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“Control de velocidad de un motor DC mediante la

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1. e 1 break EEADR mempos 0x01 RD 1 if EEDATA AB GIE 0 EEDATA AB EEADR mempos 0x01 EECON2 0x555 EECON2 0xAA WR 1 GIE 1 e 2 break EEADR mempos 0x02 RD 1 if EEDATA ACC GIE 0 EEDATA ACC EEADR mempos 0x02 EECON2 0x555 EECON2 0xAA WR 1 GIE 1 e 3 break EEADR mempos 0x03 RD 1 if EEDATA BRK C XProjectel8fiMando Digital Slot 18f c Protocolo de guardado en mem ria EEPROM seg n el datasheet del fabricante Modifica la variable e para el guardado del segundo dato de configuraci n Opci n 1 guarda en la posici n de mem ria correlativa al de mempos el primer dato de configuraci n AB Si el dato de configuraci n AB es diferente al que ya existe en mem ria lo guarda Protocolo de guardado en mem ria EEPROM seg n el datasheet del fabricante Modifica la variable e para el guardado del tercer dato de configuraci n Opci n 2 guarda en la posici n de mem ria correlativa al de mempos el primer dato de configuraci n ACC Si el dato de configuraci n ACC es diferente al que ya existe en mem ria lo guarda Protocolo de guardado en mem ria EEPROM seg n el datasheet del fabricante Modifica la variable e para el guardado del cuarto dato de configuraci n Opci n 3 guarda en la posici n de mem ria correlativa al de mempos el primer dato de configuraci n BRK Si el dato de configuraci n BRK es diferente al que ya existe en
2. do pmenu 2 Borra LCD Actualiza variable en la posici n de opci n envialcd 0x80 carga2 Env a al lcd la cabecera de carga2 envialcd 0xC0 elije Env a a la seguna linea la posici n de memoria a cargar envia_al_1lcd 1 pos 100 10 0x30 envia_al_1cd 1 pos 10 0x30 posm pos 4 s 1 jwhile RAl 1 cargar posm envia_al_1cd 0 0x01 envialcd 0x80 espera pmenu 1 break envialcd 0x80 menu envialcd 0xC0 calibrado if RA1 0 for z 0 z lt 35000 Z 5 if RAl 1 Si vuelve a pulsar activa la carga de datos de configuraci n Funci n de carga de datos desde la memoria Borra LCD Env a al LCD cabecera espera Inicializaci n variable de selecci n de opciones del men Opci n 2 calibrador Wnv a al LCD cabecera men Env a a la segunda linea del LCD la opcion calibrar Si se pulsa el encoder 1 entraraa la opci n calibrado Bucle de espera Confirmaci n de la pulsaci n para entrar en la opci n calibrador C XProjectel8fiMando Digital Slot 18f c envia_al_lcd 0 0x01 Borra LCD do envialcd 0x80 calibrado2 Env a al LCD la cabecera calibrado2 envia_al_lcd 0 0xC0 Borra la posici n C0 del LCD envia_al_lcd 1 datoad 1000 0x30 Env a a la posici n C0 del LCD el valor datoad envia_al_1lcd 1 datoad 1000 100 0x30 envia_al_1lcd 1 datoad 100 10 0x30 5 envia_al_1cd 1 datoad 10 0x30 5 envia_al_1cd 0 0xC8 Borra l
3. o0e MULTICOMP CP AA1S S CA mapaes O O O OOO se a ome MULTICOMP CP AA15 118 85 MANDO 15MM GRS are a ose MULTICOMP BMIZW CAJA ABS BLANCO 30 143x82mm ao soe GATILLO NYLON PM2018 e pa ome CARCASA MANDO PROFESSOR MOTOR PMZOI7 O 0 MECO CONECTOR COMPACTO 3 BANANAS DS DS0010 ao f MIC ECLIPSE MAGNETICS N807 NEODYMIUM DISC MAGNETS SMMX3MM ose gt Poste BRAND REX GPU HFI RIX GU A CATS UTP LSZH PORM ose ose E mM E A e je je lejejejlejnj gt e Ele e nin ejejeje e ele s ejeje e PLACA IMPRESA FABRICADA POR EUROCIRCUITS BE EUROCIRCUITS COM 12 00 12 00 Observaciones estos son precios de venta para una venta superior a cien unidades por componente 1 Total unitario 64 66 Coste de producci n 100 unidades 64 66 X 100 6 466 00 Presupuesto realizado el 05 02 2013
4. Dogan Ibrahim Oxford Newnes 2008 e Measurement Instrumentation and Sensor Handbook CRCNetBase 1999 e Sensores y Acondicionadores de se al Ram n Pallas Areny Ed Marcombo 1994 e C Reig M D Cubells Beltr n D Ram rez GMR based electrical current sensors in Giant Magnetoresistance New Research Nova Science Publishers 2009 e C Reig M D Cubells Beltr n D Ram rez Magnetic Field Sensors Based on Giant Magnetoresistance GMR Technology Applications in Electrical Current Sensing Sensors 9 2009 P ginas Web e http www ronda net ocio scalextric historia htm e http es wikipedia org wiki Magnetorresistencia_gigante e http es wikipedia org wiki Modulaci C3 B3n_por_ancho_de pulsos P F C Joan Escriv Arlandis 30 Escuela Polit cnica Superior de Gand a Control de velocidad de un motor DC mediante la utilizaci n de un sensor magn tico y microcontrolador 6 Anexos Datasheets de los componentes m s relevantes utilizados e Datasheet del LCD 2x16 caracteres e Datasheet de los encoders rotatorios e Datasheet de los Amplificadores Operacionales LMV358SG 13 e Datasheet de transistor NPN IRF540 e Datasheet del transistor PNP IRF9540 e Datasheet del optoacoplador TIL 191 e Datasheet de los reguladores de tensi n 78XX e Datasheet del microcontrolador PIC 18F4520 Esquem tico y Layout de la placa impresa e Esquema de la etapa de control y de potencia e Layo
5. Una vez montada esta placa se adapt el programa para el funcionamiento en este microcontrolador y se observ que la etapa de potencia alcanzaba unas temperaturas no deseadas ya que estaba situada en la empu adura del mando aumentando a n m s la temperatura de estos componentes entre esto y el poco espacio que se dispon a para montar todos los componentes que quedaban pendientes para su montaje y se decidi cambiar todos los componentes de inserci n a SMD de la etapa de control y separar la etapa de potencia del conjunto del mando alberg ndola en un m dulo aparte con disipadores conect ndola despu s con un cable de cuatro hilos creando as el prototipo final Figura 24 Ilustraci n placa de 16 Escuela Polit cnica Superior de Gand a Control de velocidad de un motor DC mediante la utilizaci n de un sensor magn tico y microcontrolador 2 7 Circuito impreso del prototipo Una vez realizado el esquem tico de todo el prototipo se ha procedido a dise ar el layout de la placa impresa con el programa Eagle PCB Design v6 1 La placa se ha dise ado con las dimensiones y forma precisas para poder introducirla exactamente dentro de una carcasa de pl stico comercial adecuada para este prop sito mando de Slot Figura 25 26 y 27 Los componentes que se han soldado en la etapa de control son la gran mayor a SMD por lo tanto las dimensiones de las pistas as como las anchuras de estas son de un tama o que la fabricaci
6. corriente continua de tal manera que se pueda ajustar la respuesta de aceleraci n y frenado del motor mediante cuatro par metros ajust ndose a las necesidades del usuario que en la aplicaci n final se utilizar para regular la respuesta a trav s de un sensor magn tico que actuar como acelerador y freno La transmisi n de potencia al motor se realizar mediante modulaci n por ancho de pulsos PWM siglas en ingl s pulse width modulation utilizando una etapa de potencia controlada por un microcontrolador PIC 1 1 Visi n general Uno de los juguetes que ha alcanzado gran popularidad en Espa a ha sido el Scalextric cuya denominaci n se ha generalizado utiliz ndola exclusivamente para dicho juego independientemente de quien sea el fabricante La historia de Scalextric se remonta al a o 1 952 en Inglaterra Por aqu l entonces exist a una peque a empresa dedicada a la fabricaci n de juguetes denominada MINIMODELS Esta firma reproduc a a escala objetos y utensilios cotidianos tales como una m quina de escribir entre otros Posteriormente surgi la idea de reproducir en miniatura coches vali ndose para ello de algunos modelos que entonces compet an en las carreras Maserati Autouni n etc Dichos coches estaban hechos de lat n con gran profusi n de detalles Por razones de marketing Minimodels decidi poner un nombre propio a sta gama de coches al objeto de diferenciarlos del resto de productos que fa
7. peso y evitando sobrecalentamientos por falta de refrigeraci n soportando as grandes corrientes y evitando la ruptura de componentes causadas por la temperatura ocasionada Todo ello se controlar mediante un microprocesador PIC 18F4520 que permitir guardar hasta cincuenta configuraciones diferentes ya que ning n mando hasta el momento lo ha permitido P F C Joan Escriv Arlandis 5 Escuela Polit cnica Superior de Gand a Control de velocidad de un motor DC mediante la utilizaci n de un sensor magn tico y microcontrolador 1 4 Organizaci n de los contenidos En el punto 1 se ha realizado una breve explicaci n de la historia evoluci n y funcionamiento en lo que se refiere a la aplicaci n final del presente proyecto a su vez se han expuesto las caracter sticas b sicas de la misma as como las ventajas de la tecnolog a empleada respecto a lo existente en el mercado En el punto 2 se presenta el prototipo del circuito que se divide en cinco partes e Conexi n de encoders y funcionamiento Interface visual LCD y su conexi n Sensor magn tico GMR del gatillo y acondicionamiento Etapa de potencia PWM Conexi n ICSP del microprocesador PIC y ensamblaje del prototipo En el punto 3 se describen las caracter sticas y las unidades funcionales del microprocesador PIC 18F4520 as como el diagrama de flujo que se utilizar para implementar el c digo en C para el correcto funcionamiento de todas las partes descritas
