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Universidad de Costa Rica
Facultad de Ingeniería
Escuela de Ingeniería Eléctrica
IE-502 Proyecto Eléctrico
Desarrollo de un sistema de control y circuitos de
protección, arranque y paro para un conjunto
motor generador
Por:
Josué Rubén Chaves García
Ciudad Universitaria Rodrigo Facio
Julio del 2011
Desarrollo de un sistema de control y circuitos de
protección, arranque y paro para un conjunto
motor generador
Por:
Josué Rubén Chaves García
Sometido a la Escuela de Ingeniería Eléctrica
de la Facultad de Ingeniería
de la Universidad de Costa Rica
como requisito parcial para optar por el grado de:
BACHILLER EN INGENIERÍA ELÉCTRICA
Aprobado por el Tribunal:
______________________________
Ing. Mauricio Espinoza
Profesor Guía
____________________________
____________________________
Ing. Oscar Núñez
Ing. Marvin Segura
Profesor lector
Profesor lector
ii
DEDICATORIA
A Dios por regalarme salud y empuje estos años de estudio.
A mis padres, Rubén y Pilar, por enseñarme a soñar y apoyarme incondicionalmente a lo
largo de esta experiencia en la universidad.
A todos mis seres queridos, gracias por creer en mi persona.
J.R.C.G.
iii
RECONOCIMIENTOS
Un reconocimiento a mi profesor guía, Mauricio Espinosa, por toda la ayuda brindada
en este trabajo, por ser una persona amable, solidaria y paciente durante la confección de
este proyecto. Además de ser el diseñador y autor del controlador diseñado en LabVIEW TM
que se utilizo en el proyecto.
Al profesor Víctor Alfaro, por su ayuda y porque fue el autor del programa para
identificación de modelos de orden reducido, id123cv25e, que se utilizo en repetidas veces
en el proyecto.
Al profesor Oscar Núñez, y al ingeniero Marvin Segura, que hicieron posible que la
escuela de ingeniería eléctrica obtuviera el equipo que se utilizó en este trabajo.
iv
ÍNDICE GENERAL
ÍNDICE DE FIGURAS ...................................................................................................... VI
ÍNDICE DE TABLAS ...................................................................................................... VII
NOMENCLATURA ........................................................................................................ VIII
RESUMEN .......................................................................................................................... IX
CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN ................................................................................... 1
1.1 OBJETIVOS ....................................................................................................................... 2
1.1.1 Objetivo general ................................................................................................... 2
1.1.2 Objetivos específicos ............................................................................................ 2
1.2 METODOLOGÍA ................................................................................................................ 3
CAPÍTULO 2: DESARROLLO TEÓRICO ................................................................... 4
2.1 MOTORES DE CORRIENTE DIRECTA ................................................................................... 4
2.1.1 Principio de funcionamiento ................................................................................. 4
2.1.2 Control por armadura de motores de corriente directa ......................................... 6
2.2 ACTUADOR LEESON® MODELO 174102 ......................................................................... 7
2.3 TARJETA DE ADQUISICIÓN DE DATOS NI-6062E ............................................................. 11
CAPÍTULO 3: IMPLEMENTACIÓN .......................................................................... 13
3.1 CIRCUITOS DE PROTECCIÓN............................................................................................ 14
3.2 CIRCUITOS DE ARRANQUE Y PARO.................................................................................. 15
3.3 DESARROLLO DEL SISTEMA DE CONTROL ....................................................................... 15
3.3.1 Circuito de protección por opto acople............................................................... 16
3.3.2 Interfaz LabVIEWTM y tarjeta de adquisición .................................................... 19
3.3.3 Motor DC ............................................................................................................ 21
3.3.4 Tacómetro ........................................................................................................... 21
CAPÍTULO 4: PRUEBAS EXPERIMENTALES........................................................ 22
4.1 CARACTERÍSTICAS DINÁMICAS Y ESTÁTICAS DEL CONJUNTO MOTOR GENERADOR......... 22
4.2 ESTUDIO DEL SISTEMA DE CONTROL .............................................................................. 27
CAPÍTULO 5: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .................................. 35
5.1 CONCLUSIONES .............................................................................................................. 35
5.2 RECOMENDACIONES....................................................................................................... 35
BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................ 37
APÉNDICES ....................................................................................................................... 39
MANUAL DE USUARIO .................................................................................................. 39
v
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 2. 1 Modelo del motor de corriente directa ................................................................. 5
Figura 2. 2 Actuador LEESON® modelo 174102 .................................................................. 7
Figura 2. 3 Terminales de control del LEESON® modelo 174102 ........................................ 8
Figura 2. 4 Diagrama de conexión del actuador LEESON® .................................................. 9
Figura 2. 5 Potenciómetros de variación de parámetros ....................................................... 10
Figura 2. 6 Recomendaciones para la calibración de los potenciómetros ............................ 11
Figura 2. 7 "Pinout" de la tarjeta 6062E ............................................................................... 12
Figura 3. 1 Antes y después del mantenimiento al cableado ................................................ 13
Figura 3. 2 Antes y después de la colocación del controlador LEESON® y
circuito de protección .................................................................................... 14
Figura 3. 3 Ciclo de control del conjunto motor generador.................................................. 16
Figura 3. 4 Circuito de conexión entre la tarjeta y el actuador ............................................. 17
Figura 3. 5 Simulación de la tensión en S2 con un 50% de ancho de pulso ........................ 18
Figura 3. 6 Simulación de la tensión en S2 con un 100% de ancho de pulso ...................... 18
Figura 3. 7 Curva estática del circuito del opto acople ........................................................ 19
Figura 3. 8 Pantalla de usuario de la interfaz de LabVIEW® ............................................... 20
Figura 4. 1 Curva estática del conjunto motor generador..................................................... 22
Figura 4. 2 Comparación de curvas estáticas del conjunto motor generador ....................... 23
Figura 4. 3 Curva de reacción del conjunto motor generador .............................................. 24
Figura 4. 4 Modelos calculados con el programa de identificación ..................................... 25
Figura 4. 5 Respuesta del modelo de mejor ajuste ............................................................... 25
