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Índice

OBJETIVO ..................................................................................................................... 1 MARCO TEÓRICO......................................................................................................... 1 Amplificador con parte proporcional ............................................................................ 1 Derivador .................................................................................................................... 2 Integrador ................................................................................................................... 2 DESARROLLO............................................................................................................... 3 1.

Parte proporcional ............................................................................................... 3

2.

Integrador electrónico .......................................................................................... 6

3.

Derivador electrónico ........................................................................................... 8

Material ........................................................................................................................ 10 Observación ................................................................................................................. 11 Conclusiones................................................................................................................ 11 Citas y referencias bibliográficas .................................................................................. 11

Contenido de Figuras Figura 1. Parte porporcional............................................................................................... 1 Figura 2. Derivador ............................................................................................................ 2 Figura 3. Integrador ........................................................................................................... 2 Figura 4. Circuito Proporcional ........................................................................................... 3 Figura 5. Señal senoidal de entrada. ................................................................................. 4 Figura 6. Señal de entrada triangular. ................................................................................ 4 Figura 7. Señal de entrada cuadrada a frecuencia de 10 hz. ............................................. 5 Figura 8. Señal de entrada senoidal con una frecuencia de 470 Khz. ................................ 5 Figura 9. Señal de entrada cuadrada con frecuencia de 470 Khz. ..................................... 6 Figura 10. Circuito Integrador ............................................................................................ 6 Figura 11. Señal de entrada triangular a frecuancia de 1 Khz. .......................................... 7 Figura 12. Señal de entrada senoidal con una frecuencia de 10 hz. .................................. 7 Figura 13. Señal de entrada cuadrada a una frecuencia de 1Khz. ..................................... 8 Figura 14. Señal de entrada senoidal con una frecuencia de 1 Khz. .................................. 8 Figura 15. Circuito derivativo. ............................................................................................ 9 Figura 16. Señal de entrada cuadrada a frecuencia de 1 Khz. ........................................... 9 Figura 17. Señal de entrada triangular a una frecuencia de 100 hz. ................................ 10 Figura 18. Señal de entrada senoidal a una frecuencia de 100 hz. .................................. 10 3

OBJETIVO Validar en forma experimental la operación individual de cada una de los elementos básicos e individuales, electrónicos de una ley de control PID MARCO TEÓRICO Como se mencionó anteriormente, los amplificadores operacionales prácticos tienen ganancia de tensión muy alta (típicamente 105), sin embargo esta ganancia varía con la frecuencia. Como menciona la autora Julieta en su artículo [1] Para contrarrestar esto, se utilizan elementos externos para retroalimentar una porción de señal de la salida en la entrada. Con realimentación, la ganancia de lazo cerrado depende de los elementos de realimentación y no de la ganancia básica de tensión del amplificador operacional. Los circuitos que utilizan amplificadores operacionales, resistores y capacitores, se pueden configurar para realizar diversas operaciones como sumar, restar, integrar, filtrar, comparar y amplificar. Por el momento aquí están los modos básicos de operación, inversor, no inversor, diferencial, derivador, integrador. A continuación se explicaran a detalle cada circuito analizado en la siguiente práctica:

Amplificador con parte proporcional

[2] La señal de salida es igual a la señal de entrada (en forma) multiplicada por una constante y de signo contrario (fase invertida 180 grados).Como se puede ver en la figura 1 dependerá del valor de las resistencias que asignemos.

Figura 1. Parte porporcional

1

[Escriba aquí] Derivador

Es un circuito que no se suele usar en la práctica ya que no es estable. Esto se debe a que al amplificar más las señales de alta frecuencia se termina amplificando mucho el ruido. Como se aprecia en la figura 2 consta de un capacitor y una resistencia.

Figura 2. Derivador

Integrador

El integrador no se usa en la práctica de forma discreta ya que cualquier señal pequeña de DC en la entrada puede ser acumulada en el capacitor hasta saturarlo por completo. Este circuito se usa de forma combinada en sistemas retroalimentados que son modelos basados en variables de estado (valores que definen el estado actual del sistema) donde el integrador conserva una variable de estado en el voltaje de su capacitor como se aprecia en la figura 3.

Figura 3. Integrador

[Escriba aquí]

DESARROLLO

1. Parte proporcional

Se va a armar el siguiente circuito como se muetsra en la Figura 1 en la tablilla de experimentos, es un circuito proporcional.

