Presentación

492 views
361 views

Published on

0 Comments
1 Like
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
492
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
4
Actions
Shares
0
Downloads
8
Comments
0
Likes
1
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Presentación

  1. 1. PFC
  2. 2. PFCLaboratorio remoto de control de un motor de corriente continua Realizado por: Lydia Pasadas Cantos Dirigido por: D. Juan Ramón Heredia Larrubia Dña. María Alcázar Martínez Sánchez Titulación: Ingeniero Electrónico Departamento de Tecnología Electrónica Málaga, Octubre 2011
  3. 3. Índice1. Introducción2. Entorno de desarrollo3. Descripción Software4. Descripción Hardware5. Pruebas y resultados6. Estudio económico7. Conclusiones y líneas futuras
  4. 4. Índice1. Introducción2. Entorno de desarrollo3. Descripción Software4. Descripción Hardware5. Pruebas y resultados6. Estudio económico7. Conclusiones y líneas futuras
  5. 5. Introducción Objetivo prinicipalProyecto de Innovación Educativa para la convergencia en el EEES de la Universidad deMálaga, con el se persigue contribuir a la ampliación de los servicios de laboratorios virtualespresentes en nuestra Universidad ayudando así a consolidar esta nueva metodología deformación, e-Learning.Realizar el diseño y la implementación de un laboratorio accesible vía internet, orientado aldesarrollo de prácticas para distintas asignaturas de los departamentos de Ingeniería deSistemas y Automática y Tecnología Electrónica, que tienen como objeto el análisis delcomportamiento y el control de un motor de corriente continua.
  6. 6. IntroducciónAprendizaje Laboratorio Virtual E-learning Internet Modelo de autoaprendizaje Laboratorio Remoto a través de Internet que permite estudiar desde cualquier parte del mundo y a cualquier hora siempre y cuando se disponga de un ordenador y conexión a la Red.
  7. 7. Introducción Laboratorio Virtual Laboratorio RemotoEspacios electrónicos de trabajo concebidos para la colaboración y Son sistemas basados en instrumentación real de laboratorio que permite alla experimentación a distancia con objeto de investigar o aprender estudiante realizar actividades prácticas de forma local o remota, transfiriendo lamediante el uso de las tecnologías de la información y de la información entre el proceso y el estudiante de manera uni o bidireccional.comunicación VentajasVentajas  Todas las que presentan los laboratorios virtuales. Mayor disponibilidad.  Aprovechan los recursos materiales además de los humanos. Horario flexible.  Evitan que el alumno pierda la perspectiva real. Reduce conste y mantenimiento. Método autodidacta. InconvenientesInconvenientes  Alto grado de refresco.  S.O, protocolos de comunicación y procesadores que soporten la Complementarios a la experiencia práctica experimentación en tiempo real. Pueden ocasionar la pérdida de la visión real .  Encarecimiento del sistema.  SW y HW robusto.  Diseño y desarrollo más complejo.
  8. 8. Introducción Objetivos Estudio de los recursos HW a integrar en el proyecto: tarjeta de adquisición de datos NI USB- 6009, controlador MD22 de motores DC S310107 y motor de corriente continua Tefasa. Estudio sobre el entorno de programación de propósito general LabVIEW y los diferentes juegos de herramientas que van a ser utilizados. Estudio sobre las distintas posibilidades y alternativas del control de un motor. Definición de la funcionalidad y contenido de las distintas prácticas que el alumno podrá realizar. Desarrollo de la aplicación completa, realizando la correspondiente implementación SW y HW. Integración de la aplicación en un portal web para permitir su acceso desde cualquier equipo remoto conectado a la red de Internet.
  9. 9. Índice1. Introducción2. Entorno de desarrollo3. Descripción Software4. Descripción Hardware5. Pruebas y resultados6. Estudio económico7. Conclusiones y líneas futuras
  10. 10. Índice1. Introducción2. Entorno de desarrollo3. Descripción Software4. Descripción Hardware5. Pruebas y resultados6. Estudio económico7. Conclusiones y líneas futuras
  11. 11. Entorno de desarrollo ¿Qué es LabVIEW?  De alto nivel tipo gráfico, enfocado al uso de la instrumentación.  Funciones integradas para realizar adquisición de datos, control de instrumentos, análisis a medida y presentaciones de datos.  Flexibilidad de un lenguaje de programación sin la complejidad típicamente asociada a éstos.  Flujo de datos completamente diferente a la arquitectura lineal de los lenguajes de programación .  Terminología familiarizada con el campo de la ingeniería.  Único sistema gráfico de programación con un compilador que genera código optimizado con velocidades de ejecución comparables con programas compilados en C.  Creado por National Instruments.  Los programas desarrollados se denominan Vis y constan de dos elementos básicos: Panel frontal Diagrama de bloquesMedio de comunicación entre el usuario y el sistema. En él se Se interconectan los distintos objetos del panel de control paracolocan controles, indicadores, gráficas, pulsadores, etc, a fin de permitir la transferencia de datos entre ellos. Estos objetos permitenfacilitar la interactuación entre ambos. funciones aritméticas, lógicas, trigonométricas, rutinas avanzadas de adquisición y análisis, operaciones de entrada salida, etc…
  12. 12. Entorno de desarrollo ¿Por qué LabVIEW? Método de ingeniería algorítmica. Aprendizaje rápido de aplicaciones reales. Incrementa el rendimiento. Conectividad E/S. Múltiples modelos de cálculo. Análisis de señales. Visualización de datos. Compatibilidad con otros lenguajes de programación. Diversidad de recursos educativos. Comunidad en línea.
