Controlador nivel de liquidos

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Controlador nivel de liquidos

  1. 1. ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL FACULTAD DE INGENIERIA EN ELECTRICA Y COMPUTACION Proyecto: LABORATORIO DE ELECTRÓNICA “B” Tema: Controlador de Nivel de Líquidos Integrantes: Cristina Peñafiel Peñafiel Jonathan Cayetano Arreaga Profesor: PhD. Sixifo Falcones Paralelo: #5 II TÉRMINO 2012 – 2013 0
  2. 2. ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL Facultad de ingeniería en eléctrica y computación Tema del proyecto: Controlador de Nivel de Líquidos INDICE 1.- INTRODUCCIÓN: 2.- OBJETIVOS 3.- ANALISIS TEÓRICO 3.1.- Descripción del proyecto 3.2.- Diagrama de bloques del circuito 3.3.- Fuente de poder Dual 3.4.- Circuito de Histéresis 3.5.- PWM 3.6.- Optocoplador 3.7.- Fuente de Potencia 4.- CÁLCULOS NÚMERICOS 4.1- Circuito de Histéresis 4.2- PWM 5.- SIMULACIONES: 5.1.- Circuito de Histéresis 5.2.- PWM (Pulse Width Modulation) 5.3.- Modelo Matemático 6.- IMÁGENES DE LAS PRUEBAS REALES 6.1.- Circuito de Histéresis 6.2.- PWM (Pulse Width Modulation) 7.- CÁLCULOS DE ERRORES 8.- LISTADO DE COMPONENTES Y PRECIOS 9.- IMPRESO DEL PBC 9.1.- Circuito de Histéresis, PWM Y Controlador 9.2.- Fuente Dual 9.3.- Fuente de Potencia 10.- OBSERVACIONES 11.- RECOMENDACIONES 12.- CONCLUSIONES 13.- APLICACIONES 14.- ANEXOS 15.- BIBLIOGRAFIA 1
  3. 3. ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL Facultad de ingeniería en eléctrica y computación Tema del proyecto: Controlador de Nivel de Líquidos 1.- INTRODUCCIÓN: Hoy en día en el mercado se existe una gran demanda por los equipos que se puedan controlar automáticamente para poder así poder facilitar el trabajo humano. Sobre todo este tipo de requerimientos se los observa más en el ámbito industrial. Debido a estos requerimientos se ah diseñado un dispositivo que controle el llenado de agua en un tanque automáticamente. Este dispositivo es muy útil ya que evita la necesidad de mantener a alguien permanentemente cerca del tanque para controlar cuando y hasta donde se debe llenar el tanque. La electrónica puede ser utilizada para facilitar la vida del hombre. Por ejemplo, los sistemas de control remoto evitan que el usuario se tenga que desplazar hasta alguna máquina para cambiar algún parámetro: también los sistemas modernos de comunicación permiten hablar con otras personas en cualquier lugar del mundo, etc. 2.- OBJETIVOS Objetivos principales  Diseñar un circuito que controle automáticamente el llenado de un tanque con agua utilizando la electrónica analógica.  Además se podrá controlar el caudal de agua fluyente desde el motor al tanque de llenado.  Realizar circuitos que puedan ser utilizados por separados, con algún otro fin así como las fuentes de voltaje. Objetivos generales Utilizar los conocimientos obtenidos en laboratorio de electrónica B para construir, analizar y comprender un proyecto funcional aplicado a nuestra carrera. Utilizar los simuladores PsPice y Proteus como herramienta fundamental en el desarrollo de nuestro proyecto. Analizar cada una de las etapas que tiene el proyecto a realizar y observar las diferentes aplicaciones que se le otorgaron a cada uno de los elementos que han sido utilizados en el transcurso de la materia. 2