8. AAA CONTROL ENCODERS Activacion del puntero III VIII 1011 if RA1 0 Detecci n de pulsaci n del encoder 1 y activaci n de variables de puntero de configuraci n TMROON 1 for z 0 z lt 20000 Z 5 if RA1 1 switch pos1 case 0 enc2 enc3 enc4 0 encl1 1 pos4 pos2 pos3 0 pos1l 1 puntero 1 envialcd 0x80 indice TMROON 0 t 0 break case 1 enc1 0 pos1 0 puntero 0 TMROON 0 t 0 break if RA2 0 Detecci n de pulsaci n del encoder 2 y activaci n de variables de puntero de configuraci n for z 0 z lt 3500 z if RA2 1 switch pos2 case 0 enc1 0 enc3 0 enc4 0 enc2 1 pos1 0 pos4 0 pos3 0 pos2 1 puntero 2 envialcd 0x80 indice break case 1 enc2 0 pos2 0 puntero 0 break if RA3 0 Detecci n de pulsaci n del encoder 3 y activaci n de variables de puntero de configuraci n for z 0 z lt 3500 z if RA3 1 switch pos3 case 0 enc2 0 enc1 0 enc4 0 enc3 1 pos1 0 pos2 0 pos4 0 pos3 1 puntero 3 envialcd 0x80 indice break case 1 enc3 0 pos3 0 puntero 0 break if RA4 0 Detecci n de pulsaci n del encoder 4 y activaci n de variables de puntero de configuraci n for z 0 z lt 3500 z if RA4 1 switch pos4 C Projectel18f Mando Digital Slot 18f c case 0 enc2 0 enc3 0 enc1 0 enc4 1 pos1 0 pos2 0 pos3 0 pos4 1 puntero 4 envialcd 0x80 indice break case 1 enc4 0 pos4 0 puntero 0 brea
9. cil de ajustar incluyendo la regulaci n del freno aceleraci n y un antispin control de tracci n Dichas configuraciones se realizar n a trav s de encoders rotatorios que permite digitalmente un ajuste de las mismas m s preciso los encoders tienen la ventaja respecto a los potenci metros de no sufrir tanto desgaste mec nico influyendo a la larga en el ajuste tambi n tienen la ventaja que mientras el dispositivo est apagado estos controles no afectan a la configuraci n interna del mando evitando as un desajuste involuntario Como no se va a utilizar dichos potenci metros se incorporar una interfaz visual LCD Liquid Crystal Display que permitir tener todos los valores de ajuste de las configuraciones mencionadas anteriormente en pantalla con ello obtenemos una innovaci n ya que ning n mando o controlador existente en el mercado lleva esta pantalla Otra innovaci n m s para este tipo de aplicaci n es el control del gatillo acelerador que funciona con un sensor magn tico GMR Giant Magneto Resitance que comparado con los mandos que hay en el mercado este es el nico que funciona con sensor GMR utilizando los dem s sensores Hall o codificaci n ptica perdiendo resoluci n y precisi n respecto al GMR Tambi n se ha hecho una extracci n de la etapa de potencia capaz de controlar el motor de la placa principal acopl ndolo a una caja externa permitiendo el ahorro de espacio en el interior del mando
10. datosen 1023 100 ACC 3 if CCP gt CCP else 1023 1023 CCP datosen if AS gt 1 if ACCP lt CCP if As lt 10 else AS2 1 AS2 AS 10 if fas AS2 fas 0 ACCP ACCP 100 if ACCP gt CCP ACCP CCP Lectura del dato convertido Inicio nueva conversi n Si el dato que se ha adquirido del conversor A D es mayor que uno entra al PWM de aceleraci n desactiva el PWM de freno Si la opcci n de configuraci n ACC est activada mayor que 0 entra Incrementa el valor capturado dependiendo del valor de ACC aumentando exponencialmente la curva de aceleraci n Suma en la tercera proporci n del dato ACC el valor adquirido por datosen Si supera el m ximo valor asigna el m ximo valor posible Si ACC est desactivado a 0 no altera el valor de datosen Si la opci n de configuraci n AS est activada mayor que cero entra Esta opci n retarda el incremento del valor con repeticiones e incrementos peque os del valor del dato adquirido Si el dato anterior del CCP ACCP es menor que el actual CCP entra Si la opci n de configuraci n AS es menor que 10 entra Asignaci n del numero de incremento a sumar a AS2 Si AS es mayor que 10 asigna a AS2 el valor actual de AS partido por 10 Si fas es igual al valor de AS2 entra Inicializa fas a 0 Incrementa el valor anterior en 100 Si el anterior valor es mas grande que el
11. este prototipo se decidi montar y conectar todas ellas en una placa de entrenamiento para empezar con la programaci n y hacer pruebas con la etapa de potencia y los encoders rotatorios Figura 23 F igura 23 Ilustraci n de la placa de entrenamiento con PIC 16F877 y perif ricos en fase de prueba El programa en principio se dise para el microcontrolador que lleva integrada la placa de entrenamiento PIC16F877 pero se lleg a un punto que por el n mero de variables y el peso del programa en si este microcontrolador era insuficiente para este proyecto por lo cual se eligi el microprocesador 18F4520 que adem s de tener todas las funciones del anterior microcontrolador tiene una memoria de programa con mayor capacidad y un reloj interno configurable a frecuencias m s elevadas que las que se trabajaba en el anterior entrenamiento con PIC 18F4520 P F C Joan Escriv Arlandis A consecuencia del cambio del microcontrolador se dise una placa impresa para seguir con la programaci n del prototipo el dise o de esta placa se realiz con la forma y medidas para poderla incrustar y ajustar a la carcasa de pl stico donde se tiene que montar y para que en la placa final ya sea de las medidas precisas para el ensamblaje a todo ello situando gran cantidad de los componentes que se sab a con seguridad que se iban a montar para distribuir el espacio que se va a utilizar para el dise o de la placa impresa final Figura 24
12. interface de comunicaci n entre el PC y el microcontrolador como el PICkit 2 que se ha utilizado en este proyecto Figura 19 y 20 Cable USB Pro ramador Cable 5 linia PC gt CSP Chip Nuevo programa Interfaz de comunicaci n Mem ria de programa i PICkit2 PIC Figura 19 Programador USB PICkit 2 Figura 20 Diagrama de flujo de la programaci n del PIC Para el PIC que se ha empleado en este proyecto 19F4520 se ha preparado la conexi n de las se ales del programador PICkit 2 mediante pines que se han soldado a la misma placa del prototipo yendo directamente al microcontrolador seg n una tabla que se ha creado a partir del datasheet del propio microcontrolador Figura 21 y Figura 22 4 microprocesador Pines Funci n Pines Funci n 1 Vpp 18 Vpp Vdd 7 28 Vdd EEE EEE 2 3 Vss 6 29 Vss e 4 PGD 17 RB7 5 PGC 16 RB6 PIC 1814520 Figura 21 Esquema de conexi n entre el microprocesador y los pines de programaci n Figura 22 Tabla de pines para la programaci n P F C Joan Escriv Arlandis 15 Escuela Polit cnica Superior de Gand a Control de velocidad de un motor DC mediante la utilizaci n de un sensor magn tico y microcontrolador 2 6 Evoluci n del dise o del prototipo Teniendo en cuenta todas las partes que van a componer
13. le incrustar el im n de neodimio para la detecci n de posici n del sensor GMR A esta carcasa se le han perforado cuatro agujeros con el fin de sacar los encoders y revestirlos con un tap n de pl stico de diferentes colores para poder diferenciar las distintas funciones que realizan los encoders tambi n se le ha recortado parte de la tapa de pl stico de la carcasa para incrustarle la pantalla LCD La etapa de potencia se ha cerrado con una caja de pl stico comercial con el fin de proteger la placa impresa a continuaci n se han conectado las dos etapas entre s mediante un cable Ethernet UTP cat 5 y el conector DS con los tres pines de conexi n a la pista que r soldado con tres cables a la placa impresa de la etapa de potencia Figura 29 Figura 29 Ilustraci n del prototipo final ensamblado P F C Joan Escriv Arlandis 20 Escuela Polit cnica Superior de Gand a Control de velocidad de un motor DC mediante la utilizaci n de un sensor magn tico y microcontrolador 3 Microprocesador PIC 18F4520 y su programaci n En este punto del proyecto ya finalizado y testeado todo el circuito y conexiones del prototipo se han programado todas las funciones que son requeridas en el mismo y que est n integradas en el PIC para ello se utilizar el programa MPLAB IDE v 8 87 que es un compilador para programaci n en C siendo tambi n ensamblador a parte se ha instalado un pluggin en el programa MPLAB al objeto de poder
14. magn tico y microcontrolador e Interrupci n Timer 1 Inicio Lectura dato del convertidor A D Reinicio de conversi n A D Si No Des habilitaci n PWM2 Freno Configuraci n e inicio PWM acelerador Si Si Modificaci n Modificaci n del valor datoad del valor datoad Des habilitaci n PWM1 acelerador Configuraci n BRK e inicio PWM2 freno Si No Reconfiguraci n e inicio Timerl P F C Joan Escriv Arlandis 24 Escuela Polit cnica Superior de Gand a Control de velocidad de un motor DC mediante la utilizaci n de un sensor magn tico y microcontrolador e Interrupci n Puerto B RB4 1 Detecci n sentido de giro del encoder 1 No Modificaci n del valor Men y A S Detecci n sentido de giro del encoder 2 Modificaci n del valor A B Detecci n sentido de giro del encoder 3 Modificaci n del valor ACC Detecci n sentido de giro del encoder 4 Modificaci n del valor BRK Rehabilitaci n de Interrupci n PB P F C Joan Escriv Arlandis 25 Escuela Polit cnica Superior de Gand a Control de velocidad de un motor DC mediante la utilizaci n de un sensor magn tico y microcontrolador 4 Manual de usuario y configuraci n del prototipo Para que el prototipo funcione correctamente y no sufra ning n desperfecto se debe alimentar a una tensi n m nima de 8V y una m xima de 20V referida a masa en corriente continua Este
