Sistema de control de motores de Corriente Continua
basado en el microcontrolador LM629

Cálculo del sistema III

Construcción de la tarjeta de control

Sistema de control de motores de Corriente Continua basado en el microcontrolador LM629
Construcción de la tarjeta de control

Capítulo IX

Índice

Construcción de la tarjeta de control

Diseño del circuito de control

Módulos de programación para control de la tarjeta

Módulo de programación del filtro

Módulo de trayectoria (programación)

Consideraciones

de operación

El sistema de control de la tarjeta fue diseñado para controlar 1 motor, con su encoder. Las variables a controlar son la velocidad, aceleración y posición, por medio de los dispositivos MPID y el puente H. El control en la variable de la velocidad, consiste en mantener fija una velocidad sin que importe si se tiene o no una presencia de carga en el motor, hasta que este sea frenado. El control de la aceleración con la que el motor logra su movimiento, y permite llegar a determinada velocidad se puede variar a voluntad, siempre y cuando no sea mayor que la velocidad deseada. En el control de posición el motor parte de un estado de reposo en cierta posición, llegando a una determinada posición deseada, y terminando en reposo. El sistema censa la velocidad a través de un en codificador incremental, formado por un disco ranurado colocado en el eje del motor, donde un dispositivo opto electrónico (emisor-receptor) permite cuadrar la señal cuando el disco gira, mandando cuatro diferentes estados, que permiten saber en que dirección gira el motor.

En la siguiente figura se pueden observar algún dispositivo de los llamados Encoder incremental.

Elementos del sistema

La tarjeta cuenta con los siguientes elementos:

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Diseño de la tarjeta

Capítulo X

Diseño de la tarjeta

El diagrama del circuito se realizó con el paquete de ORCAD versión 9.0, como se observa en el apartado de esquemas, se contaban ya con algunas librerías y otras se han confeccionado.

El diseño de las caras o lados de componentes y soldaduras, así como el "silkscreen" (colocación de componentes) se confecciono con el mismo programa ORCAD en el apartado de LAYOT, este también se pueden ver en apartado de esquemas.

Diseño del circuito de control


	
	El control de velocidad consiste en mantener fija una velocidad, aunque se tenga la ausencia o presencia de carga en el motor.

	Inicialmente el motor está en reposo, se debe acelerar hasta llegar a la velocidad deseada, y mantenerla sin importar las variaciones en la carga, hasta que llegue un frenado. 
	La aceleración con la que el motor alcanza su movimiento, se puede variar a voluntad, siempre y cuando no sea mayor que la velocidad deseada.

	El control de velocidad es en ambos sentidos de giro

	El control de posición, parte de un estado de reposo en cierta posición, y va a otra posición determinada, terminando en reposo.

	Para lo anterior se presenta una aceleración, una velocidad constante por cierto tiempo, y una desaceleración para llegar exactamente en reposo a la posición deseada.

	La aceleración-velocidad- desaceleración deseadas, deben permanecer invariables ante las variaciones de la carga.

	El control de posición es para ambos sentidos de giro.

	El sistema sensa la velocidad a través de un encodificador incremental (encoder), que está formado por un disco ranurado puesto sobre el eje del motor, y dos sensores opto electrónicos (emisor y receptor), de un circuito electrónico que permite cuadrar la señal, la señal cuadrada que manda cada sensor al girar el disco está desfasada (/2, dando 4 diferentes estados que permiten saber si el motor gira en un sentido u otro.

	El MPID es un dispositivo procesador de control de movimientos dedicados, y diseñado para usarlo con una variedad de servomotores a escobillas de C.D., y otros servomecanismos, los cuales proveen una señal cuadrada de retroalimentación de posición incremental.

	El MPID, se encarga de comparar el valor medido con el valor deseado, generando la señal de error que pasa por el filtro PID, en función del error que genera una señal PWM.

	El puente H, recibe la señal PWM a través de los opto acopladores y del draiver y actúa sobre el motor, proporcionando la polarización, voltaje y corrientes requeridos para lograr el control deseado sobre el motor.

Sistema de control de motores de Corriente Continua basado en el microcontrolador LM629
Software del sistema

Capítulo XI

Software del sistema

Una parte importante es contar con un software que permita la comunicación del microcontrolador (µC) con el dispositivo programable (MPID). A continuación se describen las necesidades y los condicionantes de este software.

