TARJETA DE INSTRUMENTACIÓN DE
CONTROL Y NIVEL
Ilustración 1fig.1
INTRODUCCION.
A medida que la humanidad evoluciona a traves del
tiempo se han realizado infinidades de invenciones e inventos que han
facilitado el estilo de vida del hombre en las diferentes maneras como lo es la
construcción, la mecani
ca, la electricidad, la neumatica, obras civiles,
automotriz, entre otras.
En este
momento nos enfocaremos en la parte de la electronica la cual ha sido parte
fundamental en el desarrollo y evolucion de los sistemas de mando, control,
programacion, digitalizacion en si ha dado la pauta para que
los sistemas electronicos ayuden a mejorar
y dar un mejor estilo de vida del hombre.
La informacion que se ha recopilado y analizado en
esta rama esta dirigida a la instrumentacion
de control y nivel por medio de unas tarjetas como
lo son:
La unidad G30A/ EV, la unidad G30B/
EV y la unidad TY30A/EV ; aqui nos concentraremos en analizar cada componente electronico, sus circutos,la fucion
de cada sensor, de cada
transductor, de cada amplificador
operacional, de los niveles de voltaje requeridos y
como interactua el nivel de agua con el voltage como se muestra en la fig. 1
JUSTIFICACION.
Este proyeyecto tiene como finalidad profundizar y retroalimentar
conceptos, aplicaciones, dicenos que durante el
proceso de formacion
hemos adquirido en las distintas
ramas y componenetes de la
electronica, asi es que durante la
actividad nos daremos cuenta de las
falencias y capacidades adquiridas
para analizar, interpretar y realizar un
determinado mantenimiento a un
determinado proceso con equipos
electronicos.
De esta manera es importante autocalificarnos para
saber el por que
estamos en esta area, para que y a
donde queremos llegar con este
proceso de formacion el cual tiene
como finalidad formar personas con
capacidad para desarrollarse y desempenarse como
ente competitivo, con unos principios eticos y unos valores con sentido de
pertenecia.
Objetivo general.
como se ha venido mencionando
durante este proceso de retroalimentacion nos
enfocaremos en mejorar conceptos y funciones de cada
componente; asi de esata manera
mediremos la capacidad que se tiene para entender y
analizar y realizar un mantenimientoen determinadas areas de la electronica en
este caso en un sistema de modulos de nivel.
MARCO TEORICO.
MÓDULOS G30B /EV.
fig.2
Nos permite controlar de manera
automatico en coneccion con el
módulo G30A/1V, un control
automatico de nivel y de caudal ; Estese compone de
un panel de tres
bloques donde encontramos
los módulos G30A Y G30B y la unidad TY30A/EVdonde
observamos como sube ybaja el agua por medio de unos
componentes electronicos como lo
son sensores, trasnductores , entre
otras.
Ilustración 2fig.2
MODULO G30B : Es el controlador de nivel y de
caudal el cual esta
conformado por los bloques como lo son SET-POINT
& ERROR AMPLIFIER , PID CONTROLLER , POWER
AMPLIFIER; los cuales poseen una
funcion especifica en un proceso de
control de nivel y caudal.
Esta planta nos
permite medir nivel
gracias las entradas
analogas que
posee,
Ademas acondicionar
senales
analogas y
digitales, que aparte de
ver variar el nivel
del agua, podemos expresar en un
pantalla lcd la
variacion del nivel
de esta misma, si
no que tambien en
valores numericos
los cuales se
programa mediante un pic 16f887,con instrucciones
para quelea esa senal analoga y la convierta en digital.
tambien
podemos encontrar algunas caracteristicas fisicas y tecnicas:
·
las terminales de medida y conexion
·
los potenciometros rotativos regulables
·
la comutacion de caudal y nivel con interruptor
·
un panel delantero aislante con el diagrama de los
circuitos electricos que la componen
·
un controlador pid con acciones insertables por
separados.
