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CONTHÍBR CONT
los sisuna onel mismse dese
usar umicrocautompulso alto. Cinterrudel comicroctarea, e
situar. indica correspvaloresdejaríacentralintermpulsos180°. Szumbitope d
distintSi el tempoes mayprovoc
durant
TROL DE VRIDO.
TROL DE PLa modulac
temas más enda cuadradamo período (ee.
Para la genun timer ycontrolador
mática y más e(el período dCuando se upción debe mparador, écontroladoreeso sí, consu
Figura
El sistema Esto se llevel ángulo de
ponden cons más genera
an al motor l o neutra (
medias. Estos menores deSi se sobrepdo, indicand
del potenciómEl período
o entre uno intervalo en
orización inteyor que el mca que se mu
Es importate un cierto ti
VELOCIDA
POSICION ción por ancempleados paa en la que se(normalment
neración de uy un compquede libre efectiva. El mde la señal) yproduce unponer la señsta debe pons, como el 6miendo los r
4.3.4.a. PWM
de control va a cabo me giro del m
n el ancho dales se corresen ambos ex(90º), mientrvalores suel
e 1 ms o maasan los lími
do que se demetro y los lím
entre pulso y otro pulso.
ntre pulso yerna del servomáximo, entoueva con inteante destacariempo, es ne
AD, CONT
chura de pulsara el controe varía el tiemte), con el ob
una onda PWparador (intpara realizar
mecanismo coy al comparana interrupciñal PWM a nner la señal 8HC08, disprecursos ante
M para recorrer
de un servomediante una
otor. Cada sdel pulso másponden conxtremos (0º ras que otrolen ser los reayores de 2 mites de movibe cambiar lmites mecániy pulso (tiem. Se suelen emy pulso es o, causando
onces el servervalos pequer que para quecesario envia
TROL DE P
so, PWM (Puol de servos.mpo que el pubjetivo de mo
WM en un miterrupciones r otras tareaonsiste en pr
ador con el vión de overnivel alto y cu
PWM a nivponen de hares mencionad
r todo el rango
o se limita a serie de pul
servo tiene suáximo y mín
n pulsos de ey 180º). El
os valores decomendadosms, pudiéndoimiento del sla longitud dicos construc
mpo de OFF)mplear valorinferior al mun zumbidoo pasará a e
eños. ue un servo sarle continua
POSICIÓN,
ulse Width M. Este sistemulso está a niodificar la po
icrocontroladasociadas),
s, y la generrogramar el tvalor de durarflow del timuando se pro
vel bajo. En rdware especdos (timer y c
o de operación
indicar en lsos tal que us márgenesnimo que elentre 1 ms y valor 1.5 ms
del pulso lo s, sin embargose conseguiservo, éste cdel pulso. Elctivos.
F) no es críticres ~ 20 ms (mínimo, pu, y la vibració
estado dormi
se mantenga amente el pul
, CONTRO
Modulation), ma consiste e
ivel alto, manosición del se
dor, lo más h, de modoración de la timer con el ación del pulmer, la suboduzca la intla actualidad
cífico para recomparador)
n del servo
que posiciónla duración
s de operaciól servo entie2 ms de ancs indicaría la dejan en pgo, es posiblir ángulos m
comenzará a l factor limit
co, e incluso (entre 10 ms
uede interferón del eje deido entre pul
en la mismalso correspon
OL
es una de en generar nteniendo
ervo según
habitual es o que el
señal sea ancho del lso a nivel
brutina de terrupción d, muchos ealizar esta ).
n se debe del pulso
ón, que se ende. Los chura, que a posición posiciones le emplear
mayores de emitir un
tante es el
puede ser s y 30 ms). rir con la e salida. Si lsos. Esto
a posición ndiente.
intentamáximmodo
potenc(moduexternsalida posiciócorrienmano)necesa
específotro cdiferen
De este mará resistirse.
mo) entoncesque cualquie
Figu
Figu
El controciómetro queulador de ana del servo, hasta que lo
ón el motor nte hasta el c en este mo
aria al motor Para contro
ficos. todos able para apncial interno
modo, si exist Si se deja deel servo per
er fuerza exte
ura 4.3.4.b. T
ura 4.3.4.c. Ub
l de posice va conecta
nchura de pumediante un
os valores sedel servo d
circuito interomento el cpara corregirolar un servolos servos dilicar el tren ponga el serv
te alguna fuee enviar pulsrderá fuerza erna podría d
ren de pulsos
bicación de ser
ción lo efeado mecániculsos) internn sistema dife igualen y eeja de consu
rno, si forzamcontrol diferer la posición.o tendremosisponen de tde pulsos devo en la posi
erza que le osos (o el intery dejará de
desplazarlo.
para control d
rvo en funcion
ectúa el sercamente al eno para así ferencial, y asel servo pareumir corrientmos el servoencial intern. s se aplica utres cables doe control quición indicad
obligue a abarvalo entre pintentar man
del servo
n de los pulso
rvo internaeje de salidacompararlo sí modificar e en la posicte y tan solo
o (moviendo no lo detecta
un pulso de os para alime
ue harán que da por la anch
andonar estapulsos es mayntener su po
os de control
amente meda y controla con la entrla posición
ción indicado circula unael eje de sali
a y envía la
duración y fentación Vccel circuito d
hura del puls
a posición, yor que el
osición, de
diante un un pwm
rada pwm del eje de a, en esta a pequeña ida con la corriente
frecuencia c y Gnd y de control o.