  13. 13. Entorno de desarrollo Toolkits empleados NI Vision Development Module NI LabVIEW Report Generation Visión artificial y aplicaciones de procesamiento de imágenes.  Flexible, fácil de usar y dedicada para crear y editar NI Vision Assistant: conjunto de controles, indicadores y archivos en formato Word y Excel. funciones específicas para el trabajo con imágenes.  Orientada a la generación de informes, resúmenes de NI Vision Acquisition: permite adquirir, visualizar, guardar y resultados, recopilación de estadísitcas, etc. monitorear imágenes desde distintos tipos de dispositivos.  Se utilizó para realizar los reportes de datos recogidos en NI IMAQ for USB cameras: hace uso de los drivers propios de la cada práctica en formatos Excel. webcam conectada. Ha sido utilizado por su capacidad de visualización , adquisición y monitorización de imágenes desde webcams USB.
  14. 14. Entorno de desarrollo Toolkits empleados NI DAQmx LabVIEW PID Control Productividad y rendimiento en la adquisición de  Flexible, fácil de usar y dedicada para crear y editar datos. archivos en formato Word y Excel. Una sola interfaz de programación de E/S analógicas y  Orientada a la generación de informes, resúmenes de digitales para cientos de dispositivos HW. resultados, recopilación de estadísitcas, etc. Compatible con las funciones de NI LabVIEW, NI  Se utilizó para realizar los reportes de datos recogidos LabWindow TM/CVI, Visual Basic, Visual Studio.NET y en cada práctica en formatos Excel. C/C++. NI Measurement & Automation Explorer, DAQ LabVIEW Signal Express LE.
  15. 15. Entorno de desarrollo Toolkits empleados NI Runtime Engine Plug-in que permite :  Vis embebidos en una página web .  Ejecutables realizados con el constructor de aplicaciones. Es gratuito. Hay una versión del mismo para cada versión de LabVIEW.
  16. 16. Índice1. Introducción2. Entorno de desarrollo3. Descripción Software4. Descripción Hardware5. Pruebas y resultados6. Estudio económico7. Conclusiones y líneas futuras
  17. 17. Índice1. Introducción2. Entorno de desarrollo3. Descripción Software4. Descripción Hardware5. Pruebas y resultados6. Estudio económico7. Conclusiones y líneas futuras
  18. 18. Descripción SW Prácticas Principal Presenta los objetivos generales del laboratorio y permite la elección de la práctica que se desea realizar Caracterización del motor Control del motorEstudio del comportamiento del motor de c.c. desde la Da a conocer nociones básicas sobre controladores tensión, corriente, potencia y velocidad. PID, permitiendo realizar ajuste de sus parámetros de forma manual o automática.
  19. 19. Descripción SW Principal Guía didáctica Aplicación Objetivos principales y el tema de estudio. Prácticas que se van a proceder a realizar y su filosofía común de  Cuatro botones para la elección de una práctica. funcionamiento.  Botón Salir. Procedimiento y la información necesaria para realizar el reporte de los datos obtenidos . Mensaje de confirmación de abandono de sesión
  20. 20. Descripción SW Caracterización Tensión-Velocidad Guía didáctica Información email Aplicación Resumen de los objetivos de la  Solicitud de datos necesarios para  Botones Inicio y Salir para acceder o práctica. realizar el envío de datos: Nombre y abandonar la sesión. Interactuación con la aplicación. Apellidos, DNI, Dirección de  Imagen continua del sentido de giro. correo, CC y asunto.  Control de periodo de muestreo.  Array de datos obtenidos.  Representación de datos en gráfica XY. Mensaje de confirmación de envío correcto de datos.
  21. 21. Descripción SW Caracterización Tensión-Velocidad Secuencia 1 Secuencia 3 Secuencia 5Inicialización de las variables Adquisición y análisis de datos Envío email Secuencia 2 Secuencia 4 Secuencia 6 Configuración inicial Parada y exporte Mensaje de confirmación
  22. 22. Descripción SW Caracterización Tensión-Velocidad Secuencia 1 Secuencia 3 Secuencia 5Inicialización de las variables Adquisición y análisis de datos Envío email Secuencia 2 Secuencia 4 Secuencia 6 Configuración inicial Parada y exporte Mensaje de confirmación
  23. 23. Descripción SW Caracterización Tensión-Velocidad Secuencia 1 Secuencia 3 Secuencia 5Inicialización de las variables Adquisición y análisis de datos Envío email Secuencia 2 Secuencia 4 Secuencia 6 Configuración inicial Parada y exporte Mensaje de confirmación
  24. 24. Descripción SW Caracterización Tensión-Velocidad Secuencia 1 Secuencia 3 Secuencia 5Inicialización de las variables Adquisición y análisis de datos Envío email Secuencia 2 Secuencia 4 Secuencia 6 Configuración inicial Parada y exporte Mensaje de confirmación
  25. 25. Descripción SW Caracterización Tensión-Velocidad Secuencia 1 Secuencia 3 Secuencia 5Inicialización de las variables Adquisición y análisis de datos Envío email Secuencia 2 Secuencia 4 Secuencia 6 Configuración inicial Parada y exporte Mensaje de confirmación
  26. 26. Descripción SW Caracterización Tensión-Velocidad Secuencia 1 Secuencia 3 Secuencia 5Inicialización de las variables Adquisición y análisis de datos Envío email Secuencia 2 Secuencia 4 Secuencia 6 Configuración inicial Parada y exporte Mensaje de confirmación
  27. 27. Descripción SW Caracterización Tensión-Velocidad Secuencia 1 Secuencia 3 Secuencia 5Inicialización de las variables Adquisición y análisis de datos Envío email Secuencia 2 Secuencia 4 Secuencia 6 Configuración inicial Parada y exporte Mensaje de confirmación
  28. 28. Descripción SW Caracterización Tensión-Velocidad Secuencia 1 Secuencia 3 Secuencia 5Inicialización de las variables Adquisición y análisis de datos Envío email Secuencia 2 Secuencia 4 Secuencia 6 Configuración inicial Parada y exporte Mensaje de confirmación
