Sistema automático de control de nivel, el sistema se encarga de mantener el nivel que el usuario indique. El control de dicho sistema se realizo con...
Descripción: Este es el diseño de un circuito que nos permite controlar automáticamente el llenado de un depósito tanque de agua.
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control automatico
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el sistema utiliza la plataforma de labview,y arduino la parte de arduino junto con un sensor ultrasonido se encarga de mantener el nivel de agua deseado y se refleja gráficamente en labviewDescripción completa
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sistemas automáticos transformada de Laplace polos y ceros valor inicial y final diagrama de bloques señales de errores diagrama asintótico de Bode
Universidad Tecnológica de Peru Ingenieria en Tecnologias para la Automatizacion Reporte de llenado de tanque de agua
Objetivo (ontrolar el llenado del tanque de agua para mantenerlo en un nivel deseado de $orma autonoma implementando un sistema automatico utilizando la plata$orma de Labview 2 el Arduino como inter$ace3
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Introduccion "n el presente pro2ecto se dise4ara5 simulara 2 construira un sistema para controlar el llenado automático de un tanque por medio de la plata$orma labview el cual mandara se4ales a la inter$az arduino el cual sera el circuito de control 2 asi pasar a la etapa de potencia de control3
Problemática Realizar un sistema de control capaz de mantener un nivel deseado5 estipulado por el usuario para satis$acer las necesidades del mismo3
Marco teorico Labview Lab!I"# es una plata$orma de programaci&n grá$ica que a2uda a ingenieros a escalar desde el dise4o 6asta pruebas 2 desde sistemas peque4os 6asta grandes sistemas3 O$rece integraci&n sin precedentes con so$tware legado e7istente5 IP 2 6ardware al aprovec6ar las 8ltimas tecnolog0as de c&mputo3 Lab!I"# o$rece 6erramientas para resolver los problemas de 6o2 en d0a 2 la capacidad para la $utura innovaci&n5 más rápido 2 de manera máse$iciente3
Arduino Arduino es una plata$orma electr&nica de c&digo abierto basado en 6ardware 2 so$tware $ácil de usar3 "stá dirigido a cualquier persona que 6ace pro2ectos interactivos3 Arduino es una plata$orma de 6ardware libre5 basada en una placa con un microcontrolador 2 un entorno de desarrollo5 dise4ada para $acilitar el uso de la electr&nica en pro2ectos multidisciplinares3 "l 6ardware consiste en una placa con un microcontrolador Atmel A!R 2 puertos de entrada.salida3, Los microcontroladores más usados son el Atmega9:;5 Atmega<-;5 Atmega9-;+5 2 Atmega; por su sencillez 2 bajo coste que permiten el desarrollo de m8ltiples dise4os3 Por otro lado el so$tware consiste en un entorno
de desarrollo que implementa el lenguaje de programaci&n Processing.#iring 2 el cargador de arranque que es ejecutado en la placa3
NI LabVIEW Interace or Arduino !ool"it "l I Lab!I"# Inter$ace $or Arduino Tool%it le a2uda a establecer inter$az $ácilmente con el microcontrolador Arduino usando Lab!I"#3 (on este juego de 6erramientas 2 Lab!I"#5 usted puede controlar 2 adquirir datos desde el microcontrolador Arduino3 =na vez que la in$ormaci&n está en Lab!I"#5 anal0cela usando los cientos de bibliotecas integradas de Lab!I"#5 desarrolle algoritmos para controlar el 6ardware Arduino 2 presente sus conclusiones en un =I pulido3
El #en#or de di#tancia ultra#$nico %C&'()* "l sensor de distancia ultras&nico '()*R+, es una e7celente opci&n si estás buscando un m&dulo ultras&nico potente pero barato 2 que sea compatible con Arduino 2 otras plata$ormas de microcontroladores3 >ste es uno de los m&dulos ultras&nicos más econ&micos en el mercado5 ?pero sigue siendo uno de los mejores@ *u rendimiento estable es incomparable la resoluci&n es tan baja como de
Caracter+#tica#, • • • • •
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!oltaje de $uncionamiento B! C1(D (orriente estática E- mA Trabajo actual 9BmA Frecuencia de trabajo ,+G'z *e4al de salida $recuencia de la se4al elHctrica5 B! de alto nivel5 bajo nivel de +! ngulo "$icaz E9B J 1istancia de detecci&n - cm ) ,B+ cm Resoluci&n +5< cm Medici&n de ángulo <+ J 1isparo de la se4al de entrada TTL pulso 9+Ks "c6o se4al de salida se4al P#L de TTL