En la tabla(4.3.4.a) están indicados los valores de control y disposición de cables de varias marcas que comercializan servos
Duración pulso (ms) Disposición de cables
Fabricante min. neutral. máx.. Hz + batt -batt pwm.
Futaba 0.9 1.5 2.1 50 rojo negro blanco
Hitech 0.9 1.5 2.1 50 rojo negro amarillo
Graupner/Jr 0.8 1.5 2.2 50 rojo marrón naranja
Multiplex 1.05 1.6 2.15 40 rojo negro amarillo
Robbe 0.65 1.3 1.95 50 rojo negro blanco
Simprop 1.2 1.7 2.2 50 rojo azul negro
Tabla 4.3.4.a. Valores de control y disposición de cables de varias marcas que comercializan servos.
TEORÍA DE CONVERTIDORES CD-CD
Los convertidores cd se usan mucho para el control de motores de tracción de automóviles eléctricos, tranvías, grúas marinas, montacargas y elevadores de mina. Proporciona un control uniforme de aceleración, gran eficiencia y rápida respuesta dinámica. Se puede usar en el frenado regenerativo de motores de cd para regresar la energía a la fuente. Los convertidores cd se usan en los reguladores de voltaje de cd, y también se usan en conjunto con un inductor para generar una corriente de cd[8].
El circuito base para un Regulador Reductor es el que se muestra en la fig.(4.3.4.1).
present=0, enresisteun tiem
libre Dpor la del ind
proporigualam
que el Simul
SimPri
Este regula
nta dos modontonces la concia R, la compo t=kT sie
El modo 2 Dm conduce
carga R, el cductor baja h
Haciendo urciona dos emos para obt
De este movalor máxim
lación. Se utilizó el
mulación deimero se des
Figura 4.
ador proporcos de operaciorriente de enorriente del inendo k el ciclempieza cuala energía al
capacitor C, hasta que el tr
un análisis deecuaciones ptener la ecuac
KV0
odo el valor mo de k es la u
l paquete Pspel Reguladoarrollo el circ
Figura 4.
3.4.1. Regulad
ciona un volión, el modontrada aumenductor (iL) lo de trabajoando el interrlmacenada enel inductor L
ransistor Q1
e mallas para ara la corrieción del volta
SVK *
máximo delunidad.
pice Student or Reductorcuito como s
3.4.4. Regulad
dor Reductor.
ltaje de salid 1 empieza cnta, pasa poraumenta has
o y T el perioruptor Q1 se n el inductoL y el diodo se enciende d
cada uno dente rizo picoaje de salida:
l voltaje de s
9.1 para las s
se muestra en
dor Reductor e
da no mayor cuando se cier el inductorsta que el trado. abre en t=k
or, y la corrie de marcha lde nuevo, en
e los modos do a pico en
salida será el
simulaciones
n la fig.(4.3.4
en Pspice.
al voltaje derra el transisr L, el capacitansistor Q1 s
kT, el diodo dente del indulibre Dm. La
n el siguiente
de operaciónel inductor
(4.3
l voltaje de e
s de este trab
4.4).
e entrada; stor Q1 en tor C, y la se abre en
de marcha uctor pasa a corriente
ciclo.
n, esto nos las cuales
.4.1)
entrada ya
bajo.
Se llevaron a cabo las simulaciones mediante el submenú Setup que se encuentra
en el menú Análisis, en dicho submenú se escogieron las opciones de Temperature y Transient.
La opción de temperature se fija en 270, la tabla(4.3.4.1) muestra los parámetros de los elementos utilizados para la simulación del circuito, la tabla(4.3.4.2) muestra los parámetros del diodo D1N914-X y la Tabla(4.3.4.3) los parámetros del BJT.
