20 15

CONTROL ON-OFF CON HISTERESIS:

NOMBRE

Campos Campos Cristhian

FECHA

28 de julio del 2015

SISTEMAS DE CONTROL

TEMA

Control ON-Off de temperatura con histéresis en ARDUINO para un cautín mediante la utilización del software Labview

OBJETIVO GENERAL

Diseñar un control ON-OFF 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 –OFF analizar el efecto de la histéresis en el control de un sistema ON-OFF diseñar el diagrama y la programación para el controlador en el software

Labview Realizar la implementación del circuito físico. Realizar las pruebas y las verificaciones del correcto funcionamiento del

controlador ON-OFF con el cautín.

RESUMEN

El presente el trabajo estará basado al estudio e implementación de un control on-off, la cual es una de las técnicas de control más ampliamente utilizadas en la industria como en aplicaciones domesticas por su facilidad de implementación, su bajo costo.

El presente control on-off permite una comunicación en tiempo real mediante el protocolo de comunicación Serial entre LabView y el módulo Arduino, se encuentra conectado a las computadora, la misma que registrara los datos. El objetivo de este experimento es de mantener la temperatura de un cautín dentro de un rango establecido por el usuario

La temperatura se mide usando un sensor de temperatura LM35 conectado al módulo Arduino. Cuando la temperatura difiere del valor de consigna (con zona neutra ±), da lugar a el alto límite y el límite bajo, y el controlador acciona un relé encendiendo o apagando el cautín respectivamente

MARCO TEORICO

Control On-Off

El control ON-OFF, también llamado todo –nada, es la forma más simple de control por realimentación.

Es un control de dos posiciones en el que el elemento final de control solo ocupa una de las 2 posiciones, en el cual la salida del controlador va de un extremo a otro cuando el valor de la variable controlada se desvia del valor deseado.

Este método solo acepta 2 posiciones para el actuador: encendido (100 %) y apagado (0%). La lógica de funcionamiento es tener un punto de referencia, si la variable es mayor el actuador asume una posición, y si la variable es menor el actuador asume la otra posición.

Principio

Los controladores de este tipo tienen 2 posiciones estables, conmutando entre el uno y el otro según el valor de E(s). Para evitar que el control conmute en forma descontrolada, la variable de control m(s) cambiara de valor solo cuando E(s) presente valores fuera de un cierto intervalo, de esta manera se define como zona muerta o brecha diferencial al intervalo dentro del cual el controlador no conmuta

Este modo esta limitado puesto que al poseer solo dos posiciones para la salida el controlador es incapaz de resolver un problema de control (o error de control). Se puede llegar a una solución mediante la elaboración de una acción de intervalo o

Histéresis y estableciendo sus bordes superior e inferior

Fig. 1. Respuesta a lazo cerrado en un Fig. 2. Respuesta a lazo cerrado en un Sistema sin histéresis sistema con histéresis

Mientras la medición se mantenga dentro del intervalo, el controlador conserva el último estado de salida.

Fig. 3 diagrama de bloques de un sistema de control de temperatura ON-OFF

Características del sistema de control ON-OFF

Modo de control que depende del signo del error Variación cíclica continúa de la variable controlada. El controlador no tiene la capacidad para producir un valor exacto en la variable

controlada para un valor de referencia Funcionamiento óptimo en procesos con tiempo de retardo mínimo y velocidad

de relación lenta. Tiene un simple mecanismo de construcción, por eso este tipo de

controladores es de amplio uso, y mayormente son utilizados en sistemas de regulación de temperatura

Entorno de programación LabView

El nombre LabView proviene de las siglas Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench y fue creado en el año de 1976 por la National Instruments. Es una herramienta muy poderosa de instrumentación virtual diseño y simulación. LabView utiliza un lenguaje de programación G (gráfico) basado en instrumentos virtuales dentro de un entorno de desarrollo gráfico, permitiendo crear una interface con el usuario usando un conjunto de herramientas y objetos.

