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• Paco Alceda

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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE CAMPECHE

TSU en Mecatrónica

Dispositivos Analógicos

Unidad 5. Manejadores de potencia

Alumnos: Francisco Alceda Lorenzo

4to. Cuatrimestre “A”

Felipe Cabrera Armas

26 de Noviembre de 2015

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE CAMPECHE

UNIDAD 5. MANEJADORES DE POTENCIA Práctica 7: Manejadores de potencia Estrategia Didáctica:

Duración (Hrs):

No. Máximo de Integrantes:

Estudio de casos 6 horas 2 Objetivo(s):  Observar con el osciloscopio la modulación de los pulsos  Controlar la velocidad del giro de un motor mediante modulación por ancho de pulso

Conocimientos Previos:  Circuitos resistivos  Análisis de circuitos  Electricidad  Amplificadores operacionales  Capacitancia Materiales, Equipos y Herramientas: Cantidad Descripción 1 Fuente de Voltaje simétrica 1 Osciloscopio 1 Protoboard 2 Cables 1 Motor dc 1 Cables de alimentación 1 Multímetro 3 Diodos 5 Resistencia 1 Timer Diagramas:

Especificaciones Técnicas -12V , +12V

1N4148 22KΩ ,100KΩ,1KΩ. 555

INTRODUCCIÓN En nuestra carrera hay posibilidad de terminar en alguna empresa resolviendo Problemas con la maquinaria. Quizá ocupemos de manipular motores de corriente Eléctrica, para que tenga un mejor rendimiento. En lo siguiente viene explicada una práctica que simula el proceso que se lleva acabo para manipular un motor de corriente directa usando el PWM. Haremos una práctica usando el 555 para hacer un PWM y así lograr manipular el funcionamiento de un motor de corriente directa. También lograremos entender lo que sucede con el circuito, dándonos experiencia para poder resolver tipos de problemas con maquinaria.

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Marco Teórico. PWM La modulación por anchura de pulsos (ó PWM, del inglés pulse-width modulation) Es una técnica de modulación en la que se modifica el ciclo de trabajo de una señal periódica para, entre otras cosas, variar la velocidad de un motor. El ciclo de trabajo de una señal periódica es el ancho relativo de su parte positiva en relación al período. Cuando más tiempo pase la señal en estado alto, mayor será la velocidad del motor. Este tren de pulsos, en realidad, hace que el motor marche alimentado por la tensión máxima de la señal durante el tiempo en que esta se encuentra en estado alto, y que pare en los tiempos en que la señal está en estado bajo. FRECUENCIA DE LA SEÑAL PORTADORA La frecuencia de la señal portadora no debe ser elegida alegremente, si no que se debe tener en cuenta que la relación de amplitudes entre la señal portadora y la Moduladora sean tales, que la relación entre la frecuencia de la portadora y la de señal sea de 10 a 1 como mínimo. APLICACIONES El abanico de aplicaciones en las que se puede utilizar esta técnica es muy amplio, incluyendo el control de fuentes conmutadas, controles de motores, controles de elementos termoeléctricos, choppers para sensores en ambientes ruidosos y algunas otras aplicaciones, tales como el manejo de servos de modalismo. En la actualidad existen muchos circuitos integrados que integran la función PWM, tales como los Microcontroladores PIC que hemos utilizado en otros proyectos. Se distinguen por fabricar este tipo de integrados compañías como Texas Instruments, National Semiconductor, Maxim, y algunas otras más. PWM utilizado para generar una onda cuasi sinusoidal. En relación a los motores, que es de lo que trata este documento, podemos decir que la modulación por ancho de pulsos es una técnica utilizada para regular la velocidad de giro de los motores eléctricos. Mantiene el par motor constante y no supone un desaprovechamiento de la energía eléctrica. Se utiliza, como su nombre lo indica, al controlar mediante algún circuito de potencia el momento alto (encendido o alimentado) y el momento bajo (apagado o desconectado) del motor. Otros sistemas para regular la velocidad modifican la tensión eléctrica, con lo que disminuye el par motor; o interponen una resistencia eléctrica, con lo que se pierde Energía en forma de calor en esta resistencia.

