INTRODUCCIN:

Este proyecto presenta el diseo para la construccin e instalacin de un sistema de control de un calentador de agua, con ayuda de un sensor electrnico de temperatura y un circuito monoestable para activar un relevador que es el que finalmente activa o desactiva externamente este proyecto. Con este proyecto se intenta dar una alternativa en el control automtico de temperatura, utilizando los medios fsicos y electrnicos que tenemos a nuestro alcance.

MARCO TERICO:

Sensor electrnico de temperatura (Lm335) El LM335 es un sensor circuito-integrado preciso de temperatura, en el cual el voltaje de salida es linealmente proporcional a la temperatura en grados Kelvin (K). Amplificador Operacional El amplificador Operacional es un amplificador de seal diseado con una configuracin general que se encuentran encapsulados en un circuito integrado. Tres de sus caractersticas importantes son: Tiene una entrada diferencial, es decir, una entrada positiva y una negativa. ( ) por lo que en la La salida del amplificador se define como ganancia es . En forma ideal, la impedancia de entrada (Z) es infinita y la de salida es nula

. En esta figura se presenta el diagrama elctrico de los amplificadores Operacionales. Gracias al diseo de los Opams, estos pueden tener una configuracin de lazo abierto y tambin en lazo cerrado. Si el voltaje de la salida se retroalimenta como voltaje de entrada negativo, la configuracin ser de lazo cerrado. El diseo de los opams les permite tener diferentes configuraciones, lo que los hace un dispositivo muy atractivo para acondicionar seales. Amplificador Operacional como comparador Esta es una aplicacin sin la retroalimentacin. Compara entre las dos entradas y entrega una salida en funcin de que sea mayor. Se puede usar para adaptar niveles lgicos.

Comparador

{ Rels Entran dentro de la gama de interruptores (INT), se hallan formados por una bobina y unos contactos los cuales pueden conmutar corriente continua (CC) o bien corriente alterna (CA).

Resistencia EL calor suministrado de la resistencia hacia el agua es producto del efecto Joule el cual se establece por la siguiente ecuacin: ( )

OBJETIVO: Desarrollar un sistema de control capaz de mantener una temperatura deseada constante.

DESARROLLO: 1.- Se identifican las variables tanto de entrada como de salida para establecer la funcin de transferencia que gobierne el fenmeno. 2.-En base a lo obtenido, se procede al ensamblado del circuito teniendo en cuenta que el voltaje del LM335 ser la variable de entrada y la Temperatura alcanzada en el agua ser la variable de salida.

3.-Acople las variables de modo tal que se logre cumplir la retroalimentacin para un control adecuado.

4.- Realice las pruebas pertinentes para asegurarse que el circuito funciona. 5.- Anote sus comentarios.

SISTEMA DE CONTROL DE TEMPERATURA CON DISTRIBUCION NO HOMOGENASistema de control de dos posiciones

Este tipo de accin de control es tal que el elemento final de control se mueve o conmuta rpidamente a una de dos posiciones, cuando el error alcanza una magnitud predeterminada. Esta accin se puede representar por:

Brecha diferencial: Es el rango (C ,-C ) en el que se mueve la seal de error, antes de que se produzca la1 1

conmutacin o cambio de posicin de la variable manipulada. En la figura 1 se muestra la brecha diferencial como funcin de error E(t) y la variable manipulada m(t). En la figura 3 se muestra el efecto de la brecha diferencial sobre la variable controlada S(t).

Aplicaciones: Sistemas de gran escala con cambios lentos en el proceso. Ejemplo: Calentamiento / enfriamiento de ambientes. Controles de temperatura para los baos, controles de nivel en tanques.

DESARROLLO DEL SISTEMA DE TEMPERATURA El desarrollo de este sistema de temperatura es realmente sencillo. Este tiene un relevador que se activa o desactiva, dependiendo de la temperatura. Si la temperatura del agua es superior a la requerida, el relevador conmuta de posicin apagando la resistencia dando como resultado que el agua comience a enfriarse y cuando la temperatura es menor a la requerida el sistema no conmuta, por lo que el relevador hace que la resistencia sigua calentando el agua regresando al estado antes descrito.

La accin de control del modo de dos posiciones es discontinua. En consecuencia tienen lugar oscilaciones de la variable controlada en torno a la condicin que se requiere. Esto se debe a retrasos en la respuesta del sistema de control y del proceso.

SISTEMA DE CONTROL En el siguiente diagrama de bloques se puede observar el sistema de control de este proyecto. ( ) ( )

( )

( )

( ) ( )

Donde: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) () ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

Debido a que este es un control de dos posiciones y se est utilizando un relevador con las posiciones de normalmente abierto y normalmente cerrado, se le dar el valor a respectivamente. ( ) ( )

( )

( )

( ) ( )[ ]

La ecuacin que rige al sensor (LM335) es:

Donde T= Temperatura V= Voltaje

( )

( )

( ) ( )

( ) ( )[ ]

Resolviendo el diagrama de bloques y aplicando la transformacin 6 de las tablas: Para poder trabajar con la ecuacin pasaremos ambos trminos a funciones del tiempo (ec.1). Para despus aplicando La transformada de Laplace la representamos como estable en el tiempo y de esta manera la comenzamos a manipular. ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) () ()

( ( )

)

(

)

( )

{

}

{

}

{

}

( )

( )

Dado que existe un cierto tiempo antes de que el sistema de control reaccione y la temperatura deje de incrementarse, y aun ms tiempo para que se enfri aun cuando la resistencia se haya apagado, la temperatura sobrepasa el valor requerido la mayora de las veces. El resultado es que la temperatura del agua oscila por encima y debajo de la temperatura requerida.

Con el sencillo sistema de dos posiciones antes descrito existe el problema que cuando la temperatura del agua ronda el valor predeterminado, el relevador debe alternar de manera continua para activarse o desactivarse, reaccionando ante cambios mnimos de temperatura. Para evitar lo anterior, en vez de usar un valor de temperatura para que el relevador conmute o no conmute a la resistencia, se utilizan dos valores a fin de que se active a una temperatura menor que aquella con la cual se apaga. Las acciones del control de dos posiciones en general se usan cuando los cambios se producen de manera muy lenta, es decir, en un proceso cuya capacitancia es grande.

CONCLUSIN

Se obtuvo la respuesta deseada a determinada entrada, es decir, la temperatura es controlada en base a las peticin del usuario siempre y cuando no se rebasen los lmites dados por el sensor (mximo 150C). Lo que el usuario pudiera esperar sera una seal constante, cosa que no ocurre pues como se pudo verificar la seal de salida es senoidal debida a la naturaleza del fenmeno a controlar, con lo que se recomienda tener cierta reserva en base a los lmites dados al sistema con el fin de evitar errores en las distintas aplicaciones que se le pudiera dar a este sistema de control.

BIBLIOGRAFIAS

El ABC de la Mecatrnica Steren Getting started in electronics Forest mind Ingeniera de Control Katsuhiko Ogata Mecatrnica (Sistemas de control electrnico en ingeniera mecnica y elctrica) W.Bolton

www.datasheetcatalog.net http://prof.usb.ve/lamanna/cursos/Controladores-Industriales.pdf http://proton.ucting.udg.mx/materias/ET201/modulo_11/2006B/control_temperatura_del_a gua.pdf