anÁlisis etapa de potencia

5/14/2018 ANÁLISIS ETAPA DE POTENCIA - slidepdf.com

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ANÁLISIS ETAPA DE POTENCIA

Implementación Control PID de

Temperatura



Diagrama de bloques sistemacompleto

ERRORe(t)

Voltaje deControl

Generador detiempo

proporcional

PWM

LM35



Etapa de Potencia

• Consiste en un generador de tiempo proporcional, unaetapa de aislamiento y un interruptor de estado sólido(triac).

• El circuito generador de tiempo recibe la señal del

controlador PID (voltaje de control) y la transforma enun pulso cuya duración es proporcional a la señal decontrol.

• La etapa de aislamiento es la formada por unoptoacoplador el cual cuenta con un circuito de crucepor cero. Finalmente la función del interruptor esrealizada por un triac, con el cual se controla lacantidad de energía que llega al actuador.



Etapa de Potencia

Generador de

TiempoProporcional

Optoacoplador Interruptor

Voltaje decontrol

Señal de salidaPID

PWM

Señal120 A.C.

60 Hz

Actuador



Generador de Tiempo

ProporcionalEl circuito generador de tiempo recibe la

señal del controlador PID (voltaje decontrol) y la transforma en un pulso cuyaduración es proporcional a la señal de

control. Basado en dos osciladorescontrolados por voltaje LM555.



LM 555

Dispositivo electrónico constituido por unacombinación de comparadores lineales,

flip-flops (biestables digitales), transistorde descarga y excitador de salida.

Las tensiones de referencia de loscomparadores se establecen en 2/3 Vccpara el primer comparador C1 y en 1/3Vcc para el segundo comparador C2, pormedio del divisor de tensión compuestopor 3 resistores iguales R.



• GND : Tierra.

• Disparo: Establece el inicio del tiempo de retardo, si el 555 esconfigurado como monoestable. Este proceso de disparo ocurre

cuando este pin va por debajo del nivel de 1/3 del voltaje dealimentación. Este pulso debe ser de corta duración, pues si semantiene bajo por mucho tiempo la salida se quedará en alto hastaque la entrada de disparo pase a alto otra vez.

• Salida: Resultado de la operación. Cuando la salida es alta, el voltajeserá el voltaje de alimentación (Vcc) menos 1.7 Voltios.

• Reset: Si se establece un nivel por debajo de 0.7 Voltios, la salida pasa

a nivel bajo. Si no se utiliza hay que conectarla a Vcc .

• Control de voltaje: Cuando el temporizador se utiliza en el modo decontrolador de voltaje, el voltaje puede variar casi desde Vcc (en lapráctica como Vcc -1 voltio) hasta casi 0 V (aprox. 2 Voltios). Así esposible modificar los tiempos en que la salida está en alto o en bajoindependiente del diseño. Si no se utiliza, se recomienda ponerle uncapacitor de 0.01μF para evitar las interferencias.

• Umbral: Es una entrada a un comparador interno que tiene el 555 y seutiliza para poner la salida a nivel bajo.

• Descarga: Utilizado para descargar con efectividad el capacitor externoutilizado por el temporizador para su funcionamiento.

• Vcc: voltaje de alimentación que va de 4.5 voltios hasta 18 voltios(máximo).



Configuración Astable

La frecuencia de oscilación esta dada por laformula:

F = 1 / (0.693 x C1 x (R1 + 2 x R3) ).

Permite la generación de una onda cuadradade frecuencia variable. Normalmente se

conecta un potenciómetro el cual varía laoscilación en un determinado rango de

frecuencias.



El circuito generador de tiempo

proporcional se implemento mediante uncircuito generador de pulsos. Untemporizador LM555 se encarga de

generar una base de tiempo. La cualconsiste en un pequeño pulso negativoque se aplica a un segundo temporizador

LM555 (Configuración Astable).



Configuración Monoestable

Los circuitos Monoestables de Lm555, son conocidos usualmentecomo Temporizadores (Timer), cuando un pulso negativo seaplica en el terminal de disparo, produce un pulso de salidapor un periodo determinado de tiempo y luego regresa a suestado normal.

El circuito Monoestable Fijo nos da la posibilidad de calcularun tiempo en el cual permanezca en estado alto la salida del555, la duración de este estado se da por la formula:

T=1.1 (R1 x C1).



El pulso que recibe el segundo LM555 activa lacarga de un capacitor, el cual se cargamediante una fuente externa.



Aislamiento e Interruptor

La etapa de aislamiento es la formada por unOptoacoplador el cual cuenta con un circuito de crucepor cero. Finalmente la función del interruptor esrealizada por un triac, con el cuan se controla la cantidad

de energía que llega al actuador.



En conclusión la etapa de potencia se encargade regular el número de semiciclos de voltaje

A.C. que le son aplicados al actuador.

Teniendo como base un periodo fijo (circuitoastable), la señal del controlador cambiara eciclo útil de la señal anterior (circuitomonoestable), con lo cual se indicará cuanto

tiempo deberá encender el actuador.



Adapte el circuito anterior de tal modo queel voltaje de salida del controlador PID

determine el ancho de pulso de la señal

PWM.



El pulso que recibe el segundo LM555 activa la carga deun capacitor, el cual se carga mediante una fuente de

corriente constante basada en un amplificadoroperacional. Esto produce una rampa en el voltajedel capacitor, el cual se carga hasta llegar a un voltajede control (comparador de voltaje).



Sensor de temperatura

• Como elemento sensor de temperatura sepuede usar un circuito integrado LM35D, elcual genera un voltaje proporcional a la

temperatura en grados Celsius, y opera en unintervalo de 0° a 100 °C con una no linealidadtípica de ± 0.2 °C y una exactitud típica de ±

0.9 °C. Consulte la salida en voltios del sensor y diseñe la etapa de linealización.

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