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• Alvaro Usca

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Control Autómatico III INFORME FINAL

1. DIAGRAMA DE BLOQUES:

2. EXPLICACION DE DIAGRAMA DE BLOQUES Primeramente se tiene la entrada. Con un potenciómetro se regulará el voltaje de entrada, dependiendo de éste, en la salida se tendrá una temperatura diferente para cada voltaje. Al ser inversamente proporcional, mientras mas voltaje se tenga, menos temperatura tendrá la incubadora. Una vez obtenido el voltaje con el potenciómetro, se usa como entrada para generar una salida en forma de PWM. Esta señal cambiará el ancho de sus pulsos, dependiendo del voltaje que reciba de la entrada. Mientras más alto sea el voltaje de entrada, más anchos serán los pulsos, de igual manera, mientras más bajo sea el voltaje, mas angostos serán los pulsos. Así, mediante una señal de voltaje de entrada, se genera una señal de control usando PWM Con los pulsos de PWM, la señal de control, se pasa a la parte de potencia, conformada por un dimmer con un optoacoplador y un triac. Estos componentes trabajan con 220 voltios RMS entregados por la red. La señal del PWM entra al optoacolador que, dependiendo de ancho de los pulsos, generará una salida al triac, que hará que se active, permitiendo el paso de corriente. De esta manera, se genera un recortador de onda a diferentes fases. Cuando la entrada de voltaje es máxima, el ancho de los pulsos será el mayor, haciendo así que la onda se recorte casi en su totalidad, por lo que el voltaje que alimenta el foco será muy poco, generando poco calor. Para el caso contrario, cuando el voltaje sea mínimo, el ancho de los pulsos será menor, por lo que la onda casi no se recortará. Es así como se obtiene una temperatura inversamente proporcional a un voltaje de entrada. Con una relación de voltaje-temperatura ya definida, se procede a la realimentación. Se usa un sensor de temperatura para medir la temperatura actual de la incubadora, que irá a una parte de control. Esta parte de control regula el voltaje de entrada (que corresponde a una temperatura) con la temperatura actual. En caso que la diferencia de temperaturas sea alta, acelerará el proceso de calentado o enfriado, para que se llegue a la temperatura deseada. En caso que la temperatura deseada sea mucho más baja que

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la actual. El foco se apagará en su totalidad, hasta que la diferencia de temperaturas disminuya. Mientras más cerca se este de la temperatura deseada, el foco se ira prendiendo poco a poco. Cuando la temperatura deseada sea mucho más alta que la actual, el foco prendera a su máxima intensidad, haciendo que la temperatura aumente rápidamente, hasta que se llegue al valor deseado, donde el foco empezara a bajar su intensidad para llegar poco a poco.

3. MARCO TEORICO OPTOACOPLADOR

Está compuesto por dos partes, en la primera un LED de 1.5V que necesita de una resistencia limitadora de corriente. Al presentarse una señal de voltaje suficiente el LED emitirá luz dentro del optoacoplador. En la segunda parte tenemos un TRIAC fotosensible que permite el paso de la corriente al recibir la luz del LED y que corta dicho paso cuando se cumplen las siguientes dos condiciones a la vez: el voltaje en sus terminales es aproximadamente 0V y el LED no se encuentra emitiendo luz.

TRIAC

Permite el paso de la corriente cuando en su "gate" existe voltaje. Al igual que el TRIAC del optoacoplador se corta dicho paso al cumplirse las siguientes dos condiciones a la vez: el voltaje en sus terminales es aproximadamente 0V y el LED no se encuentra

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emitiendo luz. Es necesaria R2 = 470 para limitar el flujo de corriente a través del gate del TRIAC.

Tl 072

Circuito integrado con dos amplificadores operacionales en su interior. Tiene bajo consumo de potencia, alimentación unipolar o bipolar de 18 voltios máximo.

LM35

Voltaje de trabajo: 5 - 12 Voltios, rango de temperaturas: 0 - 100 grados centígrados, voltaje de salida: 10 mili voltios por grado centígrado

TRANSFORMADOR 12 VOLTIOS RMS

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VENTILADOR 12 VOLTIOS DC

4. ALIMENTACION Los circuitos integrados usados, opamp, resistencias, sensor, son alimentados con voltajes de 18 voltios máximo en promedio. Para alimentar los componentes se usó un transformador de 220 a 12 voltios RMS. Con un puente de diodos y capacitores y resistencias se logro conseguir un voltaje continuo de 12 voltios. Al usar fuentes bipolares para los opamp, fue necesario hacer dos rectificadores y conseguir dos voltajes continuos de 12 voltios.

Alimentación del ventilador El ventilador a usar debe ser alimentado con 12 voltios continuos, por lo que se usó el siguiente circuito con un regulador de voltaje lm317 para poder alimentar el ventilador apropiadamente.

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El circuito consiste de un regulador de voltaje, dos capacitores, una resistencia y un potenciómetro. Dependiendo del potenciometro, la salida puede variar desde 12 voltios, hasta 5 voltios, permitiendo que el ventilador gire a diferentes velocidades

5. CONTROLADOR Para la parte de control se uso un control tipo PI. Se eligio este tipo de control ya que el sistema tiene cambios en la entrada y en al carga, por lo que es necesario ptevenir las oscilaciones. Al ser un control de temperatura no es necesario tener una parte derivativa, ya que el cambio en al temperatura es lento y el control con derivacion se usa cuando hay cambios rapidos.

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6. IMPLEMENTACION Caja de incubación

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Circuito en protoboard, para baja potencia

Placa para alta potencia

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7. ESPECIFICACIONES    

Rango de temepraturas: 35-39 grados centigrados. Tamaño de caja de incubacion: cubo de vidrio de 25 cm de lado. Voltaje de alimentacion: 220 Voltios RMS Potencia de la carga: 100 Watts

8. RESULTADOS Se logro construir una incubadora de huevos de un rango de 35 a 39 grados centigrados. El funcionameinto final del proyecto fue satisfactorio, habiendo logrado las temperaturas inicialemte propuestas d emanera satisfactoria. Se anexa un video con el funcionemiento de l prroyecto.

9. OBSERVACIONES  

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Al usar un PWM, se tiene que la relación voltaje-temperatura es inversamente proporcional. Al tener una parte de alta potencia, se prefirió usar una placa para dicha parte, ya que, al calentar mucho los componentes, un protoboard no habría resistido el calor. La caja de incubación tiene una rendija en la parte inferior para poder desahogar el aire con el ventilador. Los enlaces entre partes de potencia, control y carga, fueron hechas con cables con terminal banano, para su fácil conexión y desconexión.