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Universidad de Oviedo Área de Tecnología Electrónica LXVII Cursos de Verano Actuadores electromagnéticos y electromecánicos Ángel Torres Pérez Juan Díaz.

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1 Universidad de Oviedo Área de Tecnología Electrónica LXVII Cursos de Verano Actuadores electromagnéticos y electromecánicos Ángel Torres Pérez Juan Díaz González

2 UNIVERSIDAD DE OVIEDO 2 INDICE 1.- Definiciones. 2.- Principio de funcionamiento. 3.- Circuitos y técnicas de medida. 4.- Medida de la posición. 5.- Sentido de giro. 6.- Otros encoders: - Analógicos - Lineales 7.- Dinamos tacométricas. 8.- Conclusiones.

3 UNIVERSIDAD DE OVIEDO 3 Sensores de Velocidad (y posición): - Encoders: Sensor que permite conocer posición/velocidad de un eje, giratorio o lineal - Dinamos Tacómetricas: Motores de continua Incrementales Absolutos Lineal Rotatorios Opticos Magnéticos Analógicos Digitales Definiciones

4 UNIVERSIDAD DE OVIEDO Principio de funcionamiento: ópticos Opticos

5 UNIVERSIDAD DE OVIEDO En definitiva, consiste en contar ranuras o agujeros, bien sea de forma óptica o magnética. Son sensores sin contacto Tan precisos como queramos: Pulsos por vuelta Compromiso velocidad de giro, número de ranuras y velocidad del sensor Existen más posibilidades, basándose en reflexión Es fácil conocer la velocidad. Podemos conocer cuanto gira, pero no sabemos el sentido. Tampoco conocemos la posición. Principio de funcionamiento: ópticos

6 UNIVERSIDAD DE OVIEDO Principio de funcionamiento: ópticos

7 UNIVERSIDAD DE OVIEDO ¿Es importante el retraso? Depende de la frecuencia, del número de ranuras, capacidades parásitas.. +Vcc Principio de funcionamiento: ópticos

8 UNIVERSIDAD DE OVIEDO 8 Misma situación que antes: dependerá de la frecuencia, número de ranuras, etc… Principio de funcionamiento: ópticos ¿Como podríamos detectar la velocidad del eje? Si contamos los pulsos y el tiempo desde una posición dada, pues llevando la cuenta

9 UNIVERSIDAD DE OVIEDO Contamos pulsos por unidad de tiempo, por ejemplo Circuitos y técnicas de medida

10 UNIVERSIDAD DE OVIEDO 10 Un esquema válido: Encoder Contador Biestables D Resultado: En código binario Circuitos y técnicas de medida

11 UNIVERSIDAD DE OVIEDO Un ejemplo: -Encoder: Pulsos por vuelta -Velocidad de giro máxima: r.p.m. Preguntas: ¿Cada cuanto tiempo mido velocidad? ¿Cuántos bits necesito en el contador? Si gira a 1000 r.p.m., quiere decir que en un minuto nos suministra: 1200 x 1000 = PULSOS Necesito 24 bits ( =124F80) para tener la información Y además, esperar un minuto Circuitos y técnicas de medida

12 UNIVERSIDAD DE OVIEDO A lo mejor, resulta mas rentable medir cada menos tiempo; así necesito menos bits: Luego si mido cada 1 Segundo, y cuento no el número de vueltas, sino que cuento el numero de 1/30 vueltas, tengo la misma información. El esquema cambia, ya que debo de incluir un divisor por 30. El número de bits preciso también cambia Circuitos y técnicas de medida

13 UNIVERSIDAD DE OVIEDO Encoder Contador Biestables D Divisor (/30) Cada 1 Segundo Gira a r.p.m. y nos da pulsos en un minuto Divide por 30, luego tenemos en un minuto: x 1.200/30 En 1 Segundo, tendré x 1.200/30 x 1/60 = 666 Pulsos Circuitos y técnicas de medida

14 UNIVERSIDAD DE OVIEDO Conclusión: Puedo ajustar el tiempo de muestreo y el divisor para obtener el número de pulsos codificado en el número de bits que considere oportuno. Ejemplo: Quiero obtener directamente en binario el valor de las r.p.m., midiendo cada 0.5 Segundos ¿Qué tamaño tiene que tener el divisor? O bien: Tengo un divisor por 200. ¿Cada cuanto tiempo tengo que muestrear para obtener 1000 a 1000 rpm Solución: Circuitos y técnicas de medida

