Controlador de Tension de Lamina Final

CONTROLADOR DE  TENSION DE LAMINA

ELECTRONICA INDUSTRIAL Prof. Luciano Ricci Integrantes: Palma Pal ma Martne! Martne! " #ictor $%&'()* P+re! Torres" Luis ,.

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Mo/a O0e1a" Dimas 2. $$$3$&E

CONTROLADOR DE TENSION DE LÁMINA 4

INTRODUCCION  En la naturaleza se encuentran diversidad de ejempls !ue revelan ls principis !ue "#iernan el cntrl autm$tic% As&' cuand una persna camina  cnduce un autm(vil' ejecuta tdas las accines !ue cn)rman un cntrl retralimentad* mide' cmpara + act,a% -r ejempl' si al cnducir se en)renta ante un #st$cul' su sistema de visi(n .sensr/ permite detectar la presencia del mism antes de lle"ar a 0l' + le env&a la in)rmaci(n al cere#r .cntrladr/ de la distancia a !ue se encuentra1 entnces' 0ste decide detenerse  disminuir la velcidad' accinand el sistema de )rens .actuadr/% El primer mecanism dnde se aplic( e2presamente el cncept de realimentaci(n cn )ines de cntrl )ue el 3"vernr4 de la m$!uina de vapr de 5att' en 6789% Sin em#ar"' la intrducci(n del cntrl autm$tic a ls prcess industriales )ue muc: m$s tard&a' remnt$ndse a ls a;s <=>s' cuand ls #jetivs de prducci(n impidiern se"uir perand en )rma manual' cm se ven&a :aciend :asta entnces%  Aun!ue la intrducci(n del cntrl autm$tic a ls prcess industriales )ue causante de un n,mer masiv de despids' al sustituir la m$!uina al peradr del sistema' el e)ect )inal  )ue !ue sur"iern una cantidad imprtante de emples de ma+r cali)icaci(n' li#erand al  peradr de tareas rutinarias + peli"rsas%

 ANTECEDENTES  Ls -rimers sistemas de cntrl se diern dentr de la Revluci(n industrial a )inales del si"l  ?I? + principis del ??% @ Cmpnentes mec$nics + electrmec$nics* en"ranajes' palancas' rel0s + pe!ue;s mtres% @ Incnvenientes* Armaris "randes + vluminss' cnsum elevad' #aja vida ,til' stc de alt cst + n )le2i#les%  A partir de ls B=s cmienza el us de semicnductres% @ Mejras* Sistemas de menr tama; + cnsum' m$s r$pids + menr des"aste% En ls =s eneral Mtrs slicita un sistema )le2i#le + adapta#le a ls nuevs mdels de autm(viles% @ Simult$neamente en la empresa Fed)rd Assciates Inc% Desarrlla un prttip de especi)icacines* car$cter reutiliza#le' )$cilmente pr"rama#le + manteni#le pr ls t0cnics el0ctrics' implementaci(n mediante electr(nica de estad s(lid + de #uena inter)az cn  prcess industriales% En 6G9 aparecen ls primers aut(matas pr"rama#les .A-Is  -LCs/ cn C-U de varis inte"rads + memria ca#leada + sl remplaza#an ls sistemas cnvencinales de rel0s%  A partir de ls 7=s se incrpra el us de micrprcesadres mejrand las prestacines ri"inales* mejr inter)az cn el usuari' manipulaci(n de dats' psi#ilidad de c$lculs matem$tics' cmunicaci(n cn cmputadras' etc% La evluci(n cntinu( cn* ma+r cantidad  de memria' instruccines m$s ptentes' entradas num0ricas + anal("icas' ma+r 

