Proyecto Final

SEPSNESTDGESTINSTITUTO TECNOLGICO DE TOLUCA

Unidad 5 ProyectoControlador digital para la regulacin de velocidad de una puerta automtica

Carrera: Ingeniera Mecatrnica

Materia: Control Discreto

Profesor:Dr. Fidel A. Camarena Vudoyra

Alumnos:Arciniaga Gonzlez Gilberto JosGarca Rivera Jovanny

Metepec, Edo. de Mxico 08 de Diciembre del 2014.

IntroduccinHoy en da podemos ver en nuestro entorno que los motores tienen una gran aplicacin en las cosas que usamos como por ejemplo las ventanillas elctricas de los autos, las bandas transportadoras del supermercado, las bombas de agua, los ventiladores, las puertas automticas, entre otras ms. Teniendo en cuenta esto se realiza como proyecto una aplicacin sobre las puertas automticas activadas por medio de sensor, con un control de un motor de CD que consiste en tener un sensado por medio de un ultrasnico que detecte el objetivo frente a l de esta manera entre ms cercano se encuentre el objeto el motor aumentara su velocidad, ResumenEl proyecto se basa en un sensor ultrasnico que ser el que entregue la seal al microprocesador que en este caso ser una tarjeta arduino as de esta manera dependiendo la seal del sensor la tarjeta deber regular por medio de un PWM la velocidad del motor, todo esto teniendo como base una funcin de transferencia obtenida del motor a utilizar para poder realizar clculos y obtener la parte del control del motor ms ptima para la aplicacin propuesta.AntecedentesBajo el control de un microcontrolador, el cual debe enviar un pulso corto de disparo, el sensor emite una corta rfaga ultrasnica a una frecuencia de 40 KHz. La rfaga viaja a travs del aire, choca con un objeto y luego rebota hacia el sensor. El sensor PING provee un pulso de salida al microcontrolador, que inicia cuando la rfaga es enviada y termina cuando el eco es detectado, de ah que la longitud del pulso corresponda con la distancia al objeto.ProyectoDescripcin

Medicin de distancia conSensor ultrasnico

Universidad de Bolivia 2005Autor: Elin EsarEl sensor es utilizado para la medicin de la distancia de objetos para despus desplegar la distancia en un display, el funcionamiento principal consiste en tener el control de un microcontrolador, el cual debe enviar un pulso corto de disparo, el sensor emite una corta rfaga ultrasnica a una frecuencia de 40 KHz. La rfaga viaja a travs del aire, choca con un objeto y luego rebota hacia el sensor. El sensor PING provee un pulso de salida al microcontrolador, que inicia cuando la rfaga es enviada y termina cuando el eco es detectado, de ah que la longitud del pulso corresponda con la distancia al objeto.

Control de motor CD como mtodo de bombeo para sistemas hidrulicos

Universidad Autnoma de HidalgoAutor: Meneses Snchez Jos GuadalupeBajo el control de un microcontrolador, el cual debe enviar un pulso corto de disparo, el sensor emite una corta rfaga ultrasnica a una frecuencia de 40 KHz. La rfaga viaja a travs del aire, choca con un objeto y luego rebota hacia el sensor. El sensor PING provee un pulso de salida al microcontrolador, que inicia cuando la rfaga es enviada y termina cuando el eco es detectado, de ah que la longitud del pulso corresponda con la distancia al objeto.

Diseo de un sistema de control de velocidad de un motor de corriente continua basado en acelermetros

Escuela tcnica superior de ingeniera ICAI MadridAutor: Fernando Moreno PrezSe pretende disear un sistema de control que permita regular la velocidad de un motorElctrico en funcin de la aceleracin: Para ello, ser necesario realizar: La estimacin de los parmetros fsicos de la planta mediante ensayos. El modelado del sistema a partir de dichos parmetros. El diseo y construccin del hardware del sistema: etapa de potencia (que contendr el driverdel motor), y circuitos de acondicionamiento de seales de medida (aceleracin, intensidad queRecorrer el motor, etc.).

