circuito para control de temperatura

8/17/2019 circuito para control de temperatura

1/5

Diseño de un control de temperatura con un

lm35

Design of a temperature control with lm35Duque Vallejo Nathalia Andrea & Dávila Lpe! "iguel Andr#s$

Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Caldas, Manizales, Colombia. Programa Ingeniería Mecatrnica. Electrnica de Potencia

nathalia$%353%'(ucaldas$edu$co ) miguel$%35**+3%+(ucaldas$edu$co

Abstract

,he main purpose of this wor- is to unif. different areas of electronics in a single project$ /. materiali!ing an incu0ator that

wor-s with operational amplifiers in closed1loop2 and a power stage using triacs2 optotriacs2 and transformers not onl. see-s to

o0tain a temperature control circuit2 0ut also a 4D control$ 4roportional2 integral and derivative in function to the entered set point$ ,he value of the set point 6fi7ed point8 is the 0asis for the circuit control$

9e. word: control2 temperature2 differential2 operational amplifier2 power$

Resumen

;l principal o0jeto del tra0ajo es unificar distintas áreas de la electrnica en un solo pro.ecto$ Al materiali!ar una incu0adora

que funciona con amplificadores operacionales en la!o cerrado2 . una etapa de potencia utili!ando triacs2 optotriacs2 .

transformadores no solo se 0usca o0tener un circuito de control de temperatura2 sino tam0i#n un control 4D$ ;s decir que sea

proporcional2 integral . derivativo en funcin al set point ingresado$ ;l valor del set point 6punto fijo8 es la 0ase para el controldel circuito$

4ala0ra claves: control2 temperatura2 diferencial2 amplificador operacional2 potencia$


2/5

Nathalia Duque E "iguel Dávila E %+'

Fig$$ moc3++

Fuente: https:EEwww$ los futurlec$com

Fig$%$ triac 0ta%1'++0

Fuente:https:EEwww$ alldatasheet$com

4ara el control del sistema se us un amplificador operacionalen funcion de comparador2 el lm33G 6fig$38 este amplificador

operacional contiene internamente varios comparadores2 cada

uno con dos entradas . una salida en colector a0ierto$ La

tensin de alimentacin es com@n en todo el amplificador2 en eldiseo se utili!o la configuracion para un solo comparador de

ventana conectamos el pin como salida$

;l pin H como entrada no inversora2 el pin ' como entradainversora el pin tres lo conectamos al regulador de voltaje . el

pin % al com@n o tierraB3C =omo regulador de voltaje

utili!amos el lmHI+5 6fig$*8 que entrega un voltaje de 5vcc

funciona como positivo para la etapa de control . comparacion.a que el positivo real del circuito son +V A= del

transformador que funcionan para la etapa de potenciaB*C

Fig$3$ lm33GFuente: https:EEwww$alie7press$com

Fig$*$ lmHI+5Fuente:https:EEwww$ecured$cu

4ara reci0ir la seal analoga de la temperatura . volverla una

seal discreta2 se utili!o el transductor lm35 6fig$58 el lm35 esun sensor de calor que convierte la temperatura en corriente2

cada J= que su0a de temperatura es igual a mA que cam0ia

la corrienteB*C

Fig$5$ lm35

Fuente: https:EEwww$circuitdigest$com

##. Metodolo&'a del Desarrollo

;l desarrollo integral del sistema se dividi en % etapas2 cadauna de fue diseada para complementarse en el producto final

a continuacin se e7plicaran a ca0alidad cada etapa

a. Eta!a de control

4ara el diseo de la etapa de control se utili!o el lmHI+5 como

regulador de voltaje un diodo led como verificador de

cone7in del circuito2 un circuito comparador de ventana

lm33G2 un lm335 como sensor de temperatura resistencias para proteger componentes . generar ca>das de voltaje2

potencimetros para regular el flujo de corriente . el set pointutili!ado en la etapa de potencia$

;l lmHI+5 va conectado al puente rectificador de diodos .

funciona como com@n positivo para toda la etapa de control$

%


3/5


Fig$'$ Diagrama de la etapa de control$

Fuente: autores

=omo se puede o0servar en el diagrama del pin del lm33G

que es la salida de la seal enviada por el sensor detemperatura este pin va conectado a la etapa de potencia por

medio de un opto1acoplador moc3++ el led D simplementese encuentra conectado para verificar si el circuito está

conectado o no lo está el lm35 o sensor de temperatura se

encuentra conectado a la entrada inversora del lm33G para

comparar la ventana generada por el sensor con el set pointingresado por medio del potencimetro de 9 ohm que se

encuentra conectado al pin H o entrada no inversora del lm33G

. as> generar un ancho de 0anda por donde puede oscilar latemperatura del am0iente$

Al no tener conectado un e7tractor de calor2 en la etapa de

control2 la temperatura 0aja en funcin a la temperatura

am0iente haciendo as> un poco más tedioso . demorado elacondicionamiento del am0iente a frio$

Fig$H$ Forma de onda del voltaje de la K* 6+-ohms8 conectada a la entrada noinversora del lm33G . al pin varia0le del potencimetro de -ohm$