5ACULTAD DE IN2ENIERIA MEC6NICA 7 ENER28A

cncentraci(n de EHS pr m(dul' ma+r velcidad & de ejecuci(n' m(duls de cntrl cntinu .-ID' UJJK/' capacidad de autdia"n(stic + distints len"uajes de pr"ramaci(n% La tendencia actual es dtarl de )uncines espec&)icas de cntrl + de canales de cmunicaci(n  para cmunicarse entre s& + cn cmputadras% Se inte"ra en un sistema' tdas las )uncines de prducci(n asistida pr una cmputadra .CIM/

OFETIOS

El #jetiv de cual!uier estrate"ia de cntrl es mantener una varia#le llamada cntrlada  pr(2ima a un valr desead cncid cm punt de ajuste 3setpint4% El t0rmin re"ularizaci(n es usad para descri#ir la acci(n de cntrl de a"entes de pertur#aci(n del estad de e!uili#ri de la varia#le cntrlada% Un sistema de cntrl' slamente puede lle"ar a la re"ulaci(n' aplicand en psici(n a las )uerzas pertur#adras llamadas car"as' crreccines e!uivalentes en una  m$s varia#les denminada manipulada% La varia#le cntrlada  permanecer$ esta#le' en el prces mientras se encuentre en estad estacinari% Este e!uili#ri puede ser alcanzad usualmente pr distints sistemas de cntrl% a+ varias clasi)icacines dentr de ls sistemas de cntrladres% @Atendiend a su naturaleza sn anal("ics' di"itales  mi2ts @Atendiend a su estructura .n,mer de entradas + salidas/ puede ser cntrl cl$sic  cntrl  mdern1 @Atendiend a su dise; pueden ser pr l("ica di)usa' redes neurnales%% En este tra#aj se aplicar$ Sistema de Cntrl de Laz Cerrad SISTEMA DE CONTROL DE LAJO CERRADO Se denmina sistema de cntrl de laz cerrad cuand )rente a presencia de pertur#acines' tiende a reducir la di)erencia entre la salida del sistema + el valr desead  3set pint41 realizand el cntrl de )rma autm$tica

LVDT 

El trans)rmadr Di)erencial aria#le Lineal es un dispsitiv de sensad de psici(n !ue  prvee un vltaje de salida de CA prprcinal al desplazamient de su n,cle !ue pasa a trav0s de sus arrllamients% Ls LDT>s prveen una salida lineal para pe!ue;s desplazamients

mientras el n,cle permanezca dentr del ##inad - primari% La distancia e2acta es )unci(n de la "emetr&a del LDT%

Ter&a de peraci(n Un LDT es mu+ parecid a cual!uier tr trans)rmadr' el cual cnsta de un ##inad  primari' ##inad secundari' + un n,cle ma"n0tic% Una crriente alterna' cncida cm la se;al prtadra' se aplica en el ##inad primari% Dic:a crriente alterna en el ##inad  primari prduce un camp ma"n0tic varia#le alrededr del n,cle% Este camp ma"n0tic induce un vltaje altern .CA/ en el ##inad secundari !ue est$ en la pr2imidad del n,cle% Cm en cual!uier trans)rmadr' el vltaje de la se;al inducida en el ##inad secundari es una relaci(n lineal del n,mer de espiras% La relaci(n #$sica del trans)rmadr es* V  out  V ¿

=

 N out   N ¿

Dnde* ut* tensi(n de salida% in* tensi(n de entrada% Nut* n,mer de espiras de ##inad secundari% Nin* n,mer de espiras del ##inad primari% Cm en el n,cle se desplaza' el n,mer de espiras e2puestas en el ##inad secundari cam#ia en una )rma lineal% -r l tant la amplitud de la se;al inducida cam#iar$ tam#i0n linealmente cn el desplazamient

)

