Capitulo4

CAPÍTULO IV

CAPÍTULO 1
DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN.
El módulo desarrollado se puede observar en la figura 4.1 en un diagrama de
bloques general del sistema.

Figura Nº 4.1 Diagrama de bloques general del sistema.

El diagrama interno consta del controlador como circuito principal: el submodulo del microcontrolador ATMEGA16 y los demás circuitos que cumplen una
función específica para el correctofuncionamiento del controlador. Externamente el
horno que pertenece al proceso de análisis cromatografico, interactúa a través del
circuito de potencia y el circuito sensor de temperatura. Por otra parte el modulo esta
conectado al PC por medio del puerto serial RS-232 para la comunicación
Controlador-Pc donde se envían constantemente los datos recogidos por el circuito
sensor y acondicionador detemperatura.

A continuación se hace una descripción de cada uno de los módulos que
conforman el sistema de control de temperatura en cuanto al diseño y construcción, a
su vez se describe la programación efectuada en el microcontrolador ATMEGA16
para lograr su interacción con los módulos y la comunicación con el computador.

1.1 Circuito sensor y acondicionador de Temperatura.
Este circuito cumplecon la tarea de sensar y acondicionar la temperatura
presente en el horno y procesar esta señal analógica para ser llevada al
microcontrolador. Una vez acá, se realizara mediante sofware del ATMEGA la
conversión Analoga/digital.
Para este apartado se hizo uso del integrado AD594/AD595 de la compañía
Analog Devices que proporciona un excelente desempeño y una aceptable resolución
para el proceso decontrol. El AD594 y el AD595 son utilizados para termocuplas
tipo J y K respectivamente. Las características principales de este sub-modulo son las
siguientes:
Rango de temperatura a medir: [Temperatura ambiente – 1000ºC]
Resolución: 10mV/ºC
Sensor de temperatura: Termocupla tipo K
Alimentación: Vcc=15V.

V

AD595
1
14
Termocupla tipo K

3
5
2
6
10

+IN
-IN

VO

+T
-T
FB

8

+C
-C

R1

?
COMPSalida

9

+ALM

VCC

12
D1

VCC

13
11
7

-ALM
V+
V-

COM

4

0

Figura Nº 4.2 Diagrama esquemático del circuito sensor de temperatura

En el diagrama esquemático de la fig. 4.2 se pueden observar los terminales
IN+ e IN- los cuales son los pines de entrada de la termocupla, donde el pin 1 del
circuito integrado es para el terminal positivo de la termocupla y el pin 14 del
integrado es para elTerminal negativo de la termocupla. El circuito integrado posee
un circuito detector de termocupla abierta, el cual fue utilizado para encender un led
indicativo ante la no presencia de termocupla o ruptura de la misma, esto se ve el pin
12 del circuito integrado donde se observa el led y la resistencia limitadora de
corriente.
Puesto que el rango de temperatura a medir es hasta 1000ºC la salida seráentonces:
Resolución del integrado*Máxima escala

10mV/ºC *1000ºC =10Volts, y

el ATMEGA16 solo acepta voltajes no mayores de 5V. Por lo tanto se diseño un
circuito acondicionador que tenga una ganancia negativa de forma tal que para la
máxima entrada (1000ºC) la salida sea de 5V.

V

Vcc
4

Vcc

OUT

V3

4

R8

6

6.8k

LM324

Gnd

0

V

OUT

R11

-

7

V-

-

11

LM324

+

8.2k
V-

{Vsensor}U2B
5

11

2

R3
1

V+

+

V+

U2A
3

Gnd

{Rv ar}

P A RA M E T E RS :
Rv ar = 1400
Vsensor = 1

0

Vcc
V1
15V

Gnd

0

0

Figura Nº 4.3 Diagrama esquemático del acondicionador de temperatura.

La configuración usada es un amplificador operacional como seguidor de
voltaje para evitar que la señal acoplando las impedancias y seguidamente de un
divisor de tensión que tiene una ganancia de:

Vout =Vin ⋅ ( R8 + R11)
R3 + R8 + R11

Ec. (4.1)

Con R8 y R3 conocidas y para un voltaje de entrada Vin=10V y salida Vout=5 se
tiene:
10 =

5 ⋅ (6.8k + R11)
8.2k + 6.8k + R11

R11=1400Ω el cual es puesto como un

potenciómetro de precisión para posibles ajustes en el circuito.

Luego otro seguidor de voltaje para acoplar la señal al ATMEGA16 ambos
son alimentados con una tensión positiva en este caso...