1. CONTROL DE VELOCIDAD Y POSICIÓN PARA UN MOTOR DC (SENSORES) 1
CONTROL DE VELOCIDAD Y POSICIÓN
PARA UN MOTOR DC (SENSORES)
L. Arenas, A. Castilla, M. Lancheros y D. Rojas.
señales ya que son estas las que nos permiten en ultimas
Abstract—This paper presents a preview of realizar un monitoreo y control de los diferentes procesos que
what to investigate and made the development and implementation of se puedan llevar a cabo dentro de una fabrica. Para ello se
a speed and position control for a DC motor. They present the type utilizan los sensores que son elementos que nos permiten
ofsensor used and the processing done to the signal to be processed
and generate the control action.
captar cualquier señal que se desee, como por ejemplo, la
velocidad o el desplazamiento de un motor los cuales pueden
Resumen—Este documento presenta un adelanto de lo investigo y ser censados mediante un encoder.
realizado para el desarrollo e implementación de un control de
velocidad y posición para un motor DC. Se presentara el tipo de II. CONTROL DE VELOCIDAD Y POSICIÓN
sensor a utilizar y el procesamiento realizado a la señal, para poder
ser procesada y generar la acción de control. A. Fundamentación y Características:
Un controlador de velocidad y posición es un sistema de
Palabras Claves— Motor DC, Encoder, Interfaz Grafica, control que se encarga a partir de una señal de referencia (Set
Controlador PID. point) variar la velocidad o posición de un motor hasta la
deseada, teniendo como referencia los valores actuales de
Index Terms— DC Motor, Encoder, Graphic Interface, PID estas captadas mediante un sensor. Dicho controlador debe
Controller. estar diseñado de tal manera que la posición o velocidad
deseada sean alcanzadas con exactitud, en el menor tiempo
posibles y optimizando el consumo de energía.
I. INTRODUCCIÓN
n la actualidad los sistemas de control son de vital
E importancia de los procesos industriales modernos y la
manufactura, debido a que dan un desempeño óptimo de
los sistemas dinámicos mejorando la producción,
B. Partes y Funcionamiento Del Sistema:
El sistema estará compuesto por un computador, un
microcontrolador ATMEL 328, una driver de motor L293d, un
disminuyendo la repetitividad y las operaciones rutinarias, motor DC y un encoder.
eliminando las probabilidades de error, entre otras cosas. Pero Inicialmente el usuario podrá escoger mediante la interfaz
para que un sistema de control sea óptimo es necesario dar grafica en el computador si desea controlar posición o
mucha importancia a la etapa de diseño e implementación del velocidad. Independiente mente de cuál sea la opción
sistema teniendo en cuenta el tipo de controlador y sensor a escogida, el computador estará enviando constantemente la
utilizar. señal de consigna deseada por el usuario. Esta señal será
Uno de los elementos común mente utilizados en la enviada al microcontrolador mediante comunicación USB, una
industria son los motores, lo cuales son ampliamente vez llegue la señal a esté, se comparara con la señal actual de
implementados en muchos procesos industriales en especial en velocidad o posición del motor DC con lo que se generara la
procesos de transporte, carga y tratamiento de materiales
señal de error, luego esa señal de error será proceda por el
como pieza central para el funcionamiento de las maquinas.
microcontrolador y se generara la acción de control la cual
Por esta razón para el desarrollo de muchos procesos se hace
necesario controlar la velocidad, torque y posición de esté, de será llevada a cabo por el PWM de esté, con el objetivo de
manera rápida y precisa. obtener la velocidad o posición deseados. Esta acción de
A nivel industrial es muy importante el tratamiento de control llegara al Driver de Motor el cual permitirá aumentar o
disminuir la velocidad, mover o detener el motor según sea
necesario. La señal de velocidad será captada mediante un
Manuscrito creado para la asignatura de Sensores y Actuadores en manos del encoder el cual enviara un tren de pulsos que variara su
docente Ing. Francisco, Msc., para el día 17 de Abril de 2012.