  4. 4. ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL Facultad de ingeniería en eléctrica y computación Tema del proyecto: Controlador de Nivel de Líquidos Aprovechar los conocimientos adquiridos en las materias previas y actuales como Electrónica 3 para el desarrollo y entendimiento de cada una de las funciones en cada parte del proyecto. Investigar las utilidades y funcionalidad mediante los datasheets de cada uno de los elementos utilizados en los circuitos para uso correcto y eficiente. 3.- ANALISIS TEÓRICO 3.1.- Descripción del proyecto Este proyecto está orientado al control automático del llenado de un tanque de agua y su flujo de llenado. Para cumplir con este propósito utilizaremos principios obtenidos en los cursos de Electrónica realizados, los cuales son: Histéresis, PWM y un circuito controlador. Para la alimentación de energía utilizaremos dos clases de fuentes, una dual de +9V y -9V la cual alimentará a el circuito de histéresis y de PWM; una fuente de potencia la cual alimentará al motor DC que utilizaremos para transportar el agua desde el reservorio hasta el tanque. Con la histéresis determinaremos cual será nuestro valor alto y bajo del nivel de agua. Según el resultado que nos de la Histéresis esta nos activará o nos desactivará nuestro circuito PWM (pulse-width modulation), el cual está formado básicamente por el integrado LM555, con este circuito controlaremos el flujo de agua con el cual llenaremos el tanque. Si el PWM está activado (Nivel de agua bajo) este dará paso a que el circuito controlador se active, para esto hemos utilizado un optoacoplador y con esto lograremos que se encienda el motor DC y este a su vez comience a llenar el tanque, desactivándose automáticamente cuando el circuito de histéresis nos determine que el agua ya se encuentra en un nivel alto. 3.2.- Diagrama de bloques del circuito NIVEL ALTO CIRCUITOS PWM Y CONTROLADOR DESACTIVADOS NIVEL BAJO LLENADO DEL TANQUE HISTÉRESIS 3 PWM CONTROLADOR
  5. 5. ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL Facultad de ingeniería en eléctrica y computación Tema del proyecto: Controlador de Nivel de Líquidos 3.3.- Fuente de poder Dual Esta fuente de alimentación esta tiene un rango variable de voltaje de -18V y +18V y con 1 amperios de salida. Es una herramienta excelente para el trabajo y experimentación. El circuito no es más que una fuente de alimentación lineal, con su puente rectificador, sus capacitores y un regulador de tensión. En esta fuente hemos utilizado el LM317 como regulador de voltaje positivo y su equivalente negativo el LM337 que es quien se encarga de regular los voltajes negativos. El LM317 es un circuito integrado de tres terminales que funciona como un regulador de tensión positivo variable desde 1,2 a 37V, capaz de suministrar hasta 1,7 amperios de salida. El LM337 tiene exactamente las mismas características que el LM317 pero negativas es decir ahora este regulador variará su voltaje desde -1,2 a -37 V, pero también puede tener un voltaje de salida de hasta 1,5 V. Figura 3.3 Fuente Dual (-18V, +18V) 4
  6. 6. ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL Facultad de ingeniería en eléctrica y computación Tema del proyecto: Controlador de Nivel de Líquidos 3.4.- Circuito de Histéresis Mediante este circuito determinaremos cuales serán los niveles bajos y altos de nuestro tanque. El voltaje de entrada Vi es quien nos proporcionará la altura del taque a controlar, el cual se lo mide mecánicamente mediante una boya conectada a un potenciómetro al cual se lo alimenta por ambos extremos con +9V y -9V respectivamente, también tendrá la salida Vi El voltaje de salida puede ser cuando el nivel del agua está bajo ó cuando el nivel del agua está alto. La histéresis de este circuito se podría decir que es casi perfecta, por lo que no se tiene ninguna pendiente al momento de variar entre sus valores de y– Figura 3.4 Circuito de Histéresis +Vcc +Vcc -Vcc -Vcc 5