SET POINT.
el valor que se quiere adquirir de la
magnitud de salida La
funcion del
set-point se realiza con un
potenciómetro y una referencia
interna. Los tres potenciómetros
permiten la realizar independiente
valores de parametros PID para la
calibración del controlador .
ERROR AMPLIFIER.
realiza una comparación entre el
valor planteado por SET -POINT y el valor efectivo
que se tiene en la
salida y de esta manera gradua y
controla los picos de voltaje de acuerdo a el grado
de desface y bajarlo a o voltios.
PID CONTROLLER
tiene la función de procesar la senal de
salida del bloque
ERROR AMPLIFIER
POWER AMPLIFIER
tiene la funcion de dosificar la
potencia electrica suministrada por
la fuente de alimentacion , actuador
para variar
el valor de la magnitud de salida.
ver.fig.2
CARACTERÍSTICAS TECNICAS
Mod. G30B/EV:
·
posee un panel delantero en material aislante, con los circuitos
que constituyen el módulo y el diagrama electrico de cada uno de
ellos representados
en serigrafia
·
Terminales
de medida y conexion
·
Set-point
regulable a traves del
potenciometro rotativo incorporado
·
Conmutación
del set-point (caudal/ nivel) con interruptor:
- Margen del set-point del
caudal: 0 ÷ 4 l/min
- Margen del set-point del nivel: 0 ÷ 500 mm
·
Controlador
PID con acciones insertables por separado
·
Constantes
de tiempo del controlador integral y el controlador
derivativo variablesa traves de dos potenciometros
rotativos
·
Constante de proporcionalidad del controlador proporcional
variables a traves del potenciometro
rotativo
·
Amplificador
de potencia hibrido
(operacionales + transistores bipolares)
MODULO
G30A/EV .
Ilustración 3fig.3
En este siestema se halla toda la parte electronica
de condicionamiento, de control y de visualización de las
magnitudes fisicas que se analizan,
encontrremos ocho circuitos, cada
uno con una funcion especifica. los
cuales estan delimitados por unas
lineas que encierra el diagrama
electronicocon unas entradas y las salidas para
tomar las medidas con un
osciloscopio o un multimetro.
ver fig.3
Los principales circuitos presentes en el módulo
mod. G30A/EV son:
·
Convertidor F/V y convertidor V/F
·
Acondicionador de señales de fluido
·
Switch de nivel
·
Display de 3 dígitos para visualizar el valor de la
magnitud medida
·
Convertidor A/D de 8 bits y otros tantos LEDs de
visualización del valor convertido
·
Acondicionador de señal para transductor de caudal
·
Acondicionador de señal para transductor de nivel
presión
Ø Detector
de umbral
En este modulo se halla toda la parte electrónica y
acondicionamiento, de control y
de visualización de las magnitudes fsicas.
de visualización de las magnitudes fsicas.
MODULO TY30A:
Ilustración 4fig.4
Esta unidad esta constituida por dos
tanques en plexiglas. En el inferior se encuentra una
electrobomba la cual
suministra el agua de un tanque
llegue al segundo tanque vertical y
asi de esta manera generar las
magnitudes de caudal y nivel.
En esta unidad se encuentran dos
transductores de nivel y caudal.
El transductor de caudal es del tipo
de “turbina”, que suministra una
salida de pulsos, cuya frecuencia es
proporcional al caudal del liquido.
El transductor de nivel opera
mediante la presion del nivel de la
columna de agua sobre el fondo.
ver .fig 4
CARACTERÍSTICAS TECNICAS Mod. TY30A/EV:
Ø •
Unidad mod. TY30A/EV para la generación de las magnitudes físicas (caudal y
nivel), constituida por:
- Soporte metálico
- 2 Tanques en plexiglás: inferior y superior
(vertical)
- Bomba eléctrica
- Válvula de estrangulamiento.