De#cri-ci$n de lo# -ine# !(( B!1( Trig "ntrada de Trigger de sensor "c6o *alida de "c6o de sensor N1 N1
Valvula ./. Las válvulas manuales son aquellas que necesitan ser accionadas directamente por una persona o por un motor Cválvulas motorizadasD3 "stas 8ltimas pueden recibir la orden directamente de un operador5 o bien de un sistema automático3 *i el que emite la orden de apertura o cierre de la válvula es un PL( o un cuadro de maniobra en $unci&n de una determinada consigna Cp3e3 mantener la presi&n aguas abajoD5 pasar0a a realizar las $unciones de una válvula automática5 si bien el automatismo no estar0a directamente incorporado a la misma3
'ervomotor =n *ervo es un dispositivo peque4o que tiene un eje de rendimiento controlado3 "ste puede ser llevado a posiciones angulares espec0$icas al enviar una se4al codi$icada3 (on tal de que una se4al codi$icada e7ista en la l0nea de entrada5 el servo mantendrá la posici&n angular del engranaje3 (uando la se4ala codi$icada cambia5 la posici&n angular de los pi4ones cambia3 "n la práctica5 se usan servos para posicionar super$icies de control como el movimiento de palancas5 peque4os ascensores 2 timones3 "llos tambiHn se usan en radio control5 t0teres5 2 por supuesto5 en robots3 Los *ervos son sumamente 8tiles en rob&tica3 Los motores son peque4os5 tiene internamente una circuiteria de control interna 2 es sumamente poderoso para su tama4o3 =n servo normal o *tandard como el '*)<++ de 'itec tiene ,- onzas por pulgada o mejor <%g por cm3 1e torque que es bastante $uerte para su tama4o3 TambiHn potencia proporcional para cargas mecánicas3 =n servo5 por consiguiente5 no consume muc6a energ0a3 *e muestra la composici&n interna de un servo motor en el cuadro de abajo3 Podrá observar la circuiteria de control5 el motor5 un juego de pi4ones5 2 la caja3 TambiHn puede ver los < alambres de cone7i&n e7terna3 =no es para alimentaci&n !cc CBvoltsD5 cone7i&n a tierra N1 2 el alambre blanco es el alambre de control3 "l motor del servo tiene algunos circuitos de control 2 un potenci&metro Cuna resistencia variableD esta es conectada al eje central del servo motor3 "n la $igura se puede observar al lado derec6o del circuito3 "ste potenci&metro permite a la circuiteria de control5 supervisar el ángulo actual del servo motor3 *i el eje está en el ángulo correcto5 entonces el motor está apagado3 *i el circuito c6equea que el ángulo no es el correcto5 el motor girará en la direcci&n adecuada 6asta llegar al ángulo correcto3 "l eje del servo es capaz de llegar alrededor de los 9;+ grados3 ormalmente5 en algunos llega a los -9+ grados5 pero var0a seg8n el $abricante3 =n servo normal se usa para controlar un movimiento angular de entre + 2 9;+3
La cantidad de voltaje aplicado al motor es proporcional a la distancia que Hste necesita viajar3 As05 si el eje necesita regresar una distancia grande5 el motor regresará a toda velocidad3 *i este necesita regresar s&lo una peque4a cantidad5 el motor correrá a una velocidad más lenta3 A esto se le llama control proporcional3
0omba centr+u1a La bomba centr0$uga5 tambiHn denominada bomba rotodinámica5 es actualmente la máquina mas utilizada para bombear l0quidos en general3 Las bombas centr0$ugas son siempre rotativas 2 son un tipo de bomba 6idráulica que trans$orma la energ0a mecánica de un impulsor en energ0a cinHtica o de presi&n de un $luido incompresible3 "l $luido entra por el centro del rodete5 que dispone de unos álabes para conducir el $luido5 2 por e$ecto de la $uerza centr0$uga es impulsado 6acia el e7terior5 donde es recogido por la carcasa o cuerpo de la bomba3 1ebido a la geometr0a del cuerpo5 el $luido es conducido 6acia las tuber0as de salida o 6acia el siguiente rodete3 *on máquinas basadas en la "cuaci&n de "uler3 Las /ombas (entr0$ugas se pueden clasi$icar de di$erentes maneras Por la direcci&n del $lujo en Radial5 A7ial 2 Mi7to3 Por la posici&n del eje de rotaci&n o $lec6a en 'orizontales5 !erticales e Inclinados3 Por el dise4o de la coraza C$ormaD en !oluta 2 las deTurbina3 Por el dise4o de la mecánico coraza en A7ialmente /ipartidas 2 las Radialmente /ipartidas3 Por la $orma de succi&n en *encilla 2 1oble3