  7. 7. ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL Facultad de ingeniería en eléctrica y computación Tema del proyecto: Controlador de Nivel de Líquidos 3.5.- PWM Figura 3.5 Circuito de PWM PWM (pulse-width modulation) de una señal es la que modifica el ciclo de trabajo de una onda, ya sea para transmitir información a través de un canal de comunicaciones o para controlar la cantidad de energía que se envía a una carga. El ciclo de trabajo de una señal periódica es el ancho relativo de su parte positiva en relación con el período. Expresado matemáticamente: La construcción típica de un circuito PWM se lleva a cabo mediante un comparador con dos entradas y una salida. Una de las entradas se conecta a un oscilador de onda dientes de sierra, mientras que la otra queda disponible para la señal moduladora. En la salida la frecuencia es generalmente igual a la de la señal dientes de sierra y el ciclo de trabajo está en función de la portadora. 6
  8. 8. ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL Facultad de ingeniería en eléctrica y computación Tema del proyecto: Controlador de Nivel de Líquidos La principal desventaja que presentan los circuitos PWM es la posibilidad de que haya interferencias generadas por radiofrecuencia. Éstas pueden minimizarse ubicando el controlador cerca de la carga y realizando un filtrado de la fuente de alimentación. En este proyecto utilizaremos el PWM para controlar la cantidad de flujo de agua que pasará por el motor con la que se llenará el tanque de agua. 3.6.- Optocoplador En este caso para el circuito controlador hemos utilizado un Optocoplador con el cual vamos a separar la parte de potencia con la parte controladora (Histéresis y PWM) del circuito. Se utiliza el Optocoplador ya que este dispositivo sirve como un interruptor y controla corrientes altas que son las que necesitaremos para encender el Motor DC. Figura 3.6 Circuito Controlador 3.7.- Fuente de Potencia Este circuito mediante el integrado LM723CN el cual es para una fuente de potencia, este diseño esta caracterizado para manejarse voltajes entre 0 – 21V con una corriente de salida de hasta 6A, dependiendo del transformador que este se esté usando. Por medio de la fuente de Potencia se va accionar un motor de 12VDC de 5A 7
  9. 9. ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL Facultad de ingeniería en eléctrica y computación Tema del proyecto: Controlador de Nivel de Líquidos Figura 3.6 Fuente de Potencia Q1 TIP2955 TRANSFORMADOR BR1 100R C1 2 1 TIZA 2200u C2 R1 TBLOCK-M3 100n TBLOCK-M2 5 NI V+ 6 VREF 13 R2 10k 4 COMP INV V7 4.- CÁLCULOS NÚMERICOS 4.1- Circuito de Histéresis Vo= +9v / -9v V+ = 4.5v → 9v / -4.5v→ -9v Voltaje de Zeners ±8.2v / Vo – V- = Vz Vo – V- = 4.5v → Zener apagado Vo – V- = -4.5v → Zener apagado 8 U1 12 KBU4M VC 1M 11 SALIDA 10 VOUT 2 CL 3 CS VZ POT 1 2 3 1 2 TBLOCK-M2 9 LM723 R3 10k
  10. 10. ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL Facultad de ingeniería en eléctrica y computación Tema del proyecto: Controlador de Nivel de Líquidos V+ - V- < 0 →Vo = -9v V+ < Vi Pto. Conmutación Vi > 4.5v V+ - V- > 0 →Vo = 9v V+ > Vi Pto. Conmutación Vi < -4.5v 4.2- PWM Tiempo de descarga Tiempo de carga RA= RB T teor. = 7.07ms Tsim. = 8.12ms 9 =R f= 141 Hz f=123 Hz RC+RD = P1
  11. 11. ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL Facultad de ingeniería en eléctrica y computación Tema del proyecto: Controlador de Nivel de Líquidos 5.- SIMULACIONES: 5.1.- Circuito de Histéresis Figura 5.0 Circuito de Histéresis En el podemos darnos cuenta que el voltaje de entrada en el terminal positivo del Opamp es lineal y fijo. Si el valor del potenciómetro está totalmente centrado el grafico de Histéresis tiene como valores de corte . Figura 5.1 Circuito de Histéresis 10V 5V 0V -5V -10V -10V -5V V(Vo) 0V V(R3:2) V(Vi) V(Vo)= Grafico de Histéresis V(R3:2)= Grafico del Voltaje en la entrada positiva del Opamp 10 5V 10V
