Source: https://www.scribd.com/doc/51735698/Medicion-Angular-Microcontrolado
Timestamp: 2016-12-07 20:04:43+00:00

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Medición Angular Microcontrolado
BrowseInterestsBiography & MemoirBusiness & LeadershipFiction & LiteraturePolitics & EconomyHealth & WellnessSociety & CultureHappiness & Self-HelpMystery, Thriller & CrimeHistoryYoung AdultBrowse byBooksAudiobooksArticlesSheet MusicBrowse allUploadSign inJoinMEDICIÓN ANGULAREl Sistema de Medición Angular Microcontrolado de Alta Resolución utilizando un Synchroha sido diseñado para encontrar la posición angular de cualquier eje, que pueda seracoplado a su rotor, mediante el método de conversión digital de sobremuestreo,explicado con detenimiento en este capítulo. Por lo tanto, se hace estrictamente necesariala aclaración dada a los siguientes conceptos, para su correcta comprensión. SENSORES Y TRANSDUCTORES DE POSICIÓN ANGULAR Un transductor es un dispositivo al que se aplica cierta energía de entrada y devuelve otrade salida; ésta energía de salida suele ser diferente al tipo de energía de entrada, con unarelación directa entre una y otra. Existen varias formas de obtener la medida angular de un sistema. Dentro de lostransductores y sensores más conocidos y utilizados, para tal fin, se encuentran losencoder, synchroy potenciómetros. Los potenciómetros generalmente son poco usadospara aplicaciones de gran precisión y resolución angular, debido a las variacionesresistivas con respecto a la temperatura y a que comercialmente su comportamiento no eslineal, sin contar que carecen de robustez mecánica. A continuación se hará una descripción de los encodery synchro. y Encoderincremental2: Su nombre se debe a que la señal generada está en formato de cuadratura incremental, es decir, dos señales (A y B) desfasadas 90º y con una señal de índice que cambia cada vez que se registre un giro completo
Señales en cuadratura incremental Un encoder incremental consta, básicamente, de un disco dividido en sectores obscuros y transparentes frente a una fuente de luz ubicada de uno de los lados del disco y un detector de luz del otro lado, como se muestra en la figura 2.2. Si el disco gira el fotorreceptor se encenderá y apagará alternadamente, produciendo un tren de pulsos, señal con la cual se puede obtener la medida angular de la posición. Generalmente dichosencoder logran alrededor de 100 o 6000 conteos por vuelta del disco y suele agregárseles un par adicional de foto transmisor y receptor para obtener la dirección en la cual gira el disco, y si es preciso, un tercer par con el fin de lograr un contador de vueltas.
Para obtener el valor de la medida de ángulo entregada por el synchro. con resultados en la resolución de no más 0. Como su nombre lo indica. comose describe más adelante. capaces de rotar dentro del estator fijo. pero con diferencia en las señales entregadas debido a su construcción interna. Su apariencia es similar a la de cualquier otro synchro.
Dentro de la familia de los Synchro se encuentran los "Torque Receiver" (comúnmente llamadosSynchro Receiver).Adicionalmente suele ubicarse una ranura como marcador de vuelta que indica desde dónde debe iniciar a contar en caso de que se pierda el suministro de energía. los cuales pueden ser conectados de varias formas para obtener la medida del cambio de ángulo o posición en un sistema. como se observa en la figura 2. (U1 . U2 . ) y son similares en construcción. la necesidad de un procesamiento digital de las señales entregadas por unencoder para obtener la medida del ángulo del sistema acoplado a él. Es claro.a. es necesario una forma de conversión específica de estas señales.b. gracias a la distribución interna especial de las ranuras que permiten el paso o no de la luz.
