OBJETIVOS.
Se desea obtener un sistema de control que controle un elevador el cual quedara deshabilitara cuando el peso introducido al elevador supere los 5.5kilos de peso, y a su vez se activara una alarma (led) indicando que el sistema está parado por un sobrepeso en el sistema y solo volverá a estar habilitado si el peso introducido al elevador queda por debajo del límite seleccionado.
DISEÑO DE LA ETAPA ADECUADORA.
Como hemos visto en el reporte anterior se mostró la etapa de polarización de nuestro sensor el cual consistía en un puente de wheatstone en esta etapa nuestro sensor estará acompañado de un circuito en configuración seguidor de voltaje, posteriormente se le agregara un circuito amplificador de ganancia estimada en 100, debido a la ecuación que ese muestra en la parte inferior del párrafo, con un amplificador en configuración no inversora con una Rf de 100kΩ, y una Ri de 1kΩ, lo que nos muestra una salida de voltaje en el orden de los mV suficientes para que nuestro multímetro detecte cualquier cambio, posteriormente se agregara una etapa de conversión de analógico a digital por medio de un ADC tipo integrador (TC7107A) y se desplegara en una serie de displays de 7 segmentos
VoVi
=RFR I
+1
Por lo que nuestra red de dos puertos quedaría de forma tal que en la entrada tendríamos nuestro sensor que se encontrara midiendo el parámetro físico y en la salida tendremos la salida de nuestro amplificador por lo que las características de entrada y salida se muestran a continuación.
Alta Z baja Z
Voltaje de salida µv voltaje de salida mV
CARACTERÍSTICAS DE LA SEÑAL DE ENTRADA.
Histéresis 0.1%
Repetitividad ± 0,5% RH
Estabilidad ± 0,9% HR típicas en el 50% de peso (0.7 a 25 kg.)
Rango de peso 0 a 20% (0-10kg), 50kg. Máximo
Resolución. 10.5mV/0.5 kg. Aproximadamente
Impedancia de salida de 35kΩ
DIAGRAMA A BLOQUES DE LAS ETAPAS REQUERIDAS.
CARACTERÍSTICAS DE LA SEÑAL DE SALIDA.
Son las mismas características solo con la diferencia que la etapa adecuadora se utilizó como un buffer, para eliminar efectos de carga (pérdida de voltaje a medida que aumenta la carga) y para adaptar impedancias (conectar un dispositivo con gran impedancia a otro con baja impedancia y viceversa) y se le agrego una ganancia para poder visualizar los cambios en la salida.
FUNCIÓN DE TRANSFERENCIA DE LA ETAPA ADECUADORA.
Red de dos puertos
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10
-50
0
50
100
150
200
250
promedio subida mVpromedio bajada mV
MEDICIONES REALIZADAS EN LA CARACTERIZACIÓN DEL SENSOR.
PESO KG Voltaje subida 1 Voltaje bajada 1 Voltaje subida 2 Voltaje bajada 2 Voltaje subida 3 Voltaje bajada 3 Voltaje subida 4 Voltaje bajada 4 Voltaje subida 5 Voltaje bajada 5 promedio subida promedio bajada
00.3 0.2 0.25 -0.3 -0.3 -0.3 -0.2 -0.2 -0.3 0.5
-0.05 -0.02
0.5 10.1 8.9 11.1 10.2 10.5 10.3 10.5 10.2 10.5 11.2 10.54 10.161 20.8 19.6 22.2 20.7 21.1 20 22 19.4 21.3 21.6 21.48 20.26
1.5 31.2 30.2 32.6 32 31.4 30.7 32.5 30.9 32.5 32.5 32.04 31.262 42.1 40.7 43.5 42.3 42.1 40.6 43.5 40.2 43.3 43.6 42.9 41.48
2.5 52.8 51.6 54.3 53.2 52.5 51.5 54.5 51.3 54.3 54.7 53.68 52.463 63.3 62.2 64.9 64.2 63.2 62.5 65.5 62.8 65.5 65.8 64.48 63.5
3.5 74.1 73.08 75.7 74.1 74.1 73.4 74.1 73.5 75.5 75.6 74.7 73.9364 84.9 83.83 85.8 84.8 84.7 83.3 84.8 84.2 87.7 87.1 85.58 84.646
4.5 95.5 94.55 96.47 95.2 95.2 94.4 96.3 95.3 98.3 97.2 96.354 95.335 105.9 105.35 107.3 106.2 105.6 105.1 107.1 106.3 108.2 108.1 106.82 106.21