Conexión del LM629

En la Figura 2.7, se muestra la conexión del LM629 con el Bus y el Encoder, el Bus se requieren 8 líneas de datos, lectura y escritura, solicitud de interrupción, descodificación de direcciones y con el Encoder señales de cuadratura A y B e índice IN.

Figura 2.7 Conexión del LM629 con el µC

Módulos de programación

para el control

de la tarjeta

Módulo de chequeo del Bit-busy


	Es el primer módulo requerido.

	Comprueba el Bit-busy, que forma parte de la palabra de estado del MPID e indica cuando es posible la transferencia de datos.

	La ejecución se repite hasta que el bit indica que el MPID no está ocupado.

	Se ejecuta cuando el procesador escribe un byte comando, o lee o escribe el segundo byte de datos, ver tabla 3.1.

	Cuando el Bit-busy está "ocupado" el MPID ignora cualquier comandos o intento de transferencia de datos.

	El módulo verifica el Byte de estado, y espera hasta que el Bit-busy esté cero, lo que garantiza la comunicación. Distribución en tabla 3.2. 

	En la figura 2.8, se observa el diagrama de flujo que representa el módulo de chequeo del bit del Bit-busy.

	Este módulo se empleará a lo largo de toda la programación.

	La lectura del Byte de estado se ejecuta enviando al MPID un comando RDSTAT, que es directamente soportado por el hardware del MPID llevando a nivel lógico bajo /CS, /PS y /RD.

Módulo de iniciación

Iniciación de interrupciones

Módulo de programación

del filtro

Parámetros de carga del filtro (Coeficientes)

Tabla 3-3 Palabra de control del filtro.

	Una secuencia de carga de filtro incluye:

	un comando LFIL, una palabra de control y un número variable de palabras de datos.

	El comando LFIL carga los coeficientes del filtro sobre buffers primarios antes de enviarlos al filtro para su actualización.

	Los dos bytes de datos se escriben tras el comando LFIL, en coherencia con la palabra de control.

	El primer byte del de la palabra de control da el coeficiente de la muestra derivativa ds (selección del intervalo de la muestra derivativa), y el segundo byte indica, con lógica de unos en las respectivas posiciones cuales son los coeficientes del filtro que se van a enviar, ver los parámetros en la tablas 3-3 y 3-4, para cualquier combinación. 

	Detrás de la palabra de control se escriben los coeficientes del filtro.

	Cada coeficiente forma un par de bytes de datos en una palabra, así cualquier combinación de los cuatro coeficientes puede ser cargada dentro de una sola secuencia del comando LFIL.

	El número de palabras de datos de coeficientes puede oscilar entre cero y cuatro.

15	14	13	12	11	10	09	08	ds	Td
0	0	0	0	0	0	0	0	1	Ts
0	0	0	0	0	0	0	1	2	2Ts
0	0	0	0	0	0	1	0	3	3Ts
0	0	0	0	0	0	1	1	4	4Ts
...	...	...	...	...	...	...	...	...	...
1	1	1	1	1	1	1	1	256	256Ts

Tabla 3-4 Selección de código del término derivativo en un intervalo de una muestra.

Donde:

Módulo de trayectoria

(programación)

Carga de parámetros de la trayectoria

Tabla 3-5 Distribución de bits de la trayectoria.


	Una secuencia de carga de trayectoria incluye: el comando LTRJ, una palabra de control de trayectoria y una variable con un número de palabras de datos.

	El comando LTRJ carga los parámetros sobre buffers primarios.

	Los dos bytes de datos se escriben inmediatamente después del LRTJ e incluyen:

	La palabra de control de trayectoria, el primer byte del programa con lógica uno en las respectivas posiciones del bit, el modo de la trayectoria (velocidad o posición), el modo de la dirección de la velocidad, y el modo de paro (ver módulo de paro).

	El segundo byte indica, con lógica de unos, las respectivas posiciones de cada bit. También indica si los parámetros son absolutos o relativos, vea la tabla 3-5, cualquier combinación de los tres parámetros puede ser cargada en una sola secuencia del comando LTRJ.

	Detrás de la palabra de control de la trayectoria va el parámetro de la trayectoria.

	Cada parámetro ocupa un par de palabras de datos (para bytes de datos).

	Para cualquier combinación, los tres parámetros se pueden cargar en una sola secuencia del comando LTRJ.