.3. que puede ser digital o analógica. U3). En apariencia.183º. a nivel comercial. en amplitud. tienen un rotor con uno o tres devanados (dependiendo del tipo de Synchro). y Synchro: Synchro es el término que denota a una familia de transductores. Mediante una señal de referencia AC (Uo ) producen señales proporcionales. este tipo de synchro recibe un movimiento (torque) a través de su eje rotor y transforma la señal de referencia en tres señales con las que se obtendrá la medida de dicho movimiento angular.3. entonces. al ángulo de rotación del eje y con la misma frecuencia que la señal de referencia. se asemejan a pequeños motores AC ( Figura 2. con respecto a otros tipos de la misma familia. Sin embargo hoy se fabrican encoder absolutos que resuelven este último problema.
resultaría más simple hacer una manipulación analógica de las señales AC entregadas por un synchro. debido a que siempre están disponibles la medida seno y coseno de la posición angular. se requiere de técnicas para convertir de formato synchro a señales digitales. Existen principalmente cuatro tipos de conversores de synchro:  Tracking o seguimiento. por ejemplo. como son humedad. que es encargada de generar el ángulo digital encargado de realizar el seguimiento de un ángulo de entrada. con excelentes resultados. De forma digital. Los potenciómetros.
FORMAS DE CONVERSIÓN DE UN SYNCHRO
Con el objeto de obtener los valores digitales del ángulo en el synchro. a diferencia de los encoder (ya sea incremental o absoluto) que requieren de un procesamiento especial para obtener tal resultado. y de esta forma poder almacenar los valores correctos de seno y coseno de los ángulos.  Conversión mediante submuestreo  Conversión mediante sobremuestreo Tracking o seguimiento: La conversión por tracking básicamente es una malla de seguimiento tipo 2.4. los synchro son una muy buena alternativa y una muestra de ello es que vienen siendo utilizados desde hace aproximadamente 40 años en la industria militar y aeroespacial.
Las siguientes son las señales a la salida del Synchro:
El coseno y el seno del ángulo . aunque su costo sea más elevado que estos últimos. es aplicado al multiplicador . si se procesaran digitalmente. como es el objetivo de este trabajo de grado. respectivamente. Pero a la hora de hablar de condiciones de operación. como la mostrada en la figura 2. presentan un inconveniente diferente y es que requieren de un suministro de energía muy preciso de acuerdo a la resolución que se quiera obtener a la salida.  Aproximaciones Sucesivas. perdiendo con ello la capacidad de resolución que podrían entregar. en comparación con un potenciómetro o un encoder de contacto. el desarrollo es más sencillo. Los synchro y los encoder presentan mucho menos fricción dinámica o rozamiento entre el rotor y el estator durante el movimiento. temperatura y vibración.Comparando el uso de los diferentes transductores. impactos. de lo cual se obtienen las siguientes señales:
El amplificador de error proporciona la siguiente resta de señales:
La señal entregada por el dicho detector es proporcional a:
Con este error se alimenta un integrador. Si la entrada no cambia. Incluir un integrador en esta malla. pero en este caso. Cualquier ruido altera la relación de los voltajes del synchro causando errores. debido a que su frecuencia contiene la información de la diferencia entre los ángulos y .
Aproximaciones Sucesivas: En los conversores por aproximaciones sucesivas. En ciertos aspectos la conversión es similar al conversor de tracking o seguimiento. por ejemplo: Estos voltajes son procesados por el conversor para dar una representación digital del ángulo . La señal de error está presente únicamente durante períodos de aceleración o desaceleración. La interferencia de ruido presenta con frecuencia gran cantidad de picos y aunque algunos picos ocurran en tiempos diferentes al de muestreo. un ángulo digital que sigue a la entrada sin tener que utilizar una instrucción de algún conversor externo. en el hecho de que es una malla formada por multiplicadores de tipo seno y coseno. Lo anterior ocurre cuando los dos ángulos son iguales ( = ).Este resultado. esto afecta directamente la precisión de la salida. genera un sistema de tipo 2.5. cuya salida alimenta un oscilador controlado por voltaje (VCO). Las salidas seno y coseno moduladas. por un método similar al utilizado por el conversor analógico-digital mediante aproximaciones sucesivas. Los conversores por aproximaciones sucesivas son a menudo usados en aplicaciones en las que un gran número de canales de información de synchro. u1 y u2 del
. Este VCO genera tantos pulsos al contador como sean necesarios hasta que el error se hace cero. Otro problema es su falta de inmunidad al ruido. La malla no actúa en un modo de seguimiento continuo sino que requiere de una señal externa para iniciar cada conversión. por identidad trigonométrica. es igual a: Este error AC es demodulado por el detector sensitivo de fase que utiliza la señal de referencia.