El LDT indica la direcci(n de desplazamient de#id a !ue las salidas de ls ds ##inads secundaris se encuentran #alanceadas mutuamente% Ls ##inads secundaris en un LDT se cnectan en sentid puest% As& cuand el mism camp ma"n0tic varia#le se aplica a am#s ##inads secundaris' sus vltajes de salida tienen i"ual amplitud per di)erente si"n%  Las salidas de ls ##inads secundaris se suman' simplemente cnectand ls ##inads secundaris a un punt cm,n del centr%  A una psici(n de e!uili#ri ."eneralmente cer desplazamient/ se prduce una se;al  de salida i"ual a cer% La se;al inducida de CA es entnces demdulada para prducir un vltaje de CC !ue sea sensi#le a la amplitud + a la )ase de la se;al de CA prducida%  A cntinuaci(n se muestra un dia"rama de la relaci(n entre la se;al de entrada del  ##inad primari' el n,cle ma"n0tic + la se;al de salida*

CONTROLADOR DE TENSION DE LÁMINA

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Muc:s prcess industriales implican el manej de :jas  laminas m(viles de material% Un ejempl es del prces te2til' Otrs ejempls sn el tratamient t0rmic' "alvanizad  decapad de l$mina de acer' el aca#ad de la l$mina de pl$stic + el secad de la #anda de  papel% En tdas esas aplicacines es imprtante mantener la cantidad adecuada de tensi(n en la l$mina% Demasiada tensi(n :ar$ !ue la l$mina se estire + de)rme + !ue psi#lemente se rmpa% Si la tensi(n es mu+ pca' el material% Si la tensi(n es mu+ pca' el material se cl"ar$'  pudiend causar enreds en la ma!uinaria de manej% La tensi(n de una l$mina se puede cntrlar :aciend ajustes a las velcidades relativas del  rdill cnductr + el rdill se"uidr en el aparat de manej de l$mina% Es se ve en la )i"ura .a/%

Si el rdill se"uidr "ira cn determinada velcidad' la tensi(n de la #anda puede aumentarse si se aumenta la velcidad del rdill cnductr% La tensi(n de la #anda puede disminuirse disminu+end la velcidad del rdill cnductr% Una )rma )recuente de :acer ess li"ers ajustes de velcidad es cam#iar la psici(n de una #anda de accinamient s#re ds pleas c(nicas% Es se ven en la )i"ura .#/%

(

El mtr' sea un mtr el0ctric de velcidad cnstante  de velcidad ajusta#le' tiene una )lec:a cn ds e2trems% Un e2trem se )ija al rdill se"uidr' :aci0ndl "irar a una velcidad  de re)erencia% El tr e2trem va a la plea c(nica A :aci0ndla "irar a la velcidad de re)erencia% La #anda cnductra .mtriz  de accinamient/ transmite ptencia de la plea c(nica A a la  plea c(nica F' !ue a su vez impulsa al rdill cnductr% Si la #anda de accinamient est$ centrada en las pleas A + F' la plea F "ira a la misma velcidad !ue la plea A% Sin em#ar"' al mver la plea de tir :acia la iz!uierda  la derec:a' la #anda de accinamient se puede mver :acia la iz!uierda  la derec:a s#re las pleas c(nicas% Cuand la #anda de accinamient se mueve :acia la iz!uierda' el di$metr A disminu+e mientras !ue el di$metr de F aumenta% Es :ace !ue desacelere el rdill cnductr% Cuand la #anda mtriz se mueve :acia la derec:a' el di$metr de A aumenta + el di$metr de F disminu+e' :aciend !ue acelere el rdill cnductr% La #anda de accinamient si"ue a la plea de tir' !ue es una plea lca% Su eje est$ sstenid en cjinetes mntads en una #ase m(vil% La #ase m(vil se cntrla cn un pi;(n + cremallera' accinads pr el mtr de tir% EL mtr de tir es un mtr de cd en derivaci(n cu+ eje se cnecta a un reductr para tener #aja velcidad% El cntrl se l"ra :aciend )uncinar el mtr de tir en )rma de r$)a"as crtas% De ese md' la #ase m(vil puede desplazarse :acia la iz!uierda  la derec:a pca distancia cada vez% La #ase cntiene la plea de tir' !ue psicina la #anda de accinamient s#re las pleas c(nicas% Cn est se imparten ajustes pe!ue;s de velcidad al rdill cnductr' para ajustar la tensi(n de la l$mina% El transductr' !ue suministra la in)rmaci(n de tensi(n a ls circuits de cntrl es un trans)rmadr di)erencial de variaci(n lineal .LDT' de linear varia#le di))erential trans)rmer/1 se ve en las )i"uras .a/ + .c/%