Figura 4. 6 Curva de reacción del sistema desacelerando .................................................... 26
Figura 4. 7 Modelo PDMTM de la desaceleración del conjunto motor generador .............. 27
Figura 4. 8 Respuesta ascendente a lazo cerrado del conjunto motor generador ................. 30
Figura 4. 9 Respuesta descendente a lazo cerrado del conjunto motor generador ............... 31
Figura 4. 10 Diagrama de bloques del sistema completo a lazo cerrado .............................. 31
Figura 4. 11 Simulación en MatLab del sistema a lazo cerrado ........................................... 32
Figura 4. 12 Reacción del sistema a lazo cerrado ante perturbaciones ................................ 34
Figura M. 1 Diagrama de conexiones del actuador LEESON .............................................. 39
Figura M. 2 Conexión correcta del circuito de opto acople con el actuador
LEESON ....................................................................................................... 40
Figura M. 3 Interfaz Legacy pantalla de usuario .................................................................. 41
Figura M. 4 Interfaz Legacy parámetros del controlador ..................................................... 41
Figura M. 5 Interfaz Legacy ajuste del sensor...................................................................... 42
Figura M. 6 Interfaz Legacy ajuste de CO y SP ................................................................... 42
Figura M. 7 Pinout de la tarjeta DAQCard-6062E ............................................................... 43
vi
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 3. 1 Datos de interés del conjunto motor generador ................................................... 14
Tabla 4. 1 Coeficientes de sincronización de Méndez para un PI de dos grados
de libertad...................................................................................................... 29
Tabla 4. 2 Parámetros de sincronización del controlador PI de dos grados de
libertad .......................................................................................................... 30
Tabla 4. 3 Reacción del conjunto motor generador real ....................................................... 33
Tabla 4. 4 Reacción del sistema simulado............................................................................ 33
Tabla 4. 5 Similitudes del sistema real y el simulado .......................................................... 34
vii
NOMENCLATURA
RPM revoluciones por minuto
n
velocidad de rotación en revoluciones por minuto
Ia
corriente de armadura en amperes
Et
tensión en terminales en volt
K
constante constructiva del motor
θ
flujo magnético del devanado de campo
Ri
resistencia de armadura en ohm
Li
inductancia de armadura en henrios
Pa(s) función de transferencia de la aceleración del motor
Pd(s) función de transferencia de la desaceleración del motor
Pp(s) función de transferencia promedio del motor
NEC código eléctrico nacional
PDMTM modelo de polo doble mas tiempo muerto
IAE integral del error absoluto
Ms
margen de sensibilidad
τ0
tiempo muerto normalizado
Kp
ganancia de la planta
L
tiempo muerto
T
constante de tiempo al 63,2%
α
relación entre constantes de tiempo dominantes
Kc
ganancia del controlador
Ti
tiempo integral
PID proporcional integral derivativo
AO salida analógica
AI
entrada analógica
viii
RESUMEN
El proyecto consistió principalmente en la confección de un sistema de control
mediante software para el conjunto motor generador, también se diseñaron e instalaron los
circuitos necesarios para que el sistema de control y el conjunto motor generador
funcionaran de la manera correcta
El trabajo se realizó en su mayoría en el laboratorio de control, en este laboratorio se
le dio mantenimiento al conjunto motor generador, al mismo tiempo se le instalaron los
circuitos de protección, arranque y paro al conjunto motor generador. Una vez que se pudo
manipular de forma segura el equipo, se implementó el sistema de control con sus
respectivos circuitos de protección; el sistema de control consta de una interfaz diseñada en
trabajos anteriores en el software LabVIEWTM, un actuador marca LEESON®, una tarjeta
de adquisición de datos modelo NI-6062E, un tacómetro presente en el conjunto motor
generador y un circuito que posee un opto acople; este circuito óptico es fundamental para
separar la sección de control del sistema de la sección de potencia del sistema.
Para lograr un control óptimo del conjunto motor generador primero se realizaron
pruebas al sistema a lazo abierto, se hizo un estudio estático del sistema mediante un
programa realizado en LabVIEWTM y la tarjeta de adquisición de datos, luego con este
mismo programa y la tarjeta se hicieron pruebas dinámicas, tanto para escalones negativos
como positivos en la entrada de la planta. Con los estudios realizados, se calculó un modelo
promedio de la planta, con el mismo se sintonizó el controlador y se documentaron las
pruebas del servo control y del control regulatorio del conjunto motor generador a lazo
cerrado. En el momento de validar los estudios, se compararon los resultados obtenidos en
el laboratorio con los resultados obtenidos en programas de simulación como MATLABTM.
En el proyecto se logró recuperar un equipo que estaba en abandono, haciéndolo fácil
y seguro de operar. Además de ser un equipo seguro y gracias a los estudios exhaustivos de
lazo abierto y lazo cerrado que se hicieron, se puede afirmar que el sistema será estable y
podrá ser utilizado por generaciones posteriores, ya sea en proyectos de graduación futuros
o en cursos impartidos por la escuela de ingeniería eléctrica como por ejemplo el curso de
laboratorio de sistemas de control.
ix
Capítulo 1: Introducción
El presente proyecto de investigación pretende indagar acerca del control automático,
más detalladamente el control automático por medio de software y de la electrónica de
potencia que es necesaria para controlar la velocidad de un conjunto motor generador, lo
cual concretamente implica el desarrollo integral de un sistema de control y circuitos de
protección, arranque y paro para dicho conjunto.
Para desarrollar un sistema de control de este tipo, es indispensable conocer los
parámetros dinámicos y estáticos del conjunto motor generador. Adicionalmente, encontrar
una forma eficiente para el control de velocidad de un motor de corriente directa,
específicamente el uso de un variador de velocidad que se pueda controlar por tensión.
Además, implementar los componentes que se necesitan para los circuitos de protección,
arranque y paro del conjunto motor generador estudiado.
Por otra parte, la relevancia de este proyecto es trabajar en el conjunto motor
generador, logrando así, la recuperación del mismo debido a su anterior estado de
abandono, el equipo es muy valioso y se puede utilizar en proyectos y cursos futuros.
También, al realizar el control del conjunto motor generador por medio de software se está
innovando y observando como al mezclar equipos de potencia con software se pueden
recuperar estos equipos aunque los mismos tengan años de antigüedad. Además, al utilizar
el software LabVIEWTM y la tarjeta de adquisición de datos NI-6062E se usaron al máximo
los recursos que posee la escuela de ingeniería eléctrica y de esta manera se produjeron
conclusiones útiles para futuras generaciones.
Finalmente, el proyecto de investigación se realizó mediante el estudio detallado de
los parámetros dinámicos y estáticos del conjunto motor generador con un variador de
velocidad implementado, así se sincronizó el hardware (conjunto motor generador y
variador de velocidad) con el software adquirido que se diseño en un proyecto anterior en el
programa LabVIEWTM.
1
1.1 Objetivos
1.1.1 Objetivo general
 Implementar un sistema de control para un conjunto motor generador, y desarrollar
los circuitos necesarios para su protección y procedimientos de arranque y paro.