la señal del synchro es muestreada en el valor máximo de la señal de referencia por amplificadores de muestreo y retención que proporcionan dos voltajes DC. Un sistema de multiplexing(cambiar constantemente el valor de la entrada y/o salida) es usado para pasar de una a otra de las salidas de muestreo y retención dentro del conversor central. La principal desventaja de los conversores por aproximaciones sucesivas es que los datos delsynchro tienen que ser mantenidos por los amplificadores de muestreo y retención en el pico de la señal de referencia. La información analógica de cada canal es mantenida sobre los amplificadores de muestreo y retención antes de la conversión. los cuales se caracterizan por tener error cero para movimientos de velocidad constante o para entradas estacionarias. la señal de error es anulada por el uso de un registro de aproximaciones sucesivas en vez de un VCO y un contador up-down(que se incrementa o se disminuye). el conversor no realiza ninguna operación. Conversión synchro-digital mediante submuestreo: El método básicamente esta descrito en la figura 2. tienen que ser procesados. para obtener finalmente.
y posteriormente. describe el funcionamiento del algoritmo de sobremuestreo. llamado submuestreo. lo que hace el trabajo ineficiente. debido a que se muestrea K veces por encima de la frecuencia de Nyquist.6. Todo lo anterior. la proporciona la malla final de ajuste de velocidad e interpolación de la posición. u1 y u2 del synchro. etc. demodula ambas señales.
Las señales seno y coseno moduladas entregadas por el synchro. sincronizadas con la frecuencia de referencia. por lo menos. criterio que establece que para que una señal muestreada pueda ser reconstruida en su totalidad. Esto. u1 y u2. de la siguiente forma:
Para asegurar la precisión. Esto es el equivalente a sobremuestrear K-veces. en simulación. la medida del ángulo. Por tal razón el algoritmo recibe el nombre de ³sobremuestreo´ . Con el fin de implementar en la realidad este algoritmo. tienen que ser muestreadas simultáneamente. deben ser muestreadas a la misma frecuencia de referencia del synchro. por la obligación de procesar externamente la conversión y el muestreo. por lo que las muestras digitales de u1(n) y u2(n) son el seno y el coseno de el ángulo e.synchro. existe un inconveniente principal y es que necesita un conversor analógico digital que tenga. La resolución del ángulo digitalmente medido. que ejecute internamente la conversión y todas las labores adicionales. Conversión synchro-digital mediante sobremuestreo: Básicamente la figura 2. ambas señales. El ruido es añadido para asegurar. como se explicará más adelante. la resolución requerida de la medida final. filtrado e inmunidad a ruido.
La posición puede ser determinada por una función arcotangente del cociente de las muestras de la función seno y la función coseno. que el ruido de cuantización no esté correlacionado con las señales
. como incrementar la resolución. por ejemplo en unmicrocontrolador. necesita mínimo dos muestras en un período. son muestreadas a 2K±veces la frecuencia de referencia. puede hacerse en un mismo circuito integrado. respectivamente.
como seexplicará a continuación.(velocidad de cambio de fase con respecto a la frecuencia angular) que generan los filtros FIR pasabanda. debido al tratamiento analógico que requieren las señales de entrada. así como los efectos mecánicos que inciden directamente sobre el movimiento del rotor del synchro. para reducir la frecuencia de muestreo a fref y de esta forma. para evitar la imposibilidad de reconstrucción de la señal por traslape y mejora la resolución de las muestras en 0. La decimación en tiempodemodulará las señales dentro de la banda base [0-fref/2]. de hecho.5 bits. es decir. la decimación se realiza a la salida de los filtros de entrada. Ahora.  Función arcotangente: El ángulo se obtiene de el cociente del las señales seno y coseno filtradas por el filtro FIR. la decimación en tiempo se hace mas precisa tomando solamente muestras cada 2K-veces de la salida del filtro. Cuando el filtro FIR tiene un orden de (4K+1). Para sobremuestreo k-veces. que cumplirá esta función dependiendo de su ancho de banda.  Filtro FIR pasabanda y decimación: El filtro pasabanda de decimación es un filtro FIR simétrico de fase lineal. Por otra parte las señales son retrasadas en tiempo. En un algoritmo que utilicesobremuestreo. la frecuencia de la señal envolvente es mucho menor a la frecuencia de la señal de referencia. El filtro FIR es. Otra función de esta malla es compensar el groupdelay ± retardo de grupo . En la prácita.
