LENGUAJE DE CONTROL Y MAQUINAS ELECRICAS TEMA: DISEÑO E IMPLEMEMTACION DE UN SISTEMA DE CONTROL AUTOMÁTICO PARA UN SEGUIDOR SOLAR CON BASE PLANA INTEGRANTES:
Guido Leonardo Jaramillo Cabrera Henry Mauricio Abad Medina Cristian Santiago Chamba Paladines Santiago E. Bustamante Poma Brayan Gabriel González Dota Jaime José Celi Poma
CICLO: 5TO de Electrónica
DOCENTES: Ing. Santiago Vásquez Romero Ing. Diana León
LOJA – ECUADOR ECUADOR SEPTIEMBRE- FEBRERO 2013-2014
INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR SUDAMERICANO RESUMEN: El consumo de energía es básico para muchos aspectos del funcionamiento. La demanda de electricidad en nuestra sociedad es cada vez más alta, hoy en día las energías renovables, o verdes, están muy demandadas La energía solar es la energía obtenida mediante la captación de la luz y el calor emitidos por el Sol. S ol. Para captar la radiación solar se utilizan paneles solares situados sobre cubiertas o sobre el suelo. Estos paneles pueden ser fijos o estar situados sobre seguidores solares.
Abstract Energy consumption is critical to many aspects of the operation. Electricity demand in our society is increasingly high, nowadays green renewable energy, or are in high demand Solar energy is energy obtained by harnessing the light and heat emitted by the sun to capture solar radiation solar panels located on roofs or on the ground are used. These panels can be fixed or be located on solar trackers.
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INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR SUDAMERICANO INTRODUCCION Hoy en día el consumo de energía se ha vuelto un factor básico para muchos aspectos de la actividad y el progreso. Por ende, la energía es imprescindible para el progreso de un país, tanto es así que la tasa de consumo energético está muy relacionada con el grado de desarrollo económico. Esta es la razón por la cual las energías renovables, o verdes, están siendo muy demandadas ya que su utilización no produce emisiones contaminantes para el medio ambiente y se obtienen a partir de fuentes naturales que son virtualmente inagotables, siendo el sol la más importante de ellas. Gracias a esta alternativa se prevé para un futuro no muy lejano una creciente disminución en la dependencia de las fuentes tradicionales de energía obtenidas a partir de combustibles fósiles (petróleo, carbón y gas natural). Pero para ello debemos continuar fomentando la necesidad que tenemos de utilizar este tipo de energías, ya que así podremos mantener nuestro planeta en armonía y, por consiguiente la extensión de las condiciones favorables para permanecer habitable a largo plazo.
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INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR SUDAMERICANO OBJETIVOS Objetivo general
Diseñar un seguidor solar que presente una respuesta adecuada a la presencia de luz
Objetivos Específicos Diseñar el controlador de posición del motor para el seguidor solar Implementar por medio de un sistema microprocesador con la electrónica adecuada el controlador para el seguidor solar Verificar el funcionamiento para el seguidor solar
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INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR SUDAMERICANO INDICE DE CONTENIDOS RESUMEN….....................................................................................................................
