Experiencia de diseño e implementación de un módulo de laboratorio con acceso en forma remota para la realización de prácticas experimentales en la temática de control de velocidad de un motor en corriente continua

Resumen

El presente trabajo describe el diseño y la implementación de un módulo de laboratorio, para apoyar los procesos de enseñanza y aprendizaje en la formación de profesionales de los campos de las ingenierías eléctrica y electrónica. El módulo de laboratorio desarrollado emplea la tecnología del internet de las cosas (IoT, por sus siglas en inglés) posibilitando de esta manera la realización de actividades de experimentación a distancia.  Entre las principales características del módulo están su bajo costo de implementación y operación, la facilidad de uso del entorno de programación, la realización de pruebas experimentales no solo de manera presencial, sino también de manera remota, y la integración de conceptos de diferentes asignaturas como lo son el control de sistemas eléctricos, la electrónica de potencia y las máquinas eléctricas. Esta herramienta se constituye en un recurso pedagógico para favorecer la apropiación de conocimientos y el desarrollo de competencias profesionales en estudiantes de ingeniería.

El módulo de laboratorio está enfocado en la temática de control de velocidad de un motor eléctrico en corriente continua (DC, por sus siglas en inglés) de imanes permanentes. Para la regulación de la velocidad del motor, se desarrolló un sistema de electrónica de potencia basado en un convertidor DC/DC reductor controlado mediante un sistema en lazo cerrado. El sistema realiza el sensado de la velocidad del motor mediante un módulo codificador rotatorio, ejecuta la acción de control en un microcontrolador Arduino Uno, y finalmente genera un pulso de disparo ajustado que controla el convertidor reductor, variando de esta manera la velocidad del motor de forma controlada. Para la realización de actividades de experimentación a distancia, el módulo integra una cámara y dos computadores, y utiliza la herramienta de software de escritorio remoto de Google, la cual permite conectar de manera remota los dos computadores y el intercambio de datos entre estos a través de Internet.

Este documento presenta resultados del trabajo final de pregrado en Ingeniería Eléctrica de la Universidad Industrial de Santander (UIS) titulado “Implementación de práctica de laboratorio con acceso remoto utilizando el microcontrolador Arduino Uno para el control de un motor DC” y del proyecto de investigación financiado por la Vicerrectoría de Investigación y Extensión de la UIS titulado "Estrategia pedagógica para el fortalecimiento de competencias en STEM mediante sistemas modulares de laboratorio", código 2825.