- Transductor de caudal tipo turbina
- Transductor de nivel/presión de tipo galga
extensiométrica
Ø •
Cable de tipo DIN 270 con 8 polos para la conexión del
módulo con la unidad exterior.
MARCO TEORICO
MEDICION DE NIVELES
En este sentido trabajaremos de
manera propocional e inversamente
propocional en tanto al nivel como al voltaje que
sera sensado y medido.
Para medir niveles o presiones se
utiliza el detector de presion situado
en el soporte de la columna vertical
de la unidad TY30A/EV.
Definición de una magnitud analogica Un bucle de
medicion analogico
permite generar una Tension
continua que evoluciona en funcion
del nivel del agua de la columna;
resultara, que a cada nivel de la
columna le corresponde un solo valor de tension de
salida. Entonces que
hay una analogia entre el nivel y la
magnitud que lo representa
(en nuestro caso, la tension de salida del bucle de
medicion). Podra afirmars que una magnitud o una
informacion es de tipo analogico
cuando varie de modo continuo, o
cuando, por su naturaleza, no
presente ninguna discontinuidad.
Esto implica que una magnitud
analogica (en nuestro caso, el nivel de agua de la
columna) puede adquirir un numero infinito de valores.
TRANSDUCTORES
Es un dispositivo que convierte una magnitud fisica
en otra magnitud como
lo es la electirca, tenemos algunos
ejemplos los mas relevantes como lo son:
transductor de velocidad de presion y nivel de temperatura de caudal de
luminosidad de turbidez y demas
existentes; estos toman unas
senales de oscilacion u ondas
sonoras aire , de calor de frio
vibraciones mecanicas dependiendo del transductor
que estemos
hablando y demas senales que se
transforman en senales electricas,
por eso la instrumentacion y control
donde a traves de magnitudes fisicas convertidas en
magnitudes eléctricas podemos controlar y determinar
danos en un
sistema mecanico,
mecatronico,
electronico, entre otros.
TRANSDUCTOR DE NIVEL
En los sistemas hidraulicos requere
un control de caudal o bien de nivel
de liquido. Entre los diferentes
transductores de nivel disponibles
actualmente los de “STRAIN GAUGE”o transductores
extensometricos el
funcionamiento de estos
transductores se basa en la
piezoresistividad es decir; la
propiedad parte de algunos al
cambiar
su forma resistencia en funcion de la deformacion a
la que estan sometidos .
En el diagrama se muestra como
esta conectado el puente de cuatro
resistencias a lo que se denomina el puente
WHEASTONE como lo
muestra la figura
MICRO CONTROLADOR
Un micro controlador es un circuito
integrado de alta escala de
integracion que incorpora la mayor
parte de los elementos que
configuran un controlador, en este
podemos programar y preestablese
fuciones en un sistema operacional
para determinada funcion.
PANTALLA LCD
Es una pantalla de cristal liquido en el cual se
visualiza unos caracteres o
informacion deacuerdo a su programacion, para hacer
funcionar un LCD ,
debe estar conectado a un circuito
impreso en el que esten integrados
los controladores del display ; este
posee dos lineas de pines de 16=32
caracteres ,tiene un consumo de
menos de 5 mA y son ideales para
dispositivos que requieran una
visualizacion pequena .
CALIBRACION
La calibración de nuestro sensor se hizo mediante
la medicion de la
variacion de voltaje de salida entregado por la
tarjeta de nuestra planta de nivel y la variacion de voltaje del acondicionador
de senal en la salida con
esto se calcula la diferencia y se hacela calibracion
para el correcto
funcionamiento de la planta mediante el
amplificador operacional lm324n como lo muestra la figura 1.5 , que
mediante este integrado y un
conjunto de resistencias logro obteneruna senal con
variación de 0v a 5v , 0v que corresponden cuando mi nivel en lo mas
bajo y 5v cuando este en 5lo mas alto del nivel que puede
almacenar el tanque de unidad TY30
CONTROLADOR PID
El control en puente “H”, se realiza
con tecnica de modulación PWM y
permite el control de un motor en cuatro
cuadrantes.
