TRANSFORMACION FRECUENCIA VOLTAJE

INFORME 01

Conversor Frecuencia-Voltaje

Integrantes:

Rodriguez Molleda, Walter

Gutierrez Baca,

Harold

ABRIL 2015

INFORME DEL PROYECTO

INTRODUCCIÓN

En la actualidad se han desarrollado técnicas efectivas para el monitoreo y mantenimiento de la maquinaria de forma rápida y confiable que pone de todo en manos de la instrumentación para evitar grandes costos y poder hacer un mantenimiento predictivo. Los sistemas confiables para monitoreo y diagnostico de maquinaria, provistos de señales de entrada de mediciones correctas, son muy apreciadas por su valor. Para medir la velocidad por ejemplo, se cuentan con diversos equipos entre ellos se encuentra el tacómetro.

El tacómetro es un dispositivo que mide las revoluciones por minuto (RPM) del rotor de un motor o de una turbina. Son utilizados para lleva un registro de las velocidades del elemento que tengamos en estudio, que nos permita saber si está trabajando en forma adecuada. Con este tipo de instrumentos evitaremos que se detenga la maquinaria, pudiendo hacer un mantenimiento en el momento adecuado. También se puede emplear para conocer distancias recorridas por ruedas, engranes o bandas.

El presente trabajo está basado fundamentalmente en la implementación de un dispositivo en el cual se pueda observar el control de un motor y la medición de su velocidad con un tacómetro digital.

OBJETIVOS

-Crear un servomotor electrónico controlado por un PIC (circuito integrado programable), que nos permita leer la frecuencia y/o Revoluciones por minuto y mostrarlo en el LCD.

DESCRIPCIÓN:

Este proyecto se basa en la toma de voltaje equivalente a la frecuencia, generado por el circuito integrado LM2907 (Conversor Frecuencia - Voltaje); el voltaje analógico recibido es transformado a una medida digital por el ADC interno del PIC y mediante unas operaciones podrá ser visualizada en el LCD.

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FUNDAMENTOS TEÓRICOS

Convesores Voltaje-Frecuencia y Frecuencia- Voltaje

La función de un conversor Tensión-Frecuencia es la de convertir una señal analógica a una serie de pulsos. La razón para realizar este tipo de conversión es que es mucho más fácil transmitir y decodificar con precisión una serie de pulsos que una señal analógica, sobre todo, si la distancia a la que se debe transmitir la señal es larga y ruidosa. En estos casos se colocara al final de la línea de transmisión, un conversor de Frecuencia- Tensión para obtener nuevamente una señal analógica.

La aplicación más común de los conversores Frecuencia – Tensión está dada en la medición de velocidad de motores donde una serie de pulsos, proporcional a la velocidad del motor, es transformada en una señal analógica para ser medida y quizás también utilizadas para realizar un control de la velocidad.

El Conversor LM2907

El LM2907 es un circuito integrado que realiza la conversión de frecuencia en tensión.

En su circuito interno incluye: un comparador de tensión en la entrada con una función de histéresis, una bomba de carga como convertidor frecuencia en tensión y un amplificador operacional con un transistor de salida.

El diagrama en bloques del circuito interno se observa en la siguiente figura:

En la figura siguiente vemos un circuito típico de aplicación sugerido por el fabricante en el Datasheet para la conversión.

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Analizando el funcionamiento del Circuito:

La señal de entrada ingresa por el terminal Negativo (-) del OPAM produciendo un disparo hacia la Bomba de Carga cada vez que la señal supera los cero (0) voltios. La Bomba de Carga trabaja de la siguiente manera: Cada vez que se dispara la Bomba, se activara una fuente de corriente saliente del PIN 2 y alternante. De esta forma la tensión

en el PIN 2 evolucionara entre dos valores que son aproximadamente (1/4) Vcc y (3/4) Vcc.

La diferencia de tensión en un ciclo de carga y descarga del PIN 2 es de ∆V = Vcc .

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A su vez la bomba de carga copia esta misma fuente de corriente del Pin 2 al PIN 3 pero

siempre en el mismo sentido.

