“Año del Dialogo y Reconciliación Nacional”
Asignatura: Ingeniería Asignatura: Ingeniería de Control
Docente: Peña Docente: Peña Romero Alex Adolfo
Integrantes: -
Huiza Ramos Jorge Luis Manrique Flores Saoli Kevin Ore Jesus Jose Luis Rojas Valdivia Marco Antonio
INTRODUCCION
En este informe presentaremos el levitador neumático que tiene el efecto que permite que un cuerpo se suspenda en el aire sin contacto físico que se le denomina levitación, la cual es el resultado de una fuerza que contrarresta el peso del cuerpo u objeto levitante. En la levitación neumática operan las variaciones de presión ejercida por gases, en este caso el aire, para mantener objetos suspendidos en posición estable. Esta levitación debe garantizar los siguientes efectos sobre el objeto:
Una fuerza que contrarreste el peso del cuerpo (la fuerza de gravedad que actúa sobre el objeto que levita) y para que se halle en suspensión estable, es necesaria una fuerza adicional que contrarreste cada pequeño desplazamiento del objeto en levitación.
A su vez se plantean las fuerzas que intervienen en el sistema, se calculan experimentalmente.
Las características propias de un levitador real y, finalmente, se comprueba en el simulador la respuesta del sistema modelado.
I. OBJETIVOS
1.1. Objetivo General
Lograr el control proporcional del sistema de levitación con la finalidad de encontrar el punto de equilibrio.
1.2. Objetivos Específicos -
Realizar mediciones de Voltaje, RPM, Altura y Tiempo
-
Realizar los diagramas de bloque de cada componente del sistema
-
Realizar la función de transferencia
-
Realizar el análisis en función al tiempo y Frecuencia
II.
MARCO TEORICO
2.1. Definición de Términos
2.1.1. Levitador Neumático
La levitación se conoce como la suspensión de un cuerpo en el aire, existen varios tipos de levitación dependiendo del medio que genera la fuerza de empuje, esta puede ser magnética, acústica, óptica, electrostática o neumática, Para este proyecto se utiliza la levitación neumática por brindar un transporte ágil, limpio y con poco rozamiento mecánico y por lo tanto disminuye el desgaste en las piezas que conforman el sistema.
2.1.2. Función de Transferencia
Una función de transferencia es un modelo matemático que a través de un cociente relaciona la respuesta de un sistema (modelada) con una señal de entrada o excitación (también modelada). En la teoría de control, a menudo se usan las funciones de transferencia para caracterizar las relaciones de entrada y salida de componentes o de sistemas que se describen mediante ecuaciones diferenciales lineales e invariantes en el tiempo.
2.1.3. Diagrama de bloques Un sistema de control puede tener varios componentes. Para mostrar las funciones que lleva a cabo cada componente en la ingeniería de control, por lo general se usa una representación denominada diagrama de bloques. Un diagrama de bloques de un sistema es una representación gráfica de las funciones que lleva a cabo cada componente.
Tal diagrama muestra las relaciones existentes entre los diversos componentes. En un diagrama de bloques se enlazan una con otra todas las variables del sistema, mediante bloques funcionales. El bloque funcional o simplemente bloque es un símbolo para representar la operación matemática que sobre la señal de entrada hace el bloque para producir la salida.
III.
-
MATERIALES
Arduino Arduino es una plataforma de hardware libre, basada en una placa con un microcontrolador y un entorno de desarrollo, diseñada para facilitar el uso de la electrónica en proyectos multidisciplinares. Arduino se puede utilizar para desarrollar elementos autónomos, conectándose a dispositivos e interactuar tanto con el hardware como con el software. Nos sirve tanto para controlar un elemento, pongamos por ejemplo un motor que nos suba o baje una persiana basada en la luz existente es una habitación, gracias a un sensor de luz conectado al Arduino, o bien para leer la información de una fuente, como puede ser un teclado, y convertir la información en una acción como puede ser encender una luz y pasar por un display.
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Sensor Ultrasónico Los sensores ultrasónicos miden la distancia el uso de ondas ultrasónicas. El cabezal emite una onda ultrasónica y recibe la onda reflejada que retorna desde el objeto. Los sensores ultrasónicos miden la distancia al objeto contando el tiempo entre la emisión y la recepción.
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Cooler de Aire Un motor DC. El cual se controlará con el PID
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Tubo de Vidrio Elemento donde se desplazará la esfera movida por el flujo de aire.
-
EL Cubo de Tecnopor El cubo se controlará para ajustarla a la posición que uno desea.
IV. 4.1.
METODOLOGIA
MODELACIÓN DE UN LEVITADOR NEUMATICO El efecto de que un cuerpo se suspenda en el aire sin contacto físico se denomina levitación, siendo resultado de una fuerza que contrarresta el peso del cuerpo. El módulo del levitador tiene como finalidad principal el trabajar con un sistema realimentado para controlar la posición de una esfera que se pueda desplazar dentro de un tubo, movido por un flujo controlado de aire, permitiendo analizar los aspectos relacionados con el modelado de sistemas.
TABLA DE DATOS VOLTAJE
RPM
ALTURA
TIEMPO
1.26
600
0
1
2.01
1020
0
2
3.06
1620
0
3
4.06
2190
0
4
5.01
2730
0
5
5.99
3270
29.727
6
6.08
3330
30.77
7
7.06
3870
32
8
8
4410
34
9
1. Relación Voltaje-RPM Estimation Progress:
Ecuación De Transferencia:
VOLTAJE
RPM
Comportamiento:
Escalón Unitario:
2. Relación RPM-Altura Estimation Progress:
Ecuación De Transferencia:
RPM
ALTURA
Comportamiento:
Escalón Unitario:
3. Relación Altura-Tiempo Estimation Progress:
Ecuación De Transferencia: ALTURA
TIEMPO
Comportamiento:
Escalón Unitario:
V.
CONCLUSIONES
Se realizó el modelado del sistema a partir de las leyes de Newton y se calcularon experimentalmente algunas constantes necesarias para obtener una aproximación razonable a un modelo real.
Se presenta cambio en la dinámica debido a la no linealidad del sistema generada por la dependencia de la fuerza de arrastre con el cuadrado de la velocidad del aire
VI.
RECOMENDACIONES .Se recomienda el uso correcto del “Arduino” para la programación, con ayuda del programa “Matlab”. .Se recomienda también que en el tubo de vidrio no exista ninguna fuga de aire para que el objeto levite de manera correcta. .Se recomienda el mantenimiento general del levitador ne umático constantemente a todos sus materiales. .El objeto debe tener una fricción mínima con el tubo del levitador.
VII.
ANEXOS
. Códigos utilizados para la obtención de datos mediante el sensor ultrasónico HCSR04
. Conexión del Protovar.
. Materiales para la elaboración.
. Primera presentación de Levitador Neumático.
.
. Medición de la pelota con el pie de rey.
. Pesado de la pelota con la balanza.
2018. Arduino Home . Arduino Home . [En línea] 2018. [Citado el: 7 de Julio de 2018.] https://www.arduino.cc/. 2016. El profe garcia Robotica y Electronica Libre . El profe garcia Robotica y Electronica Libre .
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