INGENIERIA_MECATRONICA_INSTRUMENTACION_M

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INGENIERIA MECATRÓNICA
INSTRUMENTACION MECATRÓNICA
Integrantes:
Loor Leopoldo
López David
Núñez Guido
Pilatasig Alba
Curso:
VII “B”
 
Contenido
TEMA:	3
OBJETIVOS:	3
MARCO TEÓRICO:	3
Termopar	3
Tipos	3
SENSOR DE HUMEDAD HS1101	4
MATERIALES:	5
PROCEDIMIENTO:	5
CÁLCULOS	9
ANALISIS DE RESULTADOS	9
CONCLUSIONES:	9
RECOMENDACIONES:	9
BIBLIOGRAFÍA:	9
ANEXOS:	10
TEMA: 
Control de temperatura y humedad en un invernadero 
OBJETIVOS:
· Controlar la temperatura y la humedad en un invernadero
· Verificar el funcionamiento del actuador en un control ON – OFF con histéresis
· Acondicionar los sensores de temperatura en este caso la termocupla y el sensor de humedad el HS1101
MARCO TEÓRICO:
Termopar
Un termopar (también llamado termocupla) es un transductor formado por la unión de dos metales distintos que produce una diferencia de potencial muy pequeña (del orden de los milivoltios) que es función de la diferencia de temperatura entre uno de los extremos denominado «punto caliente» o «unión caliente» o de «medida» y el otro llamado «punto frío» o «unión fría» o de «referencia» (efecto Seebeck).
Normalmente las termocuplas industriales están compuestas por un tubo de acero inoxidable u otro material. En un extremo de esa vaina está la unión, y en el otro el terminal eléctrico de los cables, protegido dentro de una caja redonda de aluminio (cabezal).
En instrumentación industrial, los termopares son usados como sensores de temperatura. Son económicos, intercambiables, tienen conectores estándar y son capaces de medir un amplio rango de temperaturas. Su principal limitación está en la exactitud, pues es fácil obtener errores del sistema cuando se trabaja con temperaturas inferiores a un grado Celsius.[cita requerida]
El grupo de termopares conectados en serie recibe el nombre de termopila. Tanto los termopares como las termopilas son muy usados en aplicaciones de calefacción a gas.
Tipos
Tipo K (cromel/alumel): con una amplia variedad aplicaciones, está disponible a un bajo costo y en una variedad de sondas. El cromel es una aleación de Ni-Cr, y el alumel es una aleación de Ni-Al. Tienen un rango de temperatura de –200 °C a +1372 °C y una sensibilidad 41 µV/°C aproximadamente. Posee buena resistencia a la oxidación.
Tipo E (cromel/constantán [aleación de Cu-Ni]: no son magnéticos y gracias a su sensibilidad, son ideales para el uso en bajas temperaturas, en el ámbito criogénico. Tienen una sensibilidad de 68 µV/°C.
Tipo J (hierro/constantán): su rango de utilización es de –270/+1200 °C. Debido a sus características se recomienda su uso en atmósferas inertes, reductoras o en vacío, su uso continuado a 800 °C no presenta problemas, su principal inconveniente es la rápida oxidación que sufre el hierro por encima de 550 °C; y por debajo de 0 °C es necesario tomar precauciones a causa de la condensación de vapor de agua sobre el hierro.
Tipo T (cobre/constantán): ideales para mediciones entre -200 y 260 °C. Resisten atmósferas húmedas, reductoras y oxidantes y son aplicables en criogenia. El tipo termopares de T tiene una sensibilidad de cerca de 43 µV/°C.
Tipo N (nicrosil [Ni-Cr-Si]/nisil [Ni-Si]): es adecuado para mediciones de alta temperatura gracias a su elevada estabilidad y resistencia a la oxidación de altas temperaturas, y no necesita del platino utilizado en los tipos B, R y S, que son más caros.
Por otro lado, los termopares tipo B, R y S son los más estables, pero debido a su baja sensibilidad (10 µV/°C aprox.) generalmente son usados para medir altas temperaturas (superiores a 300 °C).
Tipo B (Pt-Rh): son adecuados para la medición de altas temperaturas superiores a 1800 °C. Los tipo B presentan el mismo resultado a 0 °C y 42 °C debido a su curva de temperatura/voltaje, limitando así su uso a temperaturas por encima de 50 °C.
Tipo R (Pt-Rh): adecuados para la medición de temperaturas de hasta 1300 °C. Su baja sensibilidad (10 µV/°C) y su elevado precio quitan su atractivo.
Tipo S (Pt/Rh): ideales para mediciones de altas temperaturas hasta los 1300 °C, pero su baja sensibilidad (10 µV/°C) y su elevado precio lo convierten en un instrumento no adecuado para el uso general. Debido a su elevada estabilidad, el tipo S es utilizado para la calibración universal del punto de fusión del oro (1064,43 °C).
Los termopares con una baja sensibilidad, como en el caso de los tipos B, R y S, tienen además una resolución menor. La selección de termopares es importante para asegurarse que cubren el rango de temperaturas a determinar. (Wikipedia, 2014)
SENSOR DE HUMEDAD HS1101
El sensor de humedad HS1101 es una solución efectiva a un bajo costo para medir la humedad relativa con un +/- 5% de precisión. El diseño del sensor esta basado en una celda capacitiva; por lo tanto m al usar un circuito simple RC es sencillo de establecer comunicación con cualquier MicroControlador Parallax, incluyendo el Basic Stamp y el Chip Propeller.
Características
•Requiere una calibración sencilla cuando opera en condiciones estándar.
•Rápido tiempo de respuesta
•Sencillo, Salida RCTIME corresponde a la humedad relativa cuando e conecta directamente a un Basic Stamp
•Compatible con procesos de ensamble autorizados, incluyendo soldadura de ola, reflujo e inmersión en agua.
Especificaciones Clave
•Requerimiento de potencia 5 a10 VDC
•Comunicación: Salida Análoga variando la capacitancia en respuesta al cambio de humedad relativa
•Rango de medición de humedad:1 a 99% RH
•Temperatura de Operación: 40 a100 ºC (-40 a 212 ºF)
Ideas de Aplicaciones
•Automatización de casa y oficina
•Componente de humedad para aplicaciones de estación es climáticas
•Control de procesos de sistemas industriales
(INGENIERIA, 2011)
MATERIALES: 
· Termocupla
· Sensor LM35
· Integrado TL082
· Sensor HS1101
· PIC 16F877A
· Oscilador de 4 MHz
· Software LabView
· Potenciómetro Lineal
· Protoboard
· Maqueta de Invernadero
PROCEDIMIENTO:
Construcción de la Maqueta
· Con la ayuda de una plancha de espuma flex armamos la base de nuestra maqueta del invernadero
Figura 1. Base de Espuma Flex
· Realizar la estructura básica de madera para darle la forma correspondiente al invernadero
Figura 2. Estructura básica del invernadero
· Unir la estructura para darle la forma del techo del correspondiente invernadero
Figura 3. Unión del techo del invernadero
· Terminar la estructura del techo
Figura 4. Estructura terminada
· Colocar el plástico de protección de nuestro invernadero
Figura 5. Colocación del plástico protector del invernadero
· Invernadero terminado
Figura 6. Invernadero terminado
DISEÑO
Acondicionamiento de la Termocupla
En nuestra primera etapa tenemos el acondicionamiento con el AD620 la cual por medio de este realizamos la amplificación de la señal de la termocupla como observamos en la figura 7.
Figura 7. Acondicionamiento en la primera etapa con AD620
A continuación agregaremos nuestro sensor de temperatura el LM35 para lo cual agregaremos un amplificador operacional primero para darle un valor positivo al voltaje de amplificación y segundo nos ayuda que por cada grado centígrado que aumente nuestro sensor nuestra salida total va a aumentar en 0.1 voltios como podemos observar en la figura 8.
Figura 8. Acondicionamiento de la termocupla
 