Aunque la $uerza centr0$uga producida depende tanto de la velocidad en la peri$eria del impulsor como de la densidad del l0quido5 la energ0a que se aplica por unidad de masa del l0quido es independiente de la densidad del l0quido3 Por tanto5 en una bomba dada que $uncione a cierta velocidad 2 que maneje un volumen de$inido de l0quido5 la energ0a que se aplica 2 trans$iere al l0quido5 Cen pascales5 Pa5 metros de columna de agua m3c3a3 o o pie)lb.lb de l0quidoD es la misma para cualquier l0quido sin que importe su densidad3 Tradicionalmente la presi&n proporcionada por la bomba en metros de columna de agua o pie)lb.lb se e7presa en metros o en pies 2 por ello que se denomina genHricamente como altura5 2 aun más5 porque las primeras bombas se dedicaban a subir agua de los pozos desde una cierta pro$undidad Co alturaD3
De#arrollo Para poder llevar acabo este prototipo5 se realizo en primera instancia es la programacion5 para ello debiamos realizar la comunicaci&n de Labview con Arduino5 para programar las $unciones que realizaran tanto el sensor ultrasonico 2 el servomotor3 Programacion en el diagrama de bloques
"s importante veri$icar el correcto $uncionamiento 2 sensado del sensor para que mas adelante no nos genere errores asi como asegurarnos de que todo el material como el servomotor5 la bomba5 la valvula trabajen de $orma correcta3
Llenado de un tan2ue "7iste un Tanque donde se recoleta 6asta 9 Litro de Agua5 este Tanque cuenta con un sensor ultrasonico que se encarga de medir la distancia seg8n aumente el agua5 esto quiere decir que el sensor proporciona datos utilizando pulsos de duraci&n proporcional al valor de la distancia3 "l alcance de estos dispositivos va desde - cm 6asta alrededor de < m3 "l ultrasonido es una onda sonora cu2a $recuencia está por encima del espectro auditivo del o0do 6umano apro7imadamente -+3+++ 'z3 "l sistema se dise4o para que el usuario indique el nivel de agua que requiere5 sin embargo no debemos olvidar que la unica regla es la bomba no debe parar en ningun momento asi que el servomotor esta programado para que abra o cierre la valvula seg8n sea necesario3 Mirar la imagen de la simulaci&n realizada en Lab!I"#3
*imulaci&n de la inter$az grá$ica del pro2ecto o del Proceso5 indicándome el nivel que recorre el tanque en su llenado3 *e obtuvo un sistema 1amos correr al Programa Labview 2 el tanque empieza a llenar en este momento aun no le indicamos que nivel requerimos asi que por de$ault lo mandara a cero por lo que el servomotor mantendra totalmente abierta la valvula para que circule el agua3 =na vez que indicamos un nivel por ejemplo B++ ml automaticamente el servomotor gira de modo que la valvula se cierre completamente5 6aciendo que el agua no circule 6asta que alcanse el nivel deseado5 una vez que alcanza dic6o nivel solo se dedicara a mantenerlo esto lo puede 6acer tanto abriendo o cerrando la valvula5 todo depende de lo que el nivel requiera3
(e#ultado# Los resultados que se obtuvieron •
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*e obtuvo el objetivo del pro2ecto5 dise4o 2 implementacion del sistema de control de llenado de tanque de agua3 *e adquirieron nuevos concimientos de todos los sistemas como Programacion de inter$az de arduino 2 labview3 Integracion de nuevas 6erramientas Qtool%its para el trabajo de labview 2 arduino3 uevo razonamiento ante los problemas de los sistemas automaticos3 *e aprendio a realizar 2 ajustarse a los presupuestos establecidos al inicio3
Conclu#i$n Mediante la elaboraci&n del presente trabajo se obtuvieron la presentaci&n 2 socializaci&n del pro2ecto propuesto por el curso de Programacion !isual demostrándonos que la asignatura indica que nos $alta conocer más sobre automatizaci&n industrial5 la tecnolog0a 6an superado limites que el 6ombre no 6ubiese alcanzado gracias a estos dispositivos3 )"l recorrido a travHs del m&dulo sus unidades5 cap0tulos 2 contenidos $ue $undamental para el desarrollo del presente trabajo porque gracias los conceptos derivados de su estudio aclaramos signi$icativamente los t&picos que tuvimos que tratar como estudiantes a lo largo del desarrollo del presente modulo