ProblemticaEl planteamiento del problema se basa en obtener un control que nos permita regular la velocidad del motor de Corriente Directa en relacin a la distancia detectada por el sensor ultrasnico.HiptesisLa idea del control es obtener una seal que permita ser la activacin de la fase de control para que dependiendo de esta seal de entrada se pueda controlar la velocidad del motor por medio del uso de registros digitales y analogicos directamente de la tarjeta Arduino, apoyndonos de los circuitos previamente desarrollados para la conversin de seales discretas en Analogicas, para este caso particular el convertidor de Frecuencia a Voltaje proveniente del LM331.

ObjetivosEl objetivo principal es obtener un control discreto de velocidad del motor que vaya en funcin del sensor ultrasnico utilizado.1. Realizar un encoder para ser utilizado como sensor de frecuencia para el motor El encoder se puede realizar por medio de un disco con perforaciones o ranuras que vaya siendo sensado por un led o IRDa para obtener pulsos en funcin del motor Es posible tener dos motores acoplados para tener un sistema motor-generador y de esta manera obtener una lectura en el generador, pero debido a la carga que se ejerce en los rotores no es tan exacta este tipo de prctica. Se debe tomar en cuenta no tener un gran impacto sobre el motor a la hora del sensado por medio del encoder ya que podemos obtener sobre impulsos que nos haran una lectura muy imprecisa

2. Elaborar un circuito convertidor de frecuencia a voltaje El circuito puede ser simulado para tener una idea general de la seal que se debe de obtener con el circuito fsico El circuito se basa en un C.I LM331N que por medio de un arreglo de capacitores nos permitir a partir de la seal del encoder tener una seal discretizada en funcin a la curva generada por el motor. Podemos generar tambin el circuito con el C:I LM331N lo nico que debe tenerse en cuenta es tener los valores de los capacitores ms ptimos ya que la seal tiende a desestabilizarse si no se tienen los parmetros requeridos por cada circuito integrado.

3. Obtener la funcin de transferencia del motor La funcin de transferencia varia con respecto las especificaciones de cada motor, es decir que aunque tengamos 2 motores iguales (haciendo referencia al mtodo de Motor generador) su funcin variara debido a que no son perfectamente idnticos a pesar que tengan el mismo proceso de fabricacin. Por medio del encoder y del circuito convertidor de frecuencia se podr obtener los datos necesarios para la formulacin de la funcin de transferencia. Matlab es la herramienta computacional que nos permitir la asimilacin grafica de los datos obtenidos, para posteriormente entregarnos un modelo matematico, con el cual se puede comenzar a trabajar

4. Elaborar a partir de la funcin de transferencia el control ms ptimo. La elaboracin del control es la parte ms importante ya que dependiendo la funcin de transferencia debemos obtener un circuito que nos permita generar un control especfico para nuestro motor. Debemos tener en cuenta el mtodo matemtico ms exacto para poder generar en base a eso un circuito fsico y una programacin adecuada para el control de la velocidad de nuestro motor. Por medio de la tarjeta arduino nos auxiliaremos para poder generar un control ms estable apoyndonos en la estabilidad que nos proporciona este tipo de microcontroladores. Asi como la manipulacin de los registros analgico y digitales

5. Aplicar el control propuesto al motor para obtener resultados finales. Finalmente ya teniendo todos los datos necesarios el control ser aplicado al motor para verificar que los resultados son los esperados. Teniendo en cuenta el sensor ultrasnico se generaran pruebas necesarias para ver si se requiere algn tipo de ajuste con respecto al sensor La parte de control ser aplicada en conjunto con la parte del sensor finalmente para obtener la aplicacin deseada.Delimitacin

Se entregar un sistema completo de control, el cual funcione variando la velocidad de un motor de CD, con retroalimentacin mediante un encoder que muestree la velocidad actual, error y calcule velocidad prxima. La restriccin ms grande para el desarrollo del presente proyecto es monetaria, debido a que se busca tener un sistema que pueda ser implementado de manera fija en un dispositivo de control de una puerta automtica sin embargo para lograrlo, las exigencias de sistemas industriales sobrepasan la capacidad de compra para el desarrollo del aparato.

