2015 20 15 SISTEMAS DE CONTROL
CONTROL ON-OFF CON HISTERESIS:
NOMBRE
Campos Campos Cristhian FECHA
28 de julio del 2!"
TEMA Control ON-Off de temperatura con histéresis en ARDUINO para un cautín mediante la utilización del software a!"iew
OBJETIVO GENERAL Dise#ar un control ON-O$$ de temperatura con histéresis para el funcionamiento de controlado de un cautín% mediante la herramienta Arduino
OBJETIVOS ESPECIFICOS
conocer las características de funcionamiento de un controlador ON &O$$ analizar el efecto de la histéresis en el control de un sistema ON-O$$ dise#ar el dia'rama ( la pro'ramación para el controlador en el software a!"iew Realizar la implementación del circuito físico) Realizar las prue!as ( las "erificaciones del correcto funcionamiento del controlador ON-O$$ con el cautín)
RESUMEN
El presente el trabajo estará basado al estudio e implementación de un control on-of, la cual es una de las técnicas de control más ampliamente utilizadas en la industria como en aplicaciones domesticas por su acilidad de implementación, su bajo costo. El presente control on-of permite una comunicación en tiempo real mediante el protocolo de comunicación Serial entre LabView el módulo !rduino, se encuentra conectado a las computadora, la misma "ue re#istrara los datos. El objeti$o de este e%perimento es de mantener la temperatura de un caut&n dentro de un ran#o establecido por el usuario La temperatura se mide usando un sensor de temperatura L'() conectado al módulo !rduino. *uando la temperatura di+ere del $alor de consi#na con zona neutra , da lu#ar a el alto l&mite el l&mite bajo, el controlador acciona un relé encendiendo o apa#ando el caut&n respecti$amente
MARCO TEORICO Control On-Off *l control ON-O$$% tam!ién llamado todo &nada% es la forma m+s simple de control por realimentación) *s un control de dos posiciones en el ,ue el elemento final de control solo ocupa una de las posiciones% en el cual la salida del controlador "a de un e.tremo a otro cuando el "alor de la "aria!le controlada se des"ia del "alor deseado) *ste método solo acepta posiciones para el actuador/ encendido 0122 34 ( apa'ado 0234) a ló'ica de funcionamiento es tener un punto de referencia% si la "aria!le es ma(or el actuador asume una posición% ( si la "aria!le es menor el actuador asume la otra posición) Principio os controladores de este tipo tienen posiciones esta!les% conmutando entre el uno ( el otro se'5n el "alor de *0s4) 6ara e"itar ,ue el control conmute en forma descontrolada% la "aria!le de control m0s4 cam!iara de "alor solo cuando *0s4 presente "alores fuera de un cierto inter"alo% de esta manera se define como zona muerta o !recha diferencial al inter"alo dentro del cual el controlador no conmuta *ste modo esta limitado puesto ,ue al poseer solo dos posiciones para la salida el controlador es incapaz de resol"er un pro!lema de control 0o error de control4) 7e puede lle'ar a una solución mediante la ela!oración de una acción de inter"alo o
8istéresis ( esta!leciendo sus !ordes superior e inferior Fig. . R!"p#!"t$ $ l$%o c!rr$&o !n #n Si"t!($ "in )i"t*r!"i"
Fig. '. R!"p#!"t$ $ l$%o c!rr$&o !n #n "i"t!($ con )i"t*r!"i"
9ientras la medición se manten'a dentro del inter"alo% el controlador conser"a el 5ltimo estado de salida)
Fig. + &i$gr$($ &! ,lo#!" &! #n "i"t!($ &! control &! t!(p!r$t#r$ ON-OFF
C$r$ct!r"tic$" &!l "i"t!($ &! control ON-OFF • • •
•
•
9odo de control ,ue depende del si'no del error :ariación cíclica contin5a de la "aria!le controlada) *l controlador no tiene la capacidad para producir un "alor e.acto en la "aria!le controlada para un "alor de referencia $uncionamiento óptimo en procesos con tiempo de retardo mínimo ( "elocidad de relación lenta) ;iene un simple mecanismo de construcción% por eso este tipo de controladores es de amplio uso% ( ma(ormente son utilizados en sistemas de re'ulación de temperatura