.5 bits debido a la reducción del ancho de banda de fref a (fref/2). De esta forma ya se tienen las señales seno y coseno filtradas.entregadas por el synchro. En el caso particular del algoritmo de sobremuestreo. Bajar dicha frecuencia de muestreo no implica el incumplimiento del criterio de Nyquist. la decimación consiste en tomar solamente la 2K-ésima muestra en un punto del algoritmo. El orden del filtro depende principalmente de la tasa de sobremuestreo. dicho ruido está implícito en el desarrollo. el groupdelay es equivalente a un periodo de la frecuencia de referencia. Esto es equivalente a filtrar solo la 2K-ésima muestra de la señal de entrada. La frecuencia central del filtro FIR es igual a lafrecuencia de referencia del Synchro. debido a que se supone una velocidad baja en el movimiento del rotor del synchro. Para mejorar la calidad de la medida. bajar 2K-veces su tiempo de procesamiento. un filtro digital anti-alias el cual adicionalmente mejora la resolución entre la banda de interés. para obtener la posición angular se realiza la función arcotangente del cociente de las señales seno y coseno demoduladas. Para un orden N del filtro FIR pasabanda. Esto es debido al groupdelay constante del filtro del FIR simétrico. lo que es necesario para que la decimación cumpla el criterio de Nyquist (la frecuencia de muestreo debe ser mayor a dos veces la máxima frecuencia de la señal a muestrear). el groupdelay es exactamente (N-1)/2 muestras. como se muestra en la figura:
La tarea del filtro FIR es reducir el ancho de banda a [fref -(fref/2)]. se implementa una malla cerrada de interpolación. en 0. El filtro FIR pasabanda actúa como un filtro anti-aliasingdigital.
La malla fuerza a _m es
_m un período de muestreo. Todo reunido. El efecto ³doble´ integral de la malla garantiza error cero a entrada rampa.
. obtiene valores intermedios de las variaciones de la entrada. muestra la función de la malla de interpolación de ángulo y ajuste de velocidad. Dichas características hacen que no tenga error integral. La resolución aumenta con la disminución del ancho de banda de este filtro. Entonces. Sin embargo. el ángulo digitalizado ahora tiene una mayor resolución dada por el filtro FIR. es decir. Compensar el retraso del filtro FIR. Integrar la velocidad angular _m. que a su vez. implica un mayor tiempo de establecimiento de la malla. a través del bloque
ambas medidas a ser iguales.8). Para una velocidad constante. es básicamente un filtro pasabajos. El error del ángulo digitalizado. es proporcional a la velocidad de rotación del sistema.Comparado con el método básico o de submuestreo. están: Mejorar la precisión de la medida angular _m (medida angular entregada por la malla de interpolación como resultado al tratamiento realizado sobre la medida _FIR entregada por la función arcotangente ± ver figura 2. _m El resultado con esta malla es una mayor precisión de la posición angular. por su característica de filtro pasabajos. en la malla de interpolación.
La malla cerrada consta de un controlador P+I. La señal es retrasada con el mismo tiempo que el groupdelay de los FIR.8.  Malla cerrada de interpolación y ajuste de velocidad: La figura 2. la salida de la malla idéntica al ángulo en el que se encuentra el synchro. debido a que la malla no sigue la medida sino que la interpola. por lo tanto _m no sufre retraso de velocidad. un filtro IIR de primer orden y un integrador. Los parámetros de dicha malla definen su ancho de banda. La señal retrasada _m(n±1) (como resultado de retrasar Z-1) es comparada con la señal retrasada por el filtro FIR ( _FIR). dentro de las principales propiedades de la malla de interpolación. El incremento en la resolución depende del ancho de banda seleccionado. el cual determina la resolución final del algoritmo. lo que compensa los retardos generados por los filtros de entrada. el ángulo digitalizado tiene un retardo debido al groupdelay de dicho filtro.
denominado esclavo. entre otros. el esclavo debe construir un mensaje y enviarlo. Un par de caracteres. Si se requiere contestar el mensaje. El usuario selecciona este modo de comunicación y otros parámetros del puerto serial como tasa de transmisión (baudrate). Cuando el esclavo envía su respuesta. Los caracteres con que se pueden llenar los espacios de la trama. Durante una comunicación por medio de protocolo Modbus. paridad (parity). sin causar error alguno. calculado sobre el contenido del mensaje completo. en el rango de 00 a FF hexadecimal. qué tipo de acción debe ejecutar y extrae cualquier otro tipo de información de dicho mensaje. es enviado como uno o dos caracteres ASCII. los controladores que lo usen. La principal ventaja de este modo es que permite intervalos de tiempo de más de un segundo entre comunicación y comunicación. utilizado por todos los equipos controladores de la casa Modicon.
