DISEÑO, CONSTRUCCIÓN E IMPLEMENTACIÓN DE UN CONTROL PID DE TEMPERATURA UN ATRAVES DE LA TOMA DE DATOS ATRAVES DE UNA PLACA ARDUINO Y SU PROCESAMIENTO EN EL SOFTWARE LABVIEW. DESIGN, CONSTRUCTION AND IMPLEMENTATION OF A PID TEMPERATURE CONTROL THROUGH A DATA DATA MAKING THROUGH A PLATE ARDUINO AND PROCESSING SOFTWARE IN LABVIEW.
25/0/20!"
U#$%&'($)*) )& +*( F&'-*( A'*)*( E*)1' Torres Diana Santos Brayan Saltos Joan Ricardo Galabay
[email protected] bryansteevenz-80@otmail.com nenadiana!carito@yaoo.es
R&(&# Este trabajo presenta la implementación de un sistema de control Proporcional Proporcional Integrador Derivativo (PID), de temperatura para una piscina. Se realizó una familiarización con el modelo matemtico, de la dinmica de flujos de datos, en una placa !rduino. Este modelo se implementó mediante blo"ues funcionales en #abvie$. %erminada esta fase, se creó un algoritmo de identificación de los parmetros de la planta, obteniendo obteniendo datos temperatura & tiempo, tiempo, as' mediante Ecel obtuvimos obtuvimos una curva de nuestros nuestros parmetros, transformando al dominio S, con el cual se logró identificar un modelo. Se realizaron varias pruebas asta obtener el mejor modelo para cada orden, con los cuales, se inició el dise*o del controlador. El desempe*o del control, se estudió en detalle, & proporcionó proporcionó las directrices para la selección s elección de los parmetros del controlador. Se logró un desempe*o aceptable, durante el funcionamiento con el control PID, donde la mejor respuesta del sistema, se obtuvo con la implementación del modelo obtenido.
Palabras Claves: Claves:
!rduino, !rduino, #ab+ie$, #ab+ie$, !lgoritmo, ontrolador ontrolador
A(3'*3 %is paper presents te implementation of a proportional control s&stem Integrative Derivative (PID) temperature for a pool. -amiliarization $it te matematical model of d&namic data flo$s in an !rduino board $as made. %is model $as implemented b& functional blocs in #abvie$. /e finised tis pase, identification algoritm parameters of te plant $as created, temp temper erat atur uree and and time time gat gateri ering ng data data and and using using Ece Ecell got got a curve curve of our our param paramete eters rs,, transforming te domain S, $it $ic it $as possible to identif& a model. Several tests $ere performed to obtain te best model for eac order, order, $it $ic te controller controller design began.
ontrol performance $as studied in detail, and provided guidelines for selecting te controller parameters. !cceptable performance $as acieved during operation $it PID control, $ere te best s&stem response $as obtained $it te implementation of te model obtained.
Keywords:
!rduino, #ab+ie$, !lgoritm , ontroller
!. I#3'1)$4# "a tem#erat$ra es $na magnit$d %&sica '$e tanto en el (mbito dom)stico e ind$strial es interesante controlar #ara tener $n $n mayor con%ort y e%iciencia energ)tica. *l control se #$ede realizar tanto man$al +control en lazo abierto, como a$tom(tico +control en lazo cerrado,. *l control en lazo abierto es $n control de encendido-a#agado en n$estro caso #ara calentar $na abitacin $n calentador se enciende o se a#aga. *n control en lazo cerrado se tiene $n controlador '$e com#ara la variable +tem#erat$ra '$e se mide con $n sensor, con la re%erencia tem#erat$ra '$e se '$iere tener en la abitacin y convertir el error '$e res$lta en $na accin de control #ara red$cir el error. "a $nidad de control #$ede reaccionar de di%erentes maneras ante la se/al de error y #ro#orcionar se/ales de salida #ara '$e acten los elementos correctores. o o o o
Ti#os de controles1 2ontrol #ro#orcional 2ontrol derivativo 2ontrol integral
C1#3'1+ PID *l control 3ro#orcional 4ntegral Derivativo +34D, es mecanismo de control mediante realimentacin negativa el c$al a#lica $na accin correctora al sistema #ara obtener el valor de consigna +Set#oint,. *5iste m$ltit$d de rec$rsos en internet acerca del mismo #or lo '$e a'$& se ver( desde el #$nto de vista #r(ctico. 3or ejem#lo 6i7i#edia dis#one de $na b$ena introd$ccin.
2. M*3&'$*+&( 631)1( M*3&'$*+&( * 3$+$-*' MATERIALE CANTIDAD S
CARACTER7STICA
3laca ard$ino ega R9
*l ard6are consiste en $na #laca de circ$ito im#reso con $n microcontrolador $s$almente ;tmel ;
:
GR8FICO
2able de timbre.