%

El n,cle de ese trans)rmadr se )ija a un #raz el$stic met$lic' al cual un rdill !ue descansa en la l$mina mueve :acia arri#a + :acia a#aj% Si aumenta la tensi(n de la l$mina' esa l$mina su#e un pc + :ace !ue el n,cle del LDT su#a% Si la tensi(n de la l$mina disminu+e' esa l$mina #aja un pc% Tam#i0n #aja el rdill de#id a la acci(n el$stica del eje% Es :ace !ue el n,cle del LDT #aje% En cnsecuencia' ls vltajes de salida de ls devanads secundaris del trans)rmadr lineal sn una indicaci(n de la tensi(n de la l$mina% ea la )i"ura .d/ !ue es un es!uema de ls circuits electr(nics de cntrl% El sprte del   Escriba aquí la ecuación .  tras)rmadr di)erencial se sit,a de tal md !ue cuand la tensi(n de la l$mina est$ a la mitad del interval acepta#le' el n,cle del trans)rmadr est$ centrad% En este estad' ls ds vltajes del secundari sn i"uales .s6Ps8/% Ess vltajes secundaris se recti)ican' se )iltran + se aplican a las entradas del ampli)icadr peracinal 6' di)erencial% D6 + D8 sn dids de "ermani para se;al pe!ue;a' cn un #aj vltaje de  plarizaci(n directa% As&' ls vltajes de cd !ue aparecen en la parte superir de C6 + C8 sn casi i"uales a ls valres m$2ims de vs6 + s8% Si la tensi(n de la l$mina es al" ma+r !ue el punt medi del interval acepta#le% El vltaje de C6 ser$ ma+r !ue el de C8% Si la tensi(n es al" menr !ue el punt medi del interval el  vltaje de C8 ser$ ma+r !ue el de C6% Es se puede ver )ij$ndse en las marcas de direcci(n  junt al n,cle del trans)rmadr lineal% Ls resistres R6 + R8 sn de drenaje para permitir !ue C6 + C8 se descar"uen + re)lejen en )rma cntinua ls valres m$2ims de s6 + s8% Ls vltajes a trav0s de C6 + C8 se aplican a RQ + RB' !ue sn ls resistres de entrada de un ampli)icadr di)erencial cn "anancia <% En )rma de ecuaci(n% V sal 1=

20 kΩ 5 kΩ

( V 

C 2

)

(

−V C 1 = 4 V C 2−V C 1

)

Si la tensi(n de la l$mina es ma+r !ue el valr del punt medi' sal6 es de vltaje ne"ativ de cd% Si la tensi(n es menr !ue el valr medi' sal6 es vltaje psitiv% sal6 se aplica a ds cmparadres de vltaje' ls ampli)icadres peracinales 8 + Q% Ests cmparadres tienen la )unci(n de determinar si la tensi(n medida es demasiad "rande  demasiad pe!ue;a1 en tras  pala#ras' se tlerar$ cierta desviaci(n respect al valr medi de la tensi(n1 pera m$s all$ de

