SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUPERIOR DIRECCIÓN GENERAL SUPERIOR TECNOLÓGICA
DE
EDUCACIÓN
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CD. GUZMÁN
DEPARTAMENTO DE EL/CTRICA ELECTRÓNICA LABORATORIO DE ELECTRÓNICA MATERIA1 Amplifcadores Operacionales CLAE1 ECC30454 ECC304 54
6o!) Te%$#!)1 e%$# !)1 4 6o!) P7#-$#!)1 2
PRÁCTICA 50% UNIDAD 2 “CONTROLADOR PID PRO!"#OR$ In& 'ore (oracio )e*+a ,arc+a ALU)NO#$ Arnan )isael Nere-e )ic.el /2201/ ilman Ulises R3a 'im4ne /22 )isael )ar-+ne #olano /22 Cris-ian ,a6riela #al7ador A8ala “2008, “2008, Año de ! Ed"#!#$%& Ed"#!#$%& '()$#! '()$#!
e De o-e.
A. I&)-$-"-o Te#&o%9$#o No. 500, C.P. 4:500, A.P. 5;0 Cd. G"<=7&, >!. Te). Te). ?@45 ;; ;; 20 ;0, '!1 '!1 ;; 20 4, 4, .$-#9.ed".=
A)PLI!ICADOR"# OP"RACIONAL"# CON#TRUCCI9N D" UN CONTROLADOR PID
A)PLI!ICADOR"# OP"RACIONAL"# CON#TRUCCI9N D" UN CONTROLADOR PID
INTRODUCCIÓN El control automático desempeña un papel importante en los procesos de manufactura, industriales, navales, aeroespaciales, robótica, económicos, biológicos, etc. Como el control automático va ligado a, prácticamente, todas las ingenierías (eléctrica, electrónica, mecánica, sistemas, industrial, química, etc.), este documento a sido desarrollado de tal manera que permita al demostrar como construimos un controlador !"# aciendo uso, solo de conocimientos básicos de los amplificadores operacionales utili$ando algunas de sus configuraciones básicas para la construcción de este.
A)PLI!ICADOR"# OP"RACIONAL"# CON#TRUCCI9N D" UN CONTROLADOR PID
MARCO TEÓRICO %n !"# (!roporcional, "ntegral & #erivativo) es un mecanismo de control por realimentación que calcula la desviación o error entre un valor medido & el valor que se quiere obtener, para aplicar una acción correctora que a'uste el proceso. El algoritmo de cálculo del control !"# se da en tres parámetros distintos el proporcional, el integral, & el derivativo. • •
•
El valor Proporcional determina la reacción del error actual. El Integral genera una corrección proporcional a la integral del error, esto nos asegura que aplicando un esfuer$o de control suficiente, el error de seguimiento se reduce a cero. El Derivativo determina la reacción del tiempo en el que el error se produce.
a suma de estas tres acciones es usada para a'ustar al proceso vía un elemento de control como la posición de una válvula de control o la energía suministrada a un calentador, por e'emplo. *'ustando estas tres variables en el algoritmo de control del !"#, el controlador puede proveer un control diseñado para lo que requiera el proceso a reali$ar.
A)PLI!ICADOR"# OP"RACIONAL"# CON#TRUCCI9N D" UN CONTROLADOR PID
DESARROLLO DE LA PRÁCTICA EQUIPO Y MATERIALES !rotoboard. + amplificadores operacionales +-. / resistencias de 00 12. 3 resistencias de 0 12. 4 resistencias de 12. 3 potenciómetros de 00 12. 4 capacitores no polari$ados de 00 56. 6uente dual (74 8). capacitor electrolítico de 000 o 4400 56. resistencia de -.+ 12. 6uente de C#. Cables dupont para cone9ión. :sciloscopio digital.
A)PLI!ICADOR"# OP"RACIONAL"# CON#TRUCCI9N D" UN CONTROLADOR PID
METODOLO!"A #";E<: #iseñar un controlador !"#, aciendo uso de amplificadores operacionales +-, aciendo la cone9ión debida para cada una de las etapas (!roporcional, "ntegral & #erivativa), e implementado la suma de todas estas para la salida del controlador, usando los circuitos conocidos de las configuraciones básicas de los amplificadores operacionales. "!EE=>*C"?= *l término de la investigación reali$ar el monta'e de los elementos en el !rotoboard, para conectarlos debidamente & comen$ar a reali$ar pruebas de funcionamiento del controlador !"#, esto con el fin de encontrar errores & repararlos para su correcto funcionamiento. #iseñe un controlador !"# aciendo uso de los elementos antes mencionados & ponerlo en funcionamiento controlando un circuito @C. Comprobar su funcionamiento con un osciloscopio. "!EE=>*C"?= C:= :!E@*C":=*E; C:=>@:*#:@ "mplementamos la suma de las etapas proporcionales, integral & derivativa, usando los circuitos conocidos.
A)PLI!ICADOR"# OP"RACIONAL"# CON#TRUCCI9N D" UN CONTROLADOR PID
RESULTADOS onta'e & cone9ión del circuito en el !rotoboard.
A)PLI!ICADOR"# OP"RACIONAL"# CON#TRUCCI9N D" UN CONTROLADOR PID
A)PLI!ICADOR"# OP"RACIONAL"# CON#TRUCCI9N D" UN CONTROLADOR PID
;eñal mostrada en el osciloscopio en modo ! (!roporcional).
;eñal mostrada en el osciloscopio en modo !" (!roporcional e "ntegral).
;eñal mostrada en el osciloscopio en modo !"# (!roporcional, "ntegral & #erivativo).
A)PLI!ICADOR"# OP"RACIONAL"# CON#TRUCCI9N D" UN CONTROLADOR PID
CONCLUSIONES Arnan Mi#ael Negrete Mic$el En el desarrollo de esta práctica pude ver la importancia & el numeroso uso que tienen los amplificadores operacionales, que aciendo un con'unto de sus configuraciones principales se pueden crear otros circuitos más comple'os & con un distinto uso, como lo es el controlador !"#, que fue construido con los *mpA:p en cada una de sus etapas. Este controlador sirve para regular alguna variable utili$ada en un determinado proceso. Como vimos en el osciloscopio este ace una diferencia entre la señal real & la que deseamos obtener, & da una me'or respuesta para mantener nuestra variable constante. En la señal que nos mostró el osciloscopio en la etapa puramente ! pudimos ver que la señal de la variable no llegaba asta el setApoint. En la etapa !" pudimos observar que la respuesta era un poco más rápida pero e9istía un pico grande que superaba el setApoin & tardaba un poco en estabili$arse. *l conectar las tres etapas 'untas !"# se pudo observar que se corrigió un poco, disminu&ó el pico, & también se estabili$ó con ma&or rapide$ que en el anterior.
ANE%OS
A)PLI!ICADOR"# OP"RACIONAL"# CON#TRUCCI9N D" UN CONTROLADOR PID