L. Arenas, estudiante de Ingeniería Mecatrónica Universidad Autónoma frecuencia dependiendo de la velocidad actual del motor, este
del Caribe. (email: larenas0307@hotmail.com) tren de pulsos será captado por el microcontrolador el cual
A. Castilla, estudiante de Ingeniería Mecatrónica Universidad Autónoma procesara la señal y la convertirá según sea necesario en
del Caribe. (email: arturcas_66@hotmail.com)
M. Lancheros, estudiante de Ingeniería Mecatrónica Universidad velocidad o posición. Dichas variables se darán en rpm y
Autónoma del Caribe. (email: maclan-92@hotmail.com) grados respectivamente.
D. Rojas, estudiante de Ingeniería Mecatrónica Universidad Autónoma del
Caribe. (email: darm940@hotmail.com)

2. CONTROL DE VELOCIDAD Y POSICIÓN PARA UN MOTOR DC (SENSORES) 2
generando dos señales de pulsos digitales desfasados en 90º.
Se decidió utilizar este sensor porque nos provee de un
tren de pulsos que varía en frecuencia dependiendo de la
velocidad del motor lo que nos permite conocer de una
manera rápida cual es la velocidad actual de este. El cálculo
de la frecuencia se realiza contando la cantidad de pulsos
Figura 1. Diagrama De Bloques del Sistema. generados por el encoder en un tiempo determinado.
Además al ser de cuadratura nos provee dos trenes de pulsos
III. SENSOR desfasados 90º lo que nos permite conocer de manera precisa
Para realizar el censado de las diferentes variables de el sentido de giro del motor.
nuestro sistema se utilizara un encoder.
El encoder viene integrado con el motor y presenta las
siguientes características: [5]
A. Encoder
Un encoder o codificadores rotatorios son mecanismos
electromecánicos que convierten la posición angular de un eje
directamente en un código digital, generalmente utilizados
para entregar la posición, velocidad y aceleración del rotor de
un motor. Y son usualmente utilizados en aplicaciones
robóticas, lentes de fotografía, procesos industriales que
requieren medición angular y en la industria militar. [1]
B. Tipos de encoder
Los tipos más comunes de encoder son:
Figura 4. Imagen Del Encoder a Utilizar. [6n]
a. Encoder Absoluto
Son un tipo de configuración de encoder en el que la Cantidad de pulsos por revolución del eje motor: 32 p/v.
posición queda determinada mediante la lectura la
lectura del código de salida, el cual es único para cada Equivalencias de rpm: 5514 rpmenc = 200rpmmot.
una de las posiciones dentro de la vuelta. [2]
Desfase entre las dos señales: 90º.
Voltaje de alimentación del encoder: 3.5 – 20 V.
El encoder consta de 4 cables: El Azul (Vcc del encoder),
el Verde (Tierra del encoder), el Amarillo (Señal de salida
A) y el Blanco (Señal de Salida B).
Figura 2. Encoder Absoluto. [3]
b. Encoder Incremental IV. PROCESAMIENTO DE LA SEÑAL
Son un tipo de configuración en el que la posición Para convertir la señal enviada por el encoder en una
queda determina por la cantidad de pulsos emitidos el variable que pueda ser utilizada para generar la acción de
interruptor óptico. Los pulsos son generados cada vez control se debe realizar lo siguiente:
que el patrón del disco interrumpe el haz de luz del
interruptor. [n] A. Se captura la cantidad de pulsos enviados por el encoder
durante un tiempo determinado con lo que se obtiene la
frecuencia del encoder.
Donde es la frecuencia del encoder, el número de
pulsos captados y el tiempo utilizado para captar los
Figura 3. Encoder Incremental. [4] pulsos en segundos.