  29. 29. Descripción SW Caracterización Tensión-Velocidad Secuencia 1 Secuencia 3 Secuencia 5Inicialización de las variables Adquisición y análisis de datos Envío email Secuencia 2 Secuencia 4 Secuencia 6 Configuración inicial Parada y exporte Mensaje de confirmación
  30. 30. Descripción SW Caracterización Tensión-Velocidad Secuencia 1 Secuencia 3 Secuencia 5Inicialización de las variables Adquisición y análisis de datos Envío email Secuencia 2 Secuencia 4 Secuencia 6 Configuración inicial Parada y exporte Mensaje de confirmación
  31. 31. Descripción SW Caracterización Tensión-Velocidad Secuencia 1 Secuencia 3 Secuencia 5Inicialización de las variables Adquisición y análisis de datos Envío email Secuencia 2 Secuencia 4 Secuencia 6 Configuración inicial Parada y exporte Mensaje de confirmación
  32. 32. Descripción SW Caracterización Tensión-Velocidad Conversión de datos Controladora-Entrada motor Tacómetro-Velocidad motorTensión en la controladora (V) Tensión a la entrada del motor (V) Tensión en el tacómetro (V) Velocidad del motor (r.p.m.) 5.00 10.10 8.00 3400 4.75 8.75 7.80 3300 4.50 6.92 5.05 1700 4.25 4.85 1.55 540 4.00 1.79 0.00 0 2.50 0.00 -1.55 540 1.00 -1.79 -5.05 1700 0.75 -4.85 -7.80 3300 0.50 -6.92 -8.00 3400 0.25 -8.75 0.00 -10.10
  33. 33. Descripción SW Caracterización Tensión-Velocidad Secuencia 1 Secuencia 3 Secuencia 5Inicialización de las variables Adquisición y análisis de datos Envío email Secuencia 2 Secuencia 4 Secuencia 6 Configuración inicial Parada y exporte Mensaje de confirmación
  34. 34. Descripción SW Caracterización Tensión-Velocidad Secuencia 1 Secuencia 3 Secuencia 5Inicialización de las variables Adquisición y análisis de datos Envío email Secuencia 2 Secuencia 4 Secuencia 6 Configuración inicial Parada y exporte Mensaje de confirmación
  35. 35. Descripción SW Caracterización Tensión-Velocidad Secuencia 1 Secuencia 3 Secuencia 5Inicialización de las variables Adquisición y análisis de datos Envío email Secuencia 2 Secuencia 4 Secuencia 6 Configuración inicial Parada y exporte Mensaje de confirmación
  36. 36. Descripción SW Caracterización Tensión-Velocidad Secuencia 1 Secuencia 3 Secuencia 5Inicialización de las variables Adquisición y análisis de datos Envío email Secuencia 2 Secuencia 4 Secuencia 6 Configuración inicial Parada y exporte Mensaje de confirmación
  37. 37. Descripción SW Caracterización Tensión-Velocidad Secuencia 1 Secuencia 3 Secuencia 5Inicialización de las variables Adquisición y análisis de datos Envío email Secuencia 2 Secuencia 4 Secuencia 6 Configuración inicial Parada y exporte Mensaje de confirmación
  38. 38. Descripción SW Caracterización Tensión-Velocidad Secuencia 1 Secuencia 3 Secuencia 5Inicialización de las variables Adquisición y análisis de datos Envío email Secuencia 2 Secuencia 4 Secuencia 6 Configuración inicial Parada y exporte Mensaje de confirmación
  39. 39. Descripción SW Caracterización Tensión-Velocidad Secuencia 1 Secuencia 3 Secuencia 5Inicialización de las variables Adquisición y análisis de datos Envío email Secuencia 2 Secuencia 4 Secuencia 6 Configuración inicial Parada y exporte Mensaje de confirmación
  40. 40. Descripción SW Caracterización Tensión-Velocidad Secuencia 1 Secuencia 3 Secuencia 5Inicialización de las variables Adquisición y análisis de datos Envío email Secuencia 2 Secuencia 4 Secuencia 6 Configuración inicial Parada y exporte Mensaje de confirmación
  41. 41. Descripción SW Caracterización Tensión-Velocidad Secuencia 1 Secuencia 3 Secuencia 5Inicialización de las variables Adquisición y análisis de datos Envío email Secuencia 2 Secuencia 4 Secuencia 6 Configuración inicial Parada y exporte Mensaje de confirmación
  42. 42. Descripción SW Caracterización Tensión-Velocidad Secuencia 1 Secuencia 3 Secuencia 5Inicialización de las variables Adquisición y análisis de datos Envío email Secuencia 2 Secuencia 4 Secuencia 6 Configuración inicial Parada y exporte Mensaje de confirmación
  43. 43. Descripción SW Caracterización Tensión-Velocidad Secuencia 1 Secuencia 3 Secuencia 5Inicialización de las variables Adquisición y análisis de datos Envío email Secuencia 2 Secuencia 4 Secuencia 6 Configuración inicial Parada y exporte Mensaje de confirmación
  44. 44. Descripción SW Caracterización Tensión-Velocidad Secuencia 1 Secuencia 3 Secuencia 5Inicialización de las variables Adquisición y análisis de datos Envío email Secuencia 2 Secuencia 4 Secuencia 6 Configuración inicial Parada y exporte Mensaje de confirmación
  45. 45. Descripción SW Caracterización Corriente-VelocidadGuía didáctica Información email Aplicación
  46. 46. Descripción SW Caracterización Tensión-Velocidad Secuencia 1 Secuencia 3 Secuencia 5Inicialización de las variables Adquisición y análisis de datos Envío email Secuencia 2 Secuencia 4 Secuencia 6 Configuración inicial Parada y exporte Mensaje de confirmación
  47. 47. Descripción SW Caracterización Tensión-Velocidad Secuencia 1 Secuencia 3 Secuencia 5Inicialización de las variables Adquisición y análisis de datos Envío email Secuencia 2 Secuencia 4 Secuencia 6 Configuración inicial Parada y exporte Mensaje de confirmación
  48. 48. Descripción SW Caracterización Tensión-Velocidad Secuencia 1 Secuencia 3 Secuencia 5Inicialización de las variables Adquisición y análisis de datos Envío email Secuencia 2 Secuencia 4 Secuencia 6 Configuración inicial Parada y exporte Mensaje de confirmación
  49. 49. Descripción SW Caracterización Tensión-Velocidad Secuencia 1 Secuencia 3 Secuencia 5Inicialización de las variables Adquisición y análisis de datos Envío email Secuencia 2 Secuencia 4 Secuencia 6 Configuración inicial Parada y exporte Mensaje de confirmación