Marco Terico

Funcin de TransferenciaLa funcin de transferencia es una herramienta analtica matemtica til principalmente para: determinar la respuesta de frecuencia de un sistema analizar la estabilidad de un sistema. Una funcin de transferencia es la relacin entre una salida y una entrada. En general una red lineal puede ser representada mediante un bloque en su forma ms simple. En la teora de control, a menudo se usan las funciones de transferencia para caracterizar las relaciones de entrada y salida de componentes o de sistemas que se describen mediante ecuaciones diferenciales lineales e invariantes en el tiempo. Uno de los primeros matemticos en describir estos modelos fue Laplace, a travs de su transformacin matemtica. Por definicin una funcin de transferencia se puede determinar segn la expresin:

Donde H (s) es la funcin de transferencia (tambin notada como G (s) ); Y (s) es la transformada de Laplace de la respuesta y X (s) es la transformada de Laplace de la seal de entrada. La funcin de transferencia tambin puede considerarse como la respuesta de un sistema inicialmente inerte a un impulso como seal de entrada:

La salida o respuesta en frecuencia del sistema se halla entonces de

y la respuesta como funcin del tiempo se halla con la transformada de Laplace inversa de Y(s):

Cualquier sistema fsico (mecnico, elctrico, etc.) se puede traducir a una serie de valores matemticos a travs de los cuales se conoce el comportamiento de estos sistemas frente a valores concretos. Por ejemplo, en anlisis de circuitos elctricos, la funcin de transferencia se representa como:

EncoderUn encoder, tambin conocido como codificador o decodificador en Espaol, es un dispositivo, circuito, programa de software, un algoritmo o incluso hasta una persona cuyo objetivo es convertir informacin de un formato a otro con el propsito de estandarizacin, velocidad, confidencialidad, seguridad o incluso para comprimir archivos. Se realizaron las pruebas correspondientes con diferentes encoders, para despus determinar que el mejor era de dos lneas de interrupcin.

Fig.1. Estructura bsica de un encoder

Convertidores de Frecuencia a VoltajeLos convertidores de frecuencia a voltaje son circuitos integrados que convierten un voltaje de entrada anlogo en un tren de pulsos cuya frecuencia de salida es proporcional al nivel de entrada. Se utilizan en aplicaciones de conversin anlogo a digital donde la velocidad no es un factor crtico, tambin opera como convertidores de frecuencia a voltaje y pueden ser utilizados como convertidores de seales digitales a anlogas de baja frecuencia. Dentro de los convertidores de seales de voltaje a frecuencia o de frecuencia a voltaje se encuentran: LM331 de Nacional semiconductor.

Algunas aplicaciones de los convertidores de Frecuencia a Voltaje son:*-Control de velocidad de motores.* Medicin de flujo* Demodulacin de FM* Transmisin de datos.* Aislamiento de sistemas* Enlaces pticos* Interface de transductores con sistemas digitales.* Telemetra de FM de bajo costo.* Aislamiento de seales anlogas Fig.2. Circuito en convertidor F-V Fig.3. Circuito integrado LM331

Sensores ultrasnicosLossensores ultrasonidosson detectores de proximidad que trabajan libres de roces mecnicos y que detectan objetos a distancias de hasta 8m. El sensor emite un sonido y mide el tiempo que la seal tarda en regresar. Estos reflejan en un objeto, el sensor recibe el eco producido y lo convierte en seales elctricas, las cuales son elaboradas en el aparato de valoracin. Estos sensores trabajan solamente en el aire, y pueden detectar objetos con diferentes formas, colores, superficies y de diferentes materiales. Los materiales pueden ser slidos, lquidos o polvorientos, sin embargo han de ser deflectores de sonido. Los sensores trabajan segn el tiempo de transcurso del eco, es decir, se valora la distancia temporal entre el impulso de emisin y el impulso del eco.