La conexión entre el módulo y la
unidad exterior . TY36A/EV se realizapor medio de
dos terminales y un
conector DIN con 8 polos. El motor segobierna
mediante dos terminales, mientras que el conector DIN permite enviar al módulo
las senales
procedentes de los transductores de velocidad y
posicion
simultaneamente con la unidad TY30A/EV y el módulo G30A constituye un equipo didactico con el que se podrán analizar las tecnicas de
transduccióon de magnitudes fisicas
tales como el caudal y el nivel.
Lo primero que vamos hacer es la
Lo primero que vamos hacer es la
inspeccion de la tarjeta del transductor de fluido
y el reconocimiento de sus
componentes que la componen
tambienprocedemos hacer el conteo de cada uno de
ellos por tipo de
elemento referencia y cantidad.
Tambien encontraremos el valor comercial de cada
uno de los
componentes
Para
las plantas hidraulicas de
diferentes
tipos, a menudo existe la necesidad de Controlar los valores
de flujo de una tubería o el nivel del liquido
en un Tanque o en el mismo tubo. Por lo general, la regulacion implementada
Se debe hacer el analisis de nivel, presion del transductor
de flujo tambien el control
automatico de flujo y del nivelcon su respectiva variable tambien setiene
que Acondicionar una senal para el transductor de flujo.
DESARROLLO
Para poder controlar el nivel de
nuestra planta se disenara un circuito de
acondicionamiento de senal, un
amplificador operacional lm324n quenos
permitia tomar una senal bifilar y convertirla en una senal unifilar con
variación de 0v a 5v para que pudiera ser procesada
leida por el micro
controlador PIC16f887 y este
programarlo en lenguaje PIC y
obtener la visualización con la escala en nuestra
pantalla LCD.
para lo cual requeriremos de los siguientes
componentes electronicos:
Ø resistencias
de 100k, 10k, 1k.
Ø diodos
Ø lm324
Ø tip31
Ø cableado.
se realizaron varias procesos dinde se busco la
forma de realizar un etapa de potencia con un restador y un no inversor para
reducir el voltage de 0v a 5v pero ala vez tiene que variar con la senal de
presion de acuerdo al nivel varia el voltage.
RESUMEN.
MÓDULO G30B/EV, G30A/1V y TY30A/EV
No deja estudiar de manera
teorico-experimental de las técnicas
y control automatico que se realiza,
junto con el módulo G30A/1V, un
control automático nivel y de caudal
Se compone de un panel sinoptico en el cual se
encuentra el diagrama electrico de cada bloque que constituye el circuito
completo, las conexiones
entre los distintos bloques y los puntos de medida
. el módulo G30B esta
subdividido en tres bloques funcionales que
encierran otros tantos circuitos electricos, el modulo G30A esta
subdividido por ocho bloques, cada
bloque esta
representado por un
esquema electrico y se delimita
dentro de una linea de trazos. En el
lado derecho del módulo se hallan
dos zonas destinadas a la conexión con la
unidad TY30A/EV y con el
ordenador externo. A la derecha, en
el angulo superior, se encuentran los bornes de
alimentación del módulo;
hacen falta dos tensiones de 12 Vcc – 0,5 A, una de
5 Vcc – 1A para la
parte logica y la interfaz del módulo
con el ordenador y, por ultimo, una
tension de +12 Vcc – 1,5 A para
alimentar la bomba de la unidad TY30A/EV. La conexion
entre el módulo y la unidad se efectua a traves de dos
bornes, uno rojo y otro negro, y una
toma de 8 polos de tipo Din: los
bornes y la toma pueden verse en un costado de la
unidad TY30A/EV y en
la parte derecha del módulo. Con
estos bornes se alimenta la bomba
que hace pasar el agua del tanque inferior al
superior; mientras que a
traves de la toma Din llegan al
módulo las senales de los
transductores.
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