Controlador de tres estados

Escuela Superior Politecnica del Litoral
ESPOL

Facultad de ingeniería en electrónica y computación

Laboratorio de electrónica “B”

Nombre: Jaime Pinto

Proyecto: CONTROLADOR ON/OFF DE TRES ESTADOS (control de temperatura)
Profesor: Ing. Miguel Yapur
Paralelo: 06

“CONTROLADOR ON/OFF DE
TRES ESTADOS”

INTRODUCCION:
Unade las técnicas del control ON/OFF simple y eficaz, se usa con gran frecuencia en el control de procesos industriales que involucran variables físicas lentas, tales como la temperatura o la humedad; sin embargo sus desventajas limitan su uso frente al control de las variables rápidas. Una buena alternativa para mejorar el desempeño y la respuesta del controlador ON/OFF tradicional consiste enusar la técnica de control de potencia base lo que le da el nombre al controlador de tres estados.
La técnica de potencia base se basa en disminuir en mas del 50% la amplitud del rizado frente al método tradicional y se fundamenta en la colocación de una potencia base no conmutada sobre un porcentaje de potencia conmutada por el regulador lo cual hace mas rápida la respuesta al tiempo de encendidoTon factor muy importante en muchos procesos térmicos.

ESPECIFICACIONES Y CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS
 
* Amplificador para la señal del sensor lm35.
 
* Ajuste independiente de los niveles de referencia SPH y SPL.

* Nivel DC entre 0 y 12 v para variable controlada
 
* Salidas por optotriac con detector de cruce por cero

FUNCIONAMIENTO

El circuito que vamos a describirse trata e un controlador ON/OFF, el cual esta basado en un sistema de control automatizado de lazo cerrado previamente descrito en la introducción, el cual a partir de censar una variable física como en este caso la temperatura mediante un transductor de temperatura SENSOR LM35, cuya salida se compara con dos niveles de referencia fijados por el usuario dichos niveles están fijados SPH=110%VRef SPL=90% VRef los cuales entran en un lazo de histéresis produciendo un switcheo en dos transistores (operando en zona de saturación o corte ) dependiendo de los niveles de histéresis haciendo que dos opto acopladores entre a funcionar

ANALISIS TEORICO

El funcionamiento del controlador ON/OFF la dividiremos en tres bloques para un mejor análisis.
BLOQUE 1

AMPLIFICADOR NOINVERSOR:
VOU1=SPH=Vpot(1+R1/R2)

Asumimos el Opamp en zona “lineal”
V+=Vpot
V-=SPH (R1)/R1+R2
V+=V-
Vpot=SPH (R1)/(R1+R2)
SPH=Vpot (1+R1/R2)
AMPLIFICADOR RESTADOR:
VOU2=VOU1-Vref ;VOU1=SPH

Asumimos opamp en zona “lineal”
V+=SPH(R4)/(R3+R4)
V-=Vref(R6)/(R5+R6) +VOU2(R5)/(R6+R5)
V+=V-
VOU2=SPH-Vref

AMPLIFICADOR RESTADOR:
VOU3=SPL= Vref-VOU2

Asumimos Opamp zona “lineal”V+=Vref (R10)/(R9+R10)
V-=VOU2 (R8)/(R7+R8) +SPL(R7)/(R7+R8)
V+=V-
SPL= Vref-VOU2





BLOQUE 2:CONTROLADOR ON/OFF

SEGUIDORES DE VOLTAJES

PRIMER LAZO DE HISTERESIS

Asumimos que el Opamp no está en zona lineal
V+=SPH(R17)/(R17+R11) +M(R11)/(R17+R11)
V-= Vsensor
Vd= V+ - V-
Si Vd>0

M=12v
V+=V-
Vsensor= SPH(R17)/(R17+R11) +12(R11)/(R17+R11)

Si Vd<0
M= 0 vV+=V-
Vsensor= SPH(R17)/(R17+R11)

SEGUNDO LAZO DE HISTERESIS

Asumimos que el opamp no esta en zona “línea”
V-= SPL
V+= Vsensor(R13)/(R13+R12) + N(R20)/(R12+R13)
Vd= V+ - V-
Si Vd>0

N=12v
V+=V-
SPL= Vsensor(R13)/(R13+R12) + 12(R12)/(R12+R13)
Vsensor= (SPL(R12+R13) – 12(R12))/R13
Si Vd<0

N=0
V+=V-
SPL= Vsensor(R13)/(R13+R12) + 12(R12)/(R12+R13)
Vsensor=(SPL(R12+R13))/R13

ACTUADOR Y PROCESO

BLOQUE 3

Asumimos zona “lineal”
V+=Vlm35
V-= Vsensor(R24)/(R25+R24)
V+=V-
Vsensor=Vlm35(R25+R24)/R25

CALCULOS NUMERICOS:
Seteamos como voltaje de referencia es decir Vpot = 5V
BLOQUE1
AMPLIFICADOR NO INVERSOR:
Vpot=5v
R1= 1k
R2= 10k

V+=Vpot
V-=SPH (R1)/R1+R2
V+=V-
Vpot=SPH (R1)/(R1+R2)
SPH=Vpot (1+R1/R2)
SPH=5 (1+1/10)
SPH= 5,5 V...