Fig.4. Sensor ultrasnico

Controlador digitalLos controladores digitales son derivados del ramo de la teora de control que utiliza microcontroladores y microcomputadoras como unidades de procesamiento de datos. La teora de los controles digitales trata los temas del comportamiento de sistemas dinmicos a travs de muestras discretas en el tiempo, o sea, el sistema de control ir a muestrear (digitalizar) la salida del sistema al ser controlado (planta), en un perodo constante de tiempo. Cada muestra discreta ir a representar el estado de la salida de la planta en el momento en que la misma fue adquirida.A travs de diversas muestras consecutivas, es probable, que el controlador pueda monitorear el comportamiento del sistema dinmico y, de esta forma, actuar en el funcionamiento del mismo. De acuerdo con el Teorema de Nyquist, la frecuencia con que las muestras consecutivas son adquiridas debe ser, no mnima, al doble de la frecuencia mxima de la salida de la planta.

Fig.5. Esquema de un control digital

Tabla 1. Ventajas y desventajas entre los controladores analgicos y digitalesPasos de diseo de un sistema de control: Obtencin del modelo del sistema a controlar Diseo del controlador para obtener el comportamiento deseado del sistema a controlar

El diseo de controles digitales implica la conversin del sistema en una forma discreta. Dos mtodos de conversin: Diseo analgico y conversin a discreto para su implementacin Diseo discreto se debe obtener el modelo de la planta en forma discreta (transformada Z)

A pesar de que la teora de sistemas muestreados es anterior a su aplicacin al control, cobr realmente fuerza con ello. Mostraremos algunos de sus principales ideas. Es importante saber bajo qu condiciones una seal muestreada puede ser totalmente reconstruida. Los primeros tratamientos fueron hechos por Nyquist quien demostr que para reconstruir una seal senoidal es necesario muestrearla al menos dos veces por perodo. La solucin completa la dio Shannon en 1949. Las ecuaciones en diferencias (1948 - Oldenburg-Sartorius) reemplazan las ecuaciones diferenciales en un sistema continuo. As por ejemplo se puede investigar la estabilidad por el mtodo de Schur-Cohn que es equivalente al de Routh-Hurwitz. Con el estudio de los radares se vio la necesidad de una teora de la transformacin. En 1945 surgen estudios simultneamente en la URSS, GB y EEUU. Hurewicz (1947) plantea la transformacin

Tsypkin, URSS, (1950) la llama Transformada de Laplace Discreta En EEUU, en Columbia University, Ragazzini y Zadeh (1952) la rebautizan como Transformada Z Barker (1952), GB, llaga a idnticos resultados. Jury, EEUU, alumno de Ragazzini, presenta su tesis doctoral con este tema.

