TRABAJO DE INVESTIGACIN DE CIRCUITOS ELECTRNICOS II

CONTROL DE TEMPERATURA

TACNA PER

MARZO - 2015

DOCENTE:

ALUMNO:

CARRERA : INGENIERA ELECTROTCNIA

NDICE

INTRODUCCIN31) MARCO TERICO5a) COMPARADOR DE HISTRESIS NO INVERSOR5b) COMPARADOR DE HISTRESIS INVERSOR5c) FUNCIONAMIENTO72) EQUIPO DE TRABAJO83) DESARROLLO DEL PROYECTO114) CONCLUSIONES155) BIBLIOGRAFA15

INTRODUCCIN

Hoy en da vivimos en un mundo globalizado que obliga a las empresas a ser ms competitivas, es por eso que los trabajos realizados en las empresas deben ser lo ms eficientes y ptimos posibles, es decir reducir tiempo de paradas, reducir costos de operacin con el fin de obtener un producto de alta calidad.

Todo cambio de estado en la temperatura de un proceso significa un cambio en el producto final, sea este mecnico, trmico, elctrico incluso en el ambiente de una zona especfica.

En el presente informe doy a conocer el desarrollo de un sistema de control temperatura usando un LM- 741 (OPAMP) en modo comparador con histresis.

Es cierto que la gran mayora de procesos requiere un sistema de temperatura controlado que mantenga un ambiente estable y ptimo para que el producto final no se vea afectado, como por ejemplo en las granjas de pollos ubicados en galpones con una temperatura aceptable donde los pollos puedan desarrollarse.

Vase en la figura como se mantiene el control en una granja de pollos bebe.

Fig. 1 control de temperatura en polos bebe

Es por ello que en el presente documento se muestra un diseo funcional y ptimo de un controlador de temperatura basado en amplificadores operacionales; dicho sistema debe mantener una temperatura constante, de tal forma que si esa temperatura el circuito reaccionar y aumentar la temperatura.

1. MARCO TERICO

a) COMPARADOR DE HISTRESIS NO INVERSOREn este tipo de configuracin la funcin principal es comparar dos voltajes, el amplificador cuenta con sus umbrales definidos por el diseo al cual se aplicar; el opamp se mantiene en saturacin negativa mientras el voltaje de entrada Vi sea menor al voltaje de umbral superior, al ser igual o mayor se hace una transicin y el opamp cambia de saturacin negativa a positiva y se queda as hasta que el voltaje de entrada sea menor al voltaje de umbral inferior.

n: es la proporcionalidad que existe entre la resistencia de retroalimentacin y la de Vi.b) COMPARADOR DE HISTRESIS INVERSORDe modo contrario en esta configuracin el opamp se mantiene en saturacin negativa mientras el voltaje de entrada Vi sea mayor al voltaje de umbral superior, y al ser igual o menor al voltaje de umbral inferior se hace una transicin y el opamp cambia de saturacin negativa a positiva y se queda as hasta que el voltaje de entrada sea mayor al voltaje de umbral superior.

Para este proyecto escogeremos la configuracin no inversora

Se generaliza el caso anterior para voltaje central distinto de cero en general. Los problemas se plantean a partir de la caracterstica esttica que ser o no inversora dependiendo del terminal por donde se introduzca la entrada.

Para este circuito se cumple:

c) FUNCIONAMIENTO

Tomemos por ejemplo la siguiente imagen:

Debido a que el circuito est en realimentacin positiva acta como un comparador con histresis, lo que implica que el voltaje de salida puede tomar dos valores +Vsat y Vsat por lo tanto cuando el Vout= +Vsat el Voltaje en el pin no inversor (+) es igual: Mientras que cuando la salida es igual a

Donde VHT se le denomina voltaje umbral superior y VLT es el voltaje umbral inferior. Este comparador va a conmutar mientras el voltaje del pin inversor supere los umbrales VHT Y VLT. Asumiendo que el Vout=+Vsat =12V el V (+)=VHT, el voltaje de salida no cambiar de nivel mientras el voltaje en V(-) sea mayor que VHT. Al cambiar de nivel la salida se seguir en Vsat hasta que el voltaje en V(-) sea ms negativo que VLT. La diferencia entre el voltaje VHT Y VLT se denomina voltaje de histresis,