  12. 12. ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL Facultad de ingeniería en eléctrica y computación Tema del proyecto: Controlador de Nivel de Líquidos Sabemos que variando el potenciómetro variaremos la zona de corte, por eso esta vez el valor será . Por ende los valores de corte tendrá serán respectivamente. El gráfico que se formará se lo muestra en la figura 5.2. Figura 5.2 Circuito de Histéresis V(Vo)= Grafico de Histéresis V(R3:2)= Grafico del Voltaje en la entrada positiva del Opamp 11
  13. 13. ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL Facultad de ingeniería en eléctrica y computación Tema del proyecto: Controlador de Nivel de Líquidos Ahora con , por ende los valores de corte tendrá serán respectivamente. El gráfico que se formará se lo muestra en la figura 5.3. Figura 5.3 Circuito de Histéresis 10V 5V 0V -5V -10V -10V -5V V(Vo) 0V V(R3:2) V(Vi) V(Vo)= Grafico de Histéresis V(R3:2)= Grafico del Voltaje en la entrada positiva del Opamp Zonas de Cortes 12 5V 10V
  14. 14. ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL Facultad de ingeniería en eléctrica y computación Tema del proyecto: Controlador de Nivel de Líquidos Si variamos la posición del Trimer , este moverá el lazo de histéresis a la derecha o izquierda. Con un colocado en la posición superior moveremos la histéresis a la derecha lo cual podemos observar en la figura 5.4 y con un colocado en la posición inferior obtendremos como resultado una histéresis movida hacia la izquierda la cual la observaremos en la figura 5.5. Figura 5.4 Circuito de Histéresis. R7 Posición superior 10V 5V 0V -5V -10V -10V -5V V(Vo) 0V V(R3:2) V(Vi) V(Vo)= Grafico de Histéresis V(R3:2)= Grafico del Voltaje en la entrada positiva del Opamp 13 5V 10V
  15. 15. ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL Facultad de ingeniería en eléctrica y computación Tema del proyecto: Controlador de Nivel de Líquidos Figura 5.5 Circuito de Histéresis. R7 Posición inferior 10V 5V 0V -5V -10V -10V -5V V(Vo) 0V V(R3:2) V(Vi) V(Vo)= Grafico de Histéresis V(R3:2)= Grafico del Voltaje en la entrada positiva del Opamp 14 5V 10V
  16. 16. ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL Facultad de ingeniería en eléctrica y computación Tema del proyecto: Controlador de Nivel de Líquidos 5.2.- PWM (Pulse Width Modulation) Figura 5.6 PWM En la figura 5.6 podemos observar el voltaje del capacitor con el que nos podemos dar cuenta que ser carga y descarga exponencialmente. También nos muestra la gráfica de de . Para estos valores el potenciómetro se encuentra dividido con él de su valor para la parte superior y él para su valor inferior. Los tiempos de carga y descarga se los muestra a continuación Variables Variables 15 Tiempo de subida Tiempos Tiempo de Bajada Voltajes
  17. 17. ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL Facultad de ingeniería en eléctrica y computación Tema del proyecto: Controlador de Nivel de Líquidos Figura 5.7 PWM 10V 5V 0V (9.676m,3.0200) (17.795m,3.0077) -5V 0s V(Vc) 5ms V(Vo) 10ms 15ms 20ms 25ms 30ms Time V(Vc): Voltaje del capacitor Vc(t) V(Vo): Voltaje de salida del LM555 Vo(t) Al variar el porcentaje de con el cual se encuentra valor del potenciómetro dividido variaremos los anchos de pulsos. Potenciómetro se encuentra dividido con el de su valor para la parte superior y él para su valor inferior. La grafica se encuentra en el cuadro 5.8 y los tiempos de carga y descarga se los muestra a continuación: Variables Variables 16 Tiempo de subida Tiempos Tiempo de Bajada Voltajes
  18. 18. ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL Facultad de ingeniería en eléctrica y computación Tema del proyecto: Controlador de Nivel de Líquidos Figura 5.8 PWM 10V 5V 0V -5V 0s V(Vc) 5ms V(Vo) 10ms 15ms 20ms 25ms 30ms Time V(Vc): Voltaje del capacitor Vc(t) V(Vo): Voltaje de salida del LM555 Vo(t) Potenciómetro se encuentra dividido con el de su valor para la parte superior y él para su valor inferior. La grafica se encuentra en el cuadro 5.9 y los tiempos de carga y descarga se los muestra a continuación: Variables Variables 17 Tiempo de subida Tiempos Tiempo de Bajada Voltajes