Modo ASCII: Cuando los controladores se configuran para comunicarse mediante
Modbus ASCII (American Standard Code for Information Interchange) . En él se ubica la información requerida por la acción enviada en el campo ³función´ del mensaje maestro. en la que se escribe al registro en dicha dirección del módulo esclavo. se define qué controladores o dispositivos Maestros. un mensaje de byte de 8 bits. Modbus establece un formato estándar de representación y contenido para los campos que deben ser establecidos antes de la transmisión. de un rango decimal entre 0 y 247. con los cuales se especifican funciones como la #03 (READ HOLDING REGISTER).
La figura muestra la trama de la transmisión de Modbus en modo ASCII. El campo de datos es construido usando pares de dígitos hexadecimales. con el formato de Modbus. también. finalmente cierran la trama (³CRLF´).PROTOCOLO MODBUS
Modbus es un protocolo de comunicación. en la cual se lee la información de la dirección deregistro descrita en la trama. cómo responderá a un llamado de otro dispositivo e igualmente determinar cuántos errores se detectarán y reportarán en la transmisión. Los controladores pueden ser configurados para cualquiera de dos modos posibles: RTU y ASCII. reconocerán y manejarán en cualquier tipo de red de comunicaciones. En esta comunicación se determina de qué dirección necesita información y la forma de reconocer el mensaje que se encuentra en esa dirección. El campo de función se constituye de dos caracteres ASCII de un rango entre 1. Este protocolo define una estructura de mensaje especial que. El campo LRC contiene dos caracteres como resultado de un Chequeo de Redundancia Longitudinal (Longitudinal RedundancyCheck).255 decimal.
. desean información sobre otro dispositivo. deben ser hexadecimales (0-9 y A-F). y la #06 (PRESET SINGLE REGISTER ). El campo de dirección contiene dos caracteres que indican el registro del módulo esclavo a manipular. En él se describe el proceso que un equipo controlador utiliza para acceder a otro dispositivo. Un bit de inicio que debe ser el carácter ³:´ con su debida representación en hexadecimal. entre otras funciones. pone su propia dirección en el campo de dirección para que el maestro entienda quien está contestando.
10. respectivamente. muestra la distribución de terminales dentro del microcontrolador. es posible asignarle uno de once niveles de prioridad diferentes. por lo que es posible acceder a estos dispositivos de almacenamiento al mismo tiempo. El PIC18F452 puede tener hasta 18 fuentes de interrupción. Para comunicación serial. Cuenta con 32K bytes de memoria FLASH. en modo SPI o I2C. El terminal RC0 puede ser una salida de tiempo generada desde el microcontrolador. La memoria EEPROM tiene una capacidad de 256 bytes. Las memorias de datos y de programa utilizan buses separados. pueden ser utilizados los terminales 3. para almacenamiento temporal de datos. 1. Los terminales 0. lo que puede resultar útil para evitar algunos problemas de interferencias electromagnéticas que presentan los osciladores de altafrecuencia. A cada una de estas interrupciones. Un circuito de enganche de fase interno puede ser utilizado para multiplicar la frecuencia del oscilador externo por 4. y cada uno de ellos puede ser configurado de diferentes maneras para utilizar los periféricos. la memoria RAM. 2 y 4 del puerto B pueden ser usados para realizar interrupciones desde señales externas. para almacenamiento permanente de datos.MICROCONTROLADOR PIC18F452
El microcontrolador PIC18F452 de Microchip cuenta con un conjunto de 75 instrucciones de 16 y 32 bits. Los terminales 0 a 5 del puerto A. 4 y 5 del puerto C.