15. mem ria lo guarda C XProjectel8fiMando Digital Slot 18f c GIE 0 Protocolo de guardado en mem ria EEPROM seg n el datasheet del fabricante EEDATA BRK EEADR mempos 0x03 EECON2 0x55 EECON2 0xAA WR 1 GIE 1 e 0 Inicializa la variable e a 0 para volver a guardar los datos de configuraci n break default break void cargar unsigned char mempos Esta funci n carga los datos de configuraci n desde la posici n de mem ria EEPROM mempos EEADR mempos Lectura del primer dato de configuraci n AS RD 1 AS EEDATA EEADR mempos 1 Lectura del segundo dato de configuraci n AB RD 15 AB EEDATA EEADR mempos 2 Lectura del tercer dato de configuraci n ACC RD 15 ACC EEDATA EEADR mempos 3 Lectura del cuarto dato de configuraci n BRK RD 1 BRK EEDATA IVIVI VIII 1111117 INTERUUPCIONES AAA void interrupt mando void LANAI LLANON I VAATII EPROM EEINT VAALIA AAA AAA if EEIF EEIF 0 Interrupci n de lectura escritura de la mem ria EEPROM pone el flag de interrupci n a 0 10 IVIVII INIA IIS 17 TIMERL C XProjectel8fiMando Digital Slot 18f c freno accel antspin CONTROL PWM III III 111111111 if TMR11F 1 Interrupci n del Timer 1 para la adquisici n de datos del conversor operaci n y asignaci n para el PWM datoad ADRESH lt lt 8 ADRESL GO 1 if datoad gt 1 datosen datoad RC2 0 if ACC gt 1 CCP
16. retardar la entrega de potencia al motor evitando un derrape en pista pues a mayor n mero de A S mayor retardo de potencia e A B Automatic Brake Freno autom tico dicho par metro no ha sido implementado en el programa debido al nuevo reglamento de la ACS del 2013 en el que se proh be la utilizaci n de mandos con freno autom tico e ACC Acceleration Aceleraci n en este par metro se puede aumentar la respuesta de la entrega de potencia al motor disminuyendo el recorrido del gatillo ya que a mayor n mero de ACC menor ser el recorrido y mayor ser la respuesta en potencia e BRK Brake Freno este par metro es fundamental ya que sirve para regular la cantidad de freno que aplica al motor cuando el gatillo est en reposo pues a mayor n mero de BRK mayor ser el freno motor P F C Joan Escriv Arlandis 27 Escuela Polit cnica Superior de Gand a Control de velocidad de un motor DC mediante la utilizaci n de un sensor magn tico y microcontrolador Para poder modificar el valor de los par metros de configuraci n se tiene que pulsar el encoder que indique el par metro a modificar en el que aparecer un puntero que indicar el par metro seleccionado que mediante un giro a la derecha se subir el valor del par metro mientras que con un giro a la izquierda lo bajar el rango de los valores de los cuatro par metros de configuraci n oscila entre el O aparecer en el LCD como OFF y el 100 una v
17. un sensor magn tico y microcontrolador Cara Top Aon OVD ACC P F C Joan Escriv Arlandis 34 Escuela Polit cnica Superior de Gand a Control de velocidad de un motor DC mediante la utilizaci n de un sensor magn tico y microcontrolador Cara Bottom font OVD ACC P F C Joan Escriv Arlandis 35 Escuela Polit cnica Superior de Gand a C XProjectel8fiMando Digital Slot 18f c finclude lt pic18f4520 h gt a adimos la libreria del PIC a programar 18F4520 tinclude lt htc h gt a adimos la libreria de las funciones y nombres asignados a los puertos y registros del PIC tinclude C 1Projectel8f 11cd h a adimos la libreria de las funcionas que controlan el LCD con bus de datos a 4 bits por el puerto D const unsigned char indice A S A B Acc Brk Asignaci n de constantes tipo car cter para los indices y nevegaci n del men const unsigned char menu MENU MEMORIA const unsigned char guarda const unsigned char guarda2 const unsigned char carga Z CARGAR gt 5 const unsigned char carga2 CARGAR E ESPERE PORFAVOR MEMORIA NUM const unsigned char espera const unsigned char elije const unsigned char salir lt SALIR ue const unsigned char calibrado lt CALIBRADOR gt const unsigned char calibrado2 CALIBRADOR const unsigned char puntos const unsigned char apagado 0FF unsigned int y 0 x 0 z 0 f 0 asig
18. 30 9 33 20 10 41 10 11 53 12 58 S Recorrido gatillo 13 67 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 12131415 mm 14 74 20 15 79 Figura 15 Gr fica basada en la tabla Figura 14 Figura 14 Tabla de mediciones con el sensor Una vez obtenida la curva de la tensi n de salida del sensor GMR se ha procedido a dise ar un circuito acondicionador para la se al diferencial que este entrega dicha se al tiene que ser apta para que el convertidor A D incorporado en el PIC pueda convertir en su totalidad el rango de tensi n que el sensor entrega para ello dicha se al tiene que ser referida a masa y de un rango desde 0 062V hasta 4 93V Figura 16 El circuito acondicionador consta de dos amplificadores operacionales rail to rail esto significa que los rangos m nimo y m ximo de la tensi n de salida de ambos amplificadores operacionales sea pr cticamente la misma que la tensi n de su alimentaci n Dichos amplificadores est n integrados en un mismo Circuito Integrado concretamente se ha utilizado el LMV358SG 13 este Circuito Integrado tiene una tensi n de alimentaci n de hasta 5 5V por lo que facilita el montaje del circuito de acondicionamiento ya que el sensor as como todo el resto del sistema trabaja a una tensi n de 5V El primer amplificador operacional del circuito acondicionador est configurado como amplificador restador su funci n ser convertir la se al diferencial del sensor GMR a una tensi n referida a masa par
19. Gand a Control de velocidad de un motor DC mediante la utilizaci n de un sensor magn tico y microcontrolador 2 4 Etapa de potencia PWM Para poder controlar la potencia destinada al motor DC se va a utilizar la modulaci n por ancho de pulsos conocida como PWM pulse with modulation el PWM de una se al o fuente de energ a consiste en una t cnica en la que se modifica el ciclo de trabajo de una se al peri dica una senoidal o una cuadrada como en este caso ya sea para transmitir informaci n a trav s de un canal de comunicaciones o bien para controlar la cantidad de energ a que se env a a una carga motor DC como en este caso Figura 17 El ciclo de trabajo de una se al peri dica es el ancho relativo de su parte positiva en relaci n con el per odo Expresado matem ticamente D H Siendo D el ciclo de trabajo T el tiempo en que la funci n es positiva ancho del pulso T el per odo de la funci n V media Ov Y t V V media Ov t V V media Ov t ancho de pulso periodo Figura 17 Gr fica del funcionamiento del PWM seg n el ancho de pulso Para el presente prototipo es necesario la utilizaci n de dos se ales PWM distintas una se al para el control de potencia destinada al motor en un solo sentido de giro y la otra para poder controlar la cantidad de potencia en el freno del motor este freno del motor se realizar mediante un cortocircuito controlado en los bornes del mismo pr
20. NAL RURDUAL ome 1 ome SENSOR GMR EXPERIMENTAL sssr ao a 200 MICROCHIP PICISF4520 PT Cl MCU FLASH 8 BITS 1854520 TOFP44 sase 1 sme MIDAS MC21605DA6W SPTLY LCD 2 x 16 STN YLW GREEN B L SMM esse 1 ose INTERNATIONAL RECTIFIER IRF540ZPBF MOSFET N 100 364 T0 220 10e roe INTERNATIONAL RECTIFIER IRF9540NPBF MOSFET P 100V 23A 10 220 BE 108 STMICROELECTRONICS L7805ABP CI REG LDO 5v 14 T0220 os ose MULTICOMP MCRE000045 RESISTENCIA PEL CULA DE CARB N 125mW 4K7 oore o0e MULTICOMP MCRE000057 RESISTENCIA PEL CULA DE CARB N 125mW 47K oore ome VISHAY SFERNICE T93XB203K120 AJUSTABLE 22 VUELTAS 20K aa 1 one BI TECHNOLOGIES TT ELECTRONICS 67WRIOKLE TRIMMER S00MW oa 1 ose VISHAY SFERNICE TS3YAJO4KT20 AJUSTABLE 22 VUELTAS 100K are a ome FAIRCHILD SEMICONDUCTOR 1N4007 DIODE STANDARD 14 100v ose gt o30 ILLINOIS CAPACITOR 107CKHO25M CAPACITOR ALUM ELEC 1000F 25v onse gt ose VISHAY SPRAGUE 489D 106X0016C6VE3 CONDENSADOR TANTALIO 16V 10uF osre ose VISHAY SPRAGUE 1C10C061011100B CONDENSADOR 100PF 100v C06 one ore AVX 08051C104K4T2A CONDENSADOR 0805 X7R 100v 1009F ooe ooe MUETICOMP crans aca maa aO e a oe MULTICOMP CP AA15 1 CA TAPA ROJO S T 1 gt o0e MULTICOMP CP AA1S 7 CA TAPA BLANCO se a
21. UNIVERSIDAD POLITECNICA DE VALENCIA ESCUELA POLITECNICA SUPERIOR DE GANDIA I T Telecomunicaci n Sist Electr nicos UNIVERSIDAD Dn 5 val POLITECNICA Me DE VALENCIA ESCUELA POLITECNICA SUPERIOR DE GANDIA Control de velocidad de un motor DC mediante la utilizaci n de un sensor magn tico y microcontrolador TRABAJO FINAL DE CARRERA Autor es Joan Escriv Arlandis Director es Enrique Colomar Pous Jos Pelegr Sebasti GANDIA 2013 Indice General 1 Introducci n 1 1 Visi n general 1 2 Motivaci n 1 3 Objetivos 1 4 Organizaci n de los contenidos 2 Esquema del circuito impreso del prototipo 2 1 Conexi n de encoders y su funcionamiento 2 2 Interface visual LCD y su conexi n 2 3 Sensor GMR del gatillo y su acondicionamiento 2 4 Etapa de potencia PWM 2 5 Conexi n ICSP del microprocesador PIC 18F4520 2 6 Evoluci n del dise o del prototipo 2 7 Circuito impreso del prototipo 2 8 Ensamblaje del prototipo acabado 3 Microprocesador PIC 18F4520 y su programaci n 3 1 Unidades funcionales utilizadas en el PIC 18F4520 3 2 Diagrama de flujo del programa 4 Manual de usuario y configuraci n del prototipo 5 Bibliograf a 6 Anexos Control de velocidad de un motor DC mediante la utilizaci n de un sensor magn tico y microcontrolador 1 Introducci n Este proyecto presenta el dise o de un prototipo que permitir el control total de la transmisi n de potencia en un motor DC