  19. 19. ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL Facultad de ingeniería en eléctrica y computación Tema del proyecto: Controlador de Nivel de Líquidos Figura 5.9 PWM 10V 5V 0V -5V 0s V(Vc) 5ms V(Vo) 10ms 15ms 20ms 25ms 30ms Time V(Vc): Voltaje del capacitor Vc(t) V(Vo): Voltaje de salida del LM555 Vo(t) Potenciómetro se encuentra dividido con el de su valor para la parte superior y él 0 para su valor inferior. La grafica se encuentra en el cuadro 5.10 y los tiempos de carga y descarga se los muestra a continuación: Variables Variables 18 Tiempo de subida Tiempos Tiempo de Bajada Voltajes
  20. 20. ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL Facultad de ingeniería en eléctrica y computación Tema del proyecto: Controlador de Nivel de Líquidos Figura 5.10 PWM 10V 5V 0V -5V 0s V(Vc) 5ms V(Vo) 10ms 15ms Time V(Vc): Voltaje del capacitor Vc(t) V(Vo): Voltaje de salida del LM555 Vo(t) 19 20ms 25ms 30ms
  21. 21. ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL Facultad de ingeniería en eléctrica y computación Tema del proyecto: Controlador de Nivel de Líquidos 5.3.- Modelo Matemático Figura 5.11 Modelo Matemático La explicación del siguiente modelo matemático, está en base al funcionamiento en sí, de la Histéresis con el Caudal de salida. En primera instancia se tiene un caudal de entrada Qi, el cual es activado mediante histéresis, donde además esta función que está en base a la velocidad de entrada del agua, el cual me lo da el motor DC. Se va a tener una altura de llenado H, y un caudal de salida Qo, este en función de la velocidad de salida, por medio de la ecuación de Torricelli ( ) y de el área del tanque. Se tendrá un Qt = Qi- Qo. Donde Qt está en función del volumen y del área de la tina. Por lo tanto tendremos 20
  22. 22. ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL Facultad de ingeniería en eléctrica y computación Tema del proyecto: Controlador de Nivel de Líquidos 6.- IMÁGENES DE LAS PRUEBAS REALES 6.1.- Circuito de Histéresis Figura 6.0 Circuito de Histéresis En el podemos observar el grafico de histéresis que forma nuestro circuito en el cual podemos ver los voltajes de saturación que son los siguientes: Como nos podemos dar cuenta la histéresis no se encuentra totalmente centrada y esto se debe a como estaba regulado el trimer en ese momento. 21
  23. 23. ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL Facultad de ingeniería en eléctrica y computación Tema del proyecto: Controlador de Nivel de Líquidos 6.2.- PWM (Pulse Width Modulation) Figura 6.2 PWM En la podemos observar la gráfica de de . Para estos valores el potenciómetro se encuentra dividido con el de su valor para la parte superior y él para su valor inferior. El valor de la resistencia en la parte inferior fue de Los tiempos de carga y descarga se los muestra a continuación. Variables Variables 22 Tiempo de subida Tiempos Tiempo de Bajada Voltajes
  24. 24. ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL Facultad de ingeniería en eléctrica y computación Tema del proyecto: Controlador de Nivel de Líquidos Figura 6.3 PWM En la podemos observar la gráfica de de . Para estos valores el potenciómetro se encuentra dividido con el de su valor para la parte superior y él para su valor inferior. El valor de la resistencia en la parte inferior fue de Los tiempos de carga y descarga se los muestra a continuación. Variables Variables 23 Tiempo de subida Tiempos Tiempo de Bajada Voltajes
