Descripción del DCMCT

Resumen General

Nomenclatura

En la figura 1 se muestra el sistema DCMCT, con las opciones de QIC y el protoboard.

Figura 1.- Vista General del DCMCT.

En la Tabla 1.- se listan los componentes identificados en la Figura 1.-, asimismo aparecen los

métodos con los cuales se puede controlar el motor.

Tabla 1.- Nomenclatura del DCMCT.

Nº

ID

Descripción

1 Motor DC

2 Carga Inercial Removible

3 Amplificador Lineal de Potencia

4 Decodificador Óptimo de Alta Resolución

5 Servo Potenciómetro de Rodamiento

6 Puerto RJ11 en QIC: para descargar un firmware utilizando un dispositivo de

programación compatible

7 Puerto USB en QIC: para sintonización y realización de gráficas en línea (utilizado por

QICii)

8 Opción de Protoboard: para implementar controladores con sus propios circuitos.

9 Opción de Integrado/ Portátil: QIC instala en esta base para que funcione con control

integrado en lugar del control basado en computadora

10 Correa Removible: para accionar el potenciómetro

11 Interruptor de Reset del PIC

12 Interruptor del Usuario: Interruptor tipo “Pushbutton” de Acción Momentánea para

Interacción Manual

13 Pin de Almacenaje de Carga Inercial

14 Selector tipo Jumper J6: para intercambiar el uso entre el HIL y QIC

15 Toma de 6 mm para alimentación

16 Selector de alimentación J4

17 Selector de Señales Analógicas J11

18 Opción para Interfase con computadora: se implementa utilizando alguna de las tarjetas indicadas en el punto anterior.

Opción de Controlador Analógico: para implementar controladores utilizando un Simulador de Planta Analógico.

Descripción del Entrenador de Ingeniería Quanser para Control de Motor DC

El equipo de Entrenamiento de Ingeniería Quanser para Control de Motor DC (DCMCT) es una

unidad portatil diseñada para enseñar y demostrar de diferentes maneras, la teoría de control

básica de un servomotor. El sistema puede configurarse fácilmente para realizar el control de

velocidad y de posición del motor. Adicionalmente, se puede utilizar para enseñar los

fundamentos del control PID. Esto se logra mediante la comunicación del microcontrolador del

equipo, llamado QIC y el software QICii instalado en una computadora.

El QICii (interfaz interactiva) consiste en un paquete de software de experimentos en

Modelado, Control de Velocidad, Robustez, Control de Posición y Experimentos Táctiles.

Este programa permite descargar un código con el PIC que ejecuta el control en tiempo real,

por lo cual, se puede hacer el ajuste de parámetros en marcha, la recolección de datos y la

realización de gráficos.

Figura 2. Vista de la pantalla de interfaz del Programa QICii.

El sistema consiste en un motor DC controlado mediante un amplificador lineal de

potencia. 1. Motor Maxon DC.

El motor DC de 18 W tiene escobillas de grafito y rotor de baja inercia. Además, no posee

efecto de rizado y tiene muy baja fricción en funcionamiento sin carga.

2. Amplificador Lineal de Potencia. Para manejar el motor, se utiliza un amplificador de potencia de 15 V y 1.5 A. El

amplificador puede configurarse para que su tensión de entrada sea:

Un voltaje de entrada en el conector COMMAND.

La salida de un convertidor analógico/digital externo, sólo si el panel QIC está conectado al sistema y el selector tipo jumper se configura adecuadamente.

Tarjeta del Procesador Central QIC. Contiene el microcontrolador PIC 18F4550 de Microchip, indicado con el número 9 en la

figura 3. Esta tarjeta se instala mediante el conector compatible en el DCMCT para

aplicaciones de control con microcontrolador integrado. De esta manera, el QIC puede

procesar las señales que provienen de los sensores del DCMCT, comandar el amplificador

de potencia, accionar dos LEDs y leer el estado del Interruptor del usuario. Este interruptor

y los LEDs son útiles para ciertos tipos de experimentos del software del QICii.

Figura 4. Tarjeta del Procesador Central QIC.

Las señales de entrada y salida del sistema están disponibles en conectores externos

(fig. 5) para realizar el control por medio de una tarjeta Hardware-In-the-Loop (HIL).

Figura 5. Conectores externos.

Medición de Corriente Analógica CURRENT para monitorizar la corriente o en un lazo de realimentación. Controlar la corriente es una manera efectiva de eliminar los efectos de la fuerza contraelectromotriz , así como una manera de lograr el control de la fuerza y el torque.

