Control On/Off

Desarrollo

Para el desarrollo de esta práctica, al circuito sensor de temperatura realizado en la práctica número uno, se le agregaron dos etapas más. Una de estas Etapas fue, la del amp-op como sumador.

[pic 1]Figura 2.1

Circuito Sumador.

A la salida de este sumador, obtenemos, lo que sería nuestra señal de error, que es la diferencia entre nuestro set-point (una temperatura previamente establecida) y la temperatura del sensor.

La segunda etapa que se agregó en el circuito, es otro sumador. Lo interesante de este sumador, es que este nos proporciona, lo que denominamos banda muerta, la cual nos genera el efecto de histéresis.

[pic 2]Figura 2.2

Circuito para establecer la Banda Muerta.

¿Cómo funciona el circuito? Cuando la señal de error es positiva, lo que indica que la temperatura detectada por el sensor es menor a nuestro set-point, este entra a la entrada inversora. La banda muerta la ajustamos con el divisor resistivo, ver figura 2.2. Este voltaje que se traduce a temperatura, son los límites a los cuales estará encendiendo o apagando nuestra planta, en este caso el foco. Cuando el error es mayor a cero y mayor a nuestra banda muerta, la salida se satura negativamente. Esto quiere decir que la temperatura alcanzo nuestro límite inferior o que esta entre el set-point y nuestro límite inferior.

La salida saturada negativamente pasa por la última etapa que es un inversor, lo cual invierte nuestra señal saturando la base del transistor, figura 2.3, con lo cual enciende el foco.

[pic 3]Figura 2.3

Etapa de potencia.

El foco se mantiene encendido hasta que la temperatura registrada alcanza el valor máximo propuesto. Cuando nuestro error en negativo, que implica que la temperatura registrada por el sensor supero a nuestro set-point, y su magnitud es más grande al voltaje de la banda muerta, la salida saturada del campo-op, figura 2.2 es positiva y al entrar en el último amp-op invierte la señal lo cual hace que el transistor se apague y por ende el foco.

En la figura 2.4 podemos ver todo el circuito utilizado.

[pic 4]Figura 2.4  Circuito completo.

El set-point utilizado en esta práctica fue de aproximadamente 50°C, con un banda muerta de 2°C. En la figura 2.5, podemos ver dos multímetros. El primer multímetro, muestra nuestro set-point. El segundo multímetro muestra el voltaje, que se traduce a temperatura si multiplicamos su magnitud por diez, a la cual el foco se apagaba, justo como lo habíamos predicho.

[pic 5]Figura 2.5

Set-point contra temperatura del límite superior.

Pero cuando la temperatura alcanzaba el limite inferior pasaba, algo interesante, este límite era más grande que el que nosotros establecimos como se ve en la figura 2.5

[pic 6]Figura 2.6

Cuerva de histéresis

Utilizamos los cursores para ver la diferencia de “temperatura”. Esta diferencia era de 3.8°C, 1.8 más grande que lo que establecimos. Pero este fenómeno se debe a la inercia que tiene la temperatura.

Conclusiones.

Al haber entendido el funcionamiento del control on/off y observar sus características, el agregar el fenómeno de histéresis nos permitió agregar una “tolerancia” alrededor del setpoint dentro de la cual el actuador –en este el caso el foco- se activa o desactiva, es decir, nos permitio establecer un nivel por debajo en el que se debe encender el foco y un nivel por encima en el cual se debe apagar; estos niveles son mayores en comparación con los obtenidos por la inercia de temperatura, con lo cual se reduce la constancia del switcheo, permitiéndonos con esto, cuidar el actuador. Dicha “tolerancia” es definida por medio de un amplificador operacional que trabaja el concepto de “banda muerta” y esta se puede ajustar para lograr el resultado deseado.

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