carpeta terminada d jorge

5/28/2018 Carpeta Terminada d Jorge

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PROYECTO DE LABORATORIO DE ELECTRONICA B

Control de Temperatura por Histresis.1

Introduccin

El presente informe tiene por motivo dar a conocer un sistema decontrol de temperatura utilizando como base la histresis para

demostrar el amplio uso de este sistema el cual puede ser aplicado

en muchas reas.

Como nosotros sabemos en la actualidad las personas y sobre todo

las industrias requieren de ciertas tecnologas para suplir

diferentes necesidades, entre estas esta el poder controlar

distintas clases de cosas, por ejemplo la temperatura. Por lo tanto

los ingenieros electrnicos han realizado investigaciones para as

poder resolver este problema, en busca de mejorar la calidad de

vida.

Resumen

El proyecto hace un control todo a nada; es decir el usuario ajusta

la temperatura que desea y la fuente de calor se enciende o no

segn la lectura del sensor. Nosotros podemos regular la

temperatura de referencia dependiendo del uso del que le vayamos

a dar y ajustaremos a conveniencia el lapso entre encendido y

apagado de la fuente de calor.

Especficamente podremos obtener temperaturas mayores a las del

ambiente donde est expuesto el equipo hasta 35C, debido a que la

fuente de calor es un foco incandescente de 100W.


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Objetivo

Este proyecto est diseado para poder controlar la temperatura

en un ambiente reducido, usando un sistema realimentado conrespuesta por histresis

Diagrama de bloques del sistema

Anlisis Terico y Clculos Matemticos

Etapa de realimentacin

La realimentacin la tenemos mediante el circuito integrado de

sensor de temperatura LM335, de fcil calibracin, opera como un

zener; su voltaje es directamente proporcional a la temperatura en

10mV/K. Su rango de operacin est entre -60C y 150C.El sensor

nos da una lectura de:

Realimentacin

EtapaDe

Control

Referencia

De

Temperatura

EtapaDe

Potencia


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V_sensor=0.01V/K, por lo tanto: 0C=273K elV_sensor=2.73Vy a 27C=300K elV_sensor=3VQuiere decir que el V_sensor=2.73+0.01V/CSe debe acondicionar la seal de tal manera que a 0C tengamos 0V,

y a 50C sea 5V.

( )


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En las especificaciones se requiere un ancho de ventana de 20C, esdecir Y debido a que se est trabajando con fuente dual de ||

se puede hallar la relacin y buscar los valores apropiadospara cumplir tales requerimientos.

Reemplazando se obtiene es decir la relacin

Por lo tanto segn los valores comerciales para resistores con y se satisface la relacin y se acomoda a lasdemandas del proyecto.

Diseo

Utilizaremos un amplificador restador con ganancia de 10, puesto

que tenemos que restar los 2.73V y tener una funcin de 0.1TC


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Etapa de referencia

Se desea insertar una referencia de 40C, esto quiere decir 4V,

debido a las condiciones planteadas en el proyecto ya que se nos

pidi un rango fijo, por lo tanto tendremos una referencia fija.

Puesto que si no hubiesen pedido un rango fijo, se hubiese podido

cambiar la referencia a conveniencia del usuario.

Diseo

Para sacar el voltaje fijo de 4V aplicamos divisor de voltaje.

Vk

kV

RRR

RVV

in 43

1*12

191817

194

Utilizamos el amplificador operacionalLM741 para acondicionar la seal y tambinse lo utiliza como acoplamiento deimpedancia seguidor de voltaje para queno afecte el divisor de tensin a los dems

circuitos.


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Etapa de control

El funcionamiento del proyecto es el siguiente: si en el ambienteexiste una temperatura mayor a 50C detectada por el sensor

entonces solo as se encender el foco, en caso de que la

temperatura detectada por el sensor sea menor a 30C, el foco

permanecer apagado. En cambio si la temperatura detectada por el

sensor es mayor o igual a 100C, el foco se apagar

automaticamente.