5.5 116.7 116.2 117.7 116.5 116.2 115.9 117.4 116.8 119.8 119.2 117.56 116.926 127.3 126.6 128.8 127.2 126.8 126.7 128.3 128.3 128.7 129.2 127.98 127.6
6.5 138 137.65 139.4 137.6 137.7 137.3 137.2 138.2 138.5 140.3 138.16 138.217 148.5 148.5 150 148.5 148.2 148 149.3 149.3 150.3 151.2 149.26 149.1
7.5 159.3 159 160.3 159.1 159 158.7 159.2 159.8 161.4 162.7 159.84 159.868 170.1 169.9 171.1 170.4 169.3 169.2 170.2 171.1 173.5 174 170.84 170.92
8.5 180.8 180.41 182 181 179.5 180 182.3 182.7 181.3 184.3 181.18 181.6829 191.2 191.2 192.2 191.8 190 190.5 192.5 193.5 194.3 195.3 192.04 192.46
9.5 202 201.9 202.8 202.3 201.5 201.3 203.1 204.3 205.7 206.5 203.02 205.1610 212.5 212.7 213 213.5 212.1 212.1 214.2 214.2 217.7 217.7 213.9 216.04
SISEÑO ELECTRICO DE LAS ETAPAS.
ETAPAS DE ADECUACION DE LA SEÑAL.
ETAPAS DE CONTROL Y ACTUADORES.
Se implementó una etapa adecuadora de señal puesto que nuestra señal del sensor es de alta muy alta impedancia por lo que se optó por acoplarlo con la configuración seguidor de voltaje y posteriormente se le agrego una etapa de amplificador no inversor de voltaje y se insertó un potenciómetro para que el usuario pueda calibrar el equipo debido al desgaste y/o condiciones de deterioro, además después de ello se toman dos caminos una la de despliegue compuesta por un adc tipo integrador (en las páginas siguientes se mencionan sus características y debido a ellas se optó por este dispositivo) y la etapa de comparación y control compuesta por un comparador simple y un sistema de control compuesto por un microcontrolador PIC16F628A (el código se anexa al final), después se envían las señales a un controlador de motores de potencia L293B con el cual se controla el giro y velocidad de este (al igual las características se mencionan al final de este apartado).
CALCULOS DE DISEÑO
Si RL = 100kΩ despejando de la ecuación (mencionada al inicio) tenemos que:
Ri= Rf(Gain+1)
= 100k100+1
=990.09Ω
Para Vref de la etapa comparadora una opción sería utilizar un potenciómetro en serie con una resistencia de tal manera que:
R1 = 100kΩ entonces POT = 2.2kΩ conectado a un Valim = 15 v mismos del LM741 y así obtener un máximo nivel de peso de hasta 10kilos con tan solo variar un potenciómetro variaríamos el peso que el sistema quede en modo de falla y deshabilite el elevador
CONCLUSIONES Y RESULTADOS
Al final del desarrollo experimental se observó la inestabilidad que la configuración comparador simple desarrolla por lo que al lector se le sugiere cambiar esta etapa por la de configuración comparador con histéresis con ventana pequeña suficiente para evitar oscilaciones y así evitar inestabilidades en el sistema de control, otra hipótesis seria modificar el código del microcontrolador haciendo que cuando detecte una falla debido al exceso de peso se activa la falla en el sistema y a su vez un contador que dará un retardo para evitar posibles lecturas erróneas y así problemas oscilatorios y lograr así estabilizar el sistema.
Otra posible ayuda para que el sistema quedara muy completo seria haciendo digital el sistema de referencia, despliegue y control de tal manera que cambiando el microcontrolador por uno más avanzado (PIC16F877A) y utilizando el módulo ADC de este y un teclado conectado al puerto se podrá no solo desplegar aun LCD conectado al mismo microcontrolador, sino además se podrá controlar y a su vez se podrá variar el peso de referencia tecleando el valor deseado por el teclado.
