DISEÑO, CONSTRUCCIÓN E IMPLEMENTACIÓN DE UNCONTROL PID DE TEMPERATURA UN ATRAVES DE LA TOMA DE DATOS ATRAVES DE UNA PLACA ARDUINO Y SU PROCESAMIENTO EN EL SOFTWARE LABVIEW. DESIGN, CONSTRUCTION AND IMPLEMENTATION OF A PID TEMPERATURE CONTROL THROUGH A DATA MAKING THROUGH A PLATE ARDUINO AND PROCESSING SOFTWARE IN LABVIEW. 25/08/2016 Universidad de las Fuerzas Armadas – Ecuador Torres Diana Santos Brayan Saltos Joan Galabay Ricardo [email protected][email protected][email protected] Resumen Este trabajo presenta la implementación de un sistema de control Proporcional Integrador Derivativo (PID), de temperatura para una piscina. Se realizó una familiarización con el modelo matemático, de la dinámica de flujos de datos, en una placa Arduino. Este modelo se implementó mediante bloques funcionales en Labview. Terminada esta fase, se creó un algoritmo de identificación de los parámetros de la planta, obteniendo datos temperatura y tiempo, así mediante Excel obtuvimos una curva de nuestros parámetros, transformando al dominio S, con el cual se logró identificar un modelo. Se realizaron varias pruebas hasta obtener el mejor modelo para cada orden, con los cuales, se inició el diseño del controlador. El desempeño del control, se estudió en detalle, y proporcionó las directrices para la selección de los parámetros del controlador. Se logró un desempeño aceptable, durante el funcionamiento con el control PID, donde la mejor respuesta del sistema, se obtuvo con la implementación del modelo obtenido. Palabras Claves: Arduino, LabView, Algoritmo, Controlador Acceptable performance was achieved during operation with PID control. Por ejemplo. o Tipos de controles: o Control proporcional o Control derivativo o Control integral Control PID El control Proporcional Integral Derivativo (PID) es mecanismo de control mediante realimentación negativa. Existe multitud de recursos en internet acerca del mismo. transforming the domain S. El control en lazo abierto es un control de encendido-apagado. LabView. This model was implemented by functional blocks in Labview. Controller 1. Introducción La temperatura es una magnitud física que tanto en el ámbito doméstico e industrial es interesante controlar para tener un un mayor confort y eficiencia energética. el cual aplica una acción correctora al sistema para obtener el valor de consigna (Setpoint). La unidad de control puede reaccionar de diferentes maneras ante la señal de error y proporcionar señales de salida para que actúen los elementos correctores. . Familiarization with the mathematical model of dynamic data flows in an Arduino board was made. Several tests were performed to obtain the best model for each order. Keywords: Arduino. with which the controller design began. El control se puede realizar tanto manual (control en lazo abierto) como automático (control en lazo cerrado). Control performance was studied in detail. identification algorithm parameters of the plant was created. un calentador se enciende o se apaga. wikipedia dispone de una buena introducción. y convertir el error que resulta en una acción de control para reducir el error. with which it was possible to identify a model. en nuestro caso para calentar una habitación. and provided guidelines for selecting the controller parameters. En control en lazo cerrado se tiene un controlador que compara la variable (temperatura que se mide con un sensor) con la referencia. where the best system response was obtained with the implementation of the model obtained. Algorithm . Abstract This paper presents the implementation of a proportional control system Integrative Derivative (PID) temperature for a pool. por lo que aquí se verá desde el punto de vista práctico. temperature and time gathering data and using Excel got a curve of our parameters. He finished this phase. temperatura que se quiere tener en la habitación. de la familia de los tiristores. puertos digitales y analógicos de entrada/salida. TRIAC 1 Un TRIAC o Triodo para BTA41A600B Corriente Alterna es un dispositivo semiconductor. 5 metros Se llama cable a un conductor (generalmente cobre) o conjunto de ellos generalmente recubierto de un material aislante o protector. Materiales y métodos Materiales a utilizar MATERIALES CANTIDAD CARACTERÍSTICA GRÁFICO Placa arduino 1 El hardware consiste en Mega R3 una placa de circuito impreso con un microcontrolador. Asimismo posee un puerto de conexión USB desde donde se puede alimentar la placa y establecer comunicación serial con el computador. Cable de timbre. si bien también se usa el nombre de cable para transmisores de luz (cable de fibra óptica) o esfuerzo mecánico (cable mecánico). usualmente Atmel AVR. . Niquelina 1 Son resistencias comercial calentadoras que convierten energía eléctrica en calor. 