2. EQUIPO DE TRABAJO

MATERIALES

PrecioImagen

Fuente de 12 voltios DC

S./ 15

LM 741

S./ 7

Resistencias

S./ 3

Potencimetro

S./ 3

Relay de 12 voltios

S./ 7

Protoboard

S./ 15

TOTALS./ 50

HERRAMIENTAS

PrecioImagen

Alicate de corte

S./ 25

Cuchilla de electricista recta.

S./ 15

Pelador de cables

S./ 27

Alicate de punta

S./ 30

TOTALS./ 97

3. DESARROLLO DEL PROYECTOLa figura 2 se muestra el diagrama a bloques del control (de lazo cerrado) de temperatura. Se utiliza un foco de 60 o ms Watts como elemento calefactor, el sensor de temperatura LM335 es utilizado para tener un voltaje en funcin de la temperatura. Este sistema puede funcionar como un control para una incubadora o para pollos bebeFig. 2 Diagrama de bloques del proyecto

EL PROYECTO PRINCIPALMENTE POSEE: Comparador de histresis. Este circuito proporciona una conmutacin con histresis de la salida en funcin del error. Si se usa un amplificador operacional (OPAM) de propsito general, el voltaje de salida ser de +Vsat o -Vsat.

Donde +Vsat, es el voltaje de saturacin positivo y Vsat es el voltaje de saturacin negativo. V UT es voltaje de umbral positivo, V LT es el voltaje de umbral negativo, V H es el voltaje de histresis y V CTL es el voltaje central.

Fig. 3 Circuito Comparador por Histresis

Fig. 4. Formulas a utilizar Sensor de temperatura. Basado en un LM335 que proporciona un voltaje de 10mv/C. Para poder manejar mejor los datos se le va a colocar un amplificador no inversor con ganancia 11, de tal manera que a la salida se tendr una relacin de 110mv/C.

Es el encargado de convertir la temperatura ambiente a un voltaje de cd, y se realiza con el CI LM335, el cual proporciona un voltaje de 10mV/C, adems, posee una terminal de calibracin para ajustar el voltaje del sensor a 25C, de tal manera que cuando circule una corriente de 1mA en el CI a esa temperatura, el voltaje en las terminales sea de 2.982V. En la figura 3 se muestra un diagrama de conexiones del LM335, el cual requiere pocos elementos para su configuracin.

Fig. 5 Diagrama de Conexiones del LM335

Fig. 6 El Lm335

Ya que tenemos las 2 entradas, la del Vcas y la de referencia, los comparamos por un Circuito de Histeresis, para que segn el Voltaje de Referencia suceda

donde:

Para este diseo vamos hacer que el error sea de 20% TC. Entonces VH=20%(Rango)=20%(1V)=200mV, tomando como Vref=0 Entonces VB=+100mV, VS=-100mV Donde la relacion entre las 2 resistencias es de n y esta es igual:

ya que Vsat=14.37 segn Datasheet para UA741 Entonces las Resistencias serian de 1K y 143.7K. pero como 143.7K no es comercial hemos usado 150K.

Donde la Salida sera de 14.37 o 14.37.

4. CONCLUSIONES

Ocurren errores en los clculos y variaciones dadas en la realidad, pequeos detalles que surgen conforme la marcha, pero no es gran problema para poner en funcin el proyecto.

Se aprendi mucho realizando este proyecto.

Los amplificadores operacionales, nos sirven de mucho en experiencias como estas, en las que tenemos que trabajar, con la seal en forma anloga.

Este Tipo de Control de Temperatura se adapta muy bien como para un control de una incubadora.

5. BIBLIOGRAFA

Electrnica: Teora de Circuitos y Dispositivos Electrnicos Boylestad Nashelsky http://es.wikipedia.org/wiki/Comparador http://electronica.ugr.es/~amroldan/asignaturas/curso08-09/ftc/temas/Tema_01E_AO_Comparador.pdf1