  50. 50. Descripción SW Caracterización Tensión-Velocidad Conversión de datos Célula efecto hall-Entrada motor Tacómetro-Velocidad motorTensión en la célula de efecto hall (V) Corriente a la entrada del motor (A) Tensión en el tacómetro (V) Velocidad del motor (r.p.m.) 3.125 6.00 8.00 3400 2.5 0 7.80 3300 1.875 -6.00 5.05 1700 1.55 540 0.00 0 -1.55 540 -5.05 1700 -7.80 3300 -8.00 3400
  51. 51. Descripción SW Caracterización Potencia-VelocidadGuía didáctica Información email Aplicación
  52. 52. Descripción SW Caracterización Potencia-Velocidad Secuencia 1 Secuencia 3 Secuencia 5Inicialización de las variables Adquisición y análisis de datos Envío email Secuencia 2 Secuencia 4 Secuencia 6 Configuración inicial Parada y exporte Mensaje de confirmación
  53. 53. Descripción SW Caracterización Potencia-Velocidad Secuencia 1 Secuencia 3 Secuencia 5Inicialización de las variables Adquisición y análisis de datos Envío email Secuencia 2 Secuencia 4 Secuencia 6 Configuración inicial Parada y exporte Mensaje de confirmación
  54. 54. Descripción SW Caracterización Potencia-Velocidad Secuencia 1 Secuencia 3 Secuencia 5Inicialización de las variables Adquisición y análisis de datos Envío email Secuencia 2 Secuencia 4 Secuencia 6 Configuración inicial Parada y exporte Mensaje de confirmación
  55. 55. Descripción SW Caracterización Potencia-Velocidad Secuencia 1 Secuencia 3 Secuencia 5Inicialización de las variables Adquisición y análisis de datos Envío email Secuencia 2 Secuencia 4 Secuencia 6 Configuración inicial Parada y exporte Mensaje de confirmación
  56. 56. Descripción SW Caracterización Potencia-Velocidad Conversión de datos Controladora-Entrada motor Tacómetro-Velocidad motorTensión en la controladora (V) Tensión a la entrada del motor (V) Tensión en el tacómetro (V) Velocidad del motor (r.p.m.) 5.00 10.10 8.00 3400 4.75 8.75 7.80 3300 4.50 6.92 5.05 1700 4.25 4.85 1.55 540 4.00 1.79 0.00 0 2.50 0.00 -1.55 540 1.00 -1.79 -5.05 1700 0.75 -4.85 -7.80 3300 0.50 -6.92 -8.00 3400 0.25 -8.75 0.00 -10.10 Célula efecto hall-Entrada motor Tensión en la célula de efecto hall (V) Corriente a la entrada del motor (A) 3.125 6.00 2.5 0 1.875 -6.00
  57. 57. Descripción SW Control Manual/AutomáticoGuía didáctica Información email Aplicación  Inicio y Salir para acceder o abandonar la sesión.  Imagen continua del sentido de giro.  Control de periodo de muestreo.  Array de datos obtenidos.  Representación de datos en gráfica XY.  Selector de setpoint.  Control de parámetros PID (proporcional, intiegral y derivativo).  Selector de topología PID.  Indicadores de setpoint, velocidad y error.
  58. 58. Descripción SW Control Manual/Automático Secuencia 1 Secuencia 3 Secuencia 5Inicialización de las variables Adquisición y análisis de datos Envío email Secuencia 2 Secuencia 4 Secuencia 6 Configuración inicial Parada y exporte Mensaje de confirmación
  59. 59. Descripción SW Control Manual/Automático Secuencia 1 Secuencia 3 Secuencia 5Inicialización de las variables Adquisición y análisis de datos Envío email Secuencia 2 Secuencia 4 Secuencia 6 Configuración inicial Parada y exporte Mensaje de confirmación
  60. 60. Descripción SW Control Manual/Automático Secuencia 1 Secuencia 3 Secuencia 5Inicialización de las variables Adquisición y análisis de datos Envío email Secuencia 2 Secuencia 4 Secuencia 6 Configuración inicial Parada y exporte Mensaje de confirmación
  61. 61. Descripción SW Control Manual/Automático Secuencia 1 Secuencia 3 Secuencia 5Inicialización de las variables Adquisición y análisis de datos Envío email Secuencia 2 Secuencia 4 Secuencia 6 Configuración inicial Parada y exporte Mensaje de confirmación
  62. 62. Descripción SW Control Manual/Automático Secuencia 1 Secuencia 3 Secuencia 5Inicialización de las variables Adquisición y análisis de datos Envío email Secuencia 2 Secuencia 4 Secuencia 6 Configuración inicial Parada y exporte Mensaje de confirmación
  63. 63. Descripción SW Control Manual/Automático Secuencia 1 Secuencia 3 Secuencia 5Inicialización de las variables Adquisición y análisis de datos Envío email Secuencia 2 Secuencia 4 Secuencia 6 Configuración inicial Parada y exporte Mensaje de confirmación
  64. 64. Descripción SW Control Manual/Automático Secuencia 1 Secuencia 3 Secuencia 5Inicialización de las variables Adquisición y análisis de datos Envío email Secuencia 2 Secuencia 4 Secuencia 6 Configuración inicial Parada y exporte Mensaje de confirmación
  65. 65. Descripción SW Control Manual/Automático Secuencia 1 Secuencia 3 Secuencia 5Inicialización de las variables Adquisición y análisis de datos Envío email Secuencia 2 Secuencia 4 Secuencia 6 Configuración inicial Parada y exporte Mensaje de confirmación
  66. 66. Descripción SW Control Manual/Automático Secuencia 1 Secuencia 3 Secuencia 5Inicialización de las variables Adquisición y análisis de datos Envío email Secuencia 2 Secuencia 4 Secuencia 6 Configuración inicial Parada y exporte Mensaje de confirmación
  67. 67. Índice1. Introducción2. Entorno de desarrollo3. Descripción Software4. Descripción Hardware5. Pruebas y resultados6. Estudio económico7. Conclusiones y líneas futuras
  68. 68. Índice1. Introducción2. Entorno de desarrollo3. Descripción Software4. Descripción Hardware5. Pruebas y resultados6. Estudio económico7. Conclusiones y líneas futuras
  69. 69. Descripción HW ServidorMotor WebCam Fuente dePlaca de circuito alimentación de interfaz Tarjeta de adquisición de datosControlador
  70. 70. Descripción HW Servidor Equipo de sobremesa. Almacenará la aplicación SW y será el que la publique en la red. Windows XP. LabVIEW Run-Time Engine o todos los toolkit utilizados en la implementación SW. Características HW mínimas:  Microprocesador Intel Pentium 4 o similar.  1GB de RAM.  2 puertos USB.
