upc eetac_1

Projecte P11: Control de temperatura d'un recinte. ON/OFF, Histèresi


Sistema de control basat en FSM

Fase 1. Circuits analògics de referència

Repetirem els conceptes i propostes del projecte P8 però amb un disseny sistemàtic i basat en conceptes de FSM.

Diagrama de blocs general i algunes idees més sobre el projecte. Exemple d'enunciat d'especificacions (Electrònica en les Telecomunicacions, curs 1314Q1).

Control

Fig.1. Elements bàsics del control de temperatura proposat.

1) Especifiqueu què us demanen i el perquè us ho demanen. Quin és el problema a resoldre? Per a què volem aquest circuit en el context del projecte? Les notes de classe us ajudaran a entendre què es demana

2) Planifiqueu i expliqueu com penseu calcular el valor dels components que manquen. Feu un mapa o un quadre indicatiu del procés a seguir. Què voleu obtenir? Com? En quins passos? Quina equació de disseny espero trobar?

3) Desenvolupeu. Trobeu les equacions de disseny i verifiqueu-les dimensionament a nivell d'unitats.

4a) Obteniu els valors numèrics, munteu i simuleu el circuit en Proteus per verificar que dóna el que esperem.

4b) Munteu el circuit en el protoboard i comproveu experimentalment que també surt el que espereu. Esteu d'acord amb les toleràncies que mesureu, o heu de refer algun càlcul?

5) I ara, ja es pot documentar, escriure l'informe de solució, d'aquest apartat: Fase_1 del Projecte.

 

 

Fase 2. Circuits de condicionament de senyal

Dissenyeu l'amplificador adaptador de senyal de temperatura. Aquestes són les notes que defineixen les especificacions.

Munteu el circuit en Proteus i verifiqueu els valors. Continueu el projecte anterior. Aquest seria un diagrama d'estats. Si teniu problemes de convergència i el simulador no pot, munteu sols el circuit analògic (que, recordeu, és exactament equivalent al circuit de referència de tensions).

Munteu el circuit sobre la protoboard i mesureu per exemple la tensió de temperatura ambient del laboratori i la tensió quan premeu el sensor amb els dits. Observeu com els valors digitals de tipus "int" que representen la temperatura de referència o la temperatura captada pel sensor/condicionador són enviats pel port Monitor Sèrie.

 

 

Fig. 2.

 

Fase 3. Càlcul de l'equació de control del cicle de treball

Obtenció dels valors digitals de la temperatura de referència i de la temperatura mesurada pel sensor. Representeu eles corbes de calibratge i indiqueu els rangs de variació.

Generació del cicle de treball en funció de l'equació de control en cada zona, segon el cicle d'histèresi previst de 5ºC al voltant de la temperatura de referència que variarà entre 20ºC i 50ºC. Aquí teniu unes notes de classe que podeu combinar amb el propi enunciat del projecte per tal d'estudiar com dur a terme aquesta fase. ¿En quin estat heu de fer tots aquests càlculs del cicle de treball?

Continuació del programa anterior per incorporar ara la generació del cicle d'histèresi.

Simulació en Proteus. Fixeu-vos que, per tal de fer més lleugera la simulació, podeu substituir tot el bloc  sensor - amplificador per un altre circuit amb potenciòmetre com el que teniu per fixar la temperatura de referència.

Pel que fa al muntatge del prototip, en principi, no cal afegir cap element més en aquesta fase.

 

 

Fig. 3.

 

Fase 4.  Circuits de potència

Bloc de potència. Calculeu el driver de la RL i feu la simulació per comprovar com se satura i com es talla el transistor correctament a partir d'una tensió digital de "1" i "0" (4,5 V (High) i (0,5 V Low) subministrada per l'Arduino.

Adaptació del Projecte de la fase anterior per veure com subministreu un senya PWM a la resistència.

Muntatge i verificació final del projecte. Realitzeu la lectura de temperatura amb el Monitor Sèrie, i comproveu com funciona correctament el control. Visualitzeu la forma d'ona PWM a l'oscil·loscopi a les diverses regions de control.

 

Fig. 4.

 

Exempre  de solucions del projecte amb simulacions (material antic que s'ha de revisar.

 

 

Fig. 5. Prototip funcionant.

Altres referències similars

 

 

Altres materials d'interès

-