La transformada en Z lleva a resultados sencillos y como contrapartida tiene la limitacin de dar informacin solo en los instantes de muestreo. Para esto existe una herramienta adecuada que es la transformada en Z modificada.Un evento importante en los aos 60 fue el desarrollo de la teora del espacio de estado. Los principales aportes lo dieron Pontryagin y Bellman. Kalman desarroll ms esta teora aplicada al control. Crecen en forma paralela con los sistemas discretos. El Control de tiempo finito es difcil analizarlo con ecuaciones diferenciales Muchos de los elementos tericos aparecieron al estudiar el problema del control en tiempo finito. Se lleg as a los conceptos de controlabilidad y observabilidad. Tambin se desarrollaron a fines de los 50' los conceptos de Control ptimo y Estocstico. Bellman (1957), Pontryagin (1962) y otros mostraron la posibilidad de formular el diseo del control como un problema de optimizacin. Una solucin explcita para sistemas lineales con funcin de costo cuadrtica la dio Bellman en 1958. Kalman obtuvo su clebre demostracin donde el problema lineal cuadrtico poda ser reducido a la solucin de una ecuacin de Riccati. Fue tambin Kalman el que formul el filtro de Wiener para el espacio de estado lo que permiti resolverlo con ecuaciones recursivas, fcilmente aplicables al clculo numrico. A comienzo de los 60 el problema variacional estocstico se formula asumiendo que la perturbacin es un proceso aleatorio. Todo esto contribuy a desarrollar la teora del control estocstico. Cuando se intent aplicar la teora a la prctica surgi la necesidad de tener herramientas de modelizacin. Se desarrolla entonces toda una teora al respecto generndose una gran cantidad algoritmos (Astrm, Eykhoff (1971), Goodwin, Payne (1977), etc.) El advenimiento del computador de control hizo posible la implementacin de algoritmos ms y ms complejos permitiendo el uso de tcnicas adaptativas. Los mayores adelantos fueron hechos en los 70 (Astrm, Wittenmark (1973), etc.). (Proakis & Manolakis, 1998)Estado del arteNOAoLugarAutorConceptos Clave

12013INDIAPushek MadaanPrincipios de control para motores

22012COLOMBIAAlvaro Romero AceroSistema de control de posicin motor dc inalmbrico

32012INGLATERRABauer, Karine; Mendes, LucianoExperimento didctico del control de la velocidad de un motor de dc

42012ESTADOS UNIDOSEnikov, E. T.; Campa, G.Aeropndulo mecatrnico: demostracin de retroalimentacin lineal o no lineal

52008JAPNKazuya ShirahataMtodos de control de velocidad de varios tipos de motores

62006INDIAChinnaiyan, V.K.Diseo e implementacin de convertidores de alto poder y controladores de velocidad para control de motores DC

72009CHINAGuoliang ZhongDiseo de un sistema de control de lazo cerrado para un motor DC

Tabla 2. Principales temas relacionados con el proyecto

1. Principios de Control para motores: Artculo publicado en 2013, por Pushek Madaan, habla sobre la importancia de las opciones para el control de motores disponibles para la operacin confiable y proteccin de los mismos.

Madaan clasifica el control en tres categoras: Control de velocidad Control de torque Proteccin de motor

Dentro de dicho artculo, en la seccin de control de velocidad, Pushek propone diversos sistemas modernos para el control de motores por medio de control a lazo cerrado. (Madaan, 2013)

Fig.6. Lazo de control de velocidad2. Sistema de control de posicin motor DC Inalmbrico: En este artculo se presenta una aplicacin del sistema de control de posicin al motor DC, en forma inalmbrica por medio de mdulos Xbee. La identificacin de la funcin de transferencia del sistema se realiza a partir de la adquisicin de datos y el anlisis del sistema de control ante perturbaciones y entradas de escalones pertinentemente excitados, obtenidos por el modelo fsico y simulado. (Romero Acero, 2012)

Fig.7. Sistema de Control de Posicin

3. Experimento didctico del control de la velocidad de un motor de dc: El propsito de este artculo es investigar y reportar en un proyecto de laboratorio donde la velocidad de un motor de corriente directa es controlado en lazo cerrado, siendo los parmetros de control del sistema ajustados por el usuario de manera remota.

Los experimentos de control sobre el dispositivo son manejados y transmitidos en lnea por medio de una videoconferencia por internet, desde una planta localizada fsicamente en el laboratorio de sistemas y automatizacin en la Universidad Catlica Pontificia de Parana. (Bauer, Karine, Mendes, & Luciano, 2012)

4. Aeropndulo mecatrnico: Este artculo presenta un experimento de bajo costo para un curso de control para estudiantes de ingenieras no elctricas. El arreglo conste de un motor DC elctrico unido a un fin de un rodamiento ligero. El motor maneja dos aspas que permiten al rodamiento girar.