2. La diferencia con un tiristor convencional es que éste es unidireccional y el TRIAC es bidireccional. todo eso se manda a la patita 1 del MOC 3041 y ahí se cierra el circuito de la pata 2 con GND del arduino. “Fig. procedemos a la parte de control. este debe ser colocado dentro del líquido para medir su temperatura. Implementación del circuito Hardware (circuito de control) Una vez armado toda la parte de potencia. Circuitos implementados Implementación del circuito que nos permite identificar el cruce por cero necesario para activar a la niquelina gracias al moc3041. MOC 3041 1 Por facilidad de compra además de que presenta un cruce por cero igual que el MOC3021 LM35 1 Mide la temperatura. después de ello a una resistencia de 330 ohmios para evitar quemar el LED. 1”. Figura 1. Disipador de 1 Un disipador es un calor instrumento que se utiliza para bajar la temperatura de algunos componentes electrónicos. para ello conectamos el PIN PWM 8 a un LED indicador. . Ahora accedemos al toolkit PID fuzzi que ofrece labiew. “Fig. 2”. de la misma manera podemos crear un indicador slider para nuestro valor leido e temperatura y calor de control. Interfaz de Arduino. “Fig. que nos servira para comparar nuestro valor de temperatura ledia a traves del LM35. Programación den labview(software de control) Adquisición de datos Para ello nos vamos a Read analog pin.Una vez culminada la parte del armado subimos el archivo del LIFA (labview interface for Arduino) a nuestro arduino arduino MEGA. a este le debemos multiplicar por 100 ya que nos entrega un valor de temperatura expresado en milivoltios. Figura 2. 4”. . esto para proceder a leer el dato analogo que emite nuestro lm 35. quedando asi la interfaz. 3”. Cremaos un set point variable. “Fig. Interfaz de control. Figura 3. unimos la salida de temperatura real al process variable del PID. 4. El control para este caso tiene un margen de error del 7. el cual ya creamos y las PID Gain. Programa para lectura del sensor LM35 Con la informacion encontrada. conectamos la salida del control del Set point al pin Set point del PID fuzzi. osea 0. y los pines del arduino se concluye que la maqueta funciona correctamente. . se aumentaría la presicion de la temperatura con otro sensor mas exacto como el EE210. o LabView es una herramienta muy eficaz para la creación de instrumentos de medición.3 segundo lo cual es bastante aceptable y eficiente. 5”. Interfaz final 3. Figura 5. Resultados y discusión Después de seleccionar bien los puertos usb. o La velocidad de comunicación de la interfaz de LIFA es aceptable ya que no genera errores y es muy útil para programar PID rápidamente. Conclusiones o Se logró implementar de manera satisfactoria el PID. el valor out le mandamos un indicador. ya que al setearse un sp cualquiera la niquelina se activa y trata de alcanzar la niquelina seteada.14% es decir para un set point dado no se acciona el control sino que despues pasado de algunos decimas de centigrados. “Fig. para ello se agrega un tiempo de espera dentro de la sentecia while el cual esta en programin/timingwaitutil y le asigamos una cosntante de 300 ms. incluso con perturbaciones Una cuestion importante es crear un tiempo de muestre ya que si no lo hacemos labvieww arrancara a la maxima velocidad de procesamietno de la computadora. Figura 4. (2006). (2008).org/wiki/Controlador_PID#Significado_de_las_constantes . (16 de Mayo de 2013).org. & B. 6.NI.cl/arduino-mega-2560/ Digital.vi de LabView no es la única forma de resetear el PID.COM. Obtenido de http://arduino.ni.ni. o Se puede usar el tipo de conexión LIFA para proyectos que requieran comunicación con otros dispositivos como PICS. S. Dover Publication. J.com/visa/ Wiki. “Instrumentación y control avanzado de procesos “. Recomendaciones o Tener cuidado a la hora de manipular agua con la niquelina activa ya que hay riesgos de contacto eléctrico. “Adaptive Control”. Obtenido de http://digital. LabView dispone de otras las cuales pueden resultar más efectivas. Referencias bibliográficas Acedo. (1 de Abril de 2014).wikipedia.cl. Obtenido de https://es. Obtenido de https://www. pero a potencias menores.NI. (16 de Mayo de 2015). Wittenmark. (13 de Diciembre de 2015).com/public. o La herramienta PID. L. Aström. Arduino. u otras tarjetas.nsf/allkb/AA1BDEA4AA224E3E86257CE400707527 NationalInstruments. 2 Edición. o Evitar usar cables dañados o en mal estado para el proyecto. K. 5.