1.1.2 Objetivos específicos
 Investigar las principales características de los rectificadores monofásicos controlados
por modulación de ancho de pulso a base de tiristores, para el control de motores de
corriente directa.
 Describir el funcionamiento de los motores de corriente directa controlados por
armadura.
 Determinar el estado actual de los circuitos de protección del conjunto motor
generador y realizar modificaciones de ser necesario.
 Implementar los circuitos necesarios para una adecuada operación de arranque y paro
del conjunto motor generador.
 Determinar las características dinámicas y estáticas del sistema motor generador
utilizando la tarjeta NI-6062E y un controlador de dos grados de libertad elaborado en
LabVIEW™.
 Desarrollar un sistema de control para controlar la velocidad del conjunto motor
generador mediante una interfaz desarrolla en LabVIEW™ que muestre las variables
de interés.
 Elaborar un manual de usuario donde se muestren las principales características del
sistema de control, los circuitos de protección y el procedimiento para hacer
funcionar el sistema.
2
1.2 Metodología
Para el desarrollo óptimo de todos los objetivos del trabajo, se realizó el diseño por
partes y así se fue probando el equipo que se encuentra ya implementado en el conjunto
motor generador.
Primeramente, se hizo una investigación bibliográfica para comprender a cabalidad el
funcionamiento del motor de corriente directa, además de los parámetros que se le deben
variar al controlador para hacer la manipulación de velocidad deseada. Para el control de
velocidad se utilizó un variador de velocidad marca LEESON® modelo 174102.
Seguido se implementó un circuito de protección (basado en el Código Eléctrico
Nacional, N.E.C. por sus siglas en inglés, del año 2008), además de un circuito de arranque
y paro para el motor de corriente directa, así se pudo controlar y proteger el equipo en las
pruebas que se le realizaron al motor; estos ensayos se hicieron para estudiar las
características dinámicas y estáticas del conjunto motor generador.
Ahora, cuando se obtuvieron las características estáticas y dinámicas del conjunto
motor generador con la tarjeta de adquisición de datos NI-6062E, se utilizó un controlador
PID de dos grados de libertad previamente diseñado en un proyecto anterior, este trabajo se
hizo utilizando el software LabVIEWTM.
Teniendo los circuitos de protección, arranque y paro más el controlador, se puso en
marcha el sistema completo; agregándole carga resistiva al generador se produjo la
perturbación que se debe controlar. Así se hicieron varias pruebas de puesta en marcha y
sus respectivos ajustes.
3
Capítulo 2: Desarrollo teórico
Para comprender el estudio se debe primero abundar en los detalles teóricos que se
necesitaron en el proyecto. Este estudio se divide en el control automático, la electrónica de
potencia y el funcionamiento de las máquinas eléctricas de corriente directa.
2.1 Motores de corriente directa
2.1.1 Principio de funcionamiento
El motor de corriente directa es una máquina que convierte la energía eléctrica en
energía mecánica. Como su nombre lo indica, la máquina de corriente directa necesita una
corriente con componente constante para poder trabajar correctamente. Esta máquina utiliza
la corriente directa para generar campos magnéticos constantes, tanto en el rotor como en el
estator, que tratan de alinearse sin conseguirlo debido a un interruptor mecánico presente en
el rotor de la máquina, produciendo así el movimiento rotativo [6] [7].
Para un análisis adecuado se necesita modelar la máquina de corriente directa,
entonces el primer paso para modelar la maquina es escoger su conexión, en este caso se
escoge la conexión con excitatriz independiente debido a que esta conexión es la presente
en el conjunto motor generador que se va a trabajar. Ahora, el circuito equivalente se puede
ver en la Figura 2. 1, en la cual se distinguen el devanado de campo (ubicado en el sector
izquierdo de la imagen, este devanado proporciona un campo magnético constante que
depende de la corriente que se le inyecte al circuito) y el de armadura (que en el caso del
motor de corriente directa es el rotor).
En el modelo, tanto en el devanado de campo como en el devanado armadura se
observan resistencias, estas modelan las pérdidas que se generan por el paso de corriente
por los cables de cobre que posee el arrollado; también la inductancia presente en la bobina
de excitación representa el campo magnético constante que se genera en este devanado, por
otro lado la bobina presente en el circuito de armadura representa el campo magnético que
depende de la corriente de armadura [5] [6].
4
Figura 2. 1 Modelo del motor de corriente directa
En el modelo de la Figura 2. 1, Ei es la fuerza contraelectromotriz del motor, esta
responde como se ve en la ecuación 2.1.
(2.1)
Donde:
Ei es la fuerza contraelectromotriz
K es una constante constructiva del motor
θ es el flujo magnético del devanado de campo
n es la velocidad en RPM
La ecuación 2.1 deja en evidencia como Ei depende del campo magnético de la
excitatriz como de la velocidad, si se deja el campo magnético constante (así trabaja el
conjunto motor generador) Ei solo dependerá de la velocidad, esta varía según la carga que
se le imponga al eje del motor, así que para ver el comportamiento dinámico de un motor
de corriente directa basta con ver cómo se comporta Ei [6] [7]. Para esto se estudia la
corriente de armadura. La cual cumple que:
(2.2)
Donde:
Ia es la corriente de armadura en amperios
5
Ri es la resistencia de armadura en ohm
Et es la tensión en terminales en volts
Ei es la fuerza contraelectromotriz
Li es la inductancia de armadura en henrios
2.1.2 Control por armadura de motores de corriente directa
Controlando el nivel de tensión en la armadura se puede cambiar la velocidad de un
motor de corriente directa [5]. Si se toman las ecuaciones 2.1 y 2.2 y se igualan se puede
despejar el valor de velocidad.
(2.3)
Donde:
n es la velocidad de rotación en RPM
Ia es la corriente de armadura en amperes
Et es la tensión en terminales en volt
K es la constante constructiva del motor
θ es el flujo magnético del devanado de campo
Ri es la resistencia de armadura en ohm
Li es la inductancia de armadura en henrios
Se rescata de la ecuación 2.3 que la velocidad de rotación es directamente
proporcional a la tensión de armadura y al cambio en al corriente de armadura, esto debido
a que el flujo magnético de campo, en la conexión independiente, no cambia porque este
depende de una fuente separada a la de alimentación. Entonces, si se varía la tensión de
armadura, se obtiene como resultado estable un aumento o una disminución en la velocidad
de rotación del motor de corriente directa, este aumento o disminución de la velocidad
tendrá una aceleración o desaceleración proporcional al cambio de la corriente de armadura
[5].