= metros
Se llama cable a $n cond$ctor +generalmente cobre, o conj$nto de ellos generalmente rec$bierto de $n material aislante o #rotector.
TR4;2 BT;>:;?00B
:
Ai'$elina comercial
:
Disi#ador de calor
:
2 90>:
:
n TR4;2 o Triodo #ara 2orriente ;lterna es $n dis#ositivo semicond$ctor de la %amilia de los tiristores. Son resistencias calentadoras '$e convierten energ&a el)ctrica en calor. n disi#ador es $n instr$mento '$e se $tiliza #ara bajar la tem#erat$ra de alg$nos com#onentes electrnicos. 3or %acilidad de com#ra adem(s de '$e #resenta $n cr$ce #or cero ig$al '$e el 290C:
"9=
:
ide la tem#erat$ra este debe ser colocado dentro del l&'$ido #ara medir s$ tem#erat$ra.
C$'$31( $9+&*)1( 4m#lementacin del circ$ito '$e nos #ermite identi%icar el cr$ce #or cero necesario #ara activar a la ni'$elina gracias al moc90>: Eig. :F.
Figura 1. Implementación del circuito
Hardware (circuito de control) na vez armado toda la #arte de #otencia #rocedemos a la #arte de control #ara ello conectamos el 34A 3 8 a $n "*D indicador des#$)s de ello a $na resistencia de 990 omios #ara evitar '$emar el "*D todo eso se manda a la #atita : del 2 90>: y a& se cierra el circ$ito de la #ata C con GAD del ard$ino.
Figura 2. Interfaz de Arduino.
Programación den labview(software de control)
A):$($$4# )& )*31( 3ara ello nos vamos a Read analog #in esto #ara #roceder a leer el dato analogo '$e emite n$estro lm 9= a este le debemos m$lti#licar #or :00 ya '$e nos entrega $n valor de tem#erat$ra e5#resado en milivoltios.
Figura 3. Interfaz de control.
;ora accedemos al tool7it 34D %$zzi '$e o%rece labie6 Eig. >F.
Figura 4. Programa para lectura del sensor LM35
2on la in%ormacion encontrada conectamos la salida del control del Set #oint al #in Set #oint del 34D %$zzi $nimos la salida de tem#erat$ra real al #rocess variable del 34D el valor o$t le mandamos $n indicador el c$al ya creamos y las 34D Gain Eig. =F.
Figura 5. Interfaz nal
M631)1 Realizamos el dise/o de la #lanta $tilizando atlab sacando m$estras de tem#erat$ra en labvie6 #ara gra%icar en atlab y ver '$e gra%ica se aj$sta a la '$e sacamos en *5cel.
Figura ! "atos tomados de la planta
Figura # Figura e$portada de La%&ie'
Figura ( Planta )ue se a*ustó a los datos tomados
;. R&(+3*)1( )$(($4# Des#$)s de seleccionar bien los #$ertos $sb y los #ines del ard$ino se concl$ye '$e la ma'$eta %$nciona correctamente ya '$e al setearse $n s# c$al'$iera la ni'$elina se activa y trata de alcanzar la ni'$elina seteada incl$so con #ert$rbaciones na c$estion im#ortante es crear $n tiem#o de m$estre ya '$e si no lo acemos labvie66 arrancara a la ma5ima velocidad de #rocesamietno de la com#$tadora #ara ello se agrega $n tiem#o de es#era dentro de la sentecia 6ile el c$al esta en #rograminHtiming6ait$til y le asigamos $na cosntante de 900 ms osea 0.9 seg$ndo lo c$al es bastante ace#table y e%iciente. *l control #ara este caso tiene $n margen de error del I.:> es decir #ara $n set #oint dado no se acciona el control sino '$e des#$es #asado de alg$nos decimas de centigrados se a$mentar&a la #resicion de la tem#erat$ra con otro sensor mas e5acto como el **C:0.
<. C1#+($1#&( o
Se logr im#lementar de manera satis%actoria el 34D. "ab
o
de medicin. "a velocidad de com$nicacin de la inter%az de "4E; es ace#table ya '$e
o
no genera errores y es m$y til #ara #rogramar 34D r(#idamente. "a erramienta 34D.vi de "ab
o
34D "ab
5. R&1&#)*$1#&( o
Tener c$idado a la ora de mani#$lar ag$a con la ni'$elina activa ya '$e
o
ay riesgos de contacto el)ctrico. *vitar $sar cables da/ados o en mal estado #ara el #royecto. Se #$ede $sar el ti#o de cone5in "4E; #ara #royectos '$e re'$ieran
o
com$nicacin con otros dis#ositivos como 342S $ otras tarjetas.
". R&=&'&#$*( $+$1>'?=$*( ;cedo J. S. +C00?,. 4nstr$mentacin y control avanzado de #rocesos . ;strKm L. ". M B. +C008,. ittenmar7. ;da#tive 2ontrolF. C *dicin Dover 3$blication.
