Circuito regulador velocidad motor DC con amplificadores operacionales (Clase 66)

Summary

El script detalla un tutorial sobre cómo funciona un regulador de velocidad utilizando un potenciómetro y un amplificador inversor. Se explica que el potenciómetro permite ajustar la velocidad de un motor, estableciendo un set-point deseado y comparándolo con la velocidad real del motor. La diferencia entre estos dos valores, conocida como error, es amplificada y utilizada para ajustar la velocidad del motor a través de un amplificador de potencia. Además, se discute la importancia de los diodos como protección contra sobretensiones. El video también cubre cómo el circuito se auto-regula en respuesta a cambios en la carga del motor, manteniendo así una velocidad constante. Finalmente, se menciona la dinamo cronométrica como un transductor de velocidad a tensión eléctrica, esencial para la comparación y regulación de la velocidad deseada.

Takeaways

• 🔧 El script describe el funcionamiento de un regulador de velocidad utilizando un potenciómetro y un amplificador inversor.
• 📡 El potenciómetro actúa como un seguidor de tensión, permitiendo ajustar la velocidad del motor de acuerdo con la posición del cursor.
• ⚙️ La tensión en los extremos de los resistores en serie es de 30 voltios, distribuidos uniformemente, lo que proporciona 10 voltios en cada resistor.
• 🔢 El punto medio del potenciómetro corresponde a una tensión de 0 voltios, similar a estar a nivel del suelo en términos de analogía de altura.
• 🔩 Se utiliza la ley de tensiones de Kirchhoff para calcular la tensión en el punto de salida del potenciómetro.
• 🔵 El circuito incluye un amplificador de potencia para proporcionar la corriente necesaria al motor, ya que un amplificador operacional no ofrece suficiente corriente.
• 🚫 Los diodos se utilizan como protección para evitar tensiones mayores a 15 voltios y para asegurar que la tensión no caiga por debajo de -15 voltios.
• ⚖️ Una dinamo está conectada en paralelo a un condensador para compensar la bobina y reducir la rizada, proporcionando una señal de tensión proporcional a la velocidad.
• 🔁 El error entre la velocidad deseada y la velocidad real del motor es amplificado y utilizado para ajustar la velocidad del motor.
• 📉 El regulador proporcional siempre tendrá un error pequeño, ya que no iguala completamente la velocidad deseada con la velocidad real.
• 🔄 El circuito es capaz de autorregular la velocidad del motor, respondiendo a cambios en la carga o condiciones para mantener una velocidad constante.

Q & A

¿Qué es un seguidor de tensión y cómo funciona?

Un seguidor de tensión es un circuito que mantiene una tensión constante en un punto específico, generalmente utilizando resistencias en serie y un potentiometro para dividir la tensión de entrada en partes iguales.

¿Cómo se calcula la tensión en un seguidor de tensión con tres resistencias de 10 ohms y una fuente de 30V?

Dado que las tres resistencias son iguales y están en serie, la tensión se divide en partes iguales entre ellas, resultando en 10V en cada resistencia.

¿Cómo se utiliza el potentiometro para regular la velocidad del motor?

El potentiometro se utiliza para proporcionar una señal de tensión que actúa como un set-point para la velocidad deseada. Este valor se compara con la velocidad real del motor, y el error se amplifica y utiliza para ajustar la velocidad del motor.

¿Qué es un amplificador inversor y cómo se utiliza en el circuito de regulación de velocidad?

Un amplificador inversor es un tipo de amplificador que tiene una salida de tensión opuesta a la entrada. Se utiliza en el circuito para amplificar el error entre la velocidad deseada y la velocidad real, proporcionando una señal de control al motor.

¿Cómo funciona la dinamo cronométrica en el circuito?

La dinamo cronométrica es un motor que funciona como generador. Su velocidad gira en función de la velocidad del motor principal, proporcionando una tensión proporcional a esa velocidad, la cual se utiliza para comparar con la tensión de set-point.

¿Cómo los diodos limitadores protegen al amplificador operacional?

Los diodos limitadores se colocan en paralelo a la salida del amplificador operacional para evitar que la tensión exceda los límites del amplificador, asegurando que la tensión no sea mayor de 15V ni menor de -15V.

¿Cómo se calcula la tensión de error en el punto 4 del circuito?

La tensión de error en el punto 4 es la diferencia entre la tensión de set-point (velocidad deseada) y la tensión real del motor. Esta diferencia se amplifica y se utiliza para ajustar la velocidad del motor.

¿Qué sucede si la carga del motor aumenta y cómo el circuito responde a este cambio?

Si la carga del motor aumenta, la velocidad disminuye, lo que hace que la tensión real alimentada a la entrada del amplificador también disminuya. Esto aumenta el error, lo que provoca que el amplificador proporcione una tensión más alta al motor para aumentar su velocidad y mantenerla constante.

¿Cómo se establece la velocidad máxima del motor utilizando el potenciómetro?

Para establecer la velocidad máxima, se ajusta el potenciómetro para proporcionar la tensión máxima en el punto de control, generalmente al mover el cursor del potentiometro hacia la parte superior.

¿Cuál es la relación entre la tensión de salida del amplificador de potencia y la velocidad del motor?

La tensión de salida del amplificador de potencia直接影响 la velocidad del motor. Una tensión más alta aumentará la velocidad, mientras que una tensión más baja disminuirá la velocidad.

¿Cómo se utiliza la resistencia ajustable para compensar la tensión en el circuito?

La resistencia ajustable se puede utilizar para compensar la tensión en el circuito, permitiendo un ajuste fino de la tensión de referencia y ayudándolo a alcanzar el valor deseado en el punto de control.

¿Por qué se utiliza un condensador en paralelo a la bobina en el motor?

El condensador se utiliza en paralelo a la bobina para compensar la inductancia y hacer que el conjunto se comporte como una resistencia, lo que ayuda a suavizar las fluctuaciones en la tensión y mejorar la estabilidad del motor.