Módulo de paro

Carga de parámetros de trayectoria

Ver tabla 3-5


	
	El primer byte de la palabra de control de la trayectoria selecciona el modo de paro del motor, el bit 9 de la palabra de control de la trayectoria indica paro abrupto: este modo cambia el movimiento (a máxima desaceleración) para pasar la posición a una posición inicial.

	Si se desea un modo de paro uniforme, se selecciona el bit 10 de la palabra de control de la trayectoria: este modo cambia el movimiento por medio de una desaceleración uniforme en coherencia con el rango de la aceleración.

	Tras la detención por un módulo de paro el motor maneja una señal remanente de cero y el sistema de control puede no afectar la posición del eje, que puede estacionado en giro libre.

	Esto indica una amplificación del offset: el eje puede rotar lentamente pero con una capacidad de torque mínimo, a menos que se carguen parámetros para una nueva trayectoria.

Programa de fase de lazo


	Al arrancar es preciso determinar la polaridad de la señal de control del motor.

	Si es incorrecta (o sea que hay una inversión en el lazo), se puede presionar al eje a una posición indeseada, resultando que la velocidad del motor se descontrole, condición de giro uniforme a alta velocidad.

	La inversión del lazo para el MPID (LM628), puede ser corregida de tres formas:

	Intercambiando la posición del eje por medio de intercambiar la señal del encoder (canal A y canal B), intercambiando el control de la potencia del motor, o invirtiendo la señal del comando del motor después de la aplicación del manejo de amplificación del motor.

	La inversión del lazo para el MPID (LM629) puede ser corregida de tres formas:

	intercambiando la posición del eje por medio de intercambiar la señal del encoder (canal A y canal B), intercambiando el control de la potencia del motor, o invirtiendo la señal del PWM SIGN.

Sistema de control de motores de Corriente Continua basado en el microcontrolador LM629
CREDITOS

Créditos

PROYECTO PARA LA OBTENCIÓN DEL TITULO DE BACHILLERATO + 4 DE CNAM FRANCIA
Autores:
Juan Antonio Pizarro Martín
Julio Martín Rodríguez
Ángel Puerta Rubio
CURSO 2001/2002
JAPM 2007

CNAM ESPAÑA http://www.salesianosloyola.com/CNAM/INDEX.HTM

CNAM FRANCIA http://www.cnam.fr/36392593/0/fiche___pagelibre/

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Capítulo IX

Índice

Construcción de la tarjeta de control

Consideraciones

de operación

En la siguiente figura se pueden observar algún dispositivo de los llamados Encoder incremental.

Elementos del sistema

La tarjeta cuenta con los siguientes elementos:

Capítulo X

Diseño de la tarjeta

El diagrama del circuito se realizó con el paquete de ORCAD versión 9.0, como se observa en el apartado de esquemas, se contaban ya con algunas librerías y otras se han confeccionado.

El diseño de las caras o lados de componentes y soldaduras, así como el "silkscreen" (colocación de componentes) se confecciono con el mismo programa ORCAD en el apartado de LAYOT, este también se pueden ver en apartado de esquemas.

Diseño del circuito de control

Capítulo XI

Software del sistema

Una parte importante es contar con un software que permita la comunicación del microcontrolador (µC) con el dispositivo programable (MPID). A continuación se describen las necesidades y los condicionantes de este software.

Conexión del LM629

En la Figura 2.7, se muestra la conexión del LM629 con el Bus y el Encoder, el Bus se requieren 8 líneas de datos, lectura y escritura, solicitud de interrupción, descodificación de direcciones y con el Encoder señales de cuadratura A y B e índice IN.

Figura 2.7 Conexión del LM629 con el µC

Módulos de programación

para el control

de la tarjeta

Módulo de chequeo del Bit-busy

Módulo de iniciación

Iniciación de interrupciones

Módulo de programación

del filtro

Parámetros de carga del filtro (Coeficientes)

Tabla 3-3 Palabra de control del filtro.

Tabla 3-4 Selección de código del término derivativo en un intervalo de una muestra.

Donde:

Módulo de trayectoria

(programación)

Carga de parámetros de la trayectoria

Tabla 3-5 Distribución de bits de la trayectoria.

Módulo de paro

Carga de parámetros de trayectoria

Ver tabla 3-5

Programa de fase de lazo

Créditos

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