Los programas en LabView son llamados VI (instrumentos virtuales) por su apariencia y modo operación a los instrumentos físicos (Equipos de medición, Control, etc.). Los VI’s se dividen en Panel Frontal y Diagrama de Bloques.

Fig. 3 Panel Frontal de un VI

El Panel Frontal (ver figura 3) es la interfaz con el usuario en donde se establecen parámetros de control e indicadores que se visualizan en la pantalla. Los controles son elementos que entregan datos al Diagrama de Bloques desde el Panel Frontal por medio de un teclado o mouse. Los indicadores son los elementos que entregan datos al Panel Frontal desde el Diagrama de Bloques para ser visualizados.

El Diagrama de Bloques (ver figura 4) representa la codificación gráfica de las funciones para controlar los objetos en el Panel Frontal. También en este diagrama se puede visualizar como quedan los objetos del Panel Frontal en forma de bloques. Los bloques del Diagrama están unidos por medio de cables los cuales varían de color, estilo o apariencia de acuerdo al tipo de dato que se esté utilizando. Por último dentro de este VI es posible desarrollar estructuras de programación (while loop, for loop, case structure, entre otros).

Fig. 4 Diagrama de Bloques de un VI

Sensor LM35

Es el sensor de temperatura, el cual tiene una variación de 10mV por cada grado centígrado, la siguiente es una definición de los que hace un Termistor, que es algo semejante a este componente que estamos utilizando.

Dispositivo electrónico cuya resistencia varía sensiblemente con la temperatura. Se trata de una resistencia no lineal, ya que la corriente que la atraviesa no es función lineal del voltaje. Un termistor de coeficiente negativo de temperatura (NTC) es aquel cuya resistencia disminuye a medida que la temperatura aumenta, y un termistor de coeficiente positivo de temperatura (PTC) es aquel cuya resistencia aumenta conforme aumenta la temperatura.

La variación de temperatura puede tener dos orígenes distintos. El calentamiento es externo cuando la energía calorífica procede del ambiente en el que se encuentra la resistencia. El calentamiento es interno, y se denomina entonces autocalentamiento, cuando la fuente de calor está generada, por efecto Joule, por la propia corriente que atraviesa el termistor. Los NTC funcionan por calentamiento externo y son utilizados como sensores de temperatura, mientras que los PTC funcionan por auto calentamiento y se emplean para proteger los componentes electrónicos de un circuito de las sobre corrientes que aparecen en el encendido del mismo.

Los termistores tienen, frente a otros componentes sensibles a las modificaciones de temperatura, las ventajas de su bajo precio, sus dimensiones reducidas, su rápida respuesta y su elevada resistencia nominal, es decir, su resistencia a 25 ºC.

MATERIALES

Módulo Arduino UNO Sensor LM35 Software Labview Relé de 5v Cautín Led 5mm

DIAGRAMA DE BLOQUES DE LABVIEW

PANEL FRONTAL DE LABVIEW

CONCLUSIONES

Se logró el objetivo principal del proyecto el cual era establecer una comunicación entre LabView y Arduino para realizar el control de temperatura para un.

Entre las principales características de este proyecto se tiene el tipo de comunicación implementado y la flexibilidad para utilizar cualquier computador que cuente con LabView para el control

La interfaz gráfica le brinda al usuario la posibilidad de ajustar los parámetros como la histéresis y el set point mediante el ingreso de teclado

Para iniciar el programa es importante indicar por cual puerto se encuentra conectado la tarjeta Arduino, con el objetivo de que LabView empiece a realizar sincronía con la tarjeta de Arduino.

BIBLIOGRAFIA

http://es.scrib.com/doc/2634725/CONTROLADORES http://es.scrib.com/doc/5628524/El-contol-On-Off http://es.scrib.com/erodriguez_139/d/551521/31-Contol-ON_OFF