Entorno &! progr$($ci/n L$,Vi!0 *l nom!re a!:iew pro"iene de las si'las a!orator( :irtual Instrument *n'ineerin' ?@ por la National Instruments) *s una herramienta mu( poderosa de instrumentación "irtual dise#o ( simulación) a!:iew utiliza un len'uae de pro'ramación B 0'r+fico4 !asado en instrumentos "irtuales dentro de un entorno de desarrollo 'r+fico% permitiendo crear una interface con el usuario usando un conunto de herramientas ( o!etos) os pro'ramas en a!:iew son llamados :I 0instrumentos "irtuales4 por su apariencia ( modo operación a los instrumentos físicos 0*,uipos de medición% Control% etc)4) os :Is se di"iden en 6anel $rontal ( Dia'rama de lo,ues)
Fig. + P$n!l Front$l &! #n VI
*l 6anel $rontal 0"er fi'ura E4 es la interfaz con el usuario en donde se esta!lecen par+metros de control e indicadores ,ue se "isualizan en la pantalla) os controles son elementos ,ue entre'an datos al Dia'rama de lo,ues desde el 6anel $rontal por medio de un teclado o mouse) os indicadores son los elementos ,ue entre'an datos al 6anel $rontal desde el Dia'rama de lo,ues para ser "isualizados) *l Dia'rama de lo,ues 0"er fi'ura F4 representa la codificación 'r+fica de las funciones para controlar los o!etos en el 6anel $rontal) ;am!ién en este dia'rama se puede "isualizar como ,uedan los o!etos del 6anel $rontal en f orma de !lo,ues) os !lo,ues del Dia'rama est+n unidos por medio de ca!les los cuales "arían de color% estilo o apariencia de acuerdo al tipo de dato ,ue se esté utilizando) 6or 5ltimo dentro de este :I es posi!le desarrollar estructuras de pro'ramación 0while loop% for loop% case structure% entre otros4)
Fig. 1 2i$gr$($ &! Blo#!" &! #n VI
S!n"or LM+3
*s el sensor de temperatura% el cual tiene una "ariación de 12m: por cada 'rado centí'rado% la si'uiente es una definición de los ,ue hace un ;ermistor% ,ue es al'o semeante a este componente ,ue estamos utilizando) Dispositi"o electrónico cu(a resistencia "aría sensi!lemente con la temperatura) 7e trata de una resistencia no lineal% (a ,ue la corriente ,ue la atra"iesa no es función lineal del "oltae) Un termistor de coeficiente ne'ati"o de temperatura 0N;C4 es a,uel cu(a resistencia disminu(e a medida ,ue la temperatura aumenta% ( un termistor de coeficiente positi"o de temperatura 06;C4 es a,uel cu(a resistencia aumenta conforme aumenta la temperatura) a "ariación de temperatura puede tener dos orí'enes distintos) *l calentamiento es e.terno cuando la ener'ía calorífica procede del am!iente en el ,ue se encuentra la resistencia) *l calentamiento es interno% ( se denomina entonces autocalentamiento% cuando la fuente de calor est+ 'enerada% por efecto Goule% por la propia corriente ,ue atra"iesa el termistor) os N;C funcionan por calentamiento e.terno ( son utilizados como sensores de temperatura% mientras ,ue los 6;C funcionan por auto calentamiento ( se emplean para prote'er los componentes electrónicos de un circuito de las so!re corrientes ,ue aparecen en el encendido del mismo) os termistores tienen% frente a otros componentes sensi!les a las modificaciones de temperatura% las "entaas de su !ao precio% sus dimensiones reducidas% su r+pida respuesta ( su ele"ada resistencia nominal% es decir% su resistencia a H C)
MATERIALES
9ódulo Arduino UNO 7ensor 9EH 7oftware a!"iew Relé de H" Cautín ed Hmm
2IAGRAMA 2E BLO4UES 2E LABVIE5
PANEL FRONTAL 2E LABVIE5
CONCLUSIONES
7e lo'ró el o!eti"o principal del pro(ecto el cual era esta!lecer una comunicación entre a!:iew ( Arduino para realizar el control de temperatura para un)
*ntre las principales características de este pro(ecto se tiene el tipo de comunicación implementado ( la fle.i!ilidad para utilizar cual,uier computador ,ue cuente con a!:iew para el control a interfaz 'r+fica le !rinda al usuario la posi!ilidad de austar los par+metros como la histéresis ( el set point mediante el in'reso de teclado 6ara iniciar el pro'rama es importante indicar por cual puerto se encuentra conectado la tareta Arduino% con el o!eti"o de ,ue a!:iew empiece a realizar sincronía con la tareta de Arduino) BIBLIOGRAFIA • •
•
http/JJes)scri!)comJdocJ@EF?HJCON;ROADOR*7 http/JJes)scri!)comJdocJH@KHFJ*l-contol-On-Off http/JJes)scri!)comJerodri'uezL1E>JdJHH1H1JE1-Contol-ONLO$$