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CICLO DE TRABAJO Recibe este nombre la relación de tiempos entre el estado alto y bajo de la señal Utilizada. Se expresa como un porcentaje entre el periodo y el ancho del pulso. Cuando el ciclo de trabajo es cercano al 100%, el motor girara a una velocidad cercana a la máxima, ya que la tensión promedio aplicada en sus bornes será casi igual a V. Si el ciclo de trabajo se aproxima a 0%, el motor girara muy despacio, ya que la tensión promedio será casi cero. MOTOR DE CORRIENTE DIRECTA Un motor CC está compuesto de un estator y un rotor. En muchos motores c.c., Generalmente los más pequeños, el estator está compuesto de imanes para crear un campo magnético. En motores corriente continua más grandes este campo magnético se logra con Devanados de excitación de campo. El rotor es el dispositivo que gira en el centro del motor cc y está compuesto de Arrollados de cable conductores de corriente continua. Esta corriente continua es Suministrada al rotor por medio de las "escobillas" generalmente fabricadas de carbón.

Medidas de Seguridad:  Mantener libre de objetos ajenos a la práctica el área de trabajo (mochilas, alimentos, etc.)  El alumno debe mantener aislado cualquier parte de su cuerpo, para evitar una descarga eléctrica.  Antes de alimentar cualquier circuito se debe revisar que está correctamente conectada la fuente de corriente eléctrica.  Todo conductor que se utilizará en la práctica debe estar en buenas condiciones.

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Tablas de resultados y graficas

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Desarrollo. MATERIALES. 1 Motor de corriente Directa. 1 Osciloscopio Digital 1Circuito Modulador por Ancho de Pulso Basado en el NE555 1Fuente de poder regulable PROCEDIMIENTO.

El circuito es muy sencillo. Actuando sobre VR1 se modifica la tensión Presente en el pin 2, cambiando el tiempo de disparo. El diodo D3 sirve para evitar que la corriente generada por el motor cuando está girando pero no alimentado destruya el transistor. Este montaje sirve perfectamente para pequeños motores de corriente continua, de entre 6V y 12V, con un consumo no mayor a los 300mA o 350 mA. Básicamente este circuito es un oscilador atable, esto quiere decir que por el pin 3 del NE555 nos genera una señal cuadrada de la misma amplitud que la alimentación. En este circuito nosotros modulamos el tiempo de duración de los semiciclos positivos y negativos, variando el valor de VR1 en este caso conectado al pin 2 del NE555. Al variar la duración del semiciclo positivo dentro del periodo T controlamos la velocidad del motor, mientras más tiempo dure el semiciclo positivo más rápido ira el motor y mientras más corto el semiciclo positivo más lento ira el motor.

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Análisis de resultados o Conclusiones Si hizo una práctica para ver el comportamiento y funcionamiento de un PWM que también nos sirve como experiencia al toparnos con alguna maquinaria que requiera ser manipulada. También aprendemos de los errores que cometamos para no hacerlos al aplicar el circuito en el trabajo. Siempre es mejor aplicar también la teoría para poder saber lo que ocurre con el circuito en funcionamiento. Al haber terminado la práctica adquirimos conocimientos que quizá con la teoría no era suficiente como para saber. Por tales razones pienso que esta práctica fue de gran importancia. En esta práctica se observa una de las muchas aplicaciones que tiene el 555. Que consiste en la modulación por ancho de pulsos (PWM) es una técnica de modulación en la que se modifica el ciclo de trabajo de una señal periódica. Bueno esto es precisamente lo que se implementó en esta práctica ya que con un motor de corriente directa de 8v se hiso que trabajara a diferentes velocidades, la variación de velocidad se hacía con una potenciómetro de 500K. Bueno eso fue el objetivo de esta práctica la variación de la velocidad de un motor de corriente directa. Como conclusión podemos controlar la velocidad de un motor de corriente directa manipulando el tiempo de duración del ciclo de trabajo de la señal de control dentro del periodo T correspondiente a esta señal. Por tanto a mayor duración del ciclo de trabajo más velocidad ganará el mientras menos tiempo dure el ciclo de trabajo menor será la velocidad del motor.