Control de un motor de corriente continua mediante microcontrolador ESP32

Abstract

Este trabajo tiene como objetivo la actualización integral de una maqueta didáctica empleada en la asignatura Fundamentos de Automática en la Escuela de Ingenierías Industriales de la Universidad de Valladolid. En primer lugar, se analiza la maqueta original basada en un microcontrolador PIC y el entorno AUTOPIIC, destacando sus funcionalidades y limitaciones. A continuación, se presenta un nuevo diseño que incorpora un microcontrolador ESP32 de mayores prestaciones, un puente H L298N y diversos periféricos como un codificador rotativo KY-040 y una pantalla LCD I2C, lo que permite dotar al sistema de una interfaz HMI más versátil e intuitiva. El proyecto contempla la comunicación bidireccional con Simulink (MATLAB) para la identificación y control avanzado del motor de corriente continua, así como la posibilidad de trabajar de manera autónoma mediante modos de funcionamiento configurables: identificación, control PID local y control externo en tiempo real. Esta actualización persigue no solo simplificar la complejidad técnica del montaje, sino también mejorar su valor didáctico, permitiendo a los estudiantes experimentar con lazos de control reales y comprender la influencia de fenómenos prácticos como el desgaste mecánico, la zona muerta o la saturación de las señales, aspectos que no suelen contemplarse en modelos teóricos ideales.

This project aims to comprehensively update a didactic training platform used in the subject Fundamentos de Automática at the School of Industrial Engineering, University of Valladolid. Firstly, the original prototype based on a PIC microcontroller and the AUTOPIIC environment is analyzed, highlighting its features and limitations. A new design is then proposed, integrating an ESP32 microcontroller with enhanced capabilities, an L298N H-bridge driver, and several peripherals such as a KY-040 rotary encoder and an I2C LCD display, providing a more versatile and intuitive human-machine interface. The system enables bidirectional communication with Simulink (MATLAB) for advanced motor identification and control, as well as fully autonomous operation via configurable modes: identification, local PID control, and real-time external control. This update not only reduces the technical complexity of the assembly but also enhances its educational value by allowing students to experiment with real control loops and to understand the impact of practical factors—such as mechanical wear, dead zones, or signal saturation—that are not usually considered in ideal theoretical models.