6
2.2 Actuador LEESON® modelo 174102
El sistema de control se basa en el controlador de velocidad LEESON® (Figura 2. 2),
este equipo posee muchas ventajas sobre el circuito rectificador controlado por ancho de
pulso basado en tiristores que tenía el conjunto motor generador en un principio.
Figura 2. 2 Actuador LEESON® modelo 174102
Las ventajas más importantes son:
1. El equipo LEESON® posee circuito de arranque y paro, al ser de fabricación masiva
su electrónica es más estable y robusta.
2. Usándolo adecuadamente evita grandes picos de corriente a la hora del arranque del
motor.
3. Se encuentra encapsulado y debidamente conectado a tierra (haciendo que su
manipulación sea segura).
4. Posee la capacidad de trabajar como actuador para controlar la tensión de armadura
del motor y así controlar la velocidad del motor de corriente directa. Funcionando
como actuador se debe conectar una señal de 0 volts a 1.1 volts en las terminales de
control S1 y S2, tomando S1 como referencia (véase Figura 2. 3).
7
Figura 2. 3 Terminales de control del LEESON® modelo 174102
El actuador LEESON® posee la capacidad de trabajar tanto a 115VAC como a
230VAC esto depende del modo de conexión del mismo, en la Figura 2. 4 se pueden ver los
diferentes modos de conexión de la alimentación del actuador. En este proyecto se usa la
conexión de 115VAC, sabiendo esto, se tiene que la tensión de armadura del motor (tensión
que existe entre las terminales A1 y A2) variará de 0 a 90V de corriente directa según sea la
señal de control, la tensión de campo (tensión entre las terminales F1 y F2) será constante
con una magnitud de 100V de corriente directa, la corriente limite que puede soportar el
aparato en la salida de armadura es de 10A, además el rango de potencia de los motores que
soporta el equipo LEESON®, cuando está conectado a 115VAC de alimentación, es de 1/8
hasta 1 caballo de fuerza [10].
8
Figura 2. 4 Diagrama de conexión del actuador LEESON®
También el actuador posee diferentes potenciómetros que limitan el torque, la
velocidad máxima, la velocidad mínima, la aceleración, la desaceleración y el componente
RC del motor que se va a controlar. En la Figura 2. 5 se ven estos potenciómetros. La
calibración de estos potenciómetros dependerá del motor que se desee controlar.
9
Figura 2. 5 Potenciómetros de variación de parámetros
A la hora de calibrar estos potenciómetros, existen varias recomendaciones dadas por
el fabricante según sea la potencia del motor que se quiere controlar. Como los parámetros
de aceleración, desaceleración, velocidad máxima y mínima son escogidos por el usuario,
el fabricante solo da recomendaciones para los parámetros de torque y componente IR. En
la Figura 2. 6 se ven las recomendaciones del fabricante.
10
Figura 2. 6 Recomendaciones para la calibración de los potenciómetros
2.3 Tarjeta de adquisición de datos NI-6062E
Esta tarjeta es la encargada de obtener los datos del sistema y además de producir la
señal de control del sistema. En la Figura 2. 7 se puede ver el bloque de terminales que
posee la tarjeta.
11
Figura 2. 7 "Pinout" de la tarjeta 6062E
La tarjeta puede medir una tensión de entrada hasta de 10V y posee una impedancia
de entrada de 100GΩ. Además, soporta una corriente de salida de 5mA cuando la salida
posee la tensión máxima de 10V, la impedancia de salida de las terminales AO es de 0,1Ω,
también estas terminales poseen protecciones para fallas a tierra [11].
12
Capítulo 3: Implementación
Para la implementación del sistema se tuvieron que realizar diferentes modificaciones
al sistema que anteriormente existía. Antes de empezar a trabajar en la planta se le dio
mantenimiento al cableado del motor y del generador de corriente directa, además se
removieron y modificaron algunas conexiones que tenía el conjunto motor generador. Se
removió el puente de diodos que rectificaba la excitatriz tanto del generador como del
motor, en el motor se conectó el controlador que se trata en la sección 2.2, al generador se
le modifico la conexión y se cableo de manera que se auto excitara. Estos cambios se
observan mejor en la Figura 3. 1 y la Figura 3. 2.
Figura 3. 1 Antes y después del mantenimiento al cableado
13
Figura 3. 2 Antes y después de la colocación del controlador LEESON® y circuito de protección
Para la implementación es útil saber los parámetros principales del conjunto motor
generador, estos se pueden ver en la Tabla 3. 1.
Parámetro
Generador
Motor
Conexión
Auto excitado
Excitación independiente
Potencia Máxima
960 Watts
560 Watts (3/4 HP)
Velocidad
1800 RPM
1800 RPM
Alimentación
Mecánica
90 VDC
Tabla 3. 1 Datos de interés del conjunto motor generador
3.1 Circuitos de protección
Para el uso correcto del conjunto motor generador y para que este no sufriera ningún
daño permanente durante su análisis, se diseñó un circuito de protección basado en la
normativa del código eléctrico nacional (NEC, por sus siglas en inglés). Este conjunto
motor generador se protegió básicamente con un interruptor termo magnético y con los
conductores capaces de trasegar la corriente que consume el motor de corriente directa.
En primer lugar se diseño el calibre de los conductores que se deben utilizar, para
esto se utilizó el articulo 430.22 (A) excepción (b), el cual indica que los conductores de un
motor de corriente directa el cual opera desde una fuente de alimentación monofásica
rectificada, debe soportar el 150 por ciento del valor nominal de corriente a plena carga
cuando se use un rectificador de onda completa. Ahora, la corriente a plena carga se calcula
14
de una forma sencilla, conociendo que la tensión nominal es 120 volt y la potencia del
motor es 560 watts, dando como resultado una corriente de 4,66 A.
Del resultado anterior, se puede calcular la corriente que tiene que soportar el
conductor.
(3.1)
Con el resultado de la ecuación 3.1, se hizo referencia a la tabla 310.16 del código
eléctrico nacional, allí se logra deducir que el calibre del conductor puede ser mayor de 18
AWG, aún así se sabe que este equipo será utilizado por largas jornadas y además por
estudiantes de la escuela de ingeniería eléctrica, entonces se cableó el motor con un
conductor de cobre calibre 10 AWG y así se logra que el mantenimiento del cableado sea
menor en el futuro.
Al igual como se hizo con el diseño de los conductores, se diseñó el interruptor termo
magnético con el código eléctrico nacional, primero se hizo referencia al artículo 430.52 y a
la tabla 430.52, se le dio énfasis a lo expuesto en la tabla 430.52, en ella dice que para un
motor de corriente continua el interruptor de protección debe soportar el 250 por ciento de
la corriente nominal, la cual está dada por 11,65 A
Del resultado anterior, y sabiendo que los valores de los interruptores termo
magnéticos están normalizados, se escoge un interruptor termo magnético de 15 amperios
para la protección del controlador y del motor de corriente directa.
