mucho mas fácil transmitir y decodificar con precisión una serie de pulsos que una señal analógica, sobre todo, si la distancia a la que sedebe transmitir la señal es larga y ruidosa.
En estos casos se colocara al final de la línea de transmisión, un conversor frecuencia – tensión para obtener nuevamente una señal analógica.
La aplicación mas común de los conversores frecuencia – tensión está dada en la medición de velocidad de motores donde una serie de pulsos, proporcional a la velocidad del motor, es transformada en una señalanalógica para ser medida y quizás también utilizada para realizar un control de la velocidad.
Usualmente los conversores tensión – frecuencia tiene especificaciones más estrictas que un VCO (oscilador controlado por tensión).
Las especificaciones necesarias para una buena conversión son:
• Un rango dinámico amplio (cuatro décadas o mas).
• Bajo error de linealidad (desviación de la rectade proporcionalidad V = k F), en general menor al 0.1 %.
• Precisión y estabilidad (con la temperatura y variaciones de la tensión de alimentación) en el factor de escala k de la conversión.
Existen dos formas de construir un conversor tensión – frecuencia, una es a partir de un VCO al que se le ajustan lo más posible las especificaciones de diseño y la otra es a través de configuracionescircuitales de balanceo de carga.
Nosotros estudiaremos dos circuitos integrados que se basan en el principio de balanceo de cargas.


A. Conversión básica de señales

Un transductor permite relacionar las señales del mundo
real y sus análogas eléctricas. Para compatibilizar la información con un sistema digital, se requiere de convertidores de datos del tipo ADC o DAC,según corresponda.
El diagrama de bloques de la Fig.1 muestra la secuencia desde que la variable física entra al sistema hasta que es transformada a señal digital (código binario). Para dicha señal ingrese al convertidor análogo - digital, ésta debe ser muestreada, es decir, se toman valores discretos en instantes
de tiempo de la señal análoga, lo que recibe el nombre de sampling. Matemáticamente esel equivalente a multiplicar la señal análoga por una secuencia de impulsos de periodo constante. Como resultado se obtiene un tren de impulsos con amplitudes limitadas por la envolvente de la señal analógica.
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Fig.1 Conversor análogo Digital

Para garantizar la toma de muestra y la conversión de forma correcta se debe considerar la velocidad de muestreo, para lo cual el Teorema de...