  71. 71. Descripción HW WebCam General Calidad VGA (640x480) video Webcams Resolución de video VGA (640x480) Resolución de imagines fijas VGA (640x480) Tecnología para la obtención RightSoundTM de audio claro y nítido Micrófono Sí Auricular Adicional Compatible con monitores, CRT, LCD, desktop o Clip universal notebook Conexión USB Compatible con USB 1.1 o 2.0 Distancia del cable USB 2 metros Instalación Rápida y fácil de usar De uso común. Con la mayoría de los programas de mensajería Compatibilidad software Modelo WebCam Logitech QuickCam Messenger. instantánea (MSN, Yahoo, AOL, Skype, etc.) Incluye Photo Smart Essential de HP, que le permite al Software usuario capturar, editar con efectos especiales e imprimir las imágenes
  72. 72. Descripción HW Tarjeta de adquisición de datos No está optimizada para entornos en tiempo General real. Producto USB-6009 Funcionalidad de adquisición de datos básica. Familia de productos DAQ Multifunción Aplicaciones: registro de datos simple, medidas Formato físico USB portátiles y experimentos de laboratorio. Sistema Operativo/Objetivo Windows, Linux, Mac OS, Pocket PC No recomendable para uso industrial (rangos de corriente y voltaje bajos). Familia de productos DAQ Serie B Tipos de medida Voltaje Compatibilidad con RoHS Sí
  73. 73. Descripción HW Tarjeta de adquisición de datos Terminales analógicos Señal modo Señal modo Módulo Terminal Funcionalidad unipolar diferencial 1 GND GND 2 AI0 AI0+ Lectura de tensión del 3 AI4 AI0- tacómetro 4 GND GND 5 AI1 AI1+Terminales analógicos de USB-6009 6 AI5 AI1- 7 GND GND 8 AI2 AI2+ Lectura de tensión de 9 AI6 AI2- la célula de efecto hall 10 GND GND 11 AI3 AI3+ 12 AI7 AI3- 13 GND GND 14 AO0 AO0 Escritura de tensión en 15 AO1 AO1 la controladora MD22 16 GND GND
  74. 74. Descripción HW Tarjeta de adquisición de datos Entrada AnalógicaCanales 8, 4Canales simples 8Canales diferenciales 4 Salida AnalógicaResolución 14 bits Canales 2Velocidad de muestreo 48000 s/s Resolución 12 bitsMáximo voltaje de entada Máx. voltaje de salida analógica 5V 10.0 Vanalógica Rango de voltaje máximo 5.00-0.00 V -10.0-10.0 V (entrada simple), -20-20 V (entrada Precisión máxima del rango de voltaje 0.007 V, 0.0364 V a escala completaRango de voltaje máximo diferencial) Rango de voltaje mínimo 5.00-0.00 VPrecisión máxima del rango de Mínima precisión del rango de voltaje 0.007 V 0.138 Vvoltaje Razón de actualización 150 HzRango de voltaje mínimo 1.0-1.0 V Capacidad de corriente simple 5.0 mAMínima precisión del rango de Capacidad de corriente total 10.0 V 0.038 Vvoltaje Corriente de cortocircuito 50 mA 8 (±20, ±10 V, ±5 V, ±4 V, ±2.5±, ±2 V, ±1.25 V, Impedancia de salida 50 ΩNúmero de rangos Tipo de convertidor Aproximaciones sucesivas ±1 ±0 V)Muestreo simultáneo NoImpedancia de entrada 144 KΩRuido del sistema 0.3 LSB rmsMemoria interna 512 BTipo de convertidor Aproximaciones sucesivas
  75. 75. Descripción HW Tarjeta de adquisición de datos Terminales digitalesMódulo Terminal Señal Funcionalidad 17 P0.0 Activación/desactivación del relé 18 P0.1 19 P0.2 20 P0.3 21 P0.4 22 P0.5 23 P0.6 Terminales analógicos digitales de USB-6009 24 P0.7 25 P1.0 26 P1.1 27 P1.2 28 P1.3 29 PFI 0 30 +2.5 V 31 +5 V 32 GND
  76. 76. Descripción HW Tarjeta de adquisición de datos E/S DigitalCanales bidireccionales 12Canales de entrada únicos 0Canales de salida únicos 0Número de canales 12, 0, 0Temporización SoftwareNiveles lógicos TTLEntrada de flujo de corriente Siking, sourcingSalida de flujo de corriente Siking, sourcingFiltros de entrada programables NoCapacidad de soporte de estados de encendido programables NoCapacidad de corriente simple 8.5 mACapacidad de corriente total 102.0 mATemporizador watchdog NoCapacidad de soporte de protocolo de sincronización para E/S NoCapacidad de soporte de E/S de patrones No
  77. 77. Descripción HW Motor  Motor de corriente continua.  No datasheet.  Rueda dentada cono 18 dientes, unida a su eje de giro.  Conectado a otro motor que actúa de tacogenerador (proporcionando la velocidad del primero).  Tensión bipolar en el tacogenerador.  Zonas de trabajo (ideal):  Primera fase: 0-2.9V. El motor no reacciona ante la excitación (sólo cuando parte de estado de reposo).  Segunda fase: 3-4.5V. Comportamiento lineal. Velocidades entre 900-3400 r.p.m.  Tercera fase: 4.5-10V. Velocidad apenas aumenta. Velocidad máxima: 3600 r.p.m.