3.2 Circuitos de arranque y paro
En este proyecto en específico se utilizó un controlador de velocidad marca
LEESON® que posee un interruptor de arranque y paro además de otras facilidades que se
tratarán en la sección 2.2. El manual del controlador de velocidad LEESON® se encuentra
en enlace [10] de la bibliografía.
3.3 Desarrollo del sistema de control
El ciclo de control del conjunto motor generador consta de un tacómetro que será el
sensor del sistema, un actuador que es el equipo LEESON® modelo 174102, de una interfaz
15
creada en LabVIEWTM que se comunica con el sistema mediante una tarjeta de adquisición
de datos NI-6062E, y por ultimo de un circuito de conexión entre la tarjeta de adquisición
de datos y el actuador. El diagrama se observa en la Figura 3. 3.
Figura 3. 3 Ciclo de control del conjunto motor generador
3.3.1 Circuito de protección por opto acople
Usando el equipo LEESON® como actuador, se debió hacer un circuito entre la
tarjeta de adquisición de datos del software LabVIEWTM y las terminales de control del
actuador, lo anterior se debe hacer siempre debido a que el actuador posee una referencia
distinta a la de la tarjeta de adquisición de datos, si se conectan directamente se crea una
corriente hacia la tarjeta que le puede ocasionar daños permanentes. Se llegó a un diseño en
el cual se utiliza un opto acople para aislar la conexión. El circuito del opto acople, se
conecta con la tarjeta mediante una resistencia de 1kΩ; al otro lado del opto acople, se
conecta una fuente de corriente directa con un valor de 5 volts de tensión, asimismo, esta
fuente se conecta a un divisor de tensión y luego al colector de fototransistor, su emisor se
enlaza al circuito que convierte la señal cuadrada en una tensión de corriente directa (véase
la Figura 3. 4).
16
Figura 3. 4 Circuito de conexión entre la tarjeta y el actuador
Este circuito toma una onda cuadrada, a la que se le cambia el ancho de pulso, que
sale de la tarjeta, la hace pasar por el opto acople y luego al otro lado del opto acople la
rectifica con un filtro pasa bajos que solo deja pasar el componente de corriente directa de
la señal, entonces dependiendo del ancho de pulso de la señal que envía la tarjeta, así será
la tensión de corriente directa presente en el capacitor. Así, entre mayor sea el ancho de
pulso mayor será la tensión en el capacitor que está conectado al actuador. Las
simulaciones del circuito anteriormente descrito se ven en la Figura 3. 5 y la Figura 3. 6
para dos distintos ciclos de trabajo de la señal cuadrada de entrada.
17
Figura 3. 5 Simulación de la tensión en S2 con un 50% de ancho de pulso
Figura 3. 6 Simulación de la tensión en S2 con un 100% de ancho de pulso
Para verificar que el circuito del opto acople diseñado no hace que el sistema sea no
lineal se debe realizar una prueba estática del mismo, en la Figura 3. 7 se observa esta
18
prueba, se puede notar que el circuito posee un comportamiento casi lineal y así se puede
Porcentaje de salida (%)
afirmar que el mismo no introduce no linealidades al sistema.
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
20
40
60
80
100
Procentaje de entrada (%)
Figura 3. 7 Curva estática del circuito del opto acople
3.3.2 Interfaz LabVIEWTM y tarjeta de adquisición
El ciclo de control como se puede ver en la Figura 3. 3, hace el procesamiento de
datos en la interfaz creada en LabVIEWTM, entonces es en esta interfaz donde se sintoniza
el controlador, se cambia el valor deseado y se grafica la salida del controlador y la señal
realimentada. La señal realimentada es filtrada por el programa de adquisición y luego
introducida en el algoritmo del controlador, el resultado de este algoritmo se coloca en el
programa de salida de la interfaz, creando así la onda cuadrada con ciclo de trabajo
variable.
La interfaz de LabVIEWTM, fue creada en un proyecto pasado, en este proyecto se
modifico para adaptarla al conjunto motor generador, esta interfaz es un controlador PID
que toma los datos del conjunto motor generador en tiempo real y los presenta en un grafico
cuyos datos pueden ser exportados a otros programas. Para sintonizar el controlador, ajustar
el sensor de velocidad, poner la señal de referencia (SP) y en el modo manual mover la
salida del controlador (CO) la interfaz posee una pantalla para que el usuario pueda cambiar
los parámetros del programa, esa pantalla se ve en la Figura 3. 8.
19
Figura 3. 8 Pantalla de usuario de la interfaz de LabVIEW®
El controlador PID que posee esta interfaz es un controlador de dos grados de
libertad, su ecuación característica se ve en la ecuación 3.2.
(3.2)
Donde:
Kc es la ganancia del controlador
Ti es el tiempo integral
Td es el tiempo derivativo
β es el factor de control proporcional de la señal de referencia
γ es el factor de control derivativo de la señal de referencia
u(s) es la salida del controlador
r(s) es la señal de referencia
y(s) es la señal realimentada
20
La señal realimentada del sistema [y(t)] es producida por un tacómetro, que produce
una onda senoidal de frecuencia variable, esta señal es filtrada por un bloque del software
LabVIEWTM llamado tone measurements que mide la frecuencia de las señales que a él se
conecten, el valor de dicha frecuencia es la velocidad en RPM del conjunto motor
generador.
3.3.3 Motor DC
Según sea la magnitud de la señal de control, el actuador LEESON® varía la tensión
de armadura del motor de corriente directa y por consecuencia se cambia la velocidad del
mismo.
3.3.4 Tacómetro
El sistema detecta la velocidad del motor mediante un tacómetro que crea una onda
senoidal con una frecuencia directamente proporcional a la velocidad en RPM, esta onda
senoidal es captada por la tarjeta de adquisición de datos e ingresada a la interfaz creada en
LabVIEWTM.
21
Capítulo 4: Pruebas Experimentales
4.1 Características dinámicas y estáticas del conjunto motor generador
Se realizó primero el estudio estático de la planta, este consistió en ir variando la
entrada de la planta en pasos de 5% y observar en cada uno de estos pasos el
comportamiento estático o estable de la salida de la misma. En la Figura 4. 1 se puede ver
la curva estática del sistema.
100
90
Porcentaje de salida (%)
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
20
40
60
80
100
Porcentaje de entrada (%)
Figura 4. 1 Curva estática del conjunto motor generador.