B. Como la frecuencia del encoder hace referencia a la
C. Encoder A Utilizar cantidad de pulsos por segundo, ahora calculamos la
El encoder que se utilizara es un encoder incremental de cantidad de pulsos en un minuto.
cuadratura, el cual utiliza dos sensores ópticos posicionados
con un desplazamiento de ¼ de ranura el uno del otro,

3. CONTROL DE VELOCIDAD Y POSICIÓN PARA UN MOTOR DC (SENSORES) 3
Donde es la cantidad de pulsos por minuto. BIOGRAFÍAS
C. Una vez conocido los pulsos por minuto del encoder
calculamos la cantidad de vueltas que da este en un Laura Vanessa Arenas Montaño, estudiante de
Ingeniería Mecatrónica Universidad Autónoma
minuto sabiendo que nuestro encoder genera 32 pulsos del Caribe, Investigador del grupo GIIM en la
por vuelta, con lo que obtendríamos las rpm de nuestro Facultad de ingeniería de la Universidad
encoder. Autónoma del Caribe, Técnico en Diseño
Gráfico y Web. Barranquilla, Atlántico. (Email:
larenas0307@hotmail.com), Cel.: 3004523524
Cód. 250910298
Donde son las rpm del encoder.
D. Finalmente para calcular las rmp de nuestro motor se Arturo José Castilla De Cuba, estudiante de
tiene que 5514 rpm del encoder equivales a 200 rpm del Ingeniería Mecatrónica Universidad Autónoma
del Caribe, Investigador del grupo GIIM en la
motor. Facultad de ingeniería de la Universidad
Autónoma del Caribe, Técnico en Análisis y
Programación de Computadores. Barranquilla,
Atlántico. (Email: arturcas_66@hotmail.com)
Cel.: 3005000039 Cód. 251016012
V. CONCLUSIÓN
La mayoría de los sistemas de control necesitan de alguna u Michael Lancheros Sepúlveda. Estudiante de
otra forma captar la señal de la variable que se desea controlar Ingeniería Mecatrónica Universidad Autónoma
del Caribe. Cursos Sena (Electrónica Básica,
para poder efectuar su acción de control, por ende se es Electrónica Avanzada y CNC) (Email
necesario un dispositivo que se encargue del tomar la señal, el maclan92@hotmail.com), Cel.: 301 7778838.
cual es el sensor. Cód. 250910226
El encoder es uno de los sensores más utilizados para la
medición de la velocidad y posición de un motor, debido a que
Danilo Alfonso Rojas Méndez, estudiante de
nos genera un tren de pulsos cuya frecuencia es proporcional a Ingeniería Mecatrónica Universidad Autónoma
la velocidad de este en el caso de un encoder incremental o del Caribe, Barranquilla, Atlántico. Curso Sena
nos genera palabras digitales para ciertas posiciones en el caso Virtual (AutoCAD 2D y 3D, PLC I e
Identificación y análisis de circuitos integrados
del encoder absoluto. y compuertas lógicas) Cursos Sena convenio
Que para realizar el censado de la posición y la velocidad se UAC (Curso básico de las TIC para la docencia
decidió utilizar un encoder incremental de cuadratura debido a en ambientes virtuales) (Email:
darm940@hotmail.com) Cel.: 3002443554
que nos provee dos trenes de pulsos desfasados 90º que nos Cód. 250910028
permite determinar el sentido de giro del motor.
Para poder utilizar el tren de pulsos generados por el
encoder se hizo necesario realizar una serie de conversiones y
operaciones para conseguir la variable que en realidad
deseábamos medir, que no era la frecuencia sino los rpm del
motor.
REFERENCIAS
[1] Encoders, Javier Venegas Requena. Recurso digital, disponible en:
http://www2.elo.utfsm.cl/~elo212/docs/Encoders-jvr-v01.pdf
[2] Encoder Absoluto. Silge Elctronica S.A. Recurso digital, disponible en:
http://control-gray.googlecode.com/files/Encoder%20Absoluto.pdf
[3] Imagen tomada de: Codificador Rotatorio - Autor Desconocido-
Wikipedia- http://es.wikipedia.org/wiki/Codificador_rotatorio
[4] Imagen tomada de: Encoder Absoluto e incremental - Autor
Desconocido- http://www.picvietnam.com/forum/showthread.php?t=224
[5] 50:1 Metal Gearmotor – Pololu Robotics & Electronics.
http://www.pololu.com/catalog/product/1444
[6] Imagen tomada de: 50:1 Metal Gearmotor – Pololu Robotics &
Electronics. http://www.pololu.com/catalog/product/1444