22. a configurado a 4 bits con el fin de ahorrar un puerto en el microcontrolador La conexi n entre el LCD y el microcontrolador se ha realizado mediante un conector de pines para que se pueda desmontar la pantalla y poderla ensamblar en el prototipo siguiendo la tabla de conexiones de cada pin que nos suministra el fabricante del LCD Figura 10 se han conectado los pines necesarios al Puerto D del microcontrolador Figura 11 S mbolo Funci n Vss GND Vdd 5V VO Contraste RS Selecci n de Registro RDO R W Leer Escribir datos RD1 Figura 9 Ilustraci n del display LCD E Se al de Habilitaci n RD2 DB4 Linia bus de datos RD4 DB5 Linia bus de datos RD5 DB6 Linia bus de datos RD6 DB7 Linia bus de datos RD7 Figura 10 Tabla de pines de interconexi n entre el LCD y el microprocesador microprocesador PIC 18f4520 Figura 11 Esquema de conexi n del LCD y el microcontrolador P F C Joan Escriv Arlandis 9 Escuela Polit cnica Superior de Gand a Control de velocidad de un motor DC mediante la utilizaci n de un sensor magn tico y microcontrolador 2 3 Sensor GMR del gatillo y su acondicionamiento Esta parte del proyecto es muy importante e imprescindible para el funcionamiento de todo sistema pues el prototipo que se ha dise ado funciona en torno a un gatillo que ser el que determine la cantidad de po
23. a ello el valor de las resistencias que compone el circuito del primer amplificador operacional son del mismo valor R17 R18 R19 10K42 as la funci n de transferencia es Vol V V 1 P F C Joan Escriv Arlandis 11 Escuela Polit cnica Superior de Gand a Control de velocidad de un motor DC mediante la utilizaci n de un sensor magn tico y microcontrolador El segundo amplificador operacional tambi n est configurado para que funcione como amplificador restador la diferencia al anterior es que este s que amplificar la se al entregada por el primer amplificador operacional para que sea de los niveles de tensi n siendo aptas para la entrada del convertidor A D para ello se utilizar un potenci metro R23 10KQ que trabajar como divisor de tensi n entre O y 5V que ir conectada a la entrada negativa del operacional corrigiendo el offset de la se al si fuera necesario Una vez montado el proyecto tambi n se ha introducido otro potenci metro en la red de realimentaci n R22 100K 2 en serie con una resistencia R21 150KQ para poder regular la ganancia del amplificador operacional si fuera necesario una vez montado el proyecto siendo la funci n de transferencia Vo V V 5 Ro 10K0 1 150KO R22 Ro sensor GMR y acondicionamiento Figura 16 Esquema de conexi n del sensor GMR y su acondicionamiento P F C Joan Escriv Arlandis 12 Escuela Polit cnica Superior de
24. a posici n C8 del LCD envia_al_1lcd 1 valor_ccp 1000 0x30 Env a a la posici n C8 del LCD el valor envia_al_1cd 1 valor_ccp 1000 100 0x30 del convertidor A D envia_al_1lcd 1 valor_ccp 100 10 0x30 envia_al_lcd valor_ccp 10 0x30 s 1 while RAl 1 Si se viuelve a pulsar el encoder 1 sale del men u EF pmenu 1 Inicializaci n de la variable de selecci n de opciones del menu break case 3 Opcio n 3 salir envialcd 0x80 menu Env a al LCD cabecera menu envialcd 0xC0 salir Env a a la segunda linea del LCD la opci n salir if RA1 0 Si se pulsa el encoder 1 entra a la opci n for z 0 z lt 35000 z Bucle de espera envia_al_lcd 0 0x01 Borra el LCD s 1 pmenu 1 Inicializa variable de selecci n de opciones del men break default break l while s 0 Mientas la variable s sea 0 estar dentro del men s 0 Inicializaci n de variable s a 0 for z 0 z lt 20000 Z 5 bucle de espera envia_al_lcd 0 0x01 borra LCD enc1 0 Inicializaci n de variables de control de men puntero y timer a 0 pos1 0 puntero 0 pmenu 0 tt 0 t 0 TMROON 0 C XProjectel8fiMando Digital Slot 18f c 1 1 11 11111 1111111 GUARDADO DE PARAMETROS AUTOMATICO EN MEMORIA AAA AAA AAA AAA if y 500 Bucle contador de vueltas de programa a cada 500 vueltas aproximadamente 1 segundo guardar 0x00 Funci n de guardado en la posici n 00 d
25. a trav s del sistema el ctrico de la pista dicha corriente pasa de los ra les de la misma hasta el motor a trav s de unas trencillas Como consecuencia de la transmisi n de corriente al motor ste hace girar el eje del mismo que a su vez hace mover al coche a trav s del conjunto mec nico formado por el pi n la corona el eje las ruedas 2 Desaceleraci n Que consiste en la carencia de suministro de corriente al motor o bien en un menor suministro de corriente al ocasionado en la aceleraci n en cualquiera de los dos casos debido a la inercia del conjunto coche motor el veh culo tarda en desacelerar o detenerse Sin embargo mientras el coche se desplaza sin corriente o con menos corriente de la necesaria seg n el caso el motor deja de funcionar como tal pues al continuar girando por las ruedas pasa a funcionar como generador ya que se suministra menos corriente al motor de la que necesita para alcanzar su velocidad deseada por lo cual genera corriente en vez de ser absorbida Todo ello hace que aparezca una corriente en la pista generada por dicho motor que ahora funciona como generador la corriente generada se disipar cuando el motor quede girando a la velocidad correspondiente con la presi n a la que se est presionando el gatillo pasando un espacio de tiempo durante el cual el sistema vuelve al equilibrio ser entonces cuando el motor funcionar como tal dejando de hacerlo como generador 3 Frenado E
26. actual entra Asigna el valor actual al anterior 11 if TMR1H 0xD85 C XProjectel8fiMando Digital Slot 18f c fas CCP ACCP ACCP CCP valor_ccp CCP CCPR2L valor_ccp gt gt 2 CCP2CON valor_ccp lt lt 4 0x30 0x0F CCP1CON 0x005 datosen 0 filtro 0 datoad 0 datosen 0 valor_ccp 0 ACCP 05 CCP 0 RC1 0 if BRK 0 RC2 0 CCP2CON 0x00 CCP1CON 0Xx00 else if BRK 100 RC2 1 CCP2CON 0x00 else BRK2 100 BRK CCP2 1023 100 BRK2 valor_ccp2 CCP2 CCPR1L valor_ccp2 gt gt 2 CCP1CON valor_ccp2 lt lt 4 0x30 0x0F CCP2CON 0x00 Incrementa variable fas en 1 Si fas no es igual que AS2 asigna el mismo valor anterior al actual Asigna el valor actual al anterior Asignaci n del valor actual al PWM de aceleraci n Inicializaci n de variables a 0 Si el valor del dato que se ha adquirido del conversor A D es 0 entra al PWM de freno Inicializa todas las variable del PWM de aceleraci n a 0 Desactivaci n Si el dato de Si el dato de trabajar con Si el dato de del PWM de aceleraci n configuraci n BRK es 0 desactiva el PWM del freno configuraci n es el m ximo 100 el PWM del freno el m ximo ancho de pulso configuraci n es difirente a los dos anteriores calcula el valor del ancho de pulso en proporci n al dato de configuraci n BRK Asignaci n del valor del ancho de pulso del PWM del freno Reasignaci n del va
27. bricaban La escala en que se constru an los modelos era muy variable es decir que cada coche se fabricaba con un tama o diferente Por ello a la gama de coches se le denomin SCALEX Palabra compuesta por SCALE y la X que significa Escala desconocida El Sr Fred Francis due o de la empresa Minimodels y persona emprendedora tuvo la feliz idea de motorizar algunos de los coches El motor era muy curioso ya que estaba compuesto de un mecanismo de cuerda que se cargaba d ndole vueltas a las ruedas traseras El juguete tuvo tanto xito que Minimodels decidi probar con motores el ctricos Estos motores proced an de unos trenes el ctricos que por entonces fabricaba la empresa TRI ANG A Partir de ese momento la gama de coches SCALEX se convirti en SCALEXTRIC contracci n de las palabras SCALEX y ELECTRIC Pero la inventiva de Mr Francis no ten a l mite al poco tiempo incorpor a los coches una gu a con contactos y dise una pista en la que stos corr an a trav s de unos carriles que pose an unos contactos a ambos lados La palabra inglesa de stos carriles es SLOT es entonces cuando aparece la primera pista de Scalextric P F C Joan Escriv Arlandis 2 Escuela Polit cnica Superior de Gand a Control de velocidad de un motor DC mediante la utilizaci n de un sensor magn tico y microcontrolador El control de estos motores se realizaba con un mando o controlador Figura 1 que se conectaba con u
28. compilar optimizando el lenguaje C para la familia de los PIC 18F llamado HI TEC PICC 18 una vez tenemos el programa compilado y exportado en formato hex se ha instalado el programa PICkit 2 Programer v2 5 con el fin de poder utilizar el PICkit 2 grabando el programa en la memoria del microprocesador Figura 30 Figura 70 Ilustraci n de la programaci n del microcontrolador con Pickit 2 Programer P F C Joan Escriv Arlandis 21 Escuela Polit cnica Superior de Gand a Control de velocidad de un motor DC mediante la utilizaci n de un sensor magn tico y microcontrolador 3 1 Unidades funcionales utilizadas en el PIC 18F4520 Para este proyecto se ha utilizado el 90 de las unidades funcionales que nos indica el fabricante que tiene integrado el microcontrolador empleado PIC 18F4520 De todas las unidades funcionales e interrupciones del programa que integra dicho microcontrolador se han utilizado e Reloj interno configurado para que trabaje el microcontrolador a 4MHz e Interrupciones del Puerto B desde RB4 hasta RB7 configurando todo el puerto B como entradas para conectar los cuatro encoders que sirve para la detecci n del sentido de giro de estos encoders para ello han hecho falta dos entradas para cada uno una entrada para la interrupci n y la otra para la entrada digital Por ejem encoder n 1 la salida A del encoder se conectar a la entrada RBO y la salida B se conectar a la entrada RB4 e Funciones d
