Rectificacion

ELÉCTRICA

ii

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN
PROTOTIPO DE CONTROL
i
i

RODRIGO XAVIER CABRERA CALUPINA

TESIS PREVIA A LA OBTENCIÓN DEL TITULO
DE INGENIERO EN ELECTRÓNICA Y CONTROL

QUITO, NOVIEMBRE DE 1996

Certifico que el presente trabajo ha
sido elaborado en su totalidad por el
señor

Rodrigo

Xavier

Cabrera

Calupiña.

ING. PATRICIO BURBANO ROMERO
Director detesis

CONTENIDO.

PÁGINAS

CAPITULO I: INTRODUCCIÓN GENERAL

1.1. Introducción

1

1.2. Esquema del sistema de control de temperatura

2

CAPITULO II: DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DEL PROTOTIPO

2.1. Características del prototipo y sus componentes

•.

5

2.2. Características de los sensores y su acondicionamiento de señal

9

2.2.1. Sensor de temperatura AD590JF.

.7.

92.2.1.1. Principales características del AD590

9

2.2.1.2. Descripción de! sensor

11

2.2.2. Transmisor de temperatura TX57

12

2.2.2.1 Características y aplicaciones

12

2.2.2.2. Descripción genera!

12

.'

2.2.2.3. Descripción funcional

13

2.2.2.4. Instrucciones de operación

15

2.2.2.5. Acondicionamiento de señal del TX57

17

2.2.2.6 Configuracióndel empaquetado

20

2.2.3. Termocuplatipo K

21

.r.

2.2.4. Módulo 80TK
2.2.4.1. Acondicionamiento de señal del módulo 80TK

21
--

22

2.3. Características y diseño del actuador

25

2.4. Características y diseño del circuito de disparo

29

2.4.1. Detector de cruce por cero

30

2.4.2. Circuito generador de onda diente de sierra

33

2.4.3. Circuito comparador37

2.5. Circuito de señalización

39

2.6. Simulación de! prototipo

-.

39

2.6.1. Función de transferencia del actuador

43

2.6.1.1. Función de transferencia del circuito de disparo

43

2.6.1.2. Función de transferencia del circuito de fuerza

44

2.6.2. Función de transferencia de la planta

48

2.6.3. Función de transferencia del sistema de medida

512.6.3.1. Función de transferencia

dei sistema de medida con el sensor
51

AD590JF
2.6.3.2. Función de transferencia del sistema de medida con la termocupla
tipo K.

54

2.6.4. Función de transferencia total

55

2.6.5. Respuesta en lazo abierto

56

2.6.6. Respuesta en lazo cerrado

57

2.6.7. Respuesta del sistema de controJ

58

2.6.8. Simulación de la señal de control60

2.7. Construcción del prototipo

61

CAPITULO III: ESQUEMAS DE CONTROL.

3.1. Introducción
3.2 Control análogo

67
;.;

67

3.2.1. Circuito controlador PID

68

3.3. Interfase y aplicación al control digital computarízado

73

3.4. Control a base de microcontroiador

74

3.4.1. Interfases para control a base de microcontrolador.

76

3.4.1.1. Sistema deingreso de datos

76

3.4.1.2. Visualización de los datos

76

3.4.2. Control PID discreto

78

3.4.2.1. Discretización del PÍD

79

3.4.2.2. Control incrementa!

83

3.4.3. Programa de control para el microcontrolador 8751JH

85

3.4.3.1. Programa principal

86

3.4.3.2. Manejo de teclado

90

3.4.3.3. Lectura de datos del conversor A/D

93

3.4.3.4. Control PIDdiscreto
3.5. Control ON-OFF

CAPITULO IV: PRUEBAS, RESULTADOS1*

4.1. Pruebas y resultados experimentales ....
4.1.1. Control manual en lazo abierto
4.1.2. Control ON-OFF.
4.1.3. Control PID análogo
4.1.4. Señal de control
4.1.5. Control PID con el microcontrolador 81
4.2. Conclusiones
4.3. Recomendaciones

BIBLIOGRAFÍA.

REFERENCIAS.

ANEXOS
A. Fotografías de! equipo,
B. Listadodel programa de control.
C. Manual de uso del prototipo.
D. Manual de uso del programa de control.
E. Copias de las especificaciones de los cor

1.1

INTRODUCCIÓN.

La temperatura es una de las variables más utilizadas enja industria, por ello es
necesario tener un conocimiento de los métodos para controlar dicha variable. Es
por esta razón que surge ¡a necesidad de ¡mplementar en...