DiseoTenemos que utilizar Histresis realimentacin positiva con una

ventana desplazada al primer y cuarto cuadrante, donde la seal

V_0.1TC se conecta al pin inversor y la seal de referencia en el

otro terminal de la resistencia conectada al pin no inversor.


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Aqu nos podemos dar cuenta que la ventana de histresis esmanejada por un Opamp junto con un transistor, para poder

controlar los lmites de temperatura. De esta manera, le fijamos 10

voltios en el pin negativo del primer Opamp para que cuando la

temperatura recibida del sensor sea mayor a 100C, este se satura

positivamente y enva un alto al transistor, el cual tambin se

satura y se hace un corto, enviando de esta manera un voltaje

menor a 3V (cero voltios ya que est conectado a tierra), por lotanto la histresis dejara de funcionar, ya que a temperaturas

menores de 30C, el foco se apaga.

H

*Vi**Vi

Vref

V_0.1TC

Vout

+Vsat

-Vsat


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Etapa de potencia

Opto acopladorLas especificaciones del MOC 3041, tenemos que por el diodo

deber de circular una corriente mnima IFT de 15 mA, para esto

calculamos el valor de R, con un voltaje de 15V 0.7 V, lo cual nos

da un valor de R =0.9953k, comercialmente encontraremos el valor

de 1K.

MOC 3041


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Circuito de proteccin del Tiristor TRIAC BT137

El objetivo de proteccin para un tiristor es sobre todo el protegeral dispositivo de las elevadas de las velocidades de la tensin

nodo-ctodo y de la corriente de nodo. Si dv/dt en el tiristor es

demasiado grande, el dispositivo comienza a conducir sin que haya

una seal de puerta.

Red Snubber es un arreglo RC que se conecta en paralelo al tiristor

en un circuito de conmutacin, como una proteccin para el dv/dt;

cuyo objetivo es amortiguar el efecto de una variacin de

voltaje/tiempo pudiera ser destructiva para el tiristor.

Diseo de la red Snubber mtodo emprico

Debemos hacer uso de la siguiente ecuacin:

2)(

632.0

RRsCs

RV

dt

dv


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Donde R es la resistencia equivalente de la carga, V el voltaje de

alimentacin, Rs y Cs son la resistencia y capacitancia de Snubber.

En este proyecto la carga es un foco incandescente de 100W a

120VAC, por lo tanto la resistencia equivalente de la carga es:

De lo anterior la corriente nominal de la carga es:

Para hallar la Rs se considera que la corriente de descarga es 10

veces la corriente de la carga

De la caracterstica dinmica del tiristor tenemos

144100

120 22

P

VR

mAR

V

IL 33.833144120

4.14

33.833*10

120

*10 mAI

VRs

L

s

V

dt

dvcom

20

FF

s

VRRs

dt

dv

RVCs

022.076.21

)1444.14(20

120*144*632.0

)(

632.0

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SIMULACION EN PROTEUS Y PSPICE

Carga inactiva, Temperatura < 30C


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Carga activa, Temperatura >50C


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Carga inactiva, Temperatura > 100C


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Grfica De Histresis

V(VI)

0V 1.0V 2.0V 3.0V 4.0V 5.0V 6.0V 7.0V

V(VO)

-10V

0V

10V

(5.3706,-11.712)(3.0210,-11.743)


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TABLA DE COMPONENTES Y PRECIOS

LM741 Opamp 5 0,35 1,75

BT136 Triac 2 0,75 1,50

MOC3041 Opto Triac 1 0,75 0,75

LM335 Sensor Tempertura 1 2,00 2,00

1N4148 Diodo 2 0,05 0,10

Resistor Resistor 1/4 W 19 0,05 0,95

Potenciometro Potenciometro 3 0,25 0,75

Terminal de tornillo Terminal de tornillo 6 0,25 1,50

Socalos Socalos 5 0,05 0,25

Masilla Masilla 1 2,00 2,00

FOTOGRAFAS


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IMPRESO DEL PCB

Diseo de las pistas

Arte Negativo


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Vista en 3D

Con componentes

Sin componentes


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HOJA DE ESPECIFICACIONES DE COMPONENTES

