Universidad Iberoamericana Puebla Sistemas de control moderno y discreto Practica 4: Tacómetro digital Ingeniería electrónica y comunicaciones comunicaciones e Ingeniería Mecatrónica. Erick Froylan Espinoza Romero Hebert Pérez Centeno
Tacómetro digital Objetivos Objetivo general •
Controlar la velocidad de un motor DC mediante el uso de pwm
Objetivos específicos • • •
Uso de PWM Realizar un tacómetro digital Uso de sensor de efecto Hall
Marco teórico PWM La modulación por ancho de pulsos (también conocida como PWM, siglas en inglés de pulse-width modulation) de una señal o fuente de energía es una técnica en la que se modifica el ciclo de trabajo de una señal periódica. El ciclo de trabajo de una señal periódica es el ancho relativo de su parte positiva en relación con el período. Expresado matemáticamente:
D es el ciclo de trabajo τ es el tiempo en que la función es positiva (ancho del pulso) T es el período de la función
Microcontrolador (MCU) PIC Un microcontrolador es un dispositivo electrónico capaz de llevar a cabo procesos lógicos. Estos procesos o acciones son programados en lenguaje ensamblador por el usuario, y son introducidos en este a través de un programador. El microcontrolador se compone de las siguientes características: •
Memoria ROM (Memoria de sólo lectura)
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Memoria RAM (Memoria de acceso aleatorio)
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Líneas de entrada/salida (I/O) También llamados puertos
•
Lógica de control Coordina la interacción entre los demás bloques
Los micro controladores cuando usan todas estas partes en conjunto pueden ser utilizados para cualquier tipo de aplicación electrónica que se quiera realizar, los micro controladores además son muy utilizados hoy en día y se encuentran presentes en casi todos los aparatos que utilizamos, desde electrodomésticos, sistema de comunicación, investigaciones, etc.
Sensor de efecto Hall El sensor de efecto Hall se utiliza comúnmente para la medición de campos magnéticos o corrientes o para la determinación de la posición de un objeto cualquiera. Algunas de las aplicaciones del sensor son:
Mediciones de campos magnéticos (Densidad de flujo magnético)
Mediciones de corriente sin potencial (Sensor de corriente)
Emisor de señales sin contacto
Aparatos de medida del espesor de materiales
Los sensores Hall se producen a partir de finas placas de semiconductores, ya que en ella el espesor de los portadores de carga es reducido y por ello la velocidad de los electrones es elevada, para conseguir un alto voltaje de Hall. Típicos formatos son:
Forma rectangular
Forma de mariposa
Forma de cruz
Los elementos del Hall se integran mayoritariamente en un circuito integrado en los que se produce una elevación de la señal y una compensación de la temperatura.
Desarrollo de la práctica Se plantea realizar un sistema el cual permita hacer la medición de la velocidad de un motor de corriente directa sobre la cual se pretende controlar la velocidad del dispositivo mediante el uso de pwm. Para poder realizar esta práctica al motor de DC se le pego un tazo en el cual se perforaron dos hoyos donde entrarían dos imanes, estos trabajaran en
conjunto con nuestro sensor de efecto hall el cual medirá y captara los cambios de campo magnético de cada uno de los imanes permitiendo así medir la cantidad de revoluciones por minuto que el motor alcanza. Ver imagen 3.1.
Imagen 3.1
Motor con imanes y sensor de
El propósito de usar el sensor de
efecto hall es que a la salida nos
efecto hall
proporciona una entrada de datos digital, y este solo captara el inicio del escalón y su fin cada que uno de los imagen colocados en diferente posición pasen frente. Al obtener una entrada digital en el sistema la conversión se realizo de una manera mucho más rápida, y las operaciones dentro del microcontorlador se llevaron a cabo mediante el uso de timers internos con los que cuenta, estos pueden ser programador para que sirvan como contadores o bien como temporizadores, en este caso se realizo la configuración para poder trabajar como contador. A continuación se muestra la arquitectura del diagrama de bloques del Timer 1 usado en el proyecto.
Diagrama de bloques TIMER1 PIC 18F4620 Realizando la configuración adecuada del timer1 como contador lo que se reciba de la señal proveniente del sensor de efecto hall será almacenada en un registro que llevara el control que se acaba de describir, así en un determinado intervalo de tiempo se pueden contar cuantos eventos ocurrieron. En seguida dentro de la programación interna del microcontrolador se estableció un parámetro sobre el cual se controlaría el numero de rpm que el motor estaba presentando he aquí donde el pwm se presento, se igual manera el hacer uso de pwm en el microcontrolador requiere el uso de un timer el cual llevara el control de los tamaños de pulso que son presentados, y este mandara la salida hacia los dispositivos externos que se deseen controlar. La salida de pwm se conecto a una parte de potencia la cual es la encargada de mantener y regular los pulsos hacia el motor. El circuito final y ensamblado se muestra en la siguiente imagen:
Imagen del tacómetro digital Se decidió hacer el impreso para darle una mejor presentación a nuestro trabajo y haciendo uso de material de montaje superficial obtenido de circuitos en desuso.
Esquema del circuito para el tacómetro
Material Material utilizado: •
MCU PIC 18F4620
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Sensor efecto Hall
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Imanes
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Motor DC
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Transistor mossfet
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Resistencia 10kΩ
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LCD 16X2
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Código de Programación char *text,*text2; int VUELTAS,rads,rpm,maximo; char texto1[7], texto2[7], numflancos=0; char buffer[10]; void main() { ADCON1=0x07; TRISB=0X00; TRISC=0X00; PORTC=0X00; TRISD=0x00; PORTB=0; PORTD=0;
T0CON=0xB8;
// CONFGURA TIMER 1
T2CON=0x04;
//CIONFIGURA TIMER 2
CCP1CON=0X0C;
//CONFIGURAMOS EL REGISTRO
DE CAPTURA PR2=99;
// FRECUENCIA DE
CCPR1L=50;
// CONFIGURAMOS LA FRECUENCIA
DE SALIDA maximo=2220;
Lcd_Init(&PORTB); LCD_Cmd(LCD_CURSOR_OFF); LCD_Cmd(LCD_CLEAR); text = "TACOMETRO"; LCD_Out(1,1,text); text2="SISTEMA CONTROL"; LCD_Out(2,1,text2); Delay_ms(100); LCD_Cmd(LCD_CLEAR);
while(1) {
TMR0L=0; Delay_ms(100); numflancos=(TMR0L*10); rpm=(60*numflancos)/2; Lcd_Out(1,1,"RPM="); sprintf(buffer,"%u",rpm); LCD_OUT(1,8,buffer); if(maximo>rpm) { if(CCPR1L<99) { CCPR1L=CCPR1L-1; } } if(maximo0) { CCPR1L=CCPR1L+1; } }
} sprintf(buffer,"%u",rpm); LCD_OUT(1,8,buffer); } Resultados Se logro terminar satisfactoriamente la práctica de tacómetro digital sin ningun problema, solo se presentaron algunas fallas al hacer uso de imanes con el circuito que media la cantidad de revoluciones ya que al acercar los imagen a el circuito este comenzaba a titilar y los resultados que queríamos variaban de manera muy drástica, sin embargo se soluciono el problema. Se aprendió el uso de pwm en esta practica y se reafirmo lo que se aprendió en clase de cómo es el funcionamiento de los sistemas de control de lazo cerrado.