Medición de Posición Digital ENCODER para realizar un control de realimentación.

Medición de Velocidad Analógica TACH

Medición de Posición Analógica POT También pueden implementarse controladores analógicos en el protoboard. Y más aun,

posee una tarjeta para conectar microcontroladores PIC, que podrían realizar las

mediciones, aplicar tensiones al amplificador del motor y comunicarse con una

computadora utilizando un cable USB.

Encendido y utilización del equipo

Siga los siguientes pasos para iniciar y utilizar el equipo DCMCT y el software USB QICii.

1. Para iniciar el software USB QICii, seleccione el símbolo correspondiente en la pantalla de

la computadora (Figura 6).

Figura 6. Símbolo del software USB QICii.

A continuación aparecerá una ventana de interfaz con el usuario, similar a la mostrada en la

figura 7.

Figura 7. Ventana de interfaz interactiva del USB QICiiC.

2. Verifique que el jumper J6 esté conectado hacia la izquierda, para permitir que el

amplificador lineal sea controlado por el QIC, como se muestra en la figure 8.

Figura 8. Esquema del jumper J6 para uso con el QIC.

3. Verifique que el DCMCT está encendido.

4. Cuando el DCMCT está encendido, generalmente el LED2 está encendido mientras el LED3

está intermitente, por lo que se debe presionar el Reset Button (Figura 9) en el QIC y

luego, presionar el User Switch (Figura 10) en el DCMCT ( en ese orden específicamente).

Entonces, el LED2 y el LED3 se apagarán.

Figura 9. Reset Button en el QIC .

Figura 10. User Switch en el DCMCT.

5. Sólo cuando el LED3 se apague, se puede conectar al QIC. Selecione el controlador que desee utilizar en el menú desplegable en la parte superior izquierda de la ventana del QICii, identificado con el Nº 1 en la figura 11.

Figure 11. Barra de herramientas características para iniciar el programa.

6. Seleccione el botón Connect to data source en la parte superior de la ventana del QICii, identificado con el Nº 2 en la figura 11.

7. Ahora usted está en condiciones de recibir/enviar datos desde/hacia el controlador seleccionado. El LED2 se encenderá mientras el LED3 permanecerá apagado, y el controlador comenzará a funcionar.

Nota:

El menú desplegable estará desabilitado mientras el controlador esté en funcionamiento. Se

debe seleccionar Stop controller en la parte superior de la ventana del QICii (identificado con

el Nº 3 en la figura 11) para detener el controlador y así habilitar este menú.

8. Ahora puede seguir las instrucciones de la práctica correspondiente.

Barra de herramientas

Figure B.14 Common Plot Features Toolbar

Table B.2 Lista de funciones de las herramientas comunes para gráficos.

B.2.4.2. Individual Plot Functions

Changes to each individual plot can also be applied independently. These separate changes can

be done either by using the menu items or the buttons on top of the plot, or by rightclicking

the mouse on the plot and using the pop-up context menu items. In Figure B.13, changes to

each individual plot can be applied by using the toolbar located on top of the corresponding

plot. That toolbar is detailed in Figure B.15 and Table B.3 through the use of a unique ID

number identifying each individual button.

Figure B.15 Individual Plot Features Toolbar

Table B.3 lists and describes the plot features applying to an individual plot. These functions

correspond to the toolbar buttons identified and located in Figure B.15.

Additionally, the menu item File | Exit closes the corresponding plot definitely.

B.2.4.3. Saving Data

You can also save the data displayed in a plot to a file for future analysis. The types of file

format to choose from are listed and described in Table B.4.

B.2.4.4. Taking Measurements On A Plot (Ctrl Zoom)

A utility is available that allows the user to take measurements (along both X- and Y-axes) off a

plot. Consider the position plot in Figure B.13.

Measurement of the position overshoot value is depicted by the double arrow in Figure B.16.

To take a measurement on the Y-axis, press the Zoom-Y button (illustrated by button #17 in

Figure B.15) and hold the Ctrl key down. Start the measurement by moving the mouse cursor

on top of the starting point to measure from, hold down the mouse left button, and move the

cursor to the end measurement point. You can now release the mouse left button and the Ctrl

key. The starting point Cartesian coordinates are displayed in the bottom left corner of the plot

under the format (x,y). The difference between the end and starting points Cartesian

coordinates is also displayed in the bottom left corner of the plot under the format Ä(x,y). In

the current example, we have: Ä(x,y) = Ä(0,Overshoot Value).