pwm

CENTRO UNIVERSITARIO DE CIENCIAS EXACTAS E INGENIERIAS

Práctica #4  Pwm con Switch H y 

Mercado Dueñas Josue Alejandro 

Electrónica de Potencia  Profesor Roberto Cárdenas Rodríguez  Calendario escolar 2009 B 

arrancar y trabajar a una baja velocidad, veloc idad, conforme pase el tiempo debe aumentarse a umentarse la velocidad de este y  pararse para posteriormente invertir su giro y realizar la misma acción de control co ntrol de velocidad.

MARCO TEÓRICO

MODULACION POR ANCHURA DE PULSOS

La modulación por anchura de pulsos p ulsos (MAP  (MAP en en castellano, PWM o "Pulse Width Modulation" en inglés) es  una técnica utilizada para regular la velocidad de giro de los motores los motores eléctricos . Mantiene el par el  par motor  constante y no supone un desaprovechamiento de la energía la energía eléctrica . Se utiliza tanto en corriente  continua como en alterna  en alterna . Otros  sistemas para regular la velocidad son modificar la tensión la tensión eléctrica , con lo que se pierde par motor; interponer una resistencia una resistencia eléctrica con eléctrica con lo que se pierde pierd e energía en forma de calor en la resistencia. Otra forma de  regular el giro a través de pulsos es la modulación la modulación por frecuencia de pulsos de pulsos  de duración constante. En los  motores de corriente de corriente alterna también alterna también se puede utilizar la frecuencia  la  frecuencia . Otra  aplicación es para enviar para enviar información de manera de manera analógica. Es útil para comunicarse de forma analógica  con sistemas digitales. Para un  sistema digital es relativamente fácil medir cuánto dura una onda cuadrada. Sin embargo, si no tiene un  conversor analógico digital no digital no puede obtener información de un valor tensión, ya que solo puede detectar  si hay una determinada tensión, 0 o 5v por ejemplo, con co n unas tolerancias. Pero no puede medir un valor  de tensión  La modulación de anchura de pulsos (PWM) se consigue con circuitos electrónicos, de una de estas  formas:

Generando una señal triangular y co m  arándola con una tensión continua de referencia (variable a  voluntad), de m anera anera que en la salida se obtiene una onda cuadrada con regulación del ancho del pulso  positivo.

M ediante ediante un circuito astable que qu e controla el disparo de un  m onoestable, onoestable, para obtener en la salida una  onda cuadrada de pulso positivo variable.

ediante software, por progra m  icroprocesadores, obteniendo en el puerto de salida una señal  M ediante ma  para m icroprocesadores, cuadrada donde se puede variar el tie m po po de pulso positivo.

Control de velocidad P WM para m otor otor de CC:

mite mo  posible del  m otor Este circuito per m  i te alterar la velocidad desde detenido hasta el  m áxi  áxi m  otor por m edio edio de  metro. un potenció m  e  tro. Gracias a que funciona por  m odulación odulación de ancho de pulso la fuerza del  m otor  otor se ve  poco afectada incluso a velocidades  m ni m  a  s. mas.

Figura 1: Circuito de control para un  m otor otor de CC por m edio edio de P WM .

El circuito se basa en un integrado NE555 el cual genera el tren de impulsos i mpulsos necesario para controlar el  transistor, el cual acciona por pulsos el motor de continua. El diodo en e n paralelo con el motor impide que, cuando se quita la corriente, el transistor se queme. Los componentes entre los terminales 2, 6 y 7 del  integrado regulan la frecuencia de oscilación del circuito y, y , por ende, la velocidad del motor. El transistor, con un buen disipador de calor, puede manejar hasta 75W de potencia.