Los datos para esta curva se obtuvieron mediante la interfaz creada en LabVIEW TM y
luego se exportaron a ExcelTM para ser graficados y analizados.
Además se realizó la curva estática de forma descendente, lo anterior para verificar
que el conjunto motor generador no tuviese histéresis. Al igual que la curva estática
ascendente (Figura 4. 1), los datos fueron tomados mediante la interfaz que se creó en
LabVIEWTM.
22
100
90
Porcentaje de salida (%)
80
70
60
50
Curva estatica
descendente
40
Curva estatica
ascendente
30
20
10
0
0
20
40
60
80
100
Porcentaje de entrada (%)
Figura 4. 2 Comparación de curvas estáticas del conjunto motor generador
Con los resultados de la prueba estática se prosiguió a hacer la prueba dinámica del
sistema. De la Figura 4. 2, se nota como la pendiente es casi constante en el intervalo de
25% a 50% de la entrada, entonces ese intervalo fue el que se utilizó para estudiar la
reacción del sistema y obtener su modelo. El estudio dinámico o curva de reacción se puede
observar en la Figura 4. 3.
23
Figura 4. 3 Curva de reacción del conjunto motor generador
Con los datos obtenidos en la curva de reacción (Figura 4. 3) y utilizando el programa
de identificación de modelos de orden reducido, diseñado por Alfaro [9], se calcularon
varios modelos para el sistema (refiérase a la Figura 4. 4).
24
Figura 4. 4 Modelos calculados con el programa de identificación
De los cuatro modelos calculados, el de mejor ajuste fue el PDMTM, cuyas siglas
responden al nombre de Polo Doble Mas Tiempo Muerto (Figura 4. 5).
Figura 4. 5 Respuesta del modelo de mejor ajuste
25
Sabiendo que el modelo de mejor ajuste es el PDMTM, se calcula la función de
transferencia que este posee.
(4.1)
De la ecuación 4.1 se pueden tomar los datos necesarios para sincronizar el
controlador; aun así, para un estudio correcto del sistema se debe también tomar la reacción
del conjunto motor generador con un escalón negativo, esta curva de reacción se ve en la
Figura 4. 6.
Figura 4. 6 Curva de reacción del sistema desacelerando
Con la curva de reacción se puede calcular un modelo, usando el programa de Alfaro
[9], se obtiene un modelo de polo doble mas tiempo muerto (véase ecuación 4.2) cuya
reacción se puede observar en la Figura 4. 7, es importante indicar que este modelo no es el
de mejor ajuste, pero si es el más similar al de la respuesta del sistema cuando acelera.
26
(4.2)
Figura 4. 7 Modelo PDMTM de la desaceleración del conjunto motor generador
Como se pueden notar ligeras diferencias entre la ecuación 4.1 y la 4.2, se deduce que
el sistema es no lineal.
Por lo tanto, se calculó un promedio simple entre los parámetros de las ecuaciones 4.1
y 4.2, así se llega a una ecuación que puede representar tanto la aceleración como la
desaceleración el conjunto motor generador con cierto grado de error.
(4.3)
Entonces, con la ecuación 4.3 que representa el promedio del modelo de aceleración y
el de desaceleración, se pueden calcular los parámetros necesarios para sincronizar el
controlador confeccionado en LabVIEWTM. Este procedimiento se describe con detalle en
la sección 4.2.
4.2 Estudio del sistema de control
Una vez obtenido el modelo promedio del conjunto motor generador se sintonizó el
controlador, el controlador fue diseñado por el profesor Mauricio Espinoza en el software
27
LabVIEWTM, al mismo se le realizaron pequeñas modificaciones para que fuera posible que
se acoplara al conjunto motor generador, el cambio más significativo fue el hecho de unir la
fase de adquisición de datos con los bloques del controlador. Al realizar esta fusión se logró
que la salida del controlador sea una señal cuadrada con ciclo de trabajo variable y que la
señal senoidal que se obtiene del tacómetro sea ingresada y filtrada correctamente antes de
ser procesada por el algoritmo del controlador.
Para la sintonización del controlador, se escogió el método de Méndez, este método
posee varias características que influyeron en la decisión de escogerlo. El mismo, minimiza
el criterio IAE (Integral del Error Absoluto), posee un índice de robustez alto con un
margen de sensibilidad (Ms) que se encuentra en el intervalo de 1,2 a 2 y además es un
método diseñado para sintonizar controladores de dos grados de libertad.
Primeramente se calcularon los parámetros τ0 y α que se requieren para usar el
método de Méndez, para eso se utilizan las ecuaciones 4.4 y 4.5.
(4.4)
(4.5)
Donde:
Kp es la ganancia de la planta
T es la constante de tiempo dominante de la planta
L es el tiempo muerto
P(s) es la función de transferencia de la planta
τ0 es el tiempo muerto normalizado
Como se tiene un modelo de polo doble mas tiempo muerto el parámetro α es igual a
1, luego τ0 (que es la relación entre el tiempo muerto y la constante de tiempo del sistema)
da como resultado 2.014. Con los resultados anteriores se utilizan las ecuaciones de
Méndez (ecuaciones 4.6, 4.7 y 4.8) y la Tabla 4. 1 (tomadas del material del curso de
sistemas de control) para la sincronización de un controlador PI de dos grados de libertad.
Se escogió utilizar un controlador PI para que no exista error permanente, pero más
importante aún, porque el sistema aunque posee un tiempo muerto bastante amplio, cuando
reacciona este posee una curva de reacción muy rápida y pronunciada con una pendiente
28
notable, esto hace que la parte derivativa de un controlador PID o PD haga que el sistema
de control se vuelva inestable, esto fue confirmado en varias pruebas en el laboratorio.
(4.6)
(4.7)
(4.8)
Donde:
Kp es la ganancia de la planta
Kc es la ganancia del controlador
T es la constante de tiempo dominante de la planta
Ti es el tiempo integral del controlador
β es el factor de control proporcional de la señal de referencia
τ0 es el tiempo muerto normalizado
Tabla 4. 1 Coeficientes de sincronización de Méndez para un PI de dos grados de libertad
Entonces, haciendo los cálculos pertinentes de obtuvieron los resultados para una
sincronización del controlador.
29
Kc
Ti
β
0.48
1.32
1.79
Tabla 4. 2 Parámetros de sincronización del controlador PI de dos grados de libertad
Una vez sintonizado el controlador se realizaron pruebas para evaluar el correcto
funcionamiento del sistema. Primero se evaluó como responde el sistema a lazo cerrado
ante cambios del 25% al 50% del valor deseado (véase Figura 4. 8).