.tran 0 4.5m 4m Análisis de transitorio R_R1 0 1 500 Resistencia de carga V_V2 1 2 +PULSE 0 48 0 1ns
1ns 0.016668m 0.04m Fuente para compuerta pulso de
V_V9 3 0 DC 12 Voltaje de entrada L_L1 4 1 145.83u Inductor L C_C1 0 1 200u Capacitor C Q_Q4 3 2 4 Q2N2222-X1 BJT Q D_D2 0 4 D1N914-X Diodo D
Tabla 4.3.4.1. Parámetros del regulador reductor
IS 2.220000E-15 BV 1.800000E+03
Tabla 4.3.4.2. Parámetros del diodo D1N914-X
IS 14.340000E-15 Bf 255.9 NF 1
VAF 74.03 IKF 0.2847 ISE 14.340000E-15
NE 1.307 BR 6.092 NR 1
RB 10 RC 1 CJE 22.010000E-12
MJE 0.377 CJC 7.306000E-12 MJC 0.3416 TF 411.100000E-12 XTF 3 VTF 1.7
ITF 0.6 TR 46.910000E-09
XTB 1.5
CN 2.42 D 0.87 Tabla 4.3.4.3. Parámetros del BJT
Total power dissipation 1.91e-10 Watts
Las formas de onda obtenidas por la simulación se muestran en la fig.(4.3.4.5):
Figura b) Corcapacit
fue meque cprácticcorrien TIPO
INTR
dentrocomo previamalgunaesa poser des
a permcada pestaremun con
bobina
4.3.4.5. Formriente a travé
tor. e) Voltaje
Los puntosenor que el vcaracteriza acamente connte que pasa
OS DE MVARIABLHÍBRIDO
RODUCCIO
Los denomo de los mot
en otros cmente defini
a de estas bobosición. Depesde 90º hasta
Por lo tantomitir controlapaso. Ademámos variandontrol de veloc
Por último as, estaremos
mas de onda des del inductoa través del ca
s importantevoltaje de ena un regulanstante y se o
a través del c
MOTORES LE, MOTOOS.
ON
minados motores en gene
casos, sino uida, a cada unbinas se les aendiendo de a incluso 0,9ºo, si somos c
ar su posiciónás, variando o la velocidacidad. si invertimo
s realizando u
e un reguladorr. c) Corrientapacitor. f) Co
es en la simuntrada tal comador reductoobservó la fcapacitor y el
DE PASORES CON
tores paso aeral. La señalun tren de na de las bobplica un pulslas caracterís
º. capaces de mn, con mayor
la frecuenciad con que se
os la secuenciuna inversión
r reductor conte a través delorriente a trav
ulación fueromo lo muestror, la corriforma de trabl BJT de pot
SO: MOTON IMÁN P
a paso (PaP)l eléctrica depulsos que
binas que comso, el motor ssticas constru
mover el motr o menor preia con la que mueve el m
ia de los pulsn en el sentid
n BJT de potel transistor. d
vés de la carga.
on que el volra la ecuacióiente a travbajo del circ
tencia.
ORES DEPERMANE
, son un cae alimentació
se sucedenmponen el ese desplaza uuctivas del m
tor en pequeñecisión depenue se aplicanmotor, lo qu
sos de alimendo de giro de
encia. a) Voltad) Corriente a.
ltaje de salidón del voltajevés del capcuito por me
E RELUCTENTE, MO
aso bastante ón no es ni cn con una stator. Cada
un paso, y quemotor este pa
ños pasos, esndiendo del n los pulsosue nos permi
ntación aplicel motor.
aje de base. a través del
da siempre e de salida pacitor es edio de la
TANCIA OTORES
particular c.c. ni c.a. secuencia, vez que a
eda fijo en aso puede
sto nos va avance de
s, también ite realizar
cados a las
Resumiendo, definimos el motor paso a paso, como aquel motor cuyas bobinas
del estator son alimentadas mediante trenes de pulsos, con una determinada frecuencia, y que permite:
- Controlar posición. - Controlar velocidad. - Controlar sentido de giro.
Debido a las características anteriores se pueden encontrar motores paso a paso
en robótica, control de discos duros, flexibles, unidades de CDROM o de DVD e impresoras, en sistemas informáticos, manipulación y posicionamiento de herramientas y piezas en general.
Si cabe citar algún inconveniente de los motores PaP sería que presentan una velocidad angular limitada. Dicha limitación surge de que para realizar un paso, el motor requiere un tiempo para alcanzar la posición de equilibrio. Si dicho tiempo no se respeta (esto ocurriría si la frecuencia de los pulsos es demasiado elevada) el motor puede no encontrar nunca esa posición de equilibrio y perderíamos el control sobre él (se mueve en forma de vaivén, no se mueve, o incluso se mueve en sentido contrario al deseado).