La posicin angular es medida por un potencimetro unido a un punto pivote. La importancia de este artculo radica en una tarjeta de circuito diseada a pedido la cual controla el voltaje de entrada del motor. (Enikov, 2012)

Fig.8. Sistema de Aeropndulo5. Mtodos de control de velocidad de varios tipos de motores: Este documento nos da una amplia explicacin sobre los diferentes tipos de control para motores que existen, sin embargo la importancia para el presente radica en que trata con sistemas modernos de control, tales como control por salida, control inversor, control de motores tanto alternos como de corriente directa, etc. (Shirahata, 2008)

6. Diseo e implementacin de convertidores de alto poder y controladores de velocidad para control de motores DC: Artculo que describe el diseo e implementacin de un convertidor de corriente directa a corriente de alto poder, usando circuitos de control analgico y control de un motor de corriente directa usando un TMS320F240 DSP. El control de velocidad a lazo cerrado se logra gracias al integrado mencionado anteriormente. La velocidad actual es comparada con su respectiva referencia para lograr el control en el motor. El hardware ha sido desarrollado y probado bajo condiciones de laboratorio. (Chinnaiyan, 2006)

7. Diseo de un sistema de control de lazo cerrado para un motor DC: Este artculo introduce el principio de control para un motor de corriente directa, restringindose a un sistema control por medio del PIC16F877 SCM para que sea el circuito de disparo, y que d la tabla de flujo del programa. Establece las diversas ventajas incluyendo una estructura simple, sincronizacin con el sistema principal, desfase estable y suficiente rango de desfase y bajo costo. (Zhong, 2009).

Metodologa en cascada

Debido a su estructura, la metodologa elegida para este sistema es la denominada de cascada, la cual se compone de los siguientes puntos: Anlisis Diseo Implementacin Pruebas Mantenimiento

A continuacin se desglosan cada una de estas etapas y lo que se realiz en cada una de ellas.Anlisis

1.- Se plantea el uso de control discreto mediante muestreo de datos para llevar a cabo un control de un motor de corriente directa, en base a la distancia detectada por un sensor ultrasnico.

2.- Se determin que mediante el mtodo analtico de compensadores por medio de la transformada Z, es posible encontrar una funcin para un controlador que elimine el sobre impulso de nuestro sistema y que elimine el error en el mismo.

3.- Para que el sistema opere como se quiere necesita una retroalimentacin en cuanto a la velocidad actual del sistema. Lo que nos lleva a la utilizacin de un circuito convertidor de frecuencia a voltaje, para lograr esto se utiliza un integrado LM331.

4.- Se utiliza como microcontrolador una placa arduino Mega que sea capaz de procesar los datos a la frecuencia requerida.

Fig.9. Circuito Integrado LM331Fig.10. Placa Arduino Mega2556

DiseoEl primer paso fue obtener el tren de pulsos por medio un encoder, en nuestro caso conseguimos uno ya estructurado con el fin de obtener una seal de pulsos ms limpia y estable lo cual fue de gran ayuda para obtener graficas ms precisas. Se tuvieron ligeros contratiempos ya que el acoplamiento del encoder con el motor fue con un resorte el cual nos generaba una curva con error, lo cual se solucion disminuyendo el acoplamiento a una distancia ms corta para tener la seal deseada.

Fig.11. Acoplamiento anterior Fig.12. Acoplamiento Final

En seguida tomamos el encoder el cual se alimenta con un voltaje de 5VCD y probamos la seal que nos generaba ya con el acoplamiento final del motor dndonos la siguiente seal en el osciloscopio.

