Diseño e implementación de electroimán y actuador electrónico aplicado a un sistema de levitación magnética

Abstract

En esta tesis se presenta el diseño e implementación de un electroimán y un actuador electrónico por PWM para un módulo experimental de levitación magnética, para realizar pruebas en el área de control y automatización. Este módulo comprende 3 etapas: etapa de sensado, etapa de control y la etapa de potencia. En la construcción de la etapa de potencia destacan el electroimán, el cual es implementado por un núcleo cilíndrico de hierro enrollado con un cable de cobre y cubierto con un material aislante para su protección, además de un actuador electrónico por PWM implementado por un circuito generador de onda triangular y un circuito amplificador de la señal de control que son acoplados hacia el uso de un amplificador operacional en configuración de comparador para la generación de la señal PWM. Esta señal es utilizada para la activación y desactivación de un transistor de potencia. Con el cual es posible reducir el calentamiento que presenta la bobina y el transistor de potencia. Múltiples pruebas de laboratorio se realizaron con el electroimán y el actuador electrónico así como también de todo el sistema. Se logró obtener resultados muy similares a los hallados en la teoría. Tanto en el electroimán como en el actuador electrónico se tuvo una respuesta bastante lineal frente a los cambios de posición de la esfera, este dato fue importante para el diseño del sistema en la etapa de control. Finalmente se logro que la etapa de potencia cumpla con la función de acondicionar la señal generada por el controlador del sistema para que interactue adecuadamente con el electroimán. Este módulo se desarrolló en la sala de manufactura del Centro de Tecnología Avanzada de Manufactura (CETAM) del departamento de Ingeniería de la Pontificia Universidad Católica del Perú. Este prototipo sirve como instrumento útil para realizar prácticas experimentales en el campo de control de sistemas, que puede ser tomado con fines educativos y a su vez pueda ser desarrollado para su aplicación a otros sistemas. Es por ello que el estudio de estos sistemas de levitación magnética presenta un futuro prometedor.