ciert punt se emprender$ la acci(n crrectiva% ' El ampli)icadr peracinal 8 cmprue#a si la tensi(n #aja del l&mite de su#tensi(n% Ls l&mites misms sn ajusta#les' + se esta#lecen cn ls  ptenci(metrs -6 .su#tensi(n/ + -8 .s#retensi(n/% -ara )ines de la descripci(n supn"ams !ue -6 + -8 se ajustan a 9 + 9 ' respectivamente% Entnces si sal6 es m$s psitiv !ue 9' !uiere decir !ue la tensi(n medida :a re#asad el  l&mite de su#tensi(n% Cuand es sucede' la entrada psitiva del ampli)icadr peracinal 8 se vuelve m$s psitiva !ue la entrada ne"ativa' pr l !ue sal8 cam#ia de saturaci(n ne"ativa a saturaci(n psitiva .desde uns 6Q :asta 6Q/% Es :ace !ue aparezca una se;al de B en la parte superir del did zener JD6% En cnsecuencia' la apariencia de B en JD6 indica !ue :a+ su#tensi(n + !ue se necesita una acci(n crrectiva% Siempre !ue la tensi(n n re#ase el l&mite de su#tensi(n' sal8 es 6Q' !ue plariza a JD6 en sentid direct + causa una se;al de =% en la terminal del c$td de JD6% Si la tensi(n de la l$mina re#asa el l&mite de s#retensi(n' sal6 se :ar$ m$s ne"ativ !ue el  ajuste de 9v de -8% Cuand es sucede' la entrada ne"ativa del ampli)icadr peracinal Q es m$s ne"ativa !ue la entrada psitiva' pr l !ue salQ cam#ia de 6Q a 6Q% Es prduce el  mism resultad en el did zener JD8 !ue l !ue se descri#i( arri#a para JD6% Est es' el valr  del c$td cam#ia de =% a B% Esta se;al de B representa !ue :a+ s#retensi(n + !ue es necesaria una acci(n crrectiva% Las l&neas de se;al 3su#tensi(n4 + 3s#retensi(n4 se aplican a las cmpuertas l("icas NAND6 +  NAND8% Supn"ams !ue la )amilia l("ica !ue a!u& se usa pera a un valr de suministr de B% Esas cmpuertas NAND tam#i0n reci#en la salida de tren de pulss de "eneradr asta#le de pulss en sus entradas in)erires% Ls pulss tienen una duraci(n apr2imada de <==ms + se dan apr2imadamente cada 6= se"unds% Cuand lle"a el )lanc psitiv del puls' activa  parcialmente am#as cmpuertas NAND% Si en ese mment la l&nea 3su#tensi(n4  3s#retensi(n4 est$n altas .I/' la cmpuerta NAND crrespndiente cam#ia de estad +  entre"a una rilla de dispar !ue va a l ne"ativ' a las terminales T de un de ls mnesta#les% Si la l&nea 3su#tensi(n4 est$ en alt cuand lle"a el puls' dispara el OS6 mnesta#le' rdenand !ue acelere el rdill cnductr% Si la l&nea 3s#retensi(n4 est$ en alt' dispara el  mnesta#le OS8' indicand al rdill cnductr !ue desacelere% Esta es la )rma en !ue el  dispar de un de ls mnesta#les prduce el ajuste de velcidad del rdill cnductr% Supn"ams !ue dispara OS6% Su salida  se vlver$ alt .I/ cn una duraci(n de puls de 8 se"unds' durante ls cuales activar$ el LED en el acpladr (ptic 6% El detectr en el  acpladr (ptic es un )ttransistr' !ue se activa durante la presencia del puls de salida del  mnesta#le% Es cnecta en )rma e)ectiva la cmpuerta del SCR6 cn su $nd' a trav0s de un resistr de 6=% Cuand el vltaje de $nd a c$td entra al medi cicl psitiv' el SCR cntar$ cn la su)iciente crriente de cmpuerta para disparar% El vltaje mism del $nd suministra la crriente de cmpuerta a trav0s del resistr de 6=% -r cnsi"uiente SCR6 dispara just despu0s del cruce pr cer' + cntinuar$ :aci0ndl durante tds ls 8 se"unds de duraci(n del puls mnesta#le% Cn SCR6 disparand en cada cruce de cer :acia psitiv' la armadura del mtr de tir tendr$ crriente directa% La tra+ectria es la si"uiente* de la parte superir de la l&nea de suministr de 66B' pasand pr SCR6' pr el cnductr de cne2i(n cruzada en el puente' a trav0s de D< + a trav0s de la armadura del mtr' de iz!uierda a derec:a% Durante este perid de 8 se"unds tra#ajar$ el mtr de tir + mver$ la #ase m(vil  :acia la derec:a en la )i"ura .#/% Al )inal de 8 se"unds' el mtr de tir cesar$ de tra#ajar'  pr!ue terminar$ el puls de salida del mnesta#le% Cn es se desactivar$ el acpladr (ptic e interrumpir$ la tra+ectria de la crriente de cmpuerta del SCR% a#iend mvid la #anda de accinamient s#re las pleas c(nicas' a:ra el sistema espera el  si"uiente puls del "eneradr asta#le de pulss' !ue lle"ar$ 6= se"unds despu0s%