60
Porcentaje (%)
50
40
30
Salida del Controlador u(t)
20
Valor deseado r(t)
10
Salida del Sistema y(t)
0
0
5
10
15
20
25
30
35
Tiempo (s)
Figura 4. 8 Respuesta ascendente a lazo cerrado del conjunto motor generador
En la Figura 4. 8 se puede ver como el sistema funciona de una manera correcta, se
nota como a pesar del ruido que posee la señal de velocidad, el controlador logra estabilizar
la misma en un corto lapso de tiempo y con un sobrepaso máximo pequeño. Lo anterior
confirma que el modelo promedio que se obtuvo para el conjunto motor generador es útil
para lograr un buen control del mismo. Este modelo promedio también abarca la reacción
descendente del sistema, entonces de evaluó el comportamiento a lazo cerrado de un
escalón negativo en el valor deseado de 50% a 25%, esta reacción se ve en la Figura 4. 9.
30
60
Salida del Controlador u(t)
50
Porcentaje (%)
Valor deseado r(t)
40
Salida del Sistema y(t)
30
20
10
0
0
5
10
15
20
25
Tiempo (s)
Figura 4. 9 Respuesta descendente a lazo cerrado del conjunto motor generador
Para confirmar el comportamiento correcto en el tiempo del sistema a lazo cerrado se
realizó una simulación en el software MATLABTM. Para la simulación se requirió un
diagrama de bloques del sistema completo (Figura 4. 10), con este diagrama de bloques se
obtuvo la reacción a lazo cerrado en el tiempo del modelo promedio que se calculó en la
ecuación 4.3.
Figura 4. 10 Diagrama de bloques del sistema completo a lazo cerrado
31
Figura 4. 11 Simulación en MatLab del sistema a lazo cerrado
Si se compara la Figura 4. 9 con la Figura 4. 11 se puede notar que la respuesta real
del sistema de control es similar a la respuesta simulada en MATLABTM. Se nota una
respuesta subamortiguada en las dos curvas, además el tiempo muerto de ambas curvas es
similar a 1 segundo y el tiempo al 63.2% del valor final es similar a 1.5 segundos en las dos
reacciones, para comprobar lo anteriormente indicado se puede observar la Tabla 4. 3, la
Tabla 4. 4 y la Tabla 4. 5. Las diferencias que a simple vista se pueden notar, como por
ejemplo el sobrepaso máximo, son producto de las diferencias que existen entre el
comportamiento real del conjunto motor generador y el modelo promedio que se calculo en
la ecuación 4.3.
32
Tabla 4. 3 Reacción del conjunto motor generador real
Tabla 4. 4 Reacción del sistema simulado
33
Parámetro
Sistema real
Sistema simulado
Reacción
Subamortiguada
Subamortiguada
Tiempo muerto
0,8 segundos
1 segundo
Tiempo al 63,2%
1,4 segundos
1,6 segundos
Tabla 4. 5 Similitudes del sistema real y el simulado
Para este proyecto se utilizó una carga de 600 watts, que consta de un reóstato que
soporta 5 amperes a una tensión de 120 volts. La carga se conectó y desconectó
inmediatamente para producir la perturbación. Esta reacción se puede ver en la Figura 4.
12.
Figura 4. 12 Reacción del sistema a lazo cerrado ante perturbaciones
34
Capítulo 5: Conclusiones y recomendaciones
5.1 Conclusiones
1. La sustitución de la electrónica de potencia que poseía el conjunto motor generador,
por el controlador LEESON® modelo 174102, hizo más sencillo el control y
funcionamiento correcto de este conjunto.
2. El estado del conjunto motor generador antes del proyecto era de total abandono, el
trabajo que se hizo en este proyecto, contribuyó para que el conjunto motor generador
volviera a funcionar de una manera correcta y segura, tanto para la máquina como
para los futuros usuarios.
3. Aunque el conjunto motor generador presenta un comportamiento no lineal, se llegó a
un modelo promedio que las representa a ambas; lo anterior se realizó de esa manera
debido a que la respuesta del motor depende del controlador LEESON®, este no se
puede modificar ya que sus circuitos se encuentran impresos de fábrica.
4. Se nota como el sistema de control es estable y se puede afirmar que es robusto
gracias a que se sintonizó mediante el método de Méndez. Esto puede ayudar en un
futuro a estudiantes que lo deseen utilizar debido que va a ser tolerante a cambios
gracias a su robustez.
5. Debido a los tiempos de adquisición y procesamiento de datos del programa
LabVIEWTM, se pueden llegar a afectar las reacciones en el tiempo de los sistemas de
control, se deben de tomar medidas y hacer estudios para solucionar este problema a
lo interno del programa diseñado.
5.2 Recomendaciones
1. Se recomienda que siempre que se utilice el conjunto motor generador de la forma
automática, se conecte la tarjeta de adquisición de datos a través un circuito de
aislamiento (como por ejemplo: el circuido con el opto acople que se diseñó en este
proyecto) al controlador LEESON®, si no se hace así la tarjeta sufrirá daños
permanentes.
35
2. Se puede utilizar por completo el sistema que se creó en este proyecto, para cursos
futuros, como el de laboratorio de sistemas de control, de la escuela de ingeniería
eléctrica.
3. Al conectar un sistema de control con uno de potencia se debe implementar un medio
de aislamiento entre los sistemas, debido a las diferencias en las potencias que
consumen ambos sistemas. Como por ejemplo el circuito del opto acople presente
entre la conexión de la tarjeta de adquisición de datos con el controlador LEESON®.
4. Se incita a la escuela de ingeniería eléctrica utilizar el conjunto motor generador en
futuros proyectos, esto para que el mismo se mantenga en uso y no quede en
abandono, como se encontró al iniciar este trabajo.
5. Es conveniente en un futuro estudiar más a fondo el controlador LEESON®, e
investigar la forma que este equipo reacciona ante las perturbaciones en la velocidad
del motor de corriente directa, además de obtener un modelo matemático que lo
pueda representar de forma más completa.
6. Para confirmar que un controlador diseñado en LabVIEWTM se encuentra
funcionando de una manera correcta en el dominio del tiempo se recomienda hacer
simulaciones en algún software matemático como MATLABTM.
36
Bibliografía
Libros:
[1] Gaudy, M. “Rectificadores, Tiristores y Triacs”, 3° Edición, Paraninfo, España, 1976.
[2] Husain, I. “Electric and Hybrid Vehicles Design Fundamentals”, CRC Press, Estados
Unidos, 2003.
[3] Bentley, P; Bond, D. “The Handbook of Uninterruptible Power Supplies”, 2° Edición,
Uninterruptible Power Supplies Limited, Reino Unido, 2004.