CARACTERÍSTICAS Grados por paso ó Resolución: especifica el número de grados que el rotor girará
por cada paso. Hay motores de 0.72°, 1.8°,3.6°, 7.5°, 15°, y hasta 90° por paso. El ángulo de paso en grados para cualquier motor imán permanente o de reluctancia variable es:
nP
360 (4.3.5.1)
n: Número de fases o grupo fase del estator P: Número de polos o dientes del rotor
Frecuencia de funcionamiento: los motores son fabricados para trabajar en un rango de frecuencias determinado por el fabricante y rebasado dicho rango, el rotor no es capaz de seguir las variaciones del campo magnético, provocando una pérdida de sincronización y quedando frenado en estado de vibración. La máxima frecuencia admisible está alrededor de los 625 Hz.
Voltaje: va indicado en el mismo motor o en las hojas de datos. A veces es necesario exceder el rango de voltaje para obtener el torque deseado de un motor dado, pero esto puede sobrecalentar y/o disminuir el tiempo de vida del motor.
Resistencia por bobina: determinará la corriente que pase por el motor, también la curva de torque del motor y la máxima velocidad de operación.
Pull-in y Pull-out rate: máximas velocidades a las cuales puede arrancar y operar un motor con carga sin perder pasos. El Pull in rate es siempre menor menor al Pull out rate, ya que si se quiere que el motor rinda a su máxima velocidad sin perder pasos es necesario acelerar desde una velocidad menor.
Resonancia: a ciertas frecuencias de funcionamiento el motor sufre una pérdida de pasos, por lo que deben evitadas. Operando un motor sin carga en un rango de frecuencias, se detectarán frecuencias naturales de resonancia, estas se pueden
develunlosarrcal
Tabla 4cada m TIPO
De imconstr
-
-
-
-
De rel
- -
-
tectar auditivlocidades, se
n controladors de reluctanranque mas lcular las cara
4.3.5.1. Serie motor
OS DE MOT
Desde el pu
mán permanuctivas son l
El rotor essuperficie sEl estator bobinados,giratorio. Como resude este camLa conmutcontrolado
luctancia vaEl estator eEl rotor nhierro dulcEn este tipcampo magen la que aquella en alimentaciócambia, con
vamente o e debe agregar adecuado. Lncia variableelevado Exi
acterísticas q
de fórmulas b
TORES PaP
unto de vista
nente: es el as siguientesstá formado se encuentran
tienen form, que al ser a
ultado de las mpo magnétictación en la ar externamen
ariable: en eses similar al co es un imáe, e igualmenpo de motorgnético. En ela reluctancila que el e
ón a otra den lo cual el ro
por medio ar un factor Los motores e, pues tieneisten una se
que puede ofr
básicas que ay
P
a constructivo
tipo de mo: por un imá
n mecanizadoma cilíndricaalimentados s
fuerzas de aco giratorio, alimentaciónnte.
ste caso: caso anteriorán permanennte con dientr, al alimentaestas condiciia que presenentrehierro e las bobinaotor gira de n
de sensores.de amortigude imán perm
en mayor ineerie de fórmrecernos cada
yuda a calcula
o existen tres
otores PaP m
án permanenos un determa, y en su secuencialme
tracción-repulo que provo de las bobin
. nte, sino quetes tallados a ar una de laiones, el rotonta el circuisea el más as, el puntonuevo.
. Si es neceuamiento extmanente sonercia en el r
mulas básicasa motor.
ar las caracterí
s tipos de mo
más utilizado
nte, en formminado núme
interior seente generan
ulsión, el rotocará su movnas tiene que
e está formalo largo de s
as bobinas dor se orienta ito es mínimpequeño po
o de mínima
esario trabajaterno, mayorn menos inesrotor y un ts que nos ay
ísticas que pue
otores PaP:
o, y sus cara
a de disco, yero de diente
encuentrann un campo m
tor se orientavimiento cone ser maneja
ado por un nsu superficie.del estator, shacia aquella
ma. Esta pososible. Al ca reluctancia
ar a estas r inercia o tables que torque de yudarán a
ede ofrecer
acterísticas
y en cuya s.
n diversos magnético
ará dentro ntrolado. da por un
núcleo de . e crea un a posición ición será ambiar la a también
Híbridformaddientesque es
Figura 4.3.5.
Figura 4.3.5.
dos: este tipdo por una s ligeramenteun imán per
.2.1. Funciona
Figura 4.
.2.3. Control
po de motorserie de anil
e distinto a lrmanente.
amiento de un
3.5.2.2. Moto
de Motores d
res son una llos de aceroos del estato
n motor paso a
or de Reluctan
de Reluctancia
mezcla de lo dulce que
or. Dichos an
a paso de relu
ncia Variable
Variable
los dos anttienen en s
nillos están m
uctancia variab
teriores. El ru superficie
montados sob
ble.
rotor está un nº de
bre un eje
Figu
Figu
ura 4.3.5.4.1.1
Figura 4.
ura 4.3.5.4.2.1
Control de M
3.5.4.1.3. Term
. Control de M
Motores Bipola
minales de mo
Motores Unip
ares con trans
otor bipolar
polares
sistores