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ABSTRACT………………………………………………………………………………2 INTRODUCCIÓN……………………………………………………………………... ..3 OBJETIVOS……………………………………………………………………………..4 DESARROLLO……………………………………………………………………………7 AVR……………………………………………………………………………………..7 SERVOMOTOR…………………………………………………………………………8 LDR……………………………………………………………….. ……………………8
MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA………………………………………………8 LM293D………………………………………………………………………………….9 FUENTE DE ALIMENTACIÓN…………………………………………………………9 FUNCIÓN DE TRANSFERENCIA……………………………………………………9 DISEÑO DEL SEGUIDOR……………………………………………………………10 CÁLCULOS DE LA FUNCION DE TRANSDFERENCIA………………………10 -13 DIAGRAMA DE CIRCUITO DEL MOTOR DE LA BASE…………………………14 CODIGO REALIZADO EN EL PROGRMA CODEVISION PARA CONTROLAR EL MOVIMIENTO DEL SERVO MOTOR …………………………………………..14-16 RECURSOS……………………………………………………………………………17
CONCLUSIONES……………………………………………………………………..18 RECOMENDACIONES……………………………………………………………….19
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INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR SUDAMERICANO BIBLIOGRAFÍA………………………………………………………………………..20 ANEXOS………………………………………………………………………………….21
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INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR SUDAMERICANO DESARROLLO AVR Los AVR son
una
familia
de microcontroladores RISC del
fabricante
estadounidense Atmel. Cuenta con bastantes aficionados debido a su diseño simple y la facilidad de programación. El AVR es una CPU de arquitectura Harvard. Tiene 32 registros de 8 bits. Algunas. instrucciones sólo operan en un subconjunto de estos registros
Fig 1. ATMEGA32 DATASHEE DEL ATMEGA32
Fig 2. Datashee ATMEGA32
Servomotor Un servomotor es un dispositivo similar a un motor de corriente continua que tiene la capacidad de ubicarse en cualquier posición dentro de su rango de operación, y mantenerse estable en dicha posición.1 Un servomotor es un motor eléctrico que puede ser controlado tanto en velocidad como en posición SEGUIDOR SOLAR
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Fig 3. Servomotor LDR. (Fotorresistencias) Son, como su nombre lo indica, resistencias cuyo valor varía de acuerdo al nivel de luz al que están expuestas.
Motor
de
corriente
Fig 4. LDR continua.- es una máquina
que
convierte
la energía
eléctrica en mecánica .Provocando un movimiento rotatorio, gracias a la acción del campo magnético.
Fig 5 Motor Corriente Continua LM293D.El integrado permite formar dos puentes H completos con lo que se puede realizar el manejo de dos motores, en este caso el manejo será bidireccional, con frenado rápido y con posibilidad de implementar fácilmente el control de la velocidad
fig 6 LM293D para puente H
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INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR SUDAMERICANO Fuente de alimentación es un dispositivo que protege equipos electrónicos contra posibles fallas eléctricas. Un UPS es un dispositivo conectado entre la red eléctrica (conectado a la alimentación de la empresa eléctrica) y los materiales que necesitan protección.
Fig 7 Fuente de Alimentacion
Función de transferencia Una función de transferencia es un modelo matemático que atreves de un cociente relaciona la respuesta de un sistema (modelado) a una señal de entrada o excitación. Por definición una función de transferencia se puede determinar según la expresión: donde H(s) es la función de transferencia
Fig. 8 Funcion de Transferencia
DISEÑO DEL SEGUIDOR Para la realización del seguidor solar se debe proceder al desarrollo de los siguientes pasos, los cuales nos darán cada vez las pautas a seguir para el correcto desempeño del mismo. En primera instancia analizaremos los seguidores solares de tipo LDR. Una vez realizada esta tarea se debe proceder a identificar cuáles son las características distintivas o de valor para cada tipo de seguidor. Trabajaremos con el AVR ATMEGA32 el cual será el encargado de realizar la tarea de controlar los motores así como la comparación entre las diferentes lecturas de resistencia que arrojarán 2 fotoceldas situadas en la parte superior del eje y al lado del área efectiva. Otra parte básica y complementaria del diseño seguidor solar aquí proyectado, es la parte mecánica, la cual se encarga de realizar los movimientos necesarios para promover la maximización de la eficiencia. Esta parte se encuentra conformada por dos motores uno en la base del soporte y otro en la base del panel.
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INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR SUDAMERICANO Una vez finalizado y montado el diseño electrónico y mecánico es cuestión de montaje del sistema completo en su área proyectada de trabajo, donde al inicializar el sistema realiza por sí mismo una búsqueda inicial de comparación de intensidad luminosa.