Desarrollo:

1.- Implementar y desarrollar un Control Control de velocidad y sentido de giro de un motor motor de directa 

Diagrama a bloques Control de velocidad veloci dad y sentido de giro de un motor de directa 

Circuito de control Generacion de PWM

Circuito de potencia

Carga (Control de potencia)

Diagrama Electrónico del Control de velocidad y sentido de giro de un motor de directa 

El circuito se basa en un integrado TL494 

PUENTE "H" ETAPA DE POTENCIA POTENCIA

0

V1 45 V

9 R5

5

D1 MCR1906_2

D2 MCR1906_2

6

100k

R6

100k S1 8

11

IZQUIERDA SELECTOR_DE_SENTIDO

SEÑAL DE CONTROL PWM, INDICA LA VELOCIDAD A TRABAR DEL MOTOR

DERECHA

7

Q1 R1

Key = Space

A

DC_MOTOR_ARMATURE

100

Q2

1

3

R3

100 4 IRF840 R4 1k

IRF840 2 R2 1k 0

0

10

Análisis y diseño del Control de velocidad y sentido de giro de un motor de directa 

Como se observa en el diagrama a bloques y en el esquema electrónico, primero ocupamos un  generador de la señal de control PWM, por lo que se decide usar el CI TL494, éste circuito es capaz de  generar ésta señal configurándolo adecuadamente. Este integrado basa su frecuencia f recuencia de trabajo por  medio de un arreglo RC, la modulación del del ancho de pulso la lleva acabo introduciendo un voltaje de  referencia en su terminal indicado por el fabricante, además de contar con comparadores de  retroalimentación para autocorrecciones en tiempo real del valor deseado de seado contra el obtenido a la salida, s alida, ver la hoja de datos del fabricante anexada a la práctica. Las características y configuración del circuito  armado son las siguientes:

y

y

y

Arreglo RC, C= 0.1 uf un trimpot de 10Kohms, para ajustar la frecuencia de mejor control  sobre el motor de DC. La frecuencia encontrada fue de 20KHz. El voltaje de referencia para hacer la modulación del ancho de pulso del 0 hasta un 100%, debe ser de 0 a 3v, por lo que se colocó c olocó un trimpot en configuración divisor de tensión con  un zener limitador de un máximo de 3v. No fue necesario el uso de los comparadores de retroalimentación para autocorrecciones en  tiempo real del valor deseado contra c ontra el obtenido a la salida.

Enseguida se puede observar obs ervar la etapa de potencia la cual recibe la señal de control c ontrol PWM, y responde a  ella, es decir, de acuerdo al ancho de pulso con que venga la señal es la velocidad que se va a aplicar al  motor de directa. Entre más ancho sea el pulso mayor velocidad se aplicará al motor ya que el puente H  permite pasar mayor tiempo la fuente de alimentación hacia el motor y éste ve como c omo si le aplicaran mayor  cantidad de voltaje, claro hay h ay que tener en cuenta que el límite de voltaje aplicado al motor utilizado es de  50VDC. Por último se observa que el cambio de sentido de giro del motor se controla co ntrola por un selector al  cual le llega la señal PWM de control y donde do nde el usuario elige que par de elementos se s e activarán en el  puente H, para dar cierta polaridad al motor y así aplicar un sentido u otro según se gún la polaridad aplicada al  motor DC.

MATERIAL Y EQUIPO

y y y y y y

Fuente d e 12 v Fuente d e 45v ta c on esc obill Motor  d e di r re  c ta obill as máxima alimentac ió ión 50 VDC. CI TL494 (PWM)

SCR C106 MOSFET IRF840

CONCLUSIONES:

tas c ar ac te terístic as as, las mínimas r equeridas par a Se c onc luye que la señal PWM d e c ontrol d ebe tener c ier tas uenc ia y poder m r  manejar  y c ontrolar l r la etapa de potenc ia, estas son: el nivel de amplitud de la señal, la f r r ec uen el anch o de pulso. P ar a éste c as aso la amplitud mínima r equerida f ue ue de 12v, una f r r ec uen uenc ia de 2 0 KHz y un anch o de pulso variable de 0 a 100%. tar un c apac itor d uf  a 100 v en par alelo a la c arga motor  En la prác tic a se pudo obser var que al c onec ta or de 1uf a r los pic os de voltaje gener ado s por l or  la fuerza c ontr a elec tromotriz, además de DC, se ayuda a eliminar lo suavizar  y permitir  el c ambio de sentido de giro de inmediato sin sobr e oper ar  y quemar  a los c om omponentes de c onmutac ió ión del puente H. esario verif ic ar l terístic as as y c ap ac id Al diseñar un puente H, es nec esa r las c ar ac te idades de la c arga a manejar , uados de c onmutac ió terístic as as y exigenc ias par a elegir lo gir los c om omponentes adec ua ión que tr abajen c on las c ar ac te de la c arga.