CÁLCULOS
Calculo de la ganancia para el CI AD620
Para una G=150;
ANALISIS DE RESULTADOS
1. Mediante el presente proyecto se observa que la planta en este caso un invernadero se realiza el control de la temperatura mediante un controlador on-off con histeresis, este tipo de controlador requiere un set point y una banda proporcional de trabajo, se observa que en la adquisicion de datos mediante el sensor existe un variacion de 1°C esto quiere decir que los resultados obtenidos estan dentro del rango de tolerancia.
2. En el presente controlador se observa que el actuador fluctua menos que un cotrolador on-off esto quiere decir que aumneta la vida util del actuador debido a que se aumenta el rango en el cual va trabajar debido a la banda de histeresis.
3. Para realizar la medicion de la humedadse ocupa el sensor HS1101 
4. Error 
Calculo del Error
Figura 9 Error Valor Real vs. Valor Medido
Tabla 1 Error Valor Real vs. Valor Medido
	TEMPERATURA
	VALOR MEDIDO 
	VALOR REAL
	ERROR
	0
	0
	0
	0
	10
	26
	25,5
	0,01961
	20
	52
	51
	0,01961
	30
	77
	76,5
	0,00654
	40
	103
	102
	0,00980
	50
	129
	127,5
	0,01176
CONCLUSIONES:
· Se observa que al realizar el control de temperatura de un invernadero mediante un controlador on-off con histéresis este fluctúa menos que un controlador on-of convencional por lo que el tiempo de vida del actuador aumenta.
· Se comprobó que la temperatura entregada por el sensor es casi exacta ya que esta varia en un rango menor a 1°C
· Se comprende la relación que existe entre la humedad y la presión para de este manera realizar el control de temperatura y monitoreo de la humedad de la planta propuesta
· Mediante la adquisición de datos con la ayuda del software Labview se verifico la onda de comportamiento de un controlador on-off con banda de histéresis, el cual es oscilante debido a la naturaleza del controlador
RECOMENDACIONES:
· Realizar la simulación respectiva para estar seguros del correcto funcionamiento de la planta propuesta
· Realizar los cálculos respectivos para realizar el acondicionamiento de las señales de los sensores 
· Implementar una maqueta para la visualización del funcionamiento del controlador on-off con histéresis
BIBLIOGRAFÍA:
· INGENIERIA, F. (28 de Junio de 2011). Scribd. Recuperado el 30 de Junio de 2014, de http://es.scribd.com/doc/58896449/Sensor-de-Humedad
· Wikipedia. (18 de Junio de 2014). Recuperado el 30 de Junio de 2014, de http://es.wikipedia.org/wiki/Termopar#Tipos
ANEXOS:
Data Sheet AD620
Circuito implementado
ERROR	0	1.9607843137254902E-2	1.9607843137254902E-2	6.5359477124183009E-3	9.8039215686274508E-3	1.1764705882352941E-2	6.5359477124183009E-3	8.4033613445378148E-3	9.8039215686274508E-3	6.5359477124183009E-3	0	image4.jpeg
image5.jpeg
image6.jpeg
image7.jpeg
image8.jpeg
image9.emf
786.00
+
-
CJ
TC1
TCK
3
2
6
4
7
85
1
U1
AD620
R6
352R
U1(+VS)
U1(-VS)
mV
+32.7
Volts
-7.26
image10.png
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image12.png
image13.jpg
image14.jpeg
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