29. e lectura escritura de la memoria EEPROM utilizada para guardar y cargar hasta 50 de las distintas configuraciones que el usuario podr emplear adem s de la utilizada en ese momento que aunque se desconecte el sistema sin guardar dicha configuraci n no se borrar a para ello en el programa principal se ha programado un contador para que a una frecuencia de 1 Hz el programa guarde en la memoria EEPROM uno de los cuatro valores que contiene la configuraci n elegida por el usuario esta frecuencia tan baja es debido a que el tiempo de escritura es m s alto que el de lectura en el supuesto que se realizaran m s escrituras por segundo provocar a una ralentizaci n del programa principal por lo que a cada cuatro segundos se guardar a toda la configuraci n del usuario e Convertidor A D de 10 bits incorporado en el microcontrolador act a sobre el puerto A del mismo configurando el puerto A como entradas digitales excepto RAO que utiliza el canal O del convertidor como entrada anal gica cuya frecuencia de conversi n se ha programado con la interrupci n del Timer 1 e Timer 0 este temporizador se ha programado con el fin de detectar la pulsaci n continuada del pulsador del primer encoder durante cinco segundos entrando en el men de guardado y carga de las configuraciones del usuario e Timer 1 dicho temporizador estar programado para que produzca interrupciones a una frecuencia de 100Hz estas interrupciones sirven para ac
30. e los par metros de configuraci n y 0 Inicializaci n variable y del contador y while 1 repetici n de programa principal 1 1 1 ___ FUNCION LCD ARAS void envialcd unsigned char pos const unsigned char dato Esta funci n recibe la posici n de memoria pos y el dato tipo car cter para enviarla al LCD a trav s de la funci n envia_al_lcd de la librer a lcd h envia_al_1cd 0 pos Env a al LCD la instrucci n como posici n de escritura do Bucle para enviar todos los car cteres que contiene el dato envia_al_lcd 1 dato Env a el primer car cter de dato al LCD como dato dato while dato 0 Espera a que acabe de enviar al LCD todos los car cteres de dato 1 1 11 11111 1111111 FUNCIONES GUARDAR CARGAR void guardar unsigned char mempos if EEIF 0 switch e case 0 EEADR mempos RD 1 if EEDATA AS AAA AAA Esta funci n guarda los datos de configuraci n en la posici n de mem ria mempos Entra en la funci n si el flag de interrupci n de la EEPROM esta a 0 Elecci n seg n la variable e que controla que dato de configuraci n se est guardando Opci n 0 guarda en la posici n de mem ria mempos el primer dato de configuraci n AS Si el dato de configuraci n AS es diferente al que ya existe en mem ria lo guarda case 1 case 2 case 3 GIE 0 EEDATA AS EEADR mempos EECON2 0x555 EECON2 0xAA WR 1 GIE 1
31. en el punto 2 En el punto 4 se detalla el manual de usuario as como la configuraci n del prototipo En el punto 5 se relaciona toda la bibliograf a utilizada para la realizaci n del presente proyecto El punto 6 se adjunta todos los datasheets de los componentes m s importantes utilizados en el prototipo programa en C y el esquema de conexiones de todo el montaje como el layout P F C Joan Escriv Arlandis 6 Escuela Polit cnica Superior de Gand a Control de velocidad de un motor DC mediante la utilizaci n de un sensor magn tico y microcontrolador 2 Esquema del circuito impreso del prototipo Para poder realizar el circuito impreso del prototipo se ha dise ado el esquem tico con todos los componentes que se van a necesitar y conexiones entre ellos Figura 6 Para ello se ha trabajado con el programa de dise o de esquem ticos y Layouts denominado EAGLE PCB DESIGN v6 1 puesto que es f cil de utilizar r pido y posee una amplia librer a de componentes Etapa de potencia EEE AE pog L H i E Conexi n a Pista Conector standard DS Eh 5v GND al Panas y K x PWM2 da JAN ri Ima L Conexi n LCD y 7 microprocesador G PWM1 Pwm2 l sensor GMR y acondicionamiento AB AS ACC BRK Encoders de configuraci n Figura 6 Esquema de conexiones del prototipo completo P F C Joan Escriv Arlandis 7 Escue
32. ez aparezca en pantalla el valor deseado se volver a pulsar el encoder para que este quede fijo desapareciendo el puntero en el LCD Figura 35 Figura 35 Ilustraci n de los pasos para la modificaci n de par metros de configuraci n En el programa hay un men que se accede pulsando de 2 a 4 segundos el 1 encoder AS a estas opciones se acceder volviendo a pulsar una sola vez el mismo encoder El men est formado por cuatro opciones GUARDAR En la que el usuario puede guardar hasta 50 configuraciones distintas con el mismo encoder el usuario elegir desde el 1 hasta el 50 girando a la derecha subiendo y a la izquierda bajando el valor de la posici n de memoria a guardar la configuraci n del usuario pulsando otra vez el encoder empezar el proceso de guardado mostr ndonos en el LCD un aviso de ESPERE PORFAVOR con una barra de tarea cuando se haya acabado el proceso de guardado saldr directamente del men CARGAR En esta opci n el usuario puede cargar las 50 configuraciones que han sido guardadas en memoria con anterioridad con el mismo encoder el usuario elegir desde el 1 hasta el 50 girando a la derecha subiendo y a la izquierda bajando el valor de la posici n de memoria a cargar la configuraci n del usuario pulsando otra vez el encoder empezar el proceso de cargado mostr ndonos en el LCD un aviso de ESPERE PORFAVOR con una barra de tarea cuando se haya acabado el proceso de cargado
33. gn tico Figura 13 Ilustraci n del GMR y sus conexiones En este prototipo se ha utilizado un sensor GMR experimental que a n no se ha comercializado y por lo tanto no tenemos un datasheet que indique con exactitud todos los par metros y caracter sticas del mismo De la informaci n que hay disponible se ha obtenido el patillaje del componente para su conexi n sabiendo que la patilla 1 corresponde a la alimentaci n positiva mientras que la 3 es la negativa las patillas 2 y 4 corresponden a la salida de tensi n diferencial del sensor Figura 13 Conociendo todo ello se han realizado mediciones incrustando un im n de Neodimio en el extremo opuesto del gatillo y situando el sensor al punto de m ximo recorrido del gatillo de esta forma se han recogido las mediciones desde la posici n del gatillo en el punto de reposo hasta el tope m ximo haciendo una lectura a cada mil metro de recorrido alimentando el sensor a 5V obteni ndose una curva de respuesta a la que se ha extra do la funci n de transferencia Figura 14 y Figura 15 P F C Joan Escriv Arlandis 10 Escuela Polit cnica Superior de Gand a Control de velocidad de un motor DC mediante la utilizaci n de un sensor magn tico y microcontrolador Md loa Salida Sensor 0 0 mV 1 2 90 2 4 y 5 5324x 15 275 E gt A R 0 9559 70 4 10 5 14 6 17 50 7 22 40 mA 8 27
34. ialcd 0x80 indice break envia la cabecera de indices de configuraci n envia_al_lcd 0 0xC0 Borra en el LCD el valor de configuraci n AS en la posici n C0 if AS 0 fenvialcd 0xC0 apagado Muestra en el LCD el valor de configuraci n AS en la posici n C0 else envia_al_lcd 1 AS 100 0x30 sigue en la posicion donde se ha quedado si no asignamos posici n envia_al_lcd 1 AS 100 10 0x30 envia_al_lcd 1 AS 10 0x30 envia_al_lcd 0 0xC4 Borra en el LCD el valor de configuraci n AB en la posici n C4 if AB 0 envialcd 0xC4 apagado Muestra en el LCD el valor de configuraci n AB en la posici n C4 else envia_al_lcd 1 AB 100 0x30 envia_al_lcd 1 AB 100 10 0x30 envia_al_lcd 1 AB 10 0x30 5 envia_al_lcd 0 0xC8 Borra en el LCD el valor de configuraci n ACC en la posici n C8 if ACC 0 envialcd 0xC8 apagado Muestra en el LCD el valor de configuraci n ACC en la posici n C8 else envia_al_lcd 1 ACC 100 0x30 envia_al_lcd 1 ACC 100 10 0x30 envia_al_lcd 1 ACC 10 0x30 envia_al_lcd 0 0xCC Borra en el LCD el valor de configuraci n BRK en la posici n CC if BRK 0 envialcd 0xCC apagado Muestra en el LCD el valor de configuraci n ACC en la posici n CC else envia_al_lcd 1 BRK 100 0x30 C XProjectel8fiMando Digital Slot 18f c envia_al_1lcd 1 BRK 100 10 0x30 5 envia_al_1cd 1 BRK 10 0x30 5 AAA
35. ici n de el dato de RB5 y enc2 son igual a 1 entra a 1 entra para la variable men es a 2 entra para memoria a guardar la variable pos es a 0 y encl es igual a 1 entra 0 el sentido de giro del encoder es a la derecha 0 modificara el dato de configuraci n AS la variable de configuraci n AS es menor que 100 incrementa su valor en 1 modificar el valor del dato men que controlar las opciones del men menor que 3 incrementa su valor en 1 modificar el valor del dato pos que controlar el n mero de o cargar menor que 50 incrementa su valor en 1 enc2 es la variable que activa el pulsador del encoder 2 RA2 para modificaci n del dato de configuraci n RB1 es igual a 0 entra esta entrada es la segunda patilla del encoder que determina que sentido de giro es a la izquierda el dato de RB5 es igual RB1 es igual el dato de la variable de configuraci n AB es mayor que 0 decrementa su valor en 1 a 0 y enc2 es igual a 1 entra 0 el sentido de giro del encoder es a la derecha la variable de configuraci n AB es menor que 100 incrementa su valor en 1 enc3 es la variable que activa el pulsador del encoder 3 RA3 para la modificaci n del dato de configuraci n Si RB2 es igual a 0 entra esta entrada es la segunda patilla del encoder que determina que el sentido de giro es a la izquierda Si Si Si Si el dato de RB6 es igual RB2 es igual e