Fuente: autores

Fig$I$ Kegulador de voltaje1puente rectificador

Fuente: autores

4odemos o0servar como dije anteriormente que el regulador de voltaje se encuentra conectado a un puente rectificador . a

su ve! va conectado a un capacitor de +++uf a %5v su

principal funcin es retardar la seal de entrada que está

llevando el puente rectificador al regulador de voltaje$

b. Eta!a de !otencia

4ara el diseo de la etapa de potencia . como fuente dealimentacin para la parte integral del circuito se utili!o un

trasformador de +vac a 'vac tam0i#n se implementa el

opto1acoplador moc3++ el triac 0ta%1'++02 condensadores

de + nf a %++v2 una serie de resistencias2 un potencimetroque regula la intensidad luminosa de la 0om0illa . una

0om0illa de +vac o una carga resistiva de +vac$

Fig$G$ ;tapa de potencia . fuentes de poder vac1vcc

Fuente: autores

=omo dije anteriormente el pin de salida del lm33G 6etapa decontrol8 llega como una seal de entrada al moc3++ por

medio del pin o pin de entrada esta seal es llevada al pin * .

de este al triac para generar los pulsos necesarios en conjunto

con los condensadores generar las frecuencias necesarias paradimeri!arM la 0om0illa o hacer que esta se prenda . apague en

funcin de la temperatura . el set point generado en la etapa

anterior

3


4/5


Fig$+$ ;tapa de potencia controlada

Fuente: autores

Fig$$ Forma de onda del voltaje del t ransformador A=Fuente: autores

Fig$%$ Forma de onda del voltaje de condensador de +nf a %5+V 6escala V8

Fuente: autores

Fig$3$ Forma de onda del voltaje de condensador de +nf a %5+v 6escala mV8

Fuente: autores

Fig$*$ Forma de onda del puente rectificador de diodos

Fuente: autores

c. Integracin del circuito

;n respuesta a nuestro primer o0jetivo que era com0inar distintas disciplinas . a#reas de la ingenier>a electrnica se

disea este circuito2 prototipo terminado de lo que podr>a ser

una incu0adora semi1industrial para el campo av>cola$

Fig$5$ =ircuito integrando las dos etapas potencia . control$

Fuente: autores

*


5/5


Fig$'$ Forma de onda de regulador de voltaje vs forma de onda del

transformador A=$

Fuente: autores

###. Análisis % Resultados

;n el diseo final del control de temperatura o incu0adora se

evidencia la importancia de la precisin de los potencimetros

.a que estos son quienes se encargan de regular el set point .

la intensidad o potencia con la que se desea que el 0om0illo ocarga resistiva acondicione el am0iente de la incu0adora al ser

la incu0adora enfriada por medio del mismo am0iente es decir

la 0om0illa se apaga . el am0iente enfr>a el entorno la

incu0adora se demorara mucho más en volver a su estadoinicial$

#!. (onclusiones

;s importante conocer el funcionamiento2 comportamiento .

condiciones que necesita un determinado dispositivogaranti!ando as> el 0uen funcionamiento . la seguridad del

mismo$

4ara la implementacin de este control en un am0ienteindustrial se hace necesario implementar a este circuito un

e7tractor de calor que regule el am0iente en menos tiempo2 .a

que el tiempo juega un papel mu. importante en el campoindustrial$

Re)erencias

BC"alvino2M amplificadores operacionales en 4rincipios para

la electrnica2 'ta edicin2 ed$ "craw1Oill2 ;spaa2

%+++2 pp 'I%1'G+B%CKashid2MtiristoresM en ;lectrnica de potencia2 %da edicin2

ed$ pretince hall2 "e7ico2 GG32 pp GI1+'$

B3CP$ "alone. transistor como interruptor electrnica

industrial dispositivos . sistemas2 era edicin2 ed$ pretince hall2 "e7ico2 GI32 pp %13'

B*C P$ "alone.M comparador de voltaje electrnica industrialdispositivos . sistemas2 era edicin2 ed$ pretince hall2"e7ico2 GI32 pp %I31%IG

B5C Andr#s Kicardo /ogotá2 Duran V>ctor Fa0ián

4#re!2Mcontrol de temperaturaM2 ?niversidad pontificia

/olivariana2 /ucaramanga2 =olom0ia2B'CAlfaro "#todos de sintoni!acin de controladores pid que

operan como reguladores en ingenier>a revista universidad

de costa ricaMvol%2 pp %13+2%++%BHC Alfaro Qson todos los controladores pid igualesR en

ingenier>a revista universidad de costa ricaMvol32 GG32

pp$ %13+

BICleagordia $$P2 Kodr>gue!2 4$ ?rreta0i!-a.a2 K$MSensoresinteligentesM ?niversidad del 4a>s Vasco2 ;spaa2 %++'

BGCrving l$ -osowM diferencias entre un circuito de potencia .

uno de controlM en control de maquinas el#ctricas2 era

edicin2 ed$reverte2 ;spaa2 GG32 pp 3'13HB+C P$$ OuircanMreguladores de voltajeM ?niversidad de la

frontera2 chile2 %+%

BC Kas liva2 ;nrique2 transformadores electrnicosM en

,ransformadores de potencia2 de medida . de proteccin2HT edicin2 ed$ /arcelona2 ;spaa2 GG*2 pp$ %I3

5

circuito para control de temperatura

Documents

Transcript of circuito para control de temperatura