Desarrollo de un sistema de realimentación de posición y velocidad para banco de ensayos de accionamientos eléctricos

Abstract

[ES] Actualmente, el empleo de motores asíncronos en la industria se encuentra ampliamente generalizado. En consecuencia, es de utilidad diseñar un sistema de control con el objetivo de automatizar este tipo de máquinas eléctricas.

De este modo, el presente Trabajo Final de Grado es responsable de implementar una etapa fundamental en dichos sistemas de control como es la realimentación de posición y velocidad. Además, se pretende realizar un registro de los datos asociados a la posición y velocidad angular del eje de un motor asíncrono.

En particular, empleando el microprocesador ESP32 se procederá a obtener las lecturas de posición y velocidad para posteriormente registrar ambas lecturas a través del diseño de una aplicación Android, permitiendo la representación gráfica en tiempo real tanto de la posición como de la velocidad angular.

Esta aplicación para dispositivos móviles, además de la visualización de ambos registros de posición y velocidad, permitirá realizar un análisis de los datos mediante el cálculo de las velocidades máxima y mínima y la obtención de la frecuencia y el paso de muestreo. Adicionalmente, para facilitar el estudio de los datos visualizados mediante cualquier software de cálculo se implementará la funcionalidad de poder modificar la frecuencia de muestreo entre unos valores predefinidos y, además, será posible almacenar los registros de posición y velocidad mediante el envío de estos datos a través de correo electrónico o mediante el almacenamiento de éstos en cualquier servicio de almacenamiento en la nube que esté instalado en el dispositivo.

Finalmente, se implementará la visualización de la velocidad angular en una pantalla LCD. Esta última funcionalidad permite, por ejemplo, visualizar la velocidad del eje del motor eléctrico cuando se están realizando pruebas en el banco de ensayos.

[CA] Actualment, la utilització de motors asíncrons en la industria es troba àmpliament generalitzat. En conseqüència, és d’utilitat dissenyar un sistema de control amb l’objectiu d’automatitzar aquest tipus de màquines elèctriques. D’aquesta manera, el present Treball de Fi de Grau és responsable d’implementar una etapa fonamental en els citats sistemes de control com és la realimentació de posició i velocitat. A més, es pretén realitzar un registre de les dades associades a la posició i velocitat angular de l’eix de un motor asíncron. En particular, fent ús del microprocessador ESP32 es procedirà a obtenir les lectures de posició i velocitat per a posteriorment registrar ambdues lectures mitjançant el disseny d’una aplicació Android, permetent la representació gràfica en temps real tant de la posició com de la velocitat angular. Aquesta aplicació per a dispositius mòbils, a més de la visualització d’ambdós registres de posició i velocitat, permetrà realitzar una anàlisi de les dades mitjançant el càlcul de les velocitats màxima i mínima i l’obtenció de la freqüència i el pas de mostreig. Addicionalment, per a facilitar l’estudi de les dades visualitzades mitjançant qualsevol software de càlcul s’implementarà la funcionalitat de poder modificar la freqüència de mostreig entre uns valors predefinits i, a més, serà possible emmagatzemar els registres de posició i velocitat mitjançant l’enviament d’aquestes dades a través de correu electrònic o mitjançant l’emmagatzemament d’aquestes en qualsevol servici d’emmagatzematge en el núvol. Finalment, s’implementarà la visualització de la velocitat angular en una pantalla LCD. Aquesta última funcionalitat permet, per exemple, visualitzar la velocitat de l’eix del motor elèctric quan s’estan realitzant probes en el banc d’assajos.

[EN] Nowadays, the use of asynchronous motors in the industry is widely widespread. Consequently, it is useful to design a control system in order to automate this type of electrical machines. In this way, the present work is responsible for implementing a fundamental stage in these control systems such as position and speed feedback. In addition, it is intended to record the data associated with the position and angular velocity of the axis of an asynchronous motor. In particular, using the ESP32 microprocessor, the position and velocity readings will be obtained to later record both readings through the design of an Android application, allowing the real-time graphical representation of both position and angular velocity. This application for mobile devices, in addition to displaying both position and velocity registers, will allow an analysis of the data by calculating the maximum and minimum speeds and obtaining the sampling frequency and the sampling period. Furthermore, in order to facilitate the study of the data displayed by means of any calculation software, the functionality of being able to modify the sampling frequency between predefined values will be implemented and, in addition, it will be possible to store the position and speed records by sending these data via email or by storing them in any cloud storage service that is installed in the device. Finally, the visualization of the angular velocity on an LCD screen will be implemented. This last functionality allows, for example, to visualize the speed of the electric motor’s axis when tests are being carried out on the test bench.