36. k VILLA UNIA AA LEVITIK MENU GUARDAR CARGAR CALIBRADOR SALIR IIIIII IIA III III ILI if tt 1 Condici n activada por el timer si se ha pulsado continuamente el encoder 1 RA1 envia_al_1cd 0 0x01 envialcd 0x80 menu pmenu 1 encl 1 while RA1 0 do switch men Borra LCD Env a al LCD la cabezera menu Iniciaci n variables del control de men Mientras no se vuelva a pulsar el encoder 1 RA1 no saldr del men while Selecci n de las opciones del men por el usuario con la variable men case 0 Opci n 0 guardar envialcd 0x80 menu Env a al LCD la cabecera men envialcd 0xC0 guarda Env a al LCD en la sefunda linea la opci n guardar if RA1 0 Si se pulsa el pulsador del encoder 1 entrar en la opci n guardar f for z 0 z lt 35000 z Bucle de espera if RAl 1 Reconocimiento de pulsaci n para entrar en la opci n guardar envia_al_lcd 0 0x01 Env a al LCD que borre pantalla do pmenu 2 envialcd 0x80 guarda2 Env a al LCD cabecera guarda2 envialcd 0xC0 elije Env a al LCD el n mero de la posici n de memora a guardar envia_al_1lcd 1 pos 100 10 0x30 envia_al_1lcd 1 pos 10 0x30 posm pos 4 s 1 jwhile RAl 1 Si se vuelve a pulsar el encoder 1 empieza el guardado de la configuraci n e 0 guardar posm Guarda la posici n de mem ria el primer dato e configuraci n while EEIF 1 Espera a
37. l dato de 14 la variable de configuraci n ACC es mayor que 0 decrementa su valor en 1 a 0 y enc3 es igual a 1 entra 0 el sentido de giro del encoder es a la derecha la variable de configuraci n ACC es menor que 100 incrementa su valor en 1 if RB7 1 8 enc4 1 if RB3 0 if BRK gt 0 BRK if RB7 0 amp amp enc4 1 RBIF 0 if RB3 0 if BRK lt 100 BRK C XProjectel8fiMando Digital Slot 18f c Si RB7 y enc4 son igual a 1 entra enc3 es la variable que activa el pulsador del encoder 4 RA4 para la modificaci n del dato de configuraci n Si RB3 es igual a 0 entra esta entrada es la segunda patilla del encoder que determina que el sentido de giro es a la izquierda Si el dato de Si RB7 es igual Si RB7 es igual la variable de configuraci n BRK es mayor que 0 decrementa su valor en 1 a 0 y enc4 es igual a 1 entra 0 el sentido de giro del encoder es a la derecha Si el dato de Inicializacion la variable de configuraci n BRK es menor que 100 incrementa su valor en 1 flag de interrupci n port ba 0 FIN DEL PROGRAMA 15 Presupuesto de los componente para la elaboraci n de una unidad COMPONENTES ELECTR NICOS PRECIO UD on PRECIO SOURNS PECII 4230F 50024 INCREMENTAL ENCODER ase a smee SOCOM TILI91 OPTOACOPLADOR ase gt ose STMICROELECTRONICS LMV358ID AMPLIFICADOR OPERACIO
38. l frenado consiste en consumir esa energ a generada por el motor durante la desaceleraci n lo m s r pidamente posible ya que cuanto mayor sea la demanda de energ a el ctrica por el generador mayor ser la inercia necesaria para que ste siga en movimiento Como la inercia es aproximadamente la misma siempre que desaceleremos si aumentamos la demanda de energ a el ctrica conseguiremos que el coche se detenga antes pues obligamos al generador a consumir m s movimiento para mantener esa energ a el ctrica La forma de incrementar la demanda de energ a el ctrica ser provocando un cortocircuito temporal en la pista Este cortocircuito temporal se puede controlar por medio de una resistencia variable de esta forma se conseguir un cortocircuito de menos intensidad todo ello implica que la energ a consumida en el cortocircuito sea menor y por tanto tambi n es menor el consumo de energ a cin tica es decir menos freno A partir de estos tipos de funcionamiento los diferentes fabricantes del este sector han desarrollado mandos electr nicos dichos mandos controlan el motor mediante modulaci n por ancho de pulsos PWM a trav s del microprocesador llevan ajustes de curva de aceleraci n y frenado modificables con opci n de guardado en memoria Figura 5 Figura 5 Mando digital comercializado en la actualidad P F C Joan Escriv Arlandis 4 Escuela Polit cnica Superior de Gand a Control de velocidad de un moto
39. l guardado en mem ria envia_al_1cd 0 0x01 Borra pantalla de LCD envialcd 0x80 espera Env a al LCD cabecera de espera envialcd 0xC0 puntos Env a al LCD barras de estado de guardado for z 0 z lt 15000 z Ciclo de espera guardar posm Guardar en mem ria el segundo dato en la posici n while EEIF 1 de mem ria anterior indicada case 1 case 2 C XProjectel8fiMando Digital Slot 18f c envialcd 0xC4 puntos for z 0 z lt 15000 Z 5 guardar posm while EEIF 1 envialcd 0xC8 puntos for z 0 z lt 15000 Z 5 guardar posm while EEIF 1 guardar posm envialcd 0xCC puntos for z 0 z lt 15000 Z 5 envia_al_1cd 0 0x01 Env a al LCD otro tramo de barras de estado Guarda el segundo dato de configuraci n Env a al LCD otro tramo de barras de estado Guarda el tercer dato de configuraci n Guarda el cuarto dato de configuraci n Env a al LCD el ultimo tramo de barras completando el guardado Borra el LCD pmenu 1 Inicializa la variable de seleccion de opciones del men break Opci n 1 cargar envialcd 0x80 menu Env a al LCD cabecera de men envialcd 0xC0 carga Env a ala segunda linea del LCD opci n de carga if RA1 0 Si se pulsa el encoder 1 entrara a la opcion cargar for z 0 z lt 35000 z Bucle de espera if RAl 1 Confirmaci n de la pulsaci n para entrar en opci n cargar envia_al_lcd 0 0x01
40. la Polit cnica Superior de Gand a Control de velocidad de un motor DC mediante la utilizaci n de un sensor magn tico y microcontrolador 2 1 Conexi n de encoders y su funcionamiento En este prototipo se ha optado por la utilizaci n de encoders rotativos ya que dichos componentes son muy simples de conectar e implementar en el PIC respecto a los potenci metros convencionales Una de las ventajas de utilizar encoders consiste en que en nuestra aplicaci n se utilizan cuatro controles que en el supuesto de emplear los potenci metros se tendr an que utilizar conversores A D para obtener el valor de cada potenci metro retardando en cada conversi n el programa en cambio con los encoders solamente hacen falta dos entradas digitales una para codificar el sentido de rotaci n y la otra para el pulsador Figura 7 En este caso como se van a utilizar cuatro controles Encoder Rotativo se conectar n los cuatro encoders en el Puerto B del A PIC para la detecci n de la rotaci n se conectar el e 4 pin 2 de cada encoder a la parte baja del Puerto B t B RBO RB1 RB2 RB3 y el pin 3 a la parte alta o 3 respectivamente RB4 RB5 RB6 RB7 Utilizando la interrupci n del Puerto B en el PIC se puede detectar que el encoder se ha utilizado en cada Mr momento as como la direcci n de giro a UN Tla En el circuito se conectar el pin 1 de cada encoder a e PJ a SV y los pines 2 y 3 a una resistencia de 10 KQa GND pa
41. lida configuraci n puerto A de entrada configuraci n y habilitaci n de interrupci n de lectura escritura EEPROM Configuraci n y habilitaci n de interrupciones Puerto B y Timer 0 RPULLUP OFF gt 0x80 ONN Configuraci n del convertidor A D a un canal anal gico del puerto A Canal 0 Configuraci n Timer 2 como PWM a 300MHz Configuraci n Timer 0 a 100Hz Habilitaci n sw interrupci n y configuraci n del Timer 1 a 100 MHz Deshabilitaci n de la interrupci n del convertidor A D Inicio de conversi n Desactivaci n de todos los flags de interrupci n CARGA MEMORIA INICIO AAA AAA AAA AAA Carga datos de configuraci n en la posici n de la memoria Configuraci n actual INICIO LCD ARAS Funci n para inicializar el LCD en lcd h envia_al_1cd 0 0x01 Funcion para borrar pantalla del LCD en lcd h do TMR1ON 1 Activaci n del Timer 1 para el inicio de conversi n A D 111 1111 111111111 CONTROL LCD E INDICADOR PUNTERO 1 1 1 111 11 11111 11111 C XProjectel8fiMando Digital Slot 18f c switch puntero este switch case envia al LCD un puntero para se alizar el par metro a modificar seg n el encoder que se ha pulsado case 1 envia_al_lcd 0 0x83 envia_al_lcd 1 0x7F break case 2 envia_al_lcd 0 0x87 envia_al_lcd 1 0x7F break case 3 envia_al_lcd 0 0x8B envia_al_lcd 1 0x7F break case 4 envia_al_lcd 0 0x8F envia_al_lcd 1 0x7F break default env
42. lor a temporizar 12 C XProjectel8fiMando Digital Slot 18f c TMR1L 0xF0 TMR1IF 0 Borrado de flag de interrupci n del Timer 1 TMR10N 1 Inicializaci n de temporizaci n del Timer 1 IIIII NIN III TIMER 0 CONTROL TIEMPO PULSACION ENCODER PUNTERO AAA AAA AAA AAA AAA if TMROIF Interrupci n del Timer 0 para el control del tiempo de pulsaci n del encoder 1 t 5 Incremento de variable t en 1 if t 50 Si t es igual a 50 entra if RA1 0 Si el pulsador del encoder 1 esta pulsado entra tt 1 Asignaci n de variable tt a 1 para acceder al men else t 0 Si el pulsador no se mantiene inicializa la variable t a 0 else TMROIF 0 Borrado de flag de interrupci n Timer 0 TMROON 1 Inicio de temporizaci n del Timer 0 _ INT PORT B CONTROL ROTACION ENCODERS AAA AAA if RBIF Si se activa el flag de interrupci n por cambio de nivel de las entradas RB4 RB5 RB6 o RB7 entra for z 0 z lt 40 Z 5 bucle de espera if RB4 1 6 encl 1 Si RB4 y encl son igual a 1 entra encl es la variable que activa el pulsador del encoder 1 RA1 para la modificaci n del dato de configuraci n if RBO 0 Si RBO es igual a 0 entra esta entrada es la segunda patilla del encoder que determina que el sentido de giro es a la izquierda if pmenu 0 Si pmenu es 0 entra esta variable determina en que punto del men se encuentra para que el mismo encoder modifique distintos dato