  25. 25. ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL Facultad de ingeniería en eléctrica y computación Tema del proyecto: Controlador de Nivel de Líquidos Figura 6.4 PWM En la podemos observar la gráfica de de . Potenciómetro se encuentra dividido con el de su valor para la parte superior y él para su valor inferior. El valor de la resistencia en la parte inferior fue de y los tiempos de carga y descarga se los muestra a continuación: Variables Variables 24 Tiempo de subida Tiempos Tiempo de Bajada Voltajes
  26. 26. ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL Facultad de ingeniería en eléctrica y computación Tema del proyecto: Controlador de Nivel de Líquidos Figura 6.5 PWM En la podemos observar la gráfica de de . Potenciómetro se encuentra dividió con el de su valor para la parte superior y él para su valor inferior. El valor de la resistencia en la parte superior fue de y los tiempos de carga y descarga se los muestra a continuación: Variables Variables 25 Tiempo de subida Tiempos Tiempo de Bajada Voltajes
  27. 27. ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL Facultad de ingeniería en eléctrica y computación Tema del proyecto: Controlador de Nivel de Líquidos 7.- CÁLCULOS DE ERRORES Circuito de Histéresis Voltajes Variables Teor. Practico -3.0V 6.3% %error 4.2V 6.7% PWM (Pulse Width Modulation) El potenciómetro se encuentra dividido con el de su valor para la parte superior y él para su valor inferior. El valor de la resistencia en la parte inferior fue de Los tiempos de carga y descarga se los muestra a continuación. Variables Tiempo de subida Tiempos Tiempo de Bajada Practico Teorico % error 5.2 m(seg) 5.2% 2.4 m(seg) 13% Potenciómetro se encuentra dividió con el de su valor para la parte superior y él para su valor inferior. El valor de la resistencia en la parte superior fue de y los tiempos de carga y descarga se los muestra a continuación: Variables Tiempo de subida Tiempos Tiempo de Bajada 8.1 m (seg) 1.9% 0.28 m (seg) 12.1% Practico Teorico % error 26
  28. 28. ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL Facultad de ingeniería en eléctrica y computación Tema del proyecto: Controlador de Nivel de Líquidos 8.- LISTADO DE COMPONENTES Y PRECIOS Histéresis, PWM, Controlador Histéresis Opamp Borneras Potenciómetro Potenciómetro Resistencia Resistencia Resistencia Diodo Zener Total de Histéresis Características Cantidad Precio Unitario Precio Total UA741 1 1 1 1 1 3 1 2 $ 0,25 $ 0,25 $ 0,35 $ 0,35 $ 0,05 $ 0,05 $ 0,05 $ 0,25 $ 0,25 $ 0,25 $ 0,35 $ 0,35 $ 0,05 $ 0,15 $ 0,05 $ 0,50 $ 1,95 1 1 2 1 1 4 3 1 1 1 $ 0,20 $ 0,35 $ 0,05 $ 0,05 $ 0,10 $ 0,07 $ 0,30 $ 1,00 $ 1,20 $ 45,00 $ 0,20 $ 0,35 $ 0,10 $ 0,05 $ 0,10 $ 0,28 $ 0,90 $ 1,00 $ 1,20 $ 45,00 $ 48,63 500 KΩ 100 KΩ 100 Ω / (1/4)Watt 10 KΩ / (1/4)Watt 1 KΩ / (1/4)Watt 7,5 V PWM y Controlador Integrado Potenciómetro Resistencia Resistencia Condensador Diodo Borneras Integrado Tip Motor electrónico sumergible Total de PWM LM555 120 KΩ 1 KΩ / (1/4)Watt 470Ω / (1/4)Watt 104 nf 1N4148 4n25 142 12 V DC (Marca Bosch ) Total $ 50,58 Fuente Dual Transformador Puente Diodo Capacitor Diodo Potenciómetro Resistencia 27 Características 120 V / 12 V Toma central 1 A 2A 2200 µf / 25V LED 5 KΩ / (1/4)Watt 120 Ω / (1/4)Watt Cantidad Precio Unitario Precio Total 1 $ 5,00 $ 5,00 1 2 1 2 2 $ 0,75 $ 0,55 $ 0,07 $ 0,35 $ 0,05 $ 0,75 $ 1,10 $ 0,07 $ 0,70 $ 0,10
  29. 29. ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL Facultad de ingeniería en eléctrica y computación Tema del proyecto: Controlador de Nivel de Líquidos Resistencia Condensador Borneras Regulador de Tensión Regulador de Tensión 1 KΩ / (1/4)Watt 104 nf 1 2 2 1 1 LM317T LM337T $ 0,05 $ 0,10 $ 0,30 $ 0,35 $ 1,10 Total $ 0,05 $ 0,20 $ 0,60 $ 0,35 $ 1,10 $ 10,02 Fuente de Potencia Cantidad Características 120 V / 12 V Toma central 5 A 8:00 AM Puente Diodo 2200 µf / 25V Capacitor LM723CN Regulador de Tensión 10 KΩ Potenciómetro 100 Ω / 1Watt Resistencia 10 KΩ Resistencia 3,3 KΩ Resistencia 104 nf