Figura 4. Circuito Proporcional

Aplicar un voltaje de entrada de 1vp-p y modificar la frecuencia de 10 Hz al valor límite y registrar al menos con 2 oscilogramas al efecto de la frecuencia. Hacer esto para 3 señales: a) Senoidal b) Triangular c) Cuadrada En la Figura 5 se muestra una entrada de una señal senoidal a 10 hz y un voltaje de entrada de un Volt pico a pico se muestra a través de la señal del osciloscopio.

[Escriba aquí]

Figura 5. Señal senoidal de entrada.

En la Figura 6 se muestra una entrada de una señal triangular a 500 khz y un voltaje de entrada de un Volt pico a pico se muestra a través de la señal del osciloscopio.

Figura 6. Señal de entrada triangular.

En la Figura 7 se muestra una señal cuadrada de entrada con una frecuencia a 10 hz.

[Escriba aquí]

Figura 7. Señal de entrada cuadrada a frecuencia de 10 hz.

Se aumenta la frecuancia de 10hz y se muestra el resultado muestrado en el osciloscopio en la Figura 8 y en la Figura 9 .

Figura 8. Señal de entrada senoidal con una frecuencia de 470 Khz.

[Escriba aquí]

Figura 9. Señal de entrada cuadrada con frecuencia de 470 Khz.

2. Integrador electrónico

Repetir el mismo procedimiento del punto 1 y además determinar la ganancia del integrador y armar el circuito de la :

Figura 10. Circuito Integrador

En la

[Escriba aquí]

Figura 11. Señal de entrada triangular a frecuancia de 1 Khz.

Figura 12. Señal de entrada senoidal con una frecuencia de 10 hz.

[Escriba aquí]

Figura 13. Señal de entrada cuadrada a una frecuencia de 1Khz.

Figura 14. Señal de entrada senoidal con una frecuencia de 1 Khz.

3. Derivador electrónico

Repetir el mismo procedimiento del punto 2 pero realizando las pruebas en el el circuito que se muestra en la Figura 15.

[Escriba aquí]

Figura 15. Circuito derivativo.

Figura 16. Señal de entrada cuadrada a frecuencia de 1 Khz.

[Escriba aquí]

Figura 17. Señal de entrada triangular a una frecuencia de 100 hz.

Figura 18. Señal de entrada senoidal a una frecuencia de 100 hz.

Material      

Osciloscopio Generador de señales 1 resistencia de 10kΩ 3 resistencias de 1Kω 2 Capacitor 0.1Uf 1TL084

[Escriba aquí]

Observación Lo que se pudo observar de esta práctica es que para poder observar correctamente la respuesta en frecuencia del circuito derivador se tuvo que calibrar el osciloscopio de tal manera que al ir aumentando la frecuencia empezaba a existir un desfasamiento. Además en esta práctica existieron algunos inconvenientes con los equipos a utilizar puesto que tuvimos algunas fallas en los cables del genreador y del osciloscopio, después tuvimos fallas en la fuente bipolar para poder alimentar al circuito integrado, aquí se nos dañó el circuito por haberle metido el voltaje sin habernos asegurado que estaba bien alimentado. Se entendió de manera práctica el comportamiento de un control de PID en fases

Conclusiones

En conclusión de manera gráfica vimos el comportamiento de un sistema PID en sus diferente fases (proporcional, integrativo y derivativo), cada parte del sistema PID crea una acción en su respuesta de frecuencia de salida y depende en la forma que se le aplique la señal, se pudo ver que al colocarle un tipo se señal se invertía la señal o se cambiaba la forma dependiendo que tipo de sistema fuera por ejemplo en la fase proporcional al colocarle una señal triangular en su salida provocaba una señal en forma triangular. Está práctica nos ayudó para comprender de manera más clara lo visto en clase y así mismo para reafirmar las dudas. Cabe mencionar que los valores obtenidos a partir de las reglas de ajuste no siempre nos permiten obtener una deseada por lo que los valores deben ser modificados conforme a lo que se desea.

Citas y referencias bibliográficas [1]J. Chávez, "MODOS DE OPERACIÓN Y APLICACIONES", Uv.es, 2017. [Online]. Available: http://www.uv.es/marinjl/electro/aoaplicaciones.htm. [Accessed: 06- Sep- 2017]. [2]J. Márquez Flores, Introducción a Instrumentación y Señales. México, 2013, pp. 33-36.