43. n de la placa impresa obliga a la utilizaci n de fresadora CNC Control Num rico por Computadora al igual que el contorno y perforaciones para los componentes para ello una vez finalizado el layout de la placa impresa se han extra do los ficheros GERBER de las coordenadas de las perforaciones y fresado de las pistas as como del contorno de la placa impresa Figura 28 Figura 25 Ilustraci n del layout final de la etapa de control y de potencia P F C Joan Escriv Arlandis 17 Escuela Polit cnica Superior de Gand a Control de velocidad de un motor DC mediante la utilizaci n de un sensor magn tico y microcontrolador Figura 27 Ilustraci n del layout final vista desde la cara bottom P F C Joan Escriv Arlandis Escuela Polit cnica Superior de Gand a Control de velocidad de un motor DC mediante la utilizaci n de un sensor magn tico y microcontrolador Figura 28 Ilustraci n de la placa impresa final fresada P F C Joan Escriv Arlandis 19 Escuela Polit cnica Superior de Gand a Control de velocidad de un motor DC mediante la utilizaci n de un sensor magn tico y microcontrolador 2 8 Ensamblaje del prototipo acabado Por ltimo para poder programar y probar el prototipo una vez se han tenido todos los componentes de las dos etapas soldados se montar n en la placa impresa de la etapa de control sobre la carcasa de pl stico que es de la marca PROFESSOR MOTOR al igual que el gatillo de nylon al que se
44. naci n de variables globales de programa unsigned int datoad 0 valor_ccp 0 valor_ccp2 0 CCP 0 CCP2 0 datosen 0 ACCP 0 RCCP 0 unsigned char AS 0 AS2 0 AB 0 ACC 0 BRK 0 BRK2 0 unsigned char encl1 0 enc2 0 enc3 0 enc4 0 pos1 0 pos2 0 pos3 0 pos4 0 puntero 0 e 0 t 0 men 0 pmenu 0 pos 1 posm 0 s 0 m 0 tt 0 fas 0 filtro 0 void envialcd unsigned char pos const unsigned char dato dato es el puntero de direccion de las tablas void guardar unsigned char mempos funci n para guardar datos de configuraci n en memoria EEPROM void cargar unsigned char mempos funci n para cargar datos de configuraci n desde la memoria EEPROM void main void inicio programa principal OSCTUNE 0x80 configuraci n reloj interno a 4MHz OSCCON 0x66 5 RCON 0x10 EECON1 0x005 configuracion lectura escritura eeprom TRISB 0xFF 5 configuraci n puerto B de entrada TRISD 0x00 configuraci n puerto D de salida T T ps SC 0x005 ISA 0x1F ps EEPGD 0 EEIE 1 WREN 1 INTCON 0xE8 INTCON2 0x00 ADCONO 0x01 ADCON1 0x0E ADCON2 0x86 T2CON 0x02 PR2 255 TMR20N 1 TOCON 0xC7 TMROL 61 TMR1IE 1 T1CON 0x00 TMR1H 0xD8 TMR1L 0xF0 TMR1ON 1 ADIE 0 GOo 1 EEIF 0 RBIF 0 TMROIF 0 ADIF 0 VELL ILLALLA cargar 0x00 111 1111 1111 11111 inicializar_lcd C Projectel18f Mando Digital Slot 18f c configuraci n puerto C de sa
45. nas bananas o conector seg n el fabricante entre la fuente de alimentaci n y la pista constaba de un pulsador que accionaba un reostato que seg n la profundidad de este pulsador variaba la resistencia del mismo y a su vez el voltaje suministrado a la pista haciendo la funci n de divisor de tensi n Figura 2 Figura 1 Mandos comercializados en el a o 1962 MANDO RESISTENCIA DEL MANDO j gt o x E a f RAILES DE LA PISTA _ ER ea CABLES DEL Je MANDO y Transformador Figura 2 Esquema de conexi n del mando sin freno Hoy en d a dichos mandos o controladores han evolucionado seg n las necesidades de los jugadores o pilotos son m s ergon micos pues su dise o ha cambiado adquiriendo forma de pistola Figura 3 e incorporando al control la posibilidad de frenado ya que en los anteriores no exist a Figura 4 Figura 3 Mando comercializado en el a o 1993 P F C Joan Escriv Arlandis MANDO l RESISTENCIA DEL MANDO MAXIMO MINIMO FRENO f RAILES DE LA PISTA Bar r i 5 CABLES DEL MANDO y e E E E Figura 4 Esquema de conexi n del mando con freno 3 Escuela Polit cnica Superior de Gand a Control de velocidad de un motor DC mediante la utilizaci n de un sensor magn tico y microcontrolador Con este ltimo control se logra que el motor funcione de tres formas distintas 1 Aceleraci n El motor recibe corriente
46. ovocando un consumo inmediato de la corriente generada por la bobina del motor cuando este est rodando por la energ a cin tica que genera el mismo movimiento del coche cuando est rodando por inercia este consumo inmediato de la corriente generada por el mismo motor provoca que la bobina del mismo se pare y como consecuencia todo el conjunto mec nico del coche se pare Una de las unidades funcionales que tiene el microprocesador que se va a utilizar Timer 2 tiene la posibilidad de generar estas dos se ales PWM a una frecuencia de 300Hz independientemente una de la otra teniendo disponibles en el microcontrolador la patilla RC1para la se al PWM1 y RC2 para la se al PWM2 respectivamente P F C Joan Escriv Arlandis 13 Escuela Polit cnica Superior de Gand a Control de velocidad de un motor DC mediante la utilizaci n de un sensor magn tico y microcontrolador Como la amplitud m xima en voltaje de las se ales PWM generadas por el microcontrolador no supera los 5V debiendo trabajar el motor DC a la tensi n suministrada al sistema completo por el usuario se ha dise ado una etapa de potencia la cual adaptar las se ales PWM generadas por el microcontrolador mediante dos optoacopladores TIL191 que gobernar n un semipuente en H con un transistor NPN IRF540 y con otro PNP IRF9540 actuando directamente sobre el motor a trav s del conector DS tambi n regular la tensi n suministrada por el usuario ajust ndola al valor de
47. prototipo equipa con el conector est ndar DS de tres pines solo se tendr que conectar a la caja de conexiones stop amp go del mismo fabricante DS Figura 31 Figura 31 Ilustraci n de la conexi n del prototipo a la caja de conexiones DS En el momento en que la caja de conexiones stop go active el suministro de corriente a la pista se encender la retroiluminaci n del LCD mostrando los nombres de los par metros de configuraci n en orden a los encoders en la primera l nea y en la segunda l nea muestra el valor anterior al apagado del prototipo de cada par metro de configuraci n indicando que el prototipo ya est en funcionamiento Figura 32 Figura 32 Ilustraci n del prototipo en funcionamiento P F C Joan Escriv Arlandis 26 Escuela Polit cnica Superior de Gand a Control de velocidad de un motor DC mediante la utilizaci n de un sensor magn tico y microcontrolador El sistema de control de aceleraci n y freno son muy sencillos pues se deber apretar el gatillo para acelerar y soltarlo para desacelerar o frenar gatillo en punto de reposo Figura 33 y 34 Figura 33 Ilustraci n de la acci n acelerador Figura 34 Ilustraci n de la acci n freno Las abreviaturas de los par metros de configuraci n que nos indica el LCD ayudan a recordar el significado y par metro a modificar sobre el encoder que se est accionando e A S AntiSpin Antiderrape este par metro sirve para
48. r DC mediante la utilizaci n de un sensor magn tico y microcontrolador 1 2 Motivaci n Como usuario de este juego o hobby se ha visto la necesidad de aumentar las prestaciones de los productos que ya hay comercializados incorporando configuraciones nuevas o incluso modificando o sustituyendo componentes por nuevas tecnolog as alternativas capaces de aumentar la precisi n y calidad del producto sin encarecerlo Esto se debe a que cada mando o controlador que hay en el mercado presenta unas configuraciones O prestaciones diferentes entre s y que no comparten con el resto de productos similares lo que los hace singulares debido a sus prestaciones y precio siendo para los usuarios una dif cil elecci n por lo que conlleva a una posible p rdida de dinero e inter s sobre este juego o hobby en el caso de no hacer una buena elecci n Por tanto el presente proyecto se centrar en agrupar los mejores ajustes componentes y configuraciones que se pueden realizar en esta aplicaci n obteniendo un producto completo con las mejores tecnolog as que existen hoy en d a en el mercado ofreciendo calidad y facilidad de uso de este producto al mismo coste 1 3 Objetivos En este proyecto tal como se ha comentado en el apartado anterior se centrar en la recopilaci n de las configuraciones esenciales para el control ptimo del motor y a su vez del coche con los componentes m s avanzados que existen hoy en d a y con una configuraci n f
49. ra generar las se ales en cuanto se accione Figura 7 Ilustraci n del encoder rotativo y su funcionamiento Figura 8 5 L T GND PWM1 i gt 4 PWM2 PIC 1814520 AAN AA AA AB A S ACC BRK Encoders de configuraci n Figura 8 Esquema de conexi n de los encoders al microprocesador P F C Joan Escriv Arlandis 8 Escuela Polit cnica Superior de Gand a Control de velocidad de un motor DC mediante la utilizaci n de un sensor magn tico y microcontrolador 2 2 Interface visual LCD y su conexi n La utilizaci n de una pantalla LCD en este prototipo es para que haga la funci n de interface visual entre el prototipo y el usuario este LCD no solo mostrar el valor de cada encoder que configurara el usuario en todo momento tambi n le ayudar a navegar por el men de configuraci n con el fin de poder guardar o cargar las configuraciones nuevas o ya guardadas anteriormente en la memoria El LCD que se ha utilizado es de 2 x 16 caracteres alfanum ricos con retro iluminaci n en color amarillo Figura 9 la tensi n de alimentaci n es de 5V con entrada VO entre O y 5V Para regular el contraste de los caracteres se puede configurar el bus de datos para que pueda trabajar con 4 u 8 bits en este caso se h