Fig.13 Seal del encoderUna vez que se obtuvo una grafica estable, pasamos a elaborar el circuito convertidor de frecuencia y conectamos la seal del encoder acoplado al motor a la entrada del circuito obtenido directamente desde la hoja de datos, teniendo en cuenta el voltaje de referencia que se usa asi como las resistencias a la salida, para no alterar en gran medida la salida del voltaje para finalmente obtener los datos de la curva de arranque del motor y as obtener finalmente la siguiente grafica en el osciloscopio. Fig.14 Circuito convertidor de F-V Fig.15. Grafica escaln y curva de arranque del motorDespus de obtener la grfica por medio del puerto USB del osciloscopio se extrajeron los datos de la curva para pasarlos Excel y de esta manera poder obtener 3 celdas de informacin para poder procesarlos en el software matlab y obtener la funcin de transferencia mediante la funcin indent.

Fig.16. Grafica en Excel

Fig.17 Grfica del modelo en Matlab**NOTA: para fines reales, la curva del escaln debe encontrarse exactamente cuadrada, particularmente en nuestro caso, apareca una ligera curvatura, que se deba a el consumo de amperaje en el motor

Fig.17 Obtencin de la funcin de trasferencia en Matlab IDENTYa los datos importados y aplicando la funcin de matlab pasamos a obtener finalmente la funcin de transferencia.

Fig.18. Funcin de transferencia obtenida en MatlabFinalmente se obtuvo la funcin de trasferencia y se simplifico para tener la funcin de trasferencia en conjunto con el escaln a la que est sometida.

Calculo del compensador

Fig.19. Clculos para la implementacin del controladorImplementacinUna vez ya teniendo la funcin de trasferencia de nuestro motor, nuestro controlador calculado y el circuito de retroalimentacin procedemos a construir el prototipo del modelo propuesto para realizar las pruebas y ajustes necesariosEn la siguiente imagen podemos observar la placa arduino conectada con el motor acoplado al encoder y el circuito de retroalimentacin con el circuito integrado lm331.

Fig.20. Circuito completo del proyecto

El ultrasnico fue programado en la placa arduino para regular la velocidad del motor en funcin de la distancia a la que detecte el objeto, en las pruebas realizadas se tomaron 3 diferentes distancias para que en cada una existiera una velocidad diferente en el motor, la evidencia principal del cambio de velocidad se observa en las siguientes imgenes capturadas en el osciloscopio donde vemos el cambio en la frecuencia dependiendo la velocidad del motor.

Fig.21 Sketch de activacin del sensor SRF05 Fig.22 Sketch de acoplamiento G(z) a lenguaje C (Arduino)En esta primer Imagen se capturo las 3 diferentes velocidades y sus curvas proyectadas en el osciloscopio, la primer curva ascendente corresponde a la velocidad ms baja del motor que es en el momento que el sensor detecta la distancia ms lejana del objeto, la segunda curva ascendente grafica la segunda velocidad cuando el objeto se encuentra en una distancia media, y la ltima curva generada corresponde a la velocidad mxima del motor cuando el objeto est ms cercano al sensor.

Fig.23 Grafica curva de comportamiento a velocidadesEn las siguientes imgenes se grafica las frecuencias generadas por la velocidad del motor dependiendo la distancia del objeto sensada por el ultrasnico.

Fig.24. Frecuencia ms baja captura en osciloscopio

Fig.25. Frecuencia ms baja fotografa del osciloscopio

Fig.26. Frecuencia velocidad media captura en osciloscopio

Fig.27. Frecuencia velocidad media fotografa del osciloscopio

Fig.28. Frecuencia ms alta captura en osciloscopio

Fig.29. Frecuencia ms alta fotografa en osciloscopioPruebas Se prueba un cdigo para microcontrolador que permita el muestreo y eliminacin de error en nuestro sistema. Por medio de un voltmetro se prueban las salidas del convertidor de frecuencia a voltaje, de manera que correspondan los valores de voltaje de salida a la velocidad actual del motor. Mediante osciloscopio se prueba que la salida del convertidor digital analgico devuelva valores en base al cdigo del microcontrolador, de manera que tenga una variacin consistente de voltaje.