Sensor LM335


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Triac BT 136


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Optoacoplador Moc 3041


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CONCLUSIONES

En la etapa de realimentacin se utiliz un sensor LM335 de

temperatura, que tiene una respuesta de 10mV/oK, siendo su valor

estndar para 0C de 2,73V, ste est unido a una etapa de

Acondicionamiento de Seal, aqu pasara a travs de 2

amplificadores operacionales, los cuales harn que esta seal

adopte un comportamiento, de tal modo que al valor de 0C ste nos

d el valor de 0 voltios, y a 50C nos d el valor de 5 voltios.

El comportamiento es el siguiente, si el valor del sensor es menor

que el voltaje de referencia, entonces el control har que se activeel TRIAC a travs del MOC3041(OPTOTRIAC), hasta que alcance el

valor mximo permitido por la histresis, en este caso de Vref +

0.014 voltios, si la salida del sensor sobrepasa este lmite, el

control desactiva el TRIAC, con lo que la resistencia de calefaccin

se apagara y se enfriara paulatinamente, hasta llegar al voltaje

inferior, donde se activara de nuevo.

En la etapa de potencia se empleo un OPTOTRIAC con cruce por

cero y un TRIAC, para evitar que el voltaje negativo dae el diodo

IR que se encuentra en el OPTOTRIAC (MOC3041), se uso el

detector de cruce por cero para tratar de eliminar los armonicos

que se produce al actvar la seal de carga, es decir cuando hay un

retardo de disparo fuera de fase con la seal de la lnea, esto

produce la generacin de armonicos para compensar la forma de laonda


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RECOMENDACIONES Y APLICACIONES

Al realizar el proyecto es recomendable escoger correctamente los

valores de las resistencias y dems elementos para asegurarnos que

el circuito funcione y evitar que se dae por una sobrecarga.

El circuito est diseado para las siguientes aplicaciones:

Incubadora, cabina, habitacin, plancha.

Bibliografa

Libro de Laboratorio de Electrnica B, autor Ing. Sara Ros

http://www.ifent.org/lecciones/cap07/cap07-06.asp
http://www.ifent.org/lecciones/cap07/cap07-06.asphttp://www.ifent.org/lecciones/cap07/cap07-06.asphttp://www.ifent.org/lecciones/cap07/cap07-06.asp


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http://es.wikipedia.org/wiki/Hist%C3%A9resis

http://www.slideshare.net/mantenim/presentacion-histeresis

http://www.uncachodeciencia.org/wp-

content/uploads/histeresis-pres.pdf http://enriquesoria.blogspot.com/
http://es.wikipedia.org/wiki/Hist%C3%A9resishttp://es.wikipedia.org/wiki/Hist%C3%A9resishttp://www.slideshare.net/mantenim/presentacion-histeresishttp://www.slideshare.net/mantenim/presentacion-histeresishttp://www.uncachodeciencia.org/wp-content/uploads/histeresis-pres.pdfhttp://www.uncachodeciencia.org/wp-content/uploads/histeresis-pres.pdfhttp://www.uncachodeciencia.org/wp-content/uploads/histeresis-pres.pdfhttp://www.uncachodeciencia.org/wp-content/uploads/histeresis-pres.pdfhttp://www.uncachodeciencia.org/wp-content/uploads/histeresis-pres.pdfhttp://enriquesoria.blogspot.com/http://enriquesoria.blogspot.com/http://enriquesoria.blogspot.com/http://www.uncachodeciencia.org/wp-content/uploads/histeresis-pres.pdfhttp://www.uncachodeciencia.org/wp-content/uploads/histeresis-pres.pdfhttp://www.slideshare.net/mantenim/presentacion-histeresishttp://es.wikipedia.org/wiki/Hist%C3%A9resis

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