50. s if AS gt 0 AS Si el dato de la variable de configuraci n AS es mayor que 0 decrementa su valor en 1 if pmenu 1 Si pmenu es igual a 1 entra para modificar el valor del dato men que controlar las opciones del men if men gt 0 men Si el dato de la variable men es mayor que 0 decrementa el valor en 1 if pmenu 2 Si pmenu es igual a 2 entra para modificar el valor del dato pos que controlar el n mero de la posici n de memoria a guardar o cargar if pos gt 1 pos Si el dato de la variable pos es mayor que 0 decrementa el valor en 1 13 if RB4 0 encl 1 if RBO 0 if RB5 1 amp if RB1 if pmenu 0 if pmenu 1 if pmenu 2 amp enc2 1 0 if AB gt 0 AB if RB5 0 amp if RB1 if AB lt 100 AB amp enc2 1 0 if RB6 1 amp amp enc3 1 if RB2 if ACC gt 0 ACC if RB6 0 amp if RB2 if ACC lt 100 ACC s enc3 1 if AS lt 100 AS if men lt 3 men if pos lt 50 pos Si Si Si Si Si Si Si la Si Si la Si el Si Si Si Si Si RB6 y enc3 son igual a 1 entra C Projectel18f Mando Digital Slot 18f c RB4 es igual RBO es igual pmenu es igual el dato de pmenu es igual el dato de pmenu es igual pos
51. saldr directamente del men Figura 36 P F C Joan Escriv Arlandis 28 Escuela Polit cnica Superior de Gand a Control de velocidad de un motor DC mediante la utilizaci n de un sensor magn tico y microcontrolador F igura 36 Ilustraci n de los pasos para guardado y cargado de los par metros de configuraci n e CALIBRADOR Esta opci n sirve de ayuda tanto al fabricante como al usuario que le permite regular con exactitud la ganancia y el offset del circuito de acondicionamiento del sensor GMR que sirve para ajustar los niveles de tensi n aptos para el conversor A D con el fin de reconocer la posici n de todo el recorrido del gatillo En el LCD nos mostrar dos n meros de cuatro d gitos cada uno oscilando entre el 0000 y el 1023 10 bits el n mero de la derecha indica el valor del conversor A D que captura la posici n del gatillo este n mero debe ser 0000 cuando se encuentra en la posici n de reposo y 1023 cuando est en la posici n m xima que se pueda accionar si no fuera as se debe ajustar estos valores con los dos potenci metros que hay debajo del gatillo El n mero de la izquierda indica el valor de ancho de pulso en que est trabajando el PWM de aceleraci n dependiendo del valor del conversor A D este valor sirve para ayudar ajustar los par metros de configuraci n del usuario con m s exactitud pudiendo ver num ricamente la respuesta del programa seg n la posici n del gatillo Pulsando de nue
52. tencia que el usuario elegir accionando desde el punto de reposo freno hasta el tope de recorrido del gatillo m xima potencia del motor Para saber en todo momento la posici n del gatillo se ha elegido un sensor GMR Giant Magnetoresistance Effect Este tiene un efecto mec nico cu ntico que se observa en estructuras de pel cula delgada compuestas de capas alternadas ferromagn ticas y no magn ticas Se manifiesta en forma de una bajada significativa de la resistencia el ctrica observada bajo la aplicaci n de un campo magn tico externo cuando el campo es nulo las dos capas ferromagn ticas adyacentes tienen una magnetizaci n antiparalela ya que est n sometidas a un acoplamiento ferromagn tico d bil entre las capas Bajo el efecto de un campo magn tico externo las magnetizaciones respectivas de las dos capas se alinean cayendo la resistencia de la multicapa de manera s bita Los spines de los electrones de la sustancia no magn tica se alinean en igual n mero de manera paralela y antiparalela al campo magn tico aplicado y por tanto sufren un cambio de difusi n magn tica en una menor medida respecto a las capas ferromagn ticas que se magnetizan de forma paralela Figura 12 A R RE Fe 3nm Cr 1 8nm 80 Fe 3nm Cr 1 2nm Fe 3nm Cr 0 9nm J i i i l T f f I gt V Vol V Vo2 40 30 20 10 0 10 20 30 40 H kGauss Figura 12 Grafica del GMR en funci n del material y campo ma
53. tensi n que se necesite en cada parte del prototipo a trav s de tres reguladores de tensi n en cascada 7812 7809 7805 De esta forma se reparte la potencia consumida por los reguladores disipando mejor el calor Figura 18 Debido a la cantidad de calor disipada espacio y el peso total del conjunto se ha optado por separar esta etapa del sistema completo uni ndola a la etapa de control a trav s de un cable de 4 l neas en la que se le suministrar una tensi n referida a masa de 5V para la alimentaci n de todo el sistema con las otras dos l neas la etapa de control nos enviar las dos se ales PWM correspondientes al freno y al acelerador PWM1 y PWM2 Etapa de potencia tE A ES dik Conexi n a Pista Conector standard DS 5v GND PWM1 PWM2 E C Figura 18 Esquema de conexi n de la etapa de potencia P F C Joan Escriv Arlandis 14 Escuela Polit cnica Superior de Gand a Control de velocidad de un motor DC mediante la utilizaci n de un sensor magn tico y microcontrolador 2 5 Conexi n ICSP del microprocesador PIC 18F4520 Como la gran mayor a de microcontroladores PIC de la marca Microchip tienen incorporados un puerto ICSP In Circuit Serial Programming por tanto una vez que el prototipo se ha soldado y montado en la placa se podr programar a trav s de un bus de cinco l neas para ello se ha necesitado un
54. tivar el conversor A D recogiendo el dato capturado para la manipulaci n y asignaci n del dato a introducir al ancho de pulso del PWM e Timer 2 este timer tiene la ventaja de poder configurarse como temporizador comparador y PWM en este caso se ha configurado como PWM teniendo dos salidas independientes RC1 y RC2 siendo una para el freno y la otra para el acelerador este PWM se ha configurado para trabajar a una frecuencia de 300Hz teniendo una resoluci n de 10 bits de ciclo de trabajo facilitando la programaci n ya que se puede manipular el valor de ancho de pulso directamente desde el valor capturado en el convertidor A D P F C Joan Escriv Arlandis 22 Escuela Polit cnica Superior de Gand a Control de velocidad de un motor DC mediante la utilizaci n de un sensor magn tico y microcontrolador 3 2 Diagrama de flujo del programa e Programa principal Inicio Configuraci n In Out Configuraci n Int Lectura de EEPROM Configuraci n LCD Inicia conversi n A D Activaci n Timer 1 Indica en el LCD el ra par metro a modificar RA4 1 BRK A S ACC A B Modifica par metro elegido RA1 RA2 RA3 RA4 1 Men 0 Guardar Si Si P F C Joan Escriv Arlandis 23 Guarda par metros Carga par metros No No Men 2 Calibrar Si Si Si No E Si SD S Escuela Polit cnica Superior de Gand a Control de velocidad de un motor DC mediante la utilizaci n de un sensor
55. ut de la placa impresa e Cara Top e Cara Bottom Archivos en c digo C para la programaci n del microcontrontrolador 18F4520 e Programa escrito en c digo C para el PIC 18F4520 e Librer a lcd h utilizada en el programa Presupuesto e Presupuesto para la producci n de 100 unidades P F C Joan Escriv Arlandis 31 Escuela Polit cnica Superior de Gand a Control de velocidad de un motor DC mediante la utilizaci n de un sensor magn tico y microcontrolador Esquema de la etapa de control y de potencia Conexi n a Pista Conector standard DS E 4 E m ao po D T ER Lo 2 D La 3 14004 pr aos 2 D y 2074 222 EE 229 535 PGC z i a von VEP Dez DEG bes DBA E Baw RS Vss vo Vad sY 097 ugxeuon r UOIDEANSLUOO ap SIBpoou3 Dow 029718 Old JOpesa00 00 91LU ua Ipuooe yo Josuas oelueuo P F C Joan Escriv Arlandis 32 Escuela Polit cnica Superior de Gand a Control de velocidad de un motor DC mediante la utilizaci n de un sensor magn tico y microcontrolador Layout de la placa impresa is Nied S al i A FS NI IES RTS a a A 17 pom OVD ACC P F C Joan Escriv Arlandis 33 Escuela Polit cnica Superior de Gand a Control de velocidad de un motor DC mediante la utilizaci n de
56. vo el encoder el programa sale del men Figura 37 Figura 37 Ilustraci n del calibrado del sensor GMR e SALIR Esta opci n sirve para salir del men si se accede a l involuntariamente P F C Joan Escriv Arlandis 29 Escuela Polit cnica Superior de Gand a Control de velocidad de un motor DC mediante la utilizaci n de un sensor magn tico y microcontrolador 5 Bibliograf a e Electr nica de potencia circuitos dispositivos y aplicaciones Muhammad Harunur Rashid M xico etc Pearson Educaci n 2004 3 ed e Electr nica de potencia teor a y aplicaciones Jos Manuel Benavent Garc a Antonio Abell n Garc a Emilio Figueres Amor s Universidad Polit cnica de Valencia Valencia Universidad Polit cnica de Valencia D L 1999 e El lenguaje de programaci n C dise o e implementaci n de programas F lix Garc a Carballeira Jes s Carretero P rez Javier Fern ndez Mu oz Alejandro Calder n Mateos Madrid etc Pearson Educaci n 2002 e Fundamentos de programaci n en C Miguel Angel Vega Rodr guez Juan Manuel S nchez P rez C ceres Universidad de Extremadura D L 2003 e PicC an introduction to programming the microchip PIC in C Nigel Gardner Brookfield Bluebird Electronics 1998 e Embedded C programming and the microchip PIC Richard Barnett Larry O Cull Sarah Cox Clifton Park Thomson Delmar Learning cop 2004 e Advanced PIC microcontroller projects in C from USB to ZIGBEE with the 18F series

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