15 UNIVERSIDAD DE OVIEDO Biestables D Para velocidades lentas, lo que se utiliza es medir el tiempo entre pulsos. Encoder Contador Temporizador Circuitos y técnicas de medida

16 UNIVERSIDAD DE OVIEDO ¿Cómo podemos saber la posición? Si siempre gira en un sentido, no hay problema siempre que conozcamos el punto inicial y no nos perdamos. Punto Cero Medida de la posición

17 UNIVERSIDAD DE OVIEDO También es posible con Absolutos: Tenemos n parejas receptor-emisor ABCDEFGH Pero el sentido de giro, de forma inmediata, no lo sabemos Medida de la posición

18 UNIVERSIDAD DE OVIEDO 18 Medida de la posición

19 UNIVERSIDAD DE OVIEDO Sentido de giro 1 A B A B

20 UNIVERSIDAD DE OVIEDO 12 3 A B A B Sentido de giro

21 UNIVERSIDAD DE OVIEDO 21 Analógicos Suelen ser magnéticos: La salida es una tensión continua que depende de la posición. Para el sentido de giro, es preciso comparar con un valor anterior En cierto sentido, son como un potenciómetro

22 UNIVERSIDAD DE OVIEDO 22 Lineales En este caso, magnéticos

23 UNIVERSIDAD DE OVIEDO 23 Parámetros y características Número de pulsos por vuelta Número de Canales Máxima frecuencia de funcionamiento Diámetro del Eje Tensión de alimentación Tensiones de los pulsos Corrientes de salida Desfase nominal (90º) Anchura de estados lógicos Tiempos de subida y bajada Temperatura de funcionamiento Momento de inercia de la rueda Conectividad Para lineales Precisión, repetitividad, resolución, velocidad lineal, resistencia al movimiento Catálogos 1,1 2

24 UNIVERSIDAD DE OVIEDO 24 Acoplamientos Acolplamientos flexibles Acoplamientos por muelles

25 UNIVERSIDAD DE OVIEDO 25 Dinamos tacométricas -Nos dan la velocidad. -Son motores de continua, cuyo flujo magnético está producido por imanes permanentes de alto contenido energético y que, trabajando sin apenas carga, son capaces de generar una tensión en bornes proporcional a la velocidad de giro. -Dependen fuertemente de la temperatura. -Rozamientos: Escobillas rotor.

26 UNIVERSIDAD DE OVIEDO Es la tensión de continua la que depende de la velocidad; la senoide superpuesta depende de: - Velocidad de giro - Numero de polos, ranuras, etc: parámetros constructivos - Vibraciones Dinamos tacométricas

27 UNIVERSIDAD DE OVIEDO Parámetros - Gradiente de tensión (V/rpm). -Linealidad -Rizado -Reversibilidad -Temperatura -Contacto escobillas colector -Vida útil Catálogo 1

28 UNIVERSIDAD DE OVIEDO Conclusiones -Con encoders, se puede medir velocidad y posición -Dinamos solo velocidad -Importante que sean medidas sin contacto -Importante no afectar a la medida -Medida con encoders => microprocesador

29 UNIVERSIDAD DE OVIEDO Ejemplos de aplicación Ratones de ordenador Disqueteras (indice) Impresoras (Lineales) Etc..

30 UNIVERSIDAD DE OVIEDO Sensores de Efecto Hall El efecto Hall consiste en la aparición de un en un conductor cuando es atravesado por un campo magnético campo eléctrico. A este campo eléctrico se le llama campo Hall. Este efecto fue descubierto en 1879 por el físico estadounidense Edwin Herbert Hall. Se utiliza para medir velocidad en motores

31 UNIVERSIDAD DE OVIEDO Sensores de Efecto Hall

32 UNIVERSIDAD DE OVIEDO Hay una ventaja: No hay contacto, y el dispositivo a acoplar puede no existir => PAR necesario nulo Son programables: Tipo de salida: pulso, PWM, etc Sensores de Efecto Hall

33 UNIVERSIDAD DE OVIEDO Sensores de Efecto Hall Ejemplo de aplicación


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