Fig. 9 Diseño del Seguidor Solar
CALCULOS FUNCIÓN DE TRANSFERENCIA DEL MOTOR
DATOS: Km= Constante Torque Nm/A F= Coeficiente de Razonamiento Viscoso Nm.s/R Jm= Momento de Inercia kg.m2 w(s)= Velocidad del motor I(s)= Corriente del Motor
FORMULAS: SEGUIDOR SOLAR
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FUNCIÓN DE TRANFERENCIA DEL AMPLIFICADOR
FUNCIÓN DE TRANSFERENCIA DE LDR
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FUNCION DE TRANSFERENCIA DEL CIRCUITO
(2) (3) (1)
Reemplazamos en Y(s) la X(s)
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) ( Ahora reemplazamos B(s) en la Ecuación
) ( [ ] DIAGRAMA DE CIRCUITO DEL MOTOR DE LA BASE
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CODIGO REALIZADO EN EL PROGRMA CODEVISION PARA CONTROLAR EL MOVIMIENTO DEL SERVO MOTOR. #include #include // Declare your global variables here int m,f,f1,g; void main(void) { // Declare your local variables here
// Input/Output Ports initialization // Port A initialization // Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In SEGUIDOR SOLAR
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INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR SUDAMERICANO // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTA=0x00; DDRA=0x00;
// Port C initialization // Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTC=0x00; DDRC=0x00;
// Port D initialization // Func7=In Func6=In Func5=Out Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=0 State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTD=0x00; DDRD=0x30;
TCCR1A=0xA0; TCCR1B=0x12; TCNT1H=0x00; ICR1H=0b00010011; for (f=0;f<=140;f++) SEGUIDOR SOLAR
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INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR SUDAMERICANO { delay_ms(100); OCR1A=m; };
while (1) { g=20; OCR1A=m;
if (PINC.0==1) {delay_ms(f); f--; f1=f+1; } if (PINC.1==1) {delay_ms(g); f1--; f=f1+1; } } SEGUIDOR SOLAR
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INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR SUDAMERICANO RECURSOS Materiales Bibliográficos Motores Funciones de transferencia Diagramas Estabilidad
Materiales Económicos Aluminio Balsa LDR de 9 y 11ohmios Motor de corriente continúa Servomotor Fibra de vidrio
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INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR SUDAMERICANO CONCLUSIONES
Primero que nada porque se consiguió la implementación del sistema mecánico sencillo y económico de un seguidor solar y con un diseño robusto por las piezas metálicas que lo conformaron.
Por la otra parte no se logró un funcionamiento correcto, ya que la parte más difícil fue acoplar los motores a la base para que haya un buen movimiento de dicho seguidor.
Como conclusión sobre las placas realizadas tanto para el puente H de motor de la base como para el circuito de la base del panel, los diseños se realizaron sin ningún inconveniente ya que teníamos un conocimiento claro de cómo realizarlas.
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INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR SUDAMERICANO RECOMENDACIONES
Respecto de la parte mecánica del seguidor podemos recomendar tomar en cuenta la ubicación de los cables, ya que en nuestro proyecto al girar la base del seguidor se iban enredando en la estructura y eso no permitía que se desarrolle favorablemente.
Se recomienda acoplar correctamente los motores para no tener problemas al girar el seguidor, y poder captar toda la luz solar.
Por último cabe hacer mención que durante las horas invertidas en el presente trabajo de investigación se aprendió que las partes componentes del sistema fueron económicas gracias al diseño que se realizó para la elaboración del proyecto.
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INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR SUDAMERICANO BIBLIOGRAFÍA
Fotorresistencias. En línea. (Disponible en).
Motor
de
Corriente
http://www.neoteo.com/ldr-fotorresistencias/
Continua.
En
Línea.
(Disponible
en).
http://es.wikipedia.org/wiki/Motor_de_corriente_continua
Servo
Motores.
En
línea.
(Disponible
en).
http://www.monografias.com/trabajos12/decibin/decibin.shtml
Instituto Tecnológico Superior De Arandas. Diseño de un seguidor solar para eficientar la captación de energía solar en los paneles fotovoltaicos (Pdf)
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