  78. 78. Descripción HW Controlador  Integrado en un único circuito.  Implementado mediante dos estructuras de puentes en H (permite el control de dos motores).  Lógica adicional para modelar sus cinco posibles modos de funcionamiento. General Modelo MD22 S310107 Dimensiones 110 mm x 52 mm x 25 mm Alimentación 5 V a 50 mA Alimentación de los motores a controlar 5V – 24 V
  79. 79. Descripción HW Controlador Modos de funcionamiento Modo 1 2 3 4 Dirección. Bus I2C 0xB0 On On On On Dirección. Bus I2C 0xB2 Off On On On Dirección. Bus I2C 0xB4 On Off On On Dirección. Bus I2C 0xB6 Off Off On On Dirección. Bus I2C 0xB8 On On Off On  Modo Analógico: 2 entradas analógicas independientes Dirección. Bus I2C 0xBA Off On Off On para el control de la velocidad de cada motor.  Modo analógico + Dirección: una única señal analógica Dirección. Bus I2C 0xBC On Off On Off para el control de la velocidad. La dirección de giro Dirección. Bus I2C 0xBE Off Off Off On controlada por otra señal analógica. 0V – 2.5V – 5V Analógico On On On Off  Modo Radio Control: Cada canal controla a un motor de0V – 2.5V – 5V Analógico + Dirección On Off Off On forma independiente. Radio Control On Off On Off  Modo Radio Control + Dirección: Un canal controla la Radio Control + Dirección Off Off On Off velocidad mientras que otro controla la dirección.  Modo bus I2C: Hasta 8 módulos MD22 con direcciones seleccionables mediante microinterruptores y 4 modos de funcionamiento.
  80. 80. Descripción HW Controlador Modos de funcionamiento Modo 1 2 3 4 Dirección. Bus I2C 0xB0 On On On On Dirección. Bus I2C 0xB2 Off On On On Dirección. Bus I2C 0xB4 On Off On On Dirección. Bus I2C 0xB6 Off Off On On Dirección. Bus I2C 0xB8 On On Off On  Modo Analógico: 2 entradas analógicas independientes Dirección. Bus I2C 0xBA Off On Off On para el control de la velocidad de cada motor.  Modo analógico + Dirección: una única señal analógica Dirección. Bus I2C 0xBC On Off On Off para el control de la velocidad. La dirección de giro Dirección. Bus I2C 0xBE Off Off Off On controlada por otra señal analógica. 0V – 2.5V – 5V Analógico On On On Off  Modo Radio Control: Cada canal controla a un motor de0V – 2.5V – 5V Analógico + Dirección On Off Off On forma independiente. Radio Control On Off On Off  Modo Radio Control + Dirección: Un canal controla la Radio Control + Dirección Off Off On Off velocidad mientras que otro controla la dirección.  Modo bus I2C: Hasta 8 módulos MD22 con direcciones seleccionables mediante microinterruptores y 4 modos de funcionamiento.
  81. 81. Descripción HW ControladorConexiones del motor 0V (Fuente de alimentación) Motor de c.c. 12V (Fuente de alimentación)
  82. 82. Descripción HW Controlador Conexiones de control 5V (USB-6009)Salida analógica (USB-6009) 0V (USB-6009)
  83. 83. Descripción HW Controlador Conexiones de control 5V (USB-6009)Salida analógica (USB-6009) 0V (USB-6009) Alimentaciones de fuentes independientes para el motor y el control
  84. 84. Descripción HW Fuente de alimentación Alimenta el motor de corriente continua. Elección considerablemente delicada (se desconocen las características del motor). Proviene de una equipo de sobremesa en desuso. General Marca Delta Electronic Modelo SMP-100MB-1 Potencia 105.5 W Frecuencia 47 Hz-63 Hz 100 V-120 V AC Rango de entrada 200 V-240 V AC -5 V/0.3 A 5 V-10 A Rango de salida -12 V/4.2 A 12 V-0.3 A
  85. 85. Descripción HWPlaca de circuito de interfaz  Diseñada e implementada para cubrir las necesidades que han ido surgiendo en el desarrollo del proyecto.  En la elección de los componentes ha primado la flexibilidad ante posibles modificaciones del motor o de la tarjeta de adquisición de datos.  Contiene dos circuitos independientes:  Circuito de encendido/apagado del motor.  Circuito efecto hall.  Incluida una caja con recambios de componentes.
  86. 86. Descripción HWPlaca de circuito de interfaz Circuito de encendido/apagado del motor  Diseñada e implementada para cubrir las necesidades que han ido surgiendo en el desarrollo del proyecto.  En la elección de los componentes ha primado la flexibilidad ante posibles modificaciones del motor o de la tarjeta de adquisición de datos.  Contiene dos circuitos independientes:  Circuito de encendido/apagado del motor.  Circuito efecto hall.  Incluida una caja con recambios de componentes. Circuito efecto hall
  87. 87. Descripción HW Placa de circuito de interfazCircuito de encendido/apagado del motor  Controla la alimentación del motor (evitando que esté continuamente alimentado).  Implementado mediante la conocida configuración emisor común con la que se realizará la activación de un relé.
  88. 88. Descripción HW Placa de circuito de interfaz Circuito de encendido/apagado del motorRelé Corriente que circula a la entrada del motor (medida mediante la célula de efecto hall) -> 1A. Relé elegido soporta 8A (permite la conexión de motores con intensidades nominales superiores). Tensión nominal de alimentación de la bobina sea compatible con la tensión de alimentación que proporciona la tarjeta de adquisición de datos (5V). Tensión entre la alimentación y la que cae en el colector-emisor esta dentro de los márgenes de funcionamiento de la bobina del relé: Modelo: Finder 40.52.