Durante este interval' el ajuste de la velcidad 3 del rdill cnductr tiene prtunidad de e)ectuar un aument de la tensi(n en la l$mina% Es de#e :acer !ue la tensi(n su#a arri#a del  l&mite de su#tensi(n + retire la se;al de B en JD6% Si l :ace' el si"uiente puls del "eneradr  de pulss n tendr$ e)ect s#re NAND6' +a !ue la entrada superir estar$ en #aj .LO/ entnces% -r tra parte' si n )ue su)iciente el aument de velcidad para elevar la tensi(n de la l$mina arri#a del l&mite de su#tensi(n' se :ar$ tra crrecci(n cuand lle"ue el si"uiente  puls% OS6 dispara de nuev' permitiend !ue SCR6 se active + e2cite al mtr de tir para tra r$)a"a de 8 se"unds% Esta acci(n se repite :asta !ue la tensi(n re"rese al interval acepta#le% Naturalmente !ue si el errr ri"inal de tensi(n :u#iera sid una cndici(n de 3s#retensi(n4' estar&a en alt el did zener JD8 + NAND se :a#r&a activad al lle"ar el puls del "eneradr de  pulss% OS8 :a#r&a disparad entnces durante 8 se"unds' + n OS6% Es ener"izara el  acpladr (ptic 8 + cn ell se activara SCR8% La crriente de armadura en el mtr de tir :u#iera invertid' pasand pr la armadura de derec:a a iz!uierda' pr SCR8' pr el cnductr  de cne2i(n cruzada en el puente + a trav0s de DQ% Cn ell la #ase m(vil + la plea de tir se :a#r&an mvid :acia la iz!uierda en la )i"ura .#/% El rdill cnductr desacelerar&a +  disminuir&a la tensi(n de la l$mina% Cm antes' el sistema :ar&a tantas crreccines cm las !ue )ueran necesarias% El devanad de camp del mtr de tir se activa cn la l&nea de Ca de 6BB a trav0s del  recti)icadr DB de media nda% D permite !ue la crriente circule pr el devanad de camp durante el medi cicl ne"ativ% Al #ajar la crriente de camp cuand la l&nea de ca pase de su m$2im psitiv' el vltaje inducid en el devanad de camp tiene la plaridad adecuada para  plarizar a D directamente% En cnsecuencia' n :a+ una parada a#rupta de la crriente de camp cuand se invierta la l&nea de CA% El did D permite !ue la crriente cntin,e pasand en el devanad de camp durante el medi cicl ne"ativ%

Am OP

Me1icion 4

Oscilador De reloj

Aislamient o

Corrección  Final

+5

&

Sb tensión De ZD1

Aco!lador "!tico 1

Cam!o del #otor de tiro

NAND 1

NAND 2

Sobre tensión

Aco!lador "!tico 2

Armadra del #otor de tiro