Las características más importantes del PIC18F452 se describen brevemente en la tabla 2. para almacenamiento del programa.2. Los demás terminales no pertenecen a ningún
. y una alta velocidad de procesamiento gracias a que realiza simultáneamente el ciclo de ejecución (execute) de una instrucción y el de búsqueda (fetch) de la siguiente. A este sistema de procesamiento paralelo de instrucciones se le conoce como pipelining. a los cuales se les puede asignar una dirección con un registro contador de programa de 21 bits. Consta de cinco puertos de entrada/salida. y 1 y 2 del puerto E pueden ser configurados como entradas analógicas a los canales de conversión analógica-digital de 10 bits. y la memoria EEPROM. Los terminales de reloj y transmisión para comunicación serial por USART corresponden a los terminales RC6 y RC7. La figura 2. provenientes ya sea de periféricos internos o externos. Existen tres bloques de memoria dentro de este microcontrolador: la memoria FLASH. Las salidas de los módulos de PWM internos se pueden configurar en los terminales RC1 y RC2.
Opuesto al campo del estator está el campo de la armadura. sino que están designados a otras funciones especiales como programación. por ende. Para este caso particular el flujo magnético de una bobina puede ser modificado variando la corriente que circula a través de la misma. Entre ellos se encuentran: motores de corriente continua (DC). El motor nuevamente empieza a acelerarse con el objeto de conseguir el conjunto opuesto de polos (La velocidad adquirida lleva al motor a pasar el polo original del punto de alineamiento). generados por el campo del estator. Probablemente el uso más sencillo sea el de motores DC. El sentido de rotación de eje de un motor DC es controlado por la dirección del flujo electromagnético generado por las bobinas localizadas en el rotor.periférico. además son fáciles de controlar a partir de los módulos de PWM de microcontroladores comerciales. dado que es relativamente fácil encontrar algunos de este tipo con un bajo consumo de potencia y lograr un movimiento adecuado para el proceso a controlar. La sección del rotor donde la electricidad entra en los embobinados del rotor se llama conmutador. La velocidad adquirida lleva al motor a adelantar este espacio.
Los polos magnéticos del campo de la armadura intentarán alinearse con los polos magnéticos opuestos.
. o por bobinas electromagnéticas. el cual es generado por un flujo electromagnético cambiante que viene de las bobinas localizadassobre el rotor. las escobillas saltan a través de un espacio entre los anillos del estator. los cuales están en contacto con los anillos que se encuentran sobre el estator. Es decir. Si el motor es alimentado por una fuente de voltaje. gracias a que es posible acoplarlos a motorreductores. Esto continúa sucediendo mientras el motor está en movimiento. la corriente circulará en sentido contrario y se generará una inversión de marcha en el motor. basta con invertir el sentido de circulación de la corriente por las bobinas del rotor. ellas entran de nuevo en contacto con los anillos del estator y se invierte la polaridad del voltaje en este conjunto de anillos. El diseño de los motores DC es bastante simple: un campo magnético permanente es creado en el estator por un imán permanente. oscilador externo y puerto esclavo.
Existen diferentes tipos de motores eléctricos. motores de paso y motores de corriente alterna (AC). Como el efecto deseado es el de inversión de marcha. El motor gira hacia el punto de alineación de los polos. al intercambiar los terminales de alimentación. el movimiento del motor puede ser alterado modificando dicho flujo. La electricidad es conducida entre el rotor y el estator por las escobillas de cobre o los conductos de grafito(localizados sobre el rotor). Cuando las escobillas consiguen estar al otro lado del espacio.
Los ángulos de control de dicha aplicación. Estas últimas son tratadas digitalmente dentro del microcontrolador. la señal de control Q controla el paso de corriente al motor de la siguiente forma: cuando la señal Q es uno lógico. El resultado es involucrado en una malla de control digital para la mejora de la resolución del ángulo finalmente obtenido. suministra la corriente necesaria para mover un motor DC. mientras la corriente circula por Q2 y Q3. protocolo MODBUS ASCII y digital de 12 bits para ser convertida a analógica mediante un DAC.
El sistema de medición angular microcontrolado.
