Obtención de la velocidad del plato de garras, sin utilizar un sensor de pulsos
Introducción
A partir de la velocidad obtenida por el estimador matemático programado en el micro-controlador de la placa, se obtiene la velocidad del motor, la cual se usa en el proceso de regulación de la velocidad de la máquina.
Además, a partir de este dato, es posible obtener la velocidad en el plato de garras, simplemente dividiéndolo por la reducción que introducen las poleas.
He ampliado el proyecto, para incluir tres botones en la pantalla LCD destinada a mostrar la corriente consumida, y la velocidad de la máquina.
Si observamos las imágenes adjuntas, pulsando:
- El botón de la izquierda, se muestra la velocidad del motor.
- El botón intermedio, se muestra la velocidad del plato de garras, cuando usamos el set de poleas 1 (velocidad lenta).
- El botón de la derecha, se muestra la velocidad del plato de garras, cuando usamos el set de poleas 2 (velocidad rápida).
Vemos que no hay sensor de pulsos conectado, pero muestra la velocidad del plato de garras...!
Detalle de los botones que permiten seleccionar el grupo de poleas que estamos usando.
Modificaciones realizadas.
Al estudiar las capacidades del microprocesador que lleva la pantalla, comprobamos que dividir la velocidad de del motor por la reducción del set de poleas que estamos usando, no es una tarea trivial.
La primera opción, que sería hacer que el microprocesador del display divida la velocidad estimada del motor, por la reducción de las poleas, y a continuación muestre en pantalla el valor obtenido, no es viable:
Resulta que este microprocesador es muy sencillo, y no soporta números decimales (en coma flotante, float). Además, los números enteros son de solo dos bytes. Estas limitaciones hacían que solo se pudieran mostrar incrementos de velocidad de 100 rpm, lo que considero inaceptable.
Por ello, ha habido que modificar el conjunto del proyecto, para que:
- Las reducciones de las poleas se modifican y almacenan en la pantalla LCD, mediante un menú adecuado.
- Al arrancar, la pantalla envía la reducción actualmente utilizada, a la placa PCB de control, a través de la UART.
- La placa envía la velocidad, dividida por esa reducción de las poleas.
- El display simplemente muestra los datos que recibe.
Cambiar los valores de reducción de las poleas.
En este proyecto, se ha empleado como valor por defecto de la reducción de los juegos de poleas, las del torno Optimum 180x300 Vario. Pero, naturalmente, es posible modificar estos valores, para adaptarlos a nuestra máquina.
En esta imagen se detalla el proceso para modificar estos valores.
Operativa para modificar el coeficiente de reducción de un grupo de poleas:
- Se hace una pulsación larga sobre la cifra "Speed".
- En la pantalla que muestra las reducciones, verificamos si queremos cambiar alguna, y en ese caso, pulsamos el botón correspondiente.
- Introducimos en el teclado el nuevo valor de la reducción, con un máximo de dos decimales
El pulsar la tecla "Enter", se almacena el nuevo dato, y se envía a la placa de control, para que comience a utilizarlo. Recordar que cada valor de reducción de las poleas, está asociado a uno de los botones mostrados en la pantalla principal. El motor, lógicamente, siempre tiene reducción 1. Sin embargo, se permite modificar este valor para necesidades particulares de cada usuario.
Ajuste del estimador matemático.
Tenemos que calibrar y ajustar el estimador matemático. Necesitamos medir la velocidad de giro del motor y la del plato de garras con dispositivo independiente. Usaremos un tacómetro óptico.
Problema a resolver:
El valor que proporciona el estimador matemático no tiene en cuenta todos los efectos que se producen en un motor de continua, como son el efecto de desmagnetización que produce la fuerza contra-electromotriz y el desplazamiento del eje neutro del campo principal, de todo lo cual:
- Disminuye el valor global del campo magnético de la maquina.
- Disminuye la fuerza electromotriz de la máquina.
- Disminuye indirectamente el rendimiento.
- Crea peligro de chispas en el colector.
- Aumenta las dificultades para realizar una buena conmutación.
- Aumento considerable de las pérdidas en el hierro al existir una mayor densidad de flujo.
- Desplazamiento del “plano o línea neutra”(plano en el que se anula el campo).
- etc.
Solución:
Por todo ello, el valor de velocidad que nos estima el Estimador Matemático conlleva un cierto error (digamos un 10%) que es fácil de minimizar, ya que la relación entre velocidad de la máquina y corriente consumida es lineal.
Esta relación sigue, además, una línea recta que pasa por cero (a cero corriente, cero velocidad). Por tanto, solo hay que ajustar ligeramente la pendiente de la recta, librándonos de determinar la recta de regresión Y/X por el método de los mínimos cuadrados.
- Finalmente, verificaré que las reducciones de poleas que calculé a partir de los diámetros de las poleas, es correcta.