T será el periodo de la frecuencia de la señal de de entrada que dispara la bomba de carga. De donde resulta que:

1 T 1

I3med = I2med = T ƒ |i2(t)|dt = T 2IFtc

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Utilizando la ecuación de carga de un capacitor:

i (t) = C dV2

2 1 dt

Donde al cargarse a corriente constante resulta:

i (t) = I = C ∆V2

2 F 1 ∆t

Vcc

= C1 2

tc

= C Vcc

1 2tc

Reemplazando IF en la ecuación I3med resulta:

1 Vcc

I3med = I2med = T 2 C1 2t

tc = C1 Vcc ƒ

Luego la tensión en:

V3med = I3med R1 = C1 R1 Vcc ƒ

La configuración del OPAM es configuración seguidora, entonces resulta:

Vo = C1 R1 Vcc ƒ

El fabricante, en las hojas de datos, generaliza la ecuación teórica que se obtuvo y es la siguiente ecuación:

V0 = k C1 R1 Vcc ƒ

En las hojas de datos KTIP es una constante de la ganancia del circuito y es típicamente 1. La linealidad de este voltaje es típicamente 0.3% del fondo de escala. El capacitor C2, que está en paralelo con la resistencia R1 configura el pasa bajos que realiza la integración de la corriente para obtener su valor medio. Por esta razón no interviene en la ecuación de escala de conversión.

Características principales del LM 2907

En las hojas de datos del fabricante se encuentran los siguientes datos que consideramos los más relevantes:

Error de no linealidad de la escala típica: 0,3 %

Error de lo linealidad de escala máximo: ±1 %

Factor de ganancia de la escala:

K min= 0,9

K tip= 1,0

K máx.= 1,1

Fuentes de corriente (PIN2 y PIN3) I2 e I3:

I min= 140 µA I tip= 180 µA I máx.= 240 µA

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PIC 16F873A

Descripción:

El PIC 16F873A es un micro controlador de Microchip, el cual tiene las siguientes características:

Por lo que este PIC es muy útil para el desarrollo de diferentes aplicaciones tales como control y procesamiento digital de señales.

Encapsulado:

El PIC 16F873A se presenta en un encapsulado de 28 pines como se ve en la siguiente figura:

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Y la descripción de cada pin, en el siguiente cuadro:

Conversor Análogo-Digital:

El modulo Analógico – Digital (A/D) tiene 5 entradas o canales. La entrada analógica carga una muestra y la mantiene en un capacitor. La salida del muestreo y la retención en el capacitor es la entrada al conversor.

El conversor entonces genera un resultado digital del nivel analógico por el método de aproximaciones sucesivas. La conversión A/D de la entrada analógica resulta en un correspondiente número de 10 bits. El modulo A/D tiene entradas de referencia de alto voltaje (V dd) y bajo voltaje (V ss).

El modulo de conversión A/D está formado por cuatro registros. Estos registros son:

• Registro de resultado de parte alta (ADRESH)

• Registro de resultado de parte baja (ADRESL)

• Registro de control 0 (ADCON0)

• Registro de control 1 (ADCON1)

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ADCON0

El registro ADCON0, se muestra en la siguiente figura, controla la operación del modulo A/D,

Bits 7-6 ADCS1-ADSC0: Sirven para seleccionar la frecuencia del reloj que se empleara en la conversión y de acuerdo a la siguiente tabla:

TAD: tiempo que se tarda en convertir un bit. Para efectuar una conversión a 10bits es de 12 TAD (según Especificaciones de fabricante) El valor mínimo que debe poseer TAD es de 1,6 µ segundos.

Los valores en rojo violan el tiempo mínimo requerido de TAD

Bits 5-3 CHS2:CHS0: Sirven para seleccionar el canal de entrada al conversor y de acuerdo con lo siguiente:

• 000 = canal 0, (RA0/AN0)

• 001 =canal 1, (RA1/AN1)

• 010 = canal 2, (RA2/AN2)

• 011 = canal 3, (RA3/AN3)

• 100 = canal 4, (RA5/AN4)

Bit 2 GO/DONE: Bit de estado

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