Maquinas
Páginas: 5 (1095 palabras)
Publicado: 13 de octubre de 2011
RESUMEN
La enseñanza de la teoría de sistemas de control representa un reto en los planes de estudio de la ingeniería. En este proyecto presentamos un sistema de control de temperatura de una caja simple y de bajo costo, armada del case de una computadora la cual tendrá un foco en su interior que hará cambiar la temperatura en ese ambiente.
El sistema consiste en un sensor de temperatura decircuito integrado, un controlador PID desarrollador por National Instruments y una etapa de potencia.
INTRODUCCIÓN
Los programas de simulación definitivamente acercan al alumno a la comprensión de los principios de la teoría de control de procesos.
Sin embargo, lo ideal es que los estudiantes ataquen un problema de control real y puedan ver el comportamiento de las variables físicasinvolucradas como la temperatura, presión, humedad, posición, caudal, luminosidad, etc.
En este sentido con nuestro proyecto nos proponemos construir una planta metálica sencilla y económica que se variará la temperatura interna mediante una simulación y adquisición de datos en Labview.
El sistema consiste en un controlador PID el cual tendrá las constantes: Kp, Ti y Td, una etapa de potencia,que utiliza el método de “paquetes de onda” para regular la potencia entregada a la planta.
En la planta se coloca un foco de 60W o 100W, y la temperatura se mide mediante un sensor de temperatura integrado (LM35). Considerando que se cuenta con una fuente de alimentación y un multímetro, el resto de los componentes tiene un precio inferior a los 20 dólares.
Esto representa una excelenteinversión si se considera los beneficios obtenidos desde el punto de vista didáctico.
DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA
En la figura, se muestra un diagrama simplificado del sistema de control de temperatura.
El sistema está constituido por un controlador PID, una etapa de potencia, una caja metálica y un sensor de temperatura.
Controlador PID
El controlador utilizado es un controlador PIDparalelo, el cual está constituido por una etapa de acción de control proporcional, una etapa derivativa y una etapa integral, de acuerdo con el diagrama de la figura.
El controlador tiene entonces una función de transferencia dada por:
Donde Kp es la constante de acción proporcional, Ti es la constante de tiempo de la acción integral, Td es la constante de tiempo de la acción derivativa, E(s)es la señal de error y U(s) es la señal de control.
Al PID se le deben ingresar las constantes antes especificadas, las variables PV y SP son aplicadas a él. Además cuenta con un selector de constantes, las cuales pueden ser ingresadas por el usuario o las especificadas en el proyecto.
ETAPA DE POTENCIA
En la figura puede observar el diagrama de bloques de la etapa de potencia.Ésta consiste de un generador de tiempo proporcional generado por el programa, una etapa de aislamiento y un interruptor de estado sólido (triac).
El circuito generador de tiempo proporcional recibe la señal de salida del controlador PID (señal de control) y la transforma en un pulso cuya duración es proporcional a la señal de control.
La etapa de aislamiento está formada por un optoacopladorMOC3030, la etapa de potencia cuenta con un triac, con el cual se controla el voltaje de línea que se aplica al foco de la planta.
En conjunto, la etapa de potencia se encarga de regular el número de semiciclos de voltaje de línea que le son aplicados a la parrilla.
Teniéndose como base un período de 5 segundos, la señal del controlador (PID) determina cuanto tiempo deberá encender laparrilla. Un ejemplo de lo anterior se muestra en la siguiente tabla.
Circuito de aislamiento.
En la figura, se muestran dos oscilogramas del voltaje aplicado a la caja para dos diferentes valores del voltaje de control. Se puede apreciar cómo cambia el número de ciclos aplicados por período
SENSOR DE TEMPERATURA
El LM335 es un sensor de Tª integrado.
• Opera como...
La enseñanza de la teoría de sistemas de control representa un reto en los planes de estudio de la ingeniería. En este proyecto presentamos un sistema de control de temperatura de una caja simple y de bajo costo, armada del case de una computadora la cual tendrá un foco en su interior que hará cambiar la temperatura en ese ambiente.
El sistema consiste en un sensor de temperatura decircuito integrado, un controlador PID desarrollador por National Instruments y una etapa de potencia.
INTRODUCCIÓN
Los programas de simulación definitivamente acercan al alumno a la comprensión de los principios de la teoría de control de procesos.
Sin embargo, lo ideal es que los estudiantes ataquen un problema de control real y puedan ver el comportamiento de las variables físicasinvolucradas como la temperatura, presión, humedad, posición, caudal, luminosidad, etc.
En este sentido con nuestro proyecto nos proponemos construir una planta metálica sencilla y económica que se variará la temperatura interna mediante una simulación y adquisición de datos en Labview.
El sistema consiste en un controlador PID el cual tendrá las constantes: Kp, Ti y Td, una etapa de potencia,que utiliza el método de “paquetes de onda” para regular la potencia entregada a la planta.
En la planta se coloca un foco de 60W o 100W, y la temperatura se mide mediante un sensor de temperatura integrado (LM35). Considerando que se cuenta con una fuente de alimentación y un multímetro, el resto de los componentes tiene un precio inferior a los 20 dólares.
Esto representa una excelenteinversión si se considera los beneficios obtenidos desde el punto de vista didáctico.
DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA
En la figura, se muestra un diagrama simplificado del sistema de control de temperatura.
El sistema está constituido por un controlador PID, una etapa de potencia, una caja metálica y un sensor de temperatura.
Controlador PID
El controlador utilizado es un controlador PIDparalelo, el cual está constituido por una etapa de acción de control proporcional, una etapa derivativa y una etapa integral, de acuerdo con el diagrama de la figura.
El controlador tiene entonces una función de transferencia dada por:
Donde Kp es la constante de acción proporcional, Ti es la constante de tiempo de la acción integral, Td es la constante de tiempo de la acción derivativa, E(s)es la señal de error y U(s) es la señal de control.
Al PID se le deben ingresar las constantes antes especificadas, las variables PV y SP son aplicadas a él. Además cuenta con un selector de constantes, las cuales pueden ser ingresadas por el usuario o las especificadas en el proyecto.
ETAPA DE POTENCIA
En la figura puede observar el diagrama de bloques de la etapa de potencia.Ésta consiste de un generador de tiempo proporcional generado por el programa, una etapa de aislamiento y un interruptor de estado sólido (triac).
El circuito generador de tiempo proporcional recibe la señal de salida del controlador PID (señal de control) y la transforma en un pulso cuya duración es proporcional a la señal de control.
La etapa de aislamiento está formada por un optoacopladorMOC3030, la etapa de potencia cuenta con un triac, con el cual se controla el voltaje de línea que se aplica al foco de la planta.
En conjunto, la etapa de potencia se encarga de regular el número de semiciclos de voltaje de línea que le son aplicados a la parrilla.
Teniéndose como base un período de 5 segundos, la señal del controlador (PID) determina cuanto tiempo deberá encender laparrilla. Un ejemplo de lo anterior se muestra en la siguiente tabla.
Circuito de aislamiento.
En la figura, se muestran dos oscilogramas del voltaje aplicado a la caja para dos diferentes valores del voltaje de control. Se puede apreciar cómo cambia el número de ciclos aplicados por período
SENSOR DE TEMPERATURA
El LM335 es un sensor de Tª integrado.
• Opera como...
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