control de temperatura con pic

INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE CAJEME
MEMORIA DE RESIDENCIA PROFESIONAL
“CONTROL DE TEMPERATURA PARA BAÑO MARÍA”
INGENIERÍA ELECTRÓNICA EN MECATRÓNICA
CD. OBREGÓN, SON. NOVIEMBRE. 2012
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ÍNDICE
RESUMEN v
INTRODUCCIÓN 6
1.1 Antecedentes 6
1.2 Diagnóstico de la situación 7
1.2 Definición del problema 8
1.3 Justificación 8
1.4 Objetivos 9
1.4.1 Objetivo General 9
1.4.2Objetivos Específicos 9
1.5 Alcances y Limitaciones 9
II FUNDAMENTO TEÓRICO 10
2.1 Calor y trabajo 10
ii.2 Medición de temperatura 11
2.3 Efecto Seebek 12
2.4 Linearización del Termopar 12
2.5 LM35, Descripción general 12
2.5 Control automático en la industria 13
2.7 Sistemas de control 14
2.7.1 Sistema s de lazo abierto 14
2.7.2 Sistemas de lazo cerrado 15
iii
iii
2. 8 Función detransferencia 15
2.9 Diseño de controladores de lazo cerrado 15
2.9.1 Acción proporcional 16
2.9.2 Acción integral 16
2.9.3 Acción derivativa 16
2.9.3 Acción proporcional, integral, derivativa 17
2.10 Microprocesadores y Microcontroladores 17
2.11 Microcontrolador y control de procesos 18
III PROCEDIMIENTO Y DESCRIPCIÓN DE ACTIVIDADES REALIZADAS 19
3.1 Diagnóstico del sistema 19
3.2 Selección decomponentes 20
3.3 Simulación del circuito 20
3.4 Circuito de pruebas 20
3.5 Diseño del controlador PID 21
3.6 Desarmado, limpieza y rearmado del equipo 21
3.7 Integración 21
3.7.1 Etapa de potencia 21
3.7.2 Recableado del sistema y colocación de sensores 22
3.7.3 Circuito de control 22
iv
iv
IV RESULTADOS 23
4.1 Diagnóstico del sistema 23
4.2 Selección de componentes 24
4.2.1Termopares 24
4.2.2 Circuito integrado LM35 24
4.2.3 Relevadores de estado sólido 24
4.2.4 Microcontrolador PIC 16F877A 24
4.3 Simulación del circuito 25
4.4 Circuito de pruebas 26
4.5 Diseño del controlador PID 26
4.6 Desarmado, limpieza y rearmado del equipo 28
4.7 Integración 28
4.7.1 Etapa de control 28
4.7.2 Recableado del sistema y colocación de sensores 29
4.7.3 Etapa de potencia 294.8 Software 30
4.7 Comportamiento del sistema de control 32
V CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 33
BIBLIOGRAFÍA 35
ANEXOS 36
v
v
RESUMEN
Hoy en día, debido al considerable aumento del uso de los controladores PID en la industria (control de potencia, control de nivel, caudal y presión en procesos químicos entre otros), el uso de microcontroladores para el desarrollo de este tipo deaplicaciones ha tomado fuerza por la incorporación de lenguajes de alto nivel que facilitan ampliamente este tipo de implementaciones, además de los bajos costos de adquisición de estos componentes, distribución de software de desarrollo gratuito y amplia información en la Internet.
De esta manera, el presente estudio muestra una metodología para el desarrollo de un control inteligente con el fin demejorar la seguridad y el desempeño de un equipo de cocina industrial utilizando el microcontrolador PIC 16f877A, componentes de reciclaje como relevadores estáticos, sensores termopares, interruptores de 3 estados, y el compilador C CCS compiler. Inicialmente la temperatura del sistema es leída con un termopar, esta información se manda al puerto analógico del micro controlador que a su vez la envía aun convertidor analógico-digital interno para después procesar la información y convertirla en un nivel de temperatura con el cuál, el programa generado toma decisiones acerca del nivel de potencia requerido por el sistema para alcanzar y mantener un valor predeterminado.
Por último al aplicar el procesamiento de señales analógicas por medio del microcontrolador y gracias al uso de componentesexistentes en la empresa el sistema implementado resultó muy económico y cumple con los requisitos de mantener los alimentos a una temperatura controlada y con seguridad para el operario del equipo.
I. INTRODUCCIÓN
1.1 Antecedentes
Con sede en Singapur, Flextronics es uno de los principales productores de servicios electrónicos especializados en la entrega completa de diseño de ingeniería y...