Fig.30. Cdigo del controlador en el AVR

Fig.31. Cdigo del controlador en el AVR definicin de set points

TABLA DE RESULTADOS ESPERADOS VELOCIDADFRECUENCIAVOLTAJE

2200 RPM (con Carga)10Khz5.9 V

1362 RPM6.19 Khz3.65 V

1822 RPM8.28 Khz4.89 V

2037 RPM9.26 Khz5.46 V

TABLA DE RESULTADOS REALESVELOCIDADFRECUENCIAVOLTAJE

2200 RPM (con Carga)10Khz5.9 V

1325 RPM6.19 Khz3.35 V

1810 RPM8.28 Khz4.70 V

2100 RPM9.26 Khz5.6 V

Mantenimiento Revisin del correcto funcionamiento del sistema Se revisa que los componentes estn en buen estado, que no exista sobre calentamiento en ningn dispositivo y que no existan cortos en el sistema. Mediante un voltmetro digital se comprueban los valores de voltaje para cada una de las secciones del sistema. Pruebas de circuito de encoder, debido a problemas de resolucin en el sistema. Mejoramiento del acoplamiento del encoder en el motor para obtener una seal ms clara.

CronogramaActividadesSemana 117-21 NoviembreSemana 224-28NoviembreSemana 31-5 DiciembreSemana 48-12Diciembre

Realizar un encoder acoplado al motor a utilizar.

Elaborar el circuito convertidor de frecuencia

Obtener la funcin de transferencia del motor

Realizar los clculos matemticos

En base a los clculos realizar el circuito de control

Programacin del sensor ultrasnico en la tarjeta arduino

Unir el circuito de control y el circuito de sensado

Realizar ajustes y pruebas finales

Obtencin de resultados y conclusiones

AlcanceEste proyecto puede tener gran alcance ya que al obtener el control del motor puede tener muchas aplicaciones, en esta ocasin nuestra aplicacin es para automatizar alguna puerta que consistira en que entre ms cercano se encuentre un objeto ms rpido se abrir la puerta. El alcance real del proyecto, es manipular mediante un control discreto programado la velocidad del motor mostrando fsicamente su funcionamiento, sin parte mecnica.

Conclusiones

Si bien los dispositivos de acondicionamiento de instalaciones son muy fciles de implementar y de controlar de manera tradicional, un sistema de control discreto puede mejorar sustancialmente el funcionamiento del mismo, las dificultades que podran suscitarse sin embargo, son la alta gama de competencia en el mercado, as como la falta de inters en tecnologas nuevas para sistemas como este.Podemos resaltar el hecho de que un controlador discreto a diferencia de un analgico puede ser diseado bajo una intensa supervisin, a diferencia del analgico, que debe ser implementado de manera directa, como caso ejemplificado, el control de motores a nivel industrial de maner nalogica, requiere de variadores de velocida, los cuales estn directamente relacionados con el voltaje de entrada, en caso contrario, el control discreto de un motor a nivel industrial, se puede realizar bajo condiciones practicas e implementar las etapas de potencia que concretamente se encontraran aisladas del circuito de control.Por otro lado, una de las ventajas mas notables de controlar discretamente una planta, es la discretizacion de datos. Esta caracterstica nos proporciona un gran campo de accin en el estudio del comportamiento de la planta, ya que en cada intervalo de tiempo se puede obtener una lectura, de ah se parte a determinar un fallo de manera mas objetiva, ubicndo el instante de tiempo donde ocurre la inestabilidad.

BIBLIOGRAFIA

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Sistemas de control continuos y discretos, Carlos Valdivia miranda, editorial paraninfo, 2012.

Sistemas de control automtico, Benjamin c. Kuo, Pearson educacin, 1996.

Procesado digital de seales, Eduard Bertran Albert, Univ. Politc. De Catalunya, 2010.