ESCUELA POLITECNICA DEL EJERCITO SEDE LATACUNGA

SISTEMAS DE CONTROL

INFORME PROYECTO FINAL

TEMA: Implementación de un PID para controlar la temperatura de un foco.

OBJETIVOS

General

Realizar un controlador PID con la ayuda de LabView para controlar la temperatura de un foco.

Específicos

Realizar un programa en LabView para realizar el controlador PID del proceso.

Adquirir mediante la ayuda de un del sensor LM35 la temperatura del foco.

Calibrar el controlador PID buscando los valores adecuados de las constantes del mismo.

RESUMEN

La combinación de una acción de control proporcional, una acción de control integral y una acción de control derivativa se denomina PID. Esta acción combinada tiene las ventajas de cada una de las tres acciones de control individuales. El control PID mejora el transitorio (disminuye el sobre-pico) y establece en mejor tiempo el valor de proceso para controlar la temperatura de un foco con la ayuda del sensor LM35 adquirir la temperatura del foco.

ABSTRACT

The combination of proportional control action, integral control action andderivative control action is called PID. This combined action has the advantages of each of the three individual control actions. The PID control improves transient (on-peak decreases) and setthe fastest time for the process value of temperature  control of a system using an LM35 sensor to adquire the signal.

PATRICIA MAYORGA – CESAR CHILIQUINGA SEXTOELECTRONICA

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MARCO TEÓRICO

Controlador PID

PID significa Proporcional, Integral y Derivativa. Un lazo de control PID está diseñado para eliminar la necesidad de supervisión continúa de una operación por parte de los operadores, como se muestra en a figura 1.

Figura 1. Diagrama de bloques de un controlador PID

Ejemplo:

Un ejemplo muy sencillo que ilustra la funcionalidad básica de un PID es cuando una persona entra a una ducha. Inicialmente abre la llave de agua caliente para aumentar la temperatura hasta un valor aceptable (también llamado "Setpoint"). El problema es que puede llegar el momento en que la temperatura del agua sobrepase este valor así que la persona tiene que abrir un poco la llave de agua fría para contrarrestar el calor y mantener el balance. El agua fría es ajustada hasta llegar a la temperatura deseada. En este caso, el humano es el que está ejerciendo el control sobre el lazo de control, y es el que toma las decisiones de abrir o cerrar alguna de las llaves; pero no sería ideal si en lugar de nosotros, fuera una maquina la que tomara las decisiones y mantuviera la temperatura que deseamos?

Esta es la razón por la cual los lazos PID fueron inventados. Para simplificar las labores de los operadores y ejercer un mejor control sobre las operaciones. Algunas de las aplicaciones más comunes son: Lazos de Temperatura (Aire acondicionado, Calentadores,

Refrigeradores, etc.) Lazos de Nivel (Nivel en tanques de líquidos como agua, lácteos,

mezclas, crudo, etc.) Lazos de Presión (para mantener una presión predeterminada en

tanques, tubos, recipientes, etc.) Lazos de Flujo (mantienen la cantidad de flujo dentro de una línea o

tubo) Otros

SENSOR LM35

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El LM35 es un sensor de temperatura con una precisión calibrada de 1ºC. Su rango de medición abarca desde -55°C hasta 150°C. La salida es lineal y cada grado centígrado equivale a 10mV, por lo tanto:150ºC = 1500mV-40ºC = -400mV

CARACTERÍSTICAS

Sus características más relevantes son: Esta calibrado directamente en grados Celsius. La tensión de salida es proporcional a la temperatura. Tiene una precisión garantizada de 0.5°C a 25°C. Opera entre 4 y 30 volts de alimentación. Baja impedancia de salida. Baja corriente de alimentación (60uA). Bajo costo.

DESTACABLES

El LM35 no requiere de circuitos adicionales para calibrarlo externamente.La baja impedancia de salida, su salida lineal y su precisa calibración hace posible que este integrado sea instalado fácilmente en un circuito de control.Debido a su baja corriente de alimentación se produce un efecto de auto calentamiento muy reducido.Se encuentra en diferentes tipos de encapsulado, el más común es el TO-92, utilizada por transistores de baja potencia.

Figura 2. Sensor LM35

MATERIALES

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DAQ 8008 FOCO DE 100 W RESISTENCIAS DIODOS ZENER TRIAC SENSOR LM35 PUENTE DE DIODOS TRANSFORMADOR DE 110 A 12V OPTO ACOPLADOR FUENTE DE 110 VAC CABLES DE CONEXIÓN COMPUTADORA

PROCEDIMIENTO

1) Implementar el siguiente circuito de conexión para el control del ángulo de disparo de la señal.

Figura 3. Circuito a aimplementar

2) Realizar el control PID para el control de temperatura del foco con la ayuda de LabView.

PANEL FRONTAL

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Figura 4. Interface frontal de LAVIEWDIAGRAMA DE BLOQUES

Figura 5. Diagrama de bloques para el control de temperatura

4) Conectar el controlador PID por medio de DAQ 8080 al proceso, ingresar un valor de set-point y calibrar el PID mediante el método del tanteo, variando las ganancias de los controladores (proporcional, integral y derivativo) a fin de lograr estabilidad en el sistema de control.

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Figura 6. Conexión de la DAQ 8008 al proceso

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ANALISIS DE RESULTADOS

Figura 7. Acción del PID sobre el proceso de medición de temperatura.

CONCLUSIONES:

El PID controla la variable de temperatura en el foco aumentando o disminuyendo voltaje que llaga al mismo según sea necesario.

Dependiendo de la perturbación que se ingrese al proceso el triac se abrirá o se cerrará al paso del corriente.

El controlador PID es un proceso lento en el instante de regular la temperatura.

El emisor del sensor LM35 envía una señal de voltaje hacia la DAQ 8008, en forma proporcional a la temperatura del foco .

El controlador PID da buenos resultados al momento de actuar sobre el proceso, variando proporcionalmente el incremento de voltaje al transistor para mantenerlo en el Setpoint deseado.

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RECOMENDACIONES:

Calibrar el controlador PID para un correcto funcionamiento del proceso.

Utilizar un sensor de temperatura de respuesta rápida para que el valor de la variable medida sea lo más exacta posible.

Mantener el sensor LM35 fijo, porque las variaciones de movimiento del mismo ocasionan oscilaciones de la señal de temperatura adquirida.

Sintonizar el hardware y el software del proceso para obtener un óptimo funcionamiento de nuestro controlador.

BIBLIOGRAFIA: http://www.rocatek.com/forum_lazos_control.php http://tec.upc.es/el/TEMA-6%20EP%20%28v1%29.pdf http://eie.ucr.ac.cr/controltempers/file/proybach/pb0532t.pdf http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/2774/1/CD-0578.pdf

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ANEXOS

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