Condensador Borneras 0,22 Ω / 5 Watt Resistencia Tiza TIP2955 (PNP) Transistor Transformador Precio Unitario Precio Total 1 $ 10,00 $ 10,00 1 1 1 1 2 1 1 1 2 1 1 $ 1,20 $ 0,55 $ 1,00 $ 0,35 $ 0,05 $ 0,05 $ 0,05 $ 0,10 $ 0,30 $ 0,50 $ 1,20 $ 1,20 $ 0,55 $ 1,00 $ 0,35 $ 0,10 $ 0,05 $ 0,05 $ 0,10 $ 0,60 $ 0,50 $ 1,20 Total $ 15,70 Varios 1 1 2 1 Precio Unitario $ 5,00 $ 1,80 $ 8,80 $ 1,00 Precio Total $ 5,00 $ 1,80 $ 17,60 $ 1,00 1 $ 15,00 $ 15,00 1 1 1 5 $ 1,00 $ 1,00 $ 4,00 $ 2,00 $ 1,00 $ 1,00 $ 4,00 $ 10,00 Características Llave de agua Boya Tina para el agua Manguera Impresiones de los PBC Cables Estaño Cautín Maqueta Cantidad 2m 1m Total $ 56,40 TOTAL DEL PROYECTO 28 $ 132,70
  30. 30. ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL Facultad de ingeniería en eléctrica y computación Tema del proyecto: Controlador de Nivel de Líquidos 9.- IMPRESO DEL PBC 9.1.- Circuito de Histéresis, PWM Y Controlador En este PCB hemos reemplazado todos los potenciómetros por borneras para que se pueda implementar con mayor facilidad en la maqueta. Para las entradas y salidas también se han colocado borneras. Como tamaño total de la placa tenemos las siguientes medidas . El TIP142 lo hemos dejado en una posición tal que se pueda colocar su respectivo disipador. En el cuadro 9.1 podemos observar el circuito impreso del circuito de Histéresis, PWM y Controlador, los cuales se encuentran unidos en este PBC Cuadro 9.1 Circuito de Histéresis, PWM Y Controlador 29
  31. 31. ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL Facultad de ingeniería en eléctrica y computación Tema del proyecto: Controlador de Nivel de Líquidos 9.2.- Fuente Dual En este PCB hemos reemplazado los potenciómetros por borneras ya que estos van a ser utilizados por los usuarios de la fuente. Para las entradas y salidas también se han colocado borneras. Como tamaño total de la placa tenemos las siguientes medidas . En el cuadro 9.2 podemos observar el circuito impreso del circuito de la Fuente Dual. Cuadro 9.2 Circuito de la Fuente Dual 9.3.- Fuente de Potencia Descripción del PCB: En este PCB hemos reemplazado el potenciómetro que regula el voltaje de salida por una bornera para que se pueda implementar con mayor facilidad en la maqueta. Para las entradas y salidas también se han colocado borneras. Como tamaño total de la placa tenemos las siguientes medidas . El TIP2955 lo hemos dejado en una 30
  32. 32. ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL Facultad de ingeniería en eléctrica y computación Tema del proyecto: Controlador de Nivel de Líquidos posición tal que se pueda colocar su respectivo disipador. En el cuadro 9.3 podemos observar el circuito impreso del circuito de la Fuente de Potencia. Cuadro 9.3 Circuito de Potencia 10.- OBSERVACIONES Al momento de diseñar los PBC debemos tener encuentra que elementos van a necesitar utilizar disipadores para poder dejar su respectivo espacio. En lo que respecta con las pistas se debe tratar de no dejarlas tan unidas ya que podemos tener problemas al momento de soldar los elementos, principalmente teniendo en cuenta las normas para el realizado de un circuito impreso. Los integrados que se han utilizado, han sido colocados en sus respectivos sócalos, al momento de un mal manejo de estos integrados, en momento de probarlos ya soldados, cargas parasitas afectan estos integrados, y son muy delicados, pero pueden ser reemplazables. 31