  89. 89. Descripción HW Placa de circuito de interfaz Circuito de encendido/apagado del motorRelé Corriente que circula a la entrada del motor (medida mediante la célula de efecto hall) -> 1A. Relé elegido soporta 8A (permite la conexión de motores con intensidades nominales superiores). Tensión nominal de alimentación de la bobina sea compatible con la tensión de alimentación que proporciona la tarjeta de adquisición de datos (5V). Tensión entre la alimentación y la que cae en el colector-emisor esta dentro de los márgenes de funcionamiento de la bobina del relé: Hojas de datos Medida con polímetro Modelo: Finder 40.52.
  90. 90. Descripción HW Placa de circuito de interfaz Circuito de encendido/apagado del motorTransistor  Intensidad del colector fuera superior a la intensidad consumida por el relé.  Ganancia del transistor sea tal que consiga llevar al transistor a saturación, teniendo en cuenta el valor máximo de corriente dado por la salida digital de la tarjeta de adquisición de datos (8.5mA).  Para obtener una β de alto valor el transistor ha sido seleccionado con configuración Darlington (30000).  Modelo: BC517.
  91. 91. Descripción HW Placa de circuito de interfaz Circuito de encendido/apagado del motorTransistor Hojas de datos  Intensidad del colector fuera superior a la intensidad consumida por el relé. Hojas de datos  Ganancia del transistor sea tal que consiga llevar al transistor a saturación, teniendo en cuenta el valor máximo de corriente dado por la salida digital de la tarjeta de adquisición de datos (8.5mA).  Para obtener una β de alto valor el transistor ha sido seleccionado con configuración Darlington (30000).  Modelo: BC517.
  92. 92. Descripción HW Placa de circuito de interfaz Circuito de encendido/apagado del motorDiodo Diodo en antiparalelo para proteger al transistor durante las conmutaciones del relé. Capaz de soportar picos de intensidad producidos en la bobina del relé. Diodo que soporta 1A de intensidad. Modelo: serie 1N4001-1N4007.
  93. 93. Descripción HW Placa de circuito de interfaz Circuito de encendido/apagado del motorResistencia Corriente mínima que circula por la base del transistor sea suficiente para llevarlo a saturación (no habrá problema dado el alto valor de ganancia del transistor). Corriente máxima que circula por la base del transistor no supere la impuesta por la salida digital de la tarjeta de adquisición de datos (8.5mA). Modelo: 5.6 KΩ.
  94. 94. Descripción HWPlaca de circuito de interfaz Circuito efecto hall  Permite obtener la corriente consumida por el motor de corriente continua.  Utiliza una célula de efecto hall para realizar estas medidas de corriente.  Contiene un amplificador operacional en configuración seguidor de tensión para aislar las medidas realizadas.
  95. 95. Descripción HW Placa de circuito de interfaz Circuito efecto hallCélula de efecto hall Su rango de medida debe contener la intensidad máxima que puede llegar a ser consumida por el motor. Para aportar más flexibilidad y escalabidad se han dejado accesibles al usuario los pines que permiten la configuración del rango de la célula. Las configuraciones de los jumpers para cada uno de los posibles rangos son: 4 5 5 6 4 5 5 6 4 5 5 6 3 2 2 1 3 2 2 1 3 2 2 1 ±6 IPN ±3 IPN ±2 IPN
  96. 96. Descripción HW Placa de circuito de interfaz Circuito efecto hallCélula de efecto hall Su rango de medida debe contener la intensidad máxima que puede llegar a ser consumida por el motor. Para aportar más flexibilidad y escalabidad se han dejado accesibles al usuario los pines que permiten la configuración del rango de la célula. Las configuraciones de los jumpers para cada uno de los posibles rangos son: 4 5 5 6 4 5 5 6 4 5 5 6 3 2 2 1 3 2 2 1 3 2 2 1 ±6 IPN ±3 IPN ±2 IPN
  97. 97. Descripción HW Placa de circuito de interfaz Circuito efecto hallAmplificador Operacional  Configuración seguidor de tensión para aislar la medida de tensión de la célula de efecto hall de la entrada analógica de la tarjeta de adquisición de datos.  Tensión de alimentación unipolar para poder alimentarlo con la tarjeta de adquisición de datos (5V).  Rango de tensión contenga los valores máximos y mínimos de la célula de efecto hall en la configuración seleccionada.  Modelo: Taiwan Semiconductor TS358.
  98. 98. Descripción HWCaja de integración HW  Encapsula el conjunto HW.  Caja de metacrilato diseñada para la ocasión.  Aísla a los componentes del polvo, suciedad, evita la manipulación de personal no cualificado y permite la portabilidad del conjunto.  Material transparente, por lo que deja ver cada uno de sus componentes.  Permite el paso de la luz lo cual ha permitido alojar también la WebCam en su interior.  Se ha tenido en cuenta en su diseño:  El espacio que ocupan todos los componentes.  La ventilación.
  99. 99. Descripción HW Caja de integración HWPerspectiva Planta, alzado y perfil
  100. 100. Índice1. Introducción2. Entorno de desarrollo3. Descripción Software4. Descripción Hardware5. Pruebas y resultados6. Estudio económico7. Conclusiones y líneas futuras
  101. 101. Índice1. Introducción2. Entorno de desarrollo3. Descripción Software4. Descripción Hardware5. Pruebas y resultados6. Estudio económico7. Conclusiones y líneas futuras
  102. 102. Pruebas y resultados Prueba 1: Caracterización Tensión-VelocidadDerecha Izquierda  Evolución muy similar Tensión-Velocidad muy similar.  Zona de arranque entre 0-2V.  Velocidad progresivamente en aumento 2-9.5V.  Velocidad constante a partir de los 9.5V aproximadamente.
