Autor: D. Eduardo M. Alonso Sánchez Diseño e implementación de un control en bucle cerrado de bajo coste para motores de corriente continua aplicado a impresoras 3D Autor: D. Eduardo M. Alonso Sánchez Tutor: D. Ángel F. Perles Ivars Cotutor: D. Miguel Sánchez López Valencia, julio de 2017

Índice Situación actual y antecedentes Elementos actuales Carencias del sistema Motivación y objetivos Incorporación del encoder Motor y electrónica Ensayo del motor brushless Implementación del nuevo sistema Pruebas en plataforma de desarrollo Conclusiones Diseño e implementación de un control en bucle cerrado de bajo coste para motores de corriente continua aplicado a impresoras 3D

Situación actual y antecedentes Máquina de 3 ejes cartesianos XYZ de desplazamiento lineal Movimientos uniformemente acelerados Impresora autoconstruida Diseño e implementación de un control en bucle cerrado de bajo coste para motores de corriente continua aplicado a impresoras 3D

Situación actual y antecedentes Sistema de transmisión de movimiento por correa – poleas dentadas y motor paso a paso Diseño e implementación de un control en bucle cerrado de bajo coste para motores de corriente continua aplicado a impresoras 3D

Elementos actuales Driver Pololu A4988 Arduino MEGA (procesador de 8 bits) Motor paso a paso NEMA17 Diseño e implementación de un control en bucle cerrado de bajo coste para motores de corriente continua aplicado a impresoras 3D

Carencias del sistema Sensible a perturbaciones externas Pérdidas de desplazamiento no recuperables Inherentes al control de los motores paso a paso Micropasos inexactos Comprometida relación par - velocidad Holguras mecánicas en el sistema de transmisión correa – polea dentada Diseño e implementación de un control en bucle cerrado de bajo coste para motores de corriente continua aplicado a impresoras 3D

Motivación y objetivos “Diseño e implementación de un control en bucle cerrado de bajo coste para motores de corriente continua aplicado a impresoras 3D” Mejora de los sistemas existentes Bucle cerrado Mayor precisión Conseguir impresoras 3D fiables y robustas Diseño e implementación de un control en bucle cerrado de bajo coste para motores de corriente continua aplicado a impresoras 3D

Incorporación del encoder Es el dispositivo electromecánico de realimentación que permite la realización de un bucle cerrado de control Se han analizado los de tipo mecánico, magnético y óptico, escogiendo entre estos últimos el encoder A38S6 de 600 pulsos por revolución Diseño e implementación de un control en bucle cerrado de bajo coste para motores de corriente continua aplicado a impresoras 3D

Motor sin escobillas TURNIGY HD-2212 Motor y electrónica Motores analizados: Corriente continua con escobillas Imanes permanentes brushless Elección del motor de imanes permanentes sin escobillas por sus prestaciones Motor sin escobillas TURNIGY HD-2212 Diseño e implementación de un control en bucle cerrado de bajo coste para motores de corriente continua aplicado a impresoras 3D

Motor y electrónica Se ha optado por el uso de un microcontrolador de 32 bits STM32F302R8 y un controlador integrado L6230 Diseño e implementación de un control en bucle cerrado de bajo coste para motores de corriente continua aplicado a impresoras 3D

Ensayo del motor brushless Motores provenientes del mundo del modelismo con características singulares: gran par motor y nulo desgaste Diseño e implementación de un control en bucle cerrado de bajo coste para motores de corriente continua aplicado a impresoras 3D

Ensayo del motor brushless Plataforma de ensayo y resultados obtenidos mediante programación en lenguaje R Diseño e implementación de un control en bucle cerrado de bajo coste para motores de corriente continua aplicado a impresoras 3D

Implementación del nuevo sistema Sistema de movimiento lineal compuesto de: Motor de corriente continua sin escobillas Encoder Unión mecánica mediante husillo trapezoidal Diseño e implementación de un control en bucle cerrado de bajo coste para motores de corriente continua aplicado a impresoras 3D

Pruebas en plataforma de desarrollo Control trapezoidal del motor sin escobillas Rendimiento óptimo y potencia de cómputo moderada Lectura del encoder a 600 pulsos por revolución Programación del microcontrolador STM32 e integración con el integrado L6230 Alta precisión mecánica gracias al husillo Diseño e implementación de un control en bucle cerrado de bajo coste para motores de corriente continua aplicado a impresoras 3D

Conclusiones Se han analizado los elementos actuales que constituyen un sistema a mejorar, y determinado sus carencias La elección de los componentes ha sido evaluada de forma experimental mediante ensayo Ha sido implementada una plataforma de desarrollo donde evaluar los elementos escogidos en conjunto Los objetivos y carencias detectadas han sido subsanados de forma sustancial en la implementación Valoración personal positiva, al aplicar los conocimientos adquiridos y al enfrentarse a la redacción de un proyecto Diseño e implementación de un control en bucle cerrado de bajo coste para motores de corriente continua aplicado a impresoras 3D

Autor: Eduardo M. Alonso Sánchez Diseño e implementación de un control en bucle cerrado de bajo coste para motores de corriente continua aplicado a impresoras 3D Autor: Eduardo M. Alonso Sánchez Tutor: Ángel F. Perles Ivars Cotutor: Miguel Sánchez López