Levitación Magnetica




Resumen: Este trabajo presenta el diseño de un electroimán y un actuador PWM para un sistema de levitación magnética.
El diseño del modulo consta de 3 etapas: etapa de sensado, etapa de control y la etapa de potencia. La señal de control se acopla a un amplificador el cual tiene la función de compararla con una señal de onda triangular, que permite la generación de la señal PWM, la cuales utilizada para la activación de un transistor de potencia

I. Introduction
La levitación magnética, es un método por el cual un objeto es mantenido a flote por acción únicamente de un campo magnético. Es decir la presión magnética se contrapone a la gravedad. Cualquier objeto puede ser levitado siempre y cuando el campo magnético sea lo suficientemente fuerte.

El teorema de Earnshawdemuestra que utilizando únicamente el ferromagnetismo estático es imposible hacer a un objeto levitar establemente contra la gravedad, pero el uso de materiales diamagnéticos, servomecanismos o superconductor hacen posible dicha levitación.

El hecho de saber que un objeto levitado magnéticamente reduce la fricción ha hecho que sea un tema de gran interés por lo que científicos de alrededor delmundo se encuentran actualmente investigando para su diferente aplicación.
Una de las aplicaciones mas significativas se da en los sistemas de transporte de trenes. Aunque esta tecnología se sigue desarrollando para buscar beneficios en otras ramas de la ciencia.



La aportación de este trabajo se basa en el análisis, diseño e implementación de un electroimán y su respectivo control(actuador electrónico) los cuales componen el modulo automático de posicionamiento.
El sistema cuenta con 3 etapas que son importantes para el objetivo del proceso, llegar a estabilizar un sistema de levitación magnética de una esfera metálica. Estas tres etapas se pueden
clasificar:
• Etapa de sensado
Es la etapa donde se realiza el monitoreo continuo de la posición de la esfera y trasmite lainformación a la etapa de control.
• Etapa de control
Es aquel elemento que mediante algoritmos de control, trata de aproximar la posición de referencia con la posición real dada por la etapa de sensado. De esta manera determina la acción que debe ejecutar el actuador electrónico.
• Etapa de potencia
Es la etapa que recibe la señal generada por el controlador e interactúa con el electroimán.II. Marco Teorico

A. Conceptos electromagnéticos.

El flujo magnético es el producto de la inducción magnética o densidad de flujo magnético por la superficie polar del imán. El flujo magnético de un imán expresa el valor total de su efecto magnético.
ɸ=B.A (1)

La autoinductancia ocurre en una bobina cuando varía la corriente que circula por ella,induciendo una fuerza electromotriz sobre sí misma. En una bobina de N espiras, a través de la cual circula una corriente I, tenemos que la inductancia está dada por:
L=NɸH/l (2)

Donde l es la longitud de la bobina,  el flujo magnético que presenta en ella y H la intensidad de campo magnético

El esfuerzo ejercido en la creación de un campo y flujo magnético sellama fuerza magnetomotriz (fmm).
Al igual que un imán permanente también una bobina recorrida por una corriente puede originar un campo magnético. Aumentando el número de vueltas o la corriente en una bobina aumentará la fmm de donde fmm está dada por:
Ƒmm=NI=ɸƦ (3)

Siendo N el numero de espiras de la bobina e I la corriente circulante.
Un circuito magnético, representael camino que siguen las líneas de campo de un imán al cerrar su circuito de un polo a otro. Así pues, el circuito magnético queda constituido por el propio imán y el aire o los elementos que se dispongan entre los polos del mismo.

Este es igual que un circuito eléctrico ya que el flujo magnético busca también donde hay menos resistencia por lo las mismas leyes para los campos eléctricos y...