RESUMEN

Katherine Remache

 kiremache@utpl.edu.ec

Kiomar Valle 

 kavalle@utpl.edu.ec 

Este proyecto tiene como objetivo desarrollar un programa en VHDL que controle la velocidad de giro de un motor universal, para luego implementarla en la tarjeta SPARTAN 3E, para ello se utilizara la técnica de Modulación  de ancho de pulsos (PWM).

 Para la variación de la velocidad del motor se utilizara el rotary push button y los switches de la Spartan 3E, donde se visualizara el resultado en la lcd de la tarjeta, indicando a la frecuencia en que se encuentra nuestro motor.

Se implementó una etapa de potencia, a la salida de la señal PWM, pues el voltaje requerido para el motor es de 110Vac, y el  voltaje máximo obtenido de la tarjeta es de 3.3V con una corriente de 1.25mA.

Para la comprobación del circuito se utilizara a la salida un tacómetro, en donde nos determinara a la velocidad que esta nuestro motor, en rpm.

OBJETIVOS:

Objetivo general.- Implementar un algoritmo que controle la velocidad de un motor universal con la tarjeta Spartan3E, creando así una interacción con el usuario.

Objetivos específicos.- Dentro de los objetivos específicos a alcanzar tenemos:

§  Crear una interacción del usuario con el hardware de la tarjeta.

§  Controlar  la velocidad de un motor universal 

INTRODUCCIÓN

Para el desarrollo de este proyecto se utilizara la técnica de Modulación de Ancho de Pulsos (PWM), que será controlada mediante el rotary push button de la tarjeta, luego se implementara una etapa de potencia, con su respectivo aislamiento,  pues el voltaje que se obtienen a la salida de la tarjeta es de 3.3V y una corriente de 1.25mA.

Figura 1. Diagrama de Bloques

Para ello se debe tener muy en cuenta el motor que se va a utilizar, y estas se muestran a continuación:

Características

·         1A

·         100W

·         7000rpm

·         127V

Circuito de potencia para el motor 

Figura 2. Circuito de potencia

La FPGA no puede suministrar la potencia necesaria para mover un motor. Por otro lado, el motor va alimentado a 120 voltios AC, mientras que la FPGA se alimenta a 3,3 voltios, por tanto, las tensiones tampoco se corresponden.

Para evitar que corrientes o tensiones altas lleguen a la FPGA desde el motor, es recomendable aislar la parte de la FPGA de la del motor. Para aislar ambas partes podemos usar optoacopladores. Los optoacopladores utilizan fotodiodos y fototransitores para transmitir información proporcionando un aislamiento eléctrico entre los circuitos de entrada y salida.

El triac actúa como un interruptor en serie con la carga, conectándola a la red de 115V AC cuando a la salida de la compuerta es de nivel bajo y desconectándola cuando este en nivel alto.

Un triac es un dispositivo semiconductor de tres terminales que se utiliza como interruptor de corriente alterna en aplicaciones de potencia tales como reguladores de luminosidad, controlar la velocidad de los motores, etc.

Las redes snubber se utilizan para proteger los elementos activos de conmutación (MOSFET, IGBT, TRIAC etc.) de las sobre tensiones producidas por una carga inductiva. Al ser una red de protección esta se coloca en paralelo con el elemento de conmutación.

El triac se especifica de acuerdo con los valores máximos de corriente y voltaje que pueden manejar. [1] y [2] 

Figura 3. Diagrama Rotary Push Button

Figura 4. Circuito Tacómetro

Implementación en VHDL

Para implementar el control PWM se realizaron 3 bloques de funciones: uno de ellos es para el control de la lcd, el control del push button rotary, el control de la velocidad.

Programas el orden de los programas que se implementaron es el siguiente:

Velocidad.vhd: Programa en donde se controla la velocidad del motor, generando señales PWM, de acuerdo al valor que se ingresa y a una frecuencia determinada.

Rotary.vhd: Programa que envía un valor binario al modulo anterior, en donde con  este se podrá variar la frecuencia, y variar así la velocidad del motor.

Lcd.vhd: Este modulo corresponde al modulo de la lcd, para poder escribir en la Lcd.

DEMOSTRACIÓN DEL PROYECTO 

 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

[1] Curso Práctica de electrónica digital y circuitos integrados: Teórica y práctica para analizar, diseñar, probar, utilizar, reparar y ensamblar circuitos y aparatos digitales.  CEDIK.

[2] Alcalá J, Maxinez David. VHDL, El arte de programar sistemas digitales. CECSA. México 2007.