  103. 103. Pruebas y resultados Prueba 2: Caracterización Corriente-Velocidad Derecha Izquierda Inicialmente el motor requiere un consumo mayor de corriente (arranque). Una vez vencido el torque se mantiene estable el consumo de corriente. El consumo difiere en ambos sentidos (0.6A hacia la derecha y 1A hacia la izquierda). La corriente toma valores positivos (cuando gira hacia la derecha) y negativos (cuando gira hacia la izquierda).
  104. 104. Pruebas y resultados Prueba 3: Caracterización Potencia-Velocidad Derecha Izquierda Las curvas Potencia-Velocidad difieren en ambos sentidos (hacia la derecha los valores de potencia son ligeramente inferiores respecto a los obtenidos hacia la izquierda).
  105. 105. Pruebas y resultados Prueba 4: Control Manual-Automático Se ha definido una consigna de 1578.92 r.p.m. El motor ha alcanzado una velocidad de 1489.09 r.p.m. El error obtenido ha sido de 89.8265 r.p.m. Constante proporcional definida a 1, la integral a 0.2 y la derivativa a 0. Inicialmente se establece la consigna a un valor determinado y luego comienza aumentar su velocidad hasta acercarse progresivamente a este valor.
  106. 106. Pruebas y resultados Prueba 4: Control Manual-Automático Consigna Se ha definido una consigna de 1578.92 r.p.m. El motor ha alcanzado una velocidad de 1489.09 r.p.m. El error obtenido ha sido de 89.8265 r.p.m. Constante proporcional definida a 1, la integral a 0.2 y la derivativa a 0. Inicialmente se establece la consigna a un valor determinado y luego comienza aumentar su velocidad hasta acercarse progresivamente a este valor.
  107. 107. Pruebas y resultados Prueba 4: Control Manual-Automático Velocidad obtenida por el motor Se ha definido una consigna de 1578.92 r.p.m. El motor ha alcanzado una velocidad de 1489.09 r.p.m. El error obtenido ha sido de 89.8265 r.p.m. Constante proporcional definida a 1, la integral a 0.2 y la derivativa a 0. Inicialmente se establece la consigna a un valor determinado y luego comienza aumentar su velocidad hasta acercarse progresivamente a este valor.
  108. 108. Pruebas y resultados Prueba 4: Control Manual-Automático Error obtenido Se ha definido una consigna de 1578.92 r.p.m. El motor ha alcanzado una velocidad de 1489.09 r.p.m. El error obtenido ha sido de 89.8265 r.p.m. Constante proporcional definida a 1, la integral a 0.2 y la derivativa a 0. Inicialmente se establece la consigna a un valor determinado y luego comienza aumentar su velocidad hasta acercarse progresivamente a este valor.
  109. 109. Índice1. Introducción2. Entorno de desarrollo3. Descripción Software4. Descripción Hardware5. Pruebas y resultados6. Estudio económico7. Conclusiones y líneas futuras
  110. 110. Índice1. Introducción2. Entorno de desarrollo3. Descripción Software4. Descripción Hardware5. Pruebas y resultados6. Estudio económico7. Conclusiones y líneas futuras
  111. 111. Estudio económico Es importante en cualquier proyecto. Se ha considerado tanto el suministro (hardware y software) como los recursos de montaje e ingeniería.
  112. 112. Estudio económico
  113. 113. Índice1. Introducción2. Entorno de desarrollo3. Descripción Software4. Descripción Hardware5. Pruebas y resultados6. Estudio económico7. Conclusiones y líneas futuras
  114. 114. Índice1. Introducción2. Entorno de desarrollo3. Descripción Software4. Descripción Hardware5. Pruebas y resultados6. Estudio económico7. Conclusiones y líneas futuras
  115. 115. Conclusiones y líneas futuras Conclusiones Realizar el diseño y la implementación de un laboratorio accesible vía internet, orientado al desarrollo de prácticas para distintas asignaturas de los departamentos de Ingeniería de Sistemas y Automática y Tecnología Se puede dar por cumplido el objetivo marcado inicialmente: Electrónica, que tienen como objeto el análisis del comportamiento y el control de un motor de corriente continua. La tarjeta de adquisición de datos USB-6009 no es óptima para su utilización para aplicaciones en tiempo real ni para su uso con encoder. La utilización de recursos impuestos (no seleccionados exclusivamente para este propósito) implica mayor dedicación. La implementación conjunta de HW y SW supone una mayor complejidad en el desarrollo y funcionamiento de la aplicación. La configuración de LabVIEW, del Excel y de Windows, supuso también una tediosa tarea. La obtención de imágenes a través de una WebCam incrustadas en el panel frontal de un VI, no resultó tampoco un proceso sencillo (son numerosas las librerías y configuraciones que realizan esta función).A pesar de haber obtenido un resultado satisfactorio, la aparición de problemas e incompatibilidades entre el SW yel HW han sido innumerables y continuamente presentes durante el desarrollo de este proyecto, lo cual harequerido una mayor implicación.
  116. 116. Conclusiones y líneas futuras Líneas futuras Sustitución de la tarjeta de adquisición de datos por una más apropiada a entornos de trabajo en tiempo real. La utilización de un encoder y el desarrollo e implementación de un control de posición y velocidad sobre el motor. Diseño e implementación de otros laboratorios remotos haciendo uso de algunos recursos ya estudiados y configurados (tarjeta de adquisición de datos, fuente de alimentación…).
  117. 117. Conclusiones y líneas futuras Opinión personal La elección de este proyecto fue determinada por el interés sobre la línea de investigación relacionada con los nuevos métodos de formación y aprendizaje en el que se implicaban el uso de las TIC. También estuvo motivada por el futuro uso de esta aplicación por parte de los alumnos de la Universidad. Ha sido empleado mucho tiempo y dedicación para el desarrollo de este proyecto, a fin de conseguir una aplicación lo más completa posible y lista para ser utilizada. Numerosos conocimiento SW y HW adquiridos y la satisfacción de hacer conseguido los objetivos marcados inicialmente.
  118. 118. PFC

×