ANEXOS
TC7107A
ANEXOS
L293B
ANEXOS
PIC16F628A
ANEXOS
LM741
ANEXOS
CODIGO DEL SISTEMA DE CONTROL DIGITAL (MICROCONTROLADOR PIC)
LIST P=16F628A
INCLUDE "P16F628A.INC"
__CONFIG 0X3D19
ERRORLEVEL -302,0
CBLOCK 0X20
SALIDA
ESTATUS
ENDC
ORG 0X00
GOTO INICIO
ORG 0X04
GOTO CHANGE_WEIT
INICIO
MOVLW 0X07
MOVWF CMCON
BSF STATUS,RP0
MOVLW 0XFF
MOVWF TRISA
BCF TRISB,7 ;PIN DE SALIDA AL MOTOR
BCF TRISB,6 ;PIN DE SALIDA AL MOTOR
BSF TRISB,5 ;ENTRADA DE ERRORES (SENSADO)
BCF TRISB,2 ;LED DE ALARMA
BCF STATUS,RP0
BSF INTCON,RBIE
BSF INTCON,PEIE
BSF INTCON,GIE
;CHEKA ENTRADA Y MIRA SI SUBE O BAJA EL ELEVADOR
CHEKA
BTFSS ESTATUS,1 ;EXISTE UN ESTADO DE SOBREPESO???????
GOTO EDO_NORMAL
BSF PORTB,2 ;ENCIENDE LED DE PARO DE EMERGENCIA
GOTO EDO_PARO
EDO_NORMAL
BTFSS PORTA,1 ;ESTA ENCENDIDO EL DISPOSITIVO???
GOTO EDO_OFF
MODO_ON
BTFSS PORTA,0 ;SUBO EL ELEVADOR???
GOTO BAJA
GOTO SUBE
;///////////MODO DE OPERACION EN SLEEP//////////////////
EDO_OFF ;LOS DOS BITS ESTAN IGUALE SPOR LO TANTO DETIENE EL MOTOR EL DRIVER
BCF PORTB,7 ;PIN C EN ESTADO BAJO
BCF PORTB,6 ;PIN D EN ESTADO BAJO+
BCF PORTB,2 ;APAGA LED DE PARO DE EMERGENCIA
GOTO CHEKA
;/////////////////ESTADO DE PARO///////////////////
EDO_PARO ;LOS DOS BITS ESTAN IGUALE SPOR LO TANTO PARA EL MOTOR EL DRIVER
BCF PORTB,7 ;PIN C EN ESTADO BAJO
BCF PORTB,6 ;PIN D EN ESTADO BAJO
GOTO CHEKA
;/////////////////SUBE EL ELEVADOR///////////////////
SUBE
BSF PORTB,7 ;PIN C EN ESTADO ALTO
BCF PORTB,6 ;PIN D EN ESTADO BAJO
BCF PORTB,2 ;APAGA LED DE PARO DE EMERGENCIA
GOTO CHEKA
;/////////////////SUBE EL ELEVADOR///////////////////
BAJA
BCF PORTB,7 ;PIN C EN ESTADO BAJO
BSF PORTB,6 ;PIN D EN ESTADO ALTO
BCF PORTB,2 ;APAGA LED DE PARO DE EMERGENCIA
GOTO CHEKA
;//////////////INTERRUPCIONES///////////////////////
CHANGE_WEIT
BTFSS INTCON,RBIF ;CHECO...FUE INTERRUPCION POR CAMBIO DE NIVEL?????? SI ES SI SALTA
GOTO SALIR ;NO POR LO TANTO SALGO DE INTERRUPCIONES
BCF INTCON,GIE
BTFSC PORTB,5
GOTO WEIT_NORMAL
GOTO WEIT_FULL
WEIT_NORMAL
NOP
BCF ESTATUS,1
GOTO SALIR
WEIT_FULL
NOP
BSF ESTATUS,1
GOTO SALIR
SALIR
BCF INTCON,RBIF ;LIMPIO EL FLAG DE INTERR.. x CAMBIO EN RB
RETFIE
END
REPORTE FINAL
IMPLEMENTACION DE UN SISTEMA DE CONTROL Y DESPLIEGUE DE UN
ELEVADOR AUTOMATICO CON REFERENCIA VARIABLE.
ASESOR: MODESTO MONTOYA
INTEGRANTES:
OSCAR IVAN ALVARADO AGUIRRE ID: 9180
DELMAR VALENZUELA COBARRUVIAS ID: 9550
CD. OBREGON, SONORA A 15 DE MAYO DEL 2010