Como se observa en la figura 2. luego se filtran y seguidamente se procede a calcular la función arcotangente del cociente entre las muestras seno y coseno respectivamente. PWM. utilizando un synchro. mientras la corriente circula por Q1 y Q4. en conjunto.PUENTE H
El circuito denominado puente H. utiliza una sola fuente de alimentación y recibe su nombre debido a que su esquema se asemeja a la forma de la letra ³H´. de la siguiente forma: primero se muestrean. fluyendo de los terminales 2 al 1 del motor. fluyendo de los terminales 1 al 2 del motor. haciendo que el eje del motor cambie su sentido de giro. La señal de PWM es entregada a un Puente H para mover un motor DC acoplado al synchro y dicho movimiento realimentará una malla de control (aplicación del sistema de medición). mediante el algoritmo de sobremuestreo. Q4 y Q1 están inactivos. Dicha medida se manipula para obtener las salidas en cuadratura incremental.12. Q2 y Q3 están inactivos. recibe 3 señales sinusoidales desfasadas entre sí y cuya amplitud. Dichas señales son manipuladas analógicamente para obtener una señal seno y otra coseno. de alta resolución.
Esquema general de entradas y salidas del sistema
En la siguiente tabla. son establecidos mediante una interfaz gráfica que se comunica con el sistema a través del protocolo Modbus ASCII. se encontrarán las características más relevantes del sistema de
. corresponde al ángulo del movimiento del rotor del synchro. cuando Q es cero lógico ocurre lo contrario.
.medición angular.
con la cual se alimentará la referencia del synchro. mecánica. A continuación se describe brevemente cada una de sus partes o Etapa de procesamiento analógico: En esta etapa. una de ellas. o Etapa de procesamiento digital: La etapa de procesamiento digital tiene varias funciones. para generar una señal seno. para generar una señal seno y otra coseno.
Algoritmo de sobremuestreo: En él se procesan las muestras de las señales seno y
coseno entregadas por la etapa analógica y sobre las cuales se calculará la medida digital de la posición angular del giro del rotor del synchro. de comunicaciones y otras. se recibe la señal cuadrada de 400 Hz generada por el microcontrolador. la parte central de esteproyecto. necesarias para la utilización final del sistema y su completa comprensión. un circuito integrado manejador del estándar RS232. Es quizá. de la misma frecuencia. asimismo. encargado de recibir las tres señales desfasadas 120° entregadas por el synchro. En ella también se encuentra el circuito transformador de Scott.Esta tabla contiene información eléctrica.2. DIAGRAMA EN BLOQUES El diagrama de la figura 3.
. es la de generar una señal cuadrada de 400Hz con la que se alimentará un filtro analógico para la generación de la señal de referencia del synchro. muestra el esquema general del Sistema de Medición Angular Microcontrolado de Alta Resolución Utilizando un Synchro. puede ser analizado el trabajo. encargado de la transmisión serial entre el módulo maestro del protocolo Modbus y el esclavo. Se han destacado los parámetros más importantes de las diferentes perspectivas desde las cuales.
para el cual se acopló. se realiza el control digital de la posición del montaje mecánico
. y Puente H: Recibe la señal del PWM para habilitar su conducción de corriente y mediante otro terminal. o Etapa de aplicación: Para verificar el funcionamiento del sistema de medición angular como sensor de posición dentro de un lazo de control. se diseñó y construyó un montaje mecánico de dos grados de libertad. y PWM: El modulador por ancho de pulso alimenta el puente H. y Control: En esta parte se ubica un controlador digital proporcional integral ( P+I ) encargado de procesar la medida angular del montaje mecánico. y Generación de Cuadratura: Mediante esta sección se recibe la medida digital entregada por el algoritmo de sobremuestreo para procesarla digitalmente y obtener las tres señales que conforman las componentes de la medida en cuadratura incremental. con una relación de 1:1. un motor DC a un synchro.y Módulo MODBUS Esclavo: Este módulo es el encargado de procesar la trama de datos enviada mediante el protocolo MODBUS tipo ASCII para que. encargado del movimiento del motor en la aplicación de control. Con dicha medida y los niveles de referencia establecidos en la interfaz gráfica. con el fin de que este último haga las veces de intérprete de la posición angular del motor. y DAC: El convertidor Digital-Analógico es el encargado de pasar la medida entregada por el algoritmo de sobremuestreo en una señal entre 0 V y 5 V. para conseguir controlar la aplicación en un nivel de referencia establecido desde la interfaz gráfica. recibe la señal que controla la dirección de giro del motor. el sistema de medición sea entendido como Esclavo por parte del módulo Maestro. durante la medición y en la malla de control.
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