“Año del buen Servicio al Ciudadano”
UNIVERSIDAD NACIONAL NACIONAL DE PIURA Facultad: Ciencias Escuela Particular: Ing. Electrónica y Telecomunicaciones Telecomunicaciones Tema: Levitador Magnético – Efecto Efecto Hall Curso: Control I
Docente: Ing. Miguel Panduro
INTRODUCCION: Un sistema cuyo estudio resulta muy interesante desde el punto de vista de control es un levitador magnético. Este es un sistema naturalmente inestable en lazo abierto, cuyo modelo es no lineal; y por tanto, resulta excelente para realizar pruebas con una gran variedad de controladores, ya que resulta dificil lograr el objetivo de control sin la acción de una ley apropiada que lo rija.
En la actualidad, la levitación magnética tiene gran variedad de aplicaciones prácticas porque presenta entre sus principales ventajas la disminución de la fricción dentro de los sistemas mecánicos dando como resultado un mínimo desgaste de las piezas; y por tanto, lleva a la reducción de los costos y ampliación de los periodos entre mantenimientos. Entre estas aplicaciones se incluyen los rodamientos magnéticos usados en aerogeneradores y compresores, sistemas de aislamiento de vibraciones, sistemas de alta precisión de posicionamiento en equipo computacional y los transportes terrestres de alta velocidad conocidos como trenes MAGLEV
OBJETIVOS:
Construir y controlar un levitador magnético con efecto hall.
Investigar todo lo relacionado con los levitadores magnéticos. Aplicar los conocimiento aprendidos en clase para diseña un control que ayude a estabilizar el circuito.
LEVITADOR MAGNETICO - EFECTO HALL FUNDAMENTO TEORICO: El levitador magnético a realizar tiene su funcionamiento basado en un electroimán, este se encarga de producir un campo magnético necesario para atraer el objeto a levitar, aquí es cuando interviene el sensor que es el que envía la señal para dejar de aumentar la corriente que va al electroimán y por ende el campo magnético se estabilizara, lo que permitirá que el objeto levite .
PLANTA DEL SISTEMA
Está formada por un electroimán construido por medio de una bobina de alambre de cobre enrollada alrededor de un núcleo cilíndrico de acero magnético y una esfera de acero. Por medio del campo magnético del electroimán, el balín se mantiene en una posición específica en contra de la fuerza de la gravedad. La esfera se mueve solo en dirección vertical. SISTEMA DE DECTECCION
El sensor de efecto Hall o simplemente sensor Hall o sonda Hall (denominado según Edwin Herbert Hall) se sirve del efecto Hall para la medición de campos magnéticos o corrientes o para la determinación de la posición en la que está. Si fluye corriente por un sensor Hall y se aproxima a un campo magnético que fluye en dirección vertical al sensor, entonces el sensor crea un voltaje saliente proporcional al producto de la fuerza del campo magnético y de la corriente. Si se conoce el valor de la corriente, entonces se puede calcular la fuerza del campo magnético; si se crea el campo magnético por medio de corriente que circula por una bobina o un conductor, entonces se puede medir el valor de la corriente en el conductor o bobina. Si tanto la fuerza del campo magnético como la corriente son conocidos, entonces se puede usar el sensor Hall como detector de metales. CONTROLADOR
El control de la mayoría de los sistemas no se puede satisfacer con la aplicación de un simple control proporcional, ya que estos no proporcionan el desempeño deseado. Para ello es necesario introducir una red al sistema que permita modificar sus características tanto de estabilidad así como mejorar su desempeño dinámico, esta acción es llamada compensación. Dependiendo de las especificaciones establecidas para el sistema, y las condiciones iniciales que esté presente, se determina una ganancia del compensador que logre las especificaciones de respuesta deseadas
MATERIALES: Bobina Sensor hall SS495A IRF4905 ,7805,UA741 1N4148 3 capacitores de 100nf 1 capacitor electrolítico de 10uf Resistencias de 100k ,2.2k potenciómetro fuente de alimentación protoboard cables de conexion
PROCEDIMIENTO: El proyecto consta de parte electronica y planta fisica. El diagrama el circuito usado esn este caso es:
Principio de funcionamiento: Se acciona el electroimán (bobina), de manera que la esfera magnética se verá atraída. Si la esfera se aproxima al sensor magnético (sensor de efecto Hall), este reacciona y vuelve a desactivar el electroimán. A consecuencia de ello, la esfera desciende de nuevo. El sensor magnético vuelve a activar en ese momento el electroimán y el proceso vuelve a comenzar desde el principio. Esto sucede aprox. 70 veces por hora, dependiendo de la distancia y el peso del imán. De esta manera, la esfera magnética queda suspendida en el aire .
CONCLUSIONES La levitación magnética tiene gran variedad de aplicaciones prácticas porque al no existir contacto físico entre los componentes de un sistema, no existe fricción y por lo tanto disminuye el desgaste de piezas. Desde el punto de vista de control, un levitador magnético es un sistema altamente inestable cuyo modelo contiene una diversidad de términos y tiene una dinámica representada por medio de un conjunto de ecuaciones no lineales. En este trabajo se linealiza el sistema alrededor de un punto de operación. En el modelo linealizado se estudia la estabilidad y se propone el uso de una red de compensación eléctrica en adelanto para estabilizarlo. Se describe la construcción del levitador magnético de manera física y se implementa el controlador propuesto en base a los parámetros del sistema fabricado. Al utilizar dicho controlador, se logra la suspensión del balín en el punto de operación, lo cual se considera un excelente resultado, ya que el diseño del controlador propuesto no considera la dinámica no modelada y las no linealidades existentes del sistema.