[4] Bolaños, E. “Laboratorio: Rectificador controlado de onda completa”. Escuela de
Ingeniería Eléctrica. Universidad de Costa Rica, 2007.
[5] Gingrich, H. “Maquinas Eléctricas Transformadores y Controles”, 1° Edición, Prentice
Hall, 1980.
[6] Lister, E. “Maquinas y Circuitos Electrónicos”, 4° Edición, Mc Graw Hill, México,
1976.
[7] Wildi, T. “Máquinas Eléctricas y Sistemas de Potencia”, 6° Edición, Pearson
Educación, México, 2007.
[8] Valverde, V. “Implementación de Interfaz de Potencia para el Conjunto Motor
Generador del Laboratorio de Control Automático”. Escuela de Ingeniería Eléctrica.
Universidad de Costa Rica, 2009.
[9] Alfaro, V. M., „Programa para la identificación de modelos de orden reducido‟. Escuela
de Ingeniería Eléctrica. Universidad de Costa Rica, 2007.
37
Páginas de internet:
[10]
“Manual
del
actuador
LEESON®
174102”.
http://www.alstron.com.sg/PDF/Minarik/250-0341-Leeson.pdf
[11]
“Manual
de
la
tarjeta
de
adquisición
http://www.ni.com/pdf/manuals/370724c.pdf
38
de
datos
NI-6062E”.
Apéndices
Manual de Usuario
Manual de usuario del conjunto motor generador
Manual de puesta en marcha del conjunto motor generador
Para la puesta en marcha del conjunto motor generador se debe hacer primero una
revisión de los equipos necesarios. Se debe tener correctamente conectado el controlador
LEESON® al motor (Figura M. 1) y las terminales de control del mismo deben de estar
correctamente conectadas al circuito del opto acople (Figura M. 2).
Figura M. 1 Diagrama de conexiones del actuador LEESON®
39
Viendo la Figura M. 1, cabe destacar que en la conexión de la tensión AC de entrada
se debe ligar la fase a la terminal L2 y el neutro en al extremo L1.
Figura M. 2 Conexión correcta del circuito de opto acople con el actuador LEESON ®
Ahora la fuente de corriente directa (“VS1” en la Figura M. 2) del circuito del opto
acople debe de tener una tensión de 5 volts, después de ajustar la fuente se debe encender la
misma y luego energizar el controlador LEESON®, cuando se indica energizar el
controlador significa conectar el mismo al tomacorriente y no se refiere a arrancar el motor.
Después de que todos los pasos anteriores fueron cumplidos se debe correr el
programa “interfazLagacy.vi” creado en LabVIEWTM, hasta en este momento se puede
accionar el interruptor del controlador LEESON® que arranca el motor. Cuando el motor
está en operación se le puede cambiar la velocidad directamente desde la interfaz de
LabVIEWTM.
Manual de uso del sistema de control del conjunto motor generador
Usando el programa creado en LabVIEWTM llamado “InterfazLegacy.vi” es muy
sencillo utilizar el sistema de control del conjunto motor generador. Este programa tiene
una interfaz amigable para el usuario (Figura M. 3).
40
Figura M. 3 Interfaz Legacy pantalla de usuario
Se puede notar de forma rápida donde se deben colocar los datos de tiempo integral,
tiempo derivativo y ganancia del controlador, véase la Figura M. 4. En el editor de
parámetros del controlador se pueden llevar a cabo estudios y pruebas de los diferentes
métodos de sintonización para el conjunto motor generador.
Figura M. 4 Interfaz Legacy parámetros del controlador
Además se encontrará con dos campos llamados “b” y “m”, estos dos espacios son
para calibración del sensor de velocidad (Figura M. 5), cuando se utiliza el conjunto motor
generador se deben definir las velocidades mínima y máxima, con estos datos se debe
realizar una función lineal en la que 0% será igual a la velocidad mínima y 100% será la
41
velocidad máxima, cuando se obtiene esta función lineal la pendiente va a ser el parámetro
“m” y el cruce con el eje y será el parámetro “b”.
Figura M. 5 Interfaz Legacy ajuste del sensor
También, la interfaz legacy posee la capacidad de modificar la salida del controlador
(CO) cuando este está en manual, y el valor deseado (SP) cuando el mismo está en
automático, lo anterior se ve en la Figura M. 6. Tanto el valor de CO como de SP, pueden
modificarse moviendo la barra respectiva o introduciendo el valor que se desee en el
espacio blanco inferior.
Figura M. 6 Interfaz Legacy ajuste de CO y SP
Para conectar la tarjeta de adquisición de datos tanto al sensor como al circuito del
opto acople se debe conocer la base que posee la tarjeta de adquisición donde se conectan
las entradas y salidas físicas del controlador. Esta base es la NI-SBC-98, la base posee una
conexión uno a uno con los pines de la tarjeta de adquisición de datos. En la Figura M. 7 se
42
puede ver el “Pinout” de la tarjeta de adquisición de datos, aquí se ve donde se deben
conectar las salidas y entradas tanto analógicas como digitales cuando se usa en este tipo de
tarjetas.
Figura M. 7 Pinout de la tarjeta DAQCard-6062E
Ahora para entender la Figura M. 7 se debe saber que significan las siglas que en ella
aparecen, “AI” responde a Analog Input que en español significa entrada analógica, “AO”
Analog Output se traduce como salida analógica, las iniciales “AI GND” son los puntos de
referencia de las entradas analógicas y los puntos de referencia de las salidas analógicas son
las “AO GND”.
Para conectar correctamente la tarjeta de adquisición de datos al conjunto motor
generador se debe utilizar la entrada analógica uno “AI 1” que es el pin #33 con su
respectiva referencia “AI GND” que es el pin #32, estos dos pines deben de conectarse al
tacómetro del conjunto motor generador. Una vez acoplado el sensor en la entrada de la
43
tarjeta, se debe conectar la señal de salida de la misma, para el programa diseñado se debe
usar la salida analógica uno “AO 1” con su respectiva referencia “AO GND”, cuyos pines
son respectivamente los #21 y #55, estos pines se conectan al circuito del opto acople
utilizando el pin #21 como la terminal positiva y el pin #55 como la terminal de referencia.
Una vez conectada la tarjeta de adquisición de datos al sensor como al actuador se
puede correr el programa “interfazLagacy.vi”, cuando este programa se está ejecutando se
debe accionar el interruptor de arranque del motor, en ese momento se verán en la pantalla
los datos de
salida del sistema de control (velocidad del motor DC), valor deseado
(velocidad a la que se desea que opere el motor) y salida del controlador (porcentaje del
ancho de pulso que se tiene en la señal que llega al opto acople).
44