  33. 33. ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL Facultad de ingeniería en eléctrica y computación Tema del proyecto: Controlador de Nivel de Líquidos 11.- RECOMENDACIONES Si se desea tener una tina de llenado más grande que la del proyecto, los valores de Histéresis deben cambiar, así como el diseño de una nueva boya, la cual ha controlado el nivel de agua (H) antes mencionado. La altura entre la bomba y de donde se toma el agua que va a ser transportada, este parámetro es considerable de la potencia del motor que se esté utilizando, ya que si la distancia entre ellos es mayor, se necesitara un motor de mayor potencia. Siempre tener cuidado al momento de conectar los transformadores en el protoboard ya que un cable mal conectado o suelto puede provocar que se queme un componente, así mismo cuando se esté soldando. Además aislar las placas del medio y ser colocadas en una base, donde no tenga contacto entre las propias pistas de la placa. 12.- CONCLUSIONES El periodo en los anchos de pulso se mantiene siempre, lo que varia es los tiempos en que se carga y descarga los capacitores que serian los mismos tiempos de subida y bajada respectivamente de los pulsos obtenidos a través de LM555. La utilización del modo “divide y conquista” para la realización de este proyecto fue de gran ayuda ya que se puede verificar la funcionalidad de cada parte y mejorar la eficiencia de trabajo al final cuando se pruebe todo en conjunto. La correcta funcionalidad del circuito depende esencialmente de la adecuada regulación de los potenciómetros que captan los rangos de Histéresis y del caudal. El proyecto no solo puede ser utilizado en conjunto sino también por separado para otros propósitos, ya que consta de dos fuentes una dual y otra de potencia. La utilización de los datasheet de los componentes es imprescindible para que los componentes funcionen como se espera, ya que se usaron: LM723Cn, UA741, 555, TIP142, 4N25, LM317, LM337, TIP2955 Una condición necesaria para que el proyecto funcione en conjunto es que el circuito de histéresis active al de PWM, y este accione al Optoacoplador que nos dará paso al circuito de fuerza y por ende al Motor DC. El costo del proyecto asciende a $132.70, solo en integrados y placas. Los errores obtenidos para la Histéresis son para los voltajes bajos y altos respectivamente. En el PWM cuando el potenciómetro se encuentra dividido con el 65% de su valor para la parte superior y el 35% para su parte inferior, se obtuvo de error para los tiempos de subida y bajada respectivamente. Como nos damos cuenta los valores de los errores no son relativamente altos, por lo que podemos concluir que hemos tenido éxito en nuestro proyecto. 32
  34. 34. ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL Facultad de ingeniería en eléctrica y computación Tema del proyecto: Controlador de Nivel de Líquidos 13.- APLICACIONES Este proyecto tiene muchas aplicaciones útiles en la vida real como por ejemplo: Llenado automático de una cisterna de agua. Se puede reemplazar el agua por cualquier otra sustancia que necesite ser medido su nivel de llenado ( gasolina, aceite, algún liquido no muy denso) En una industria donde necesiten niveles exactos de llenado, usando el concepto de Histéresis de un valor máximo y uno mínimo, estos controlables. La idea es la misma en todas las aplicaciones depende de uno adaptar el circuito dependiendo de la necesidad que tengamos. 14.- ANEXOS Fuente de Potencia 33
  35. 35. ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL Facultad de ingeniería en eléctrica y computación Tema del proyecto: Controlador de Nivel de Líquidos Fuente Dual de Voltaje Circuito de Histéresis, PWM, Optocoplador 34
  36. 36. ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL Facultad de ingeniería en eléctrica y computación Tema del proyecto: Controlador de Nivel de Líquidos Tina de llenado 15.- BIBLIOGRAFIA http://es.wikipedia.org/wiki/Modulaci%C3%B3n_por_ancho_de_pulsos Manual de practicas de laboratorio de electrónica B http://proton.ucting.udg.mx/temas/circuitos/omar/Omar.htm http://es.wikipedia.org/wiki/Disparador_Schmitt 35

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