Pid-Sensor de Temperatura

UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA” DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA ELECTRICA Y ELECTRONICA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENERIA ELECTRONICA

TRABAJO MONOGRAFICO

  TEMA CON PIC



: PID - SENSOR DE TEMPERATURA



DOCENTE : Ing. Zenon Cucho



CURSO

: Ingeniería de control Automatico II

  ALUMNOS :





Canchua Méndez Kennyi José



Cuba Pérez Saul



Lopez Torres Iomar



Ciclo

: VIII EE-02



ESCUELA

: Ingeniería Electrónica

ICA  – PERU 2017 1

INDICE GENERAL INTRODUCCION

Pag5

CAPITULO I: MARCO TEORICO

Pag6

1.

Pag6

Historia 

El LM35

Pag6

2.

Funcionamiento del control PID

Pag7

3.

Funcionamiento del PIC

Pag10

4.

Aplicaciones

Pag11

5.

Características

Pag11

CAPITULO II: PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Pag12

6.

Diagrama de flujo general

Pag12

7.

Materiales

pag13

8.

Principales componentes

pag13

8.1. PIC 16f877a

pag13

CAPITULO III: SOLUCION DEL PROBLEMA

pag23

9.

pag23

Funcionamiento del proyecto

10. Procedimiento

pag23

11.

pag28

Código de programación

CONCLUSIÓN

pag29

RECOMENDACIÓN

pag29

BIBLIOGRAFÍA

pag30

APÉNDICE

Pag31

2

INDICE GENERAL INTRODUCCION

Pag5

CAPITULO I: MARCO TEORICO

Pag6

1.

Pag6

Historia 

El LM35

Pag6

2.

Funcionamiento del control PID

Pag7

3.

Funcionamiento del PIC

Pag10

4.

Aplicaciones

Pag11

5.

Características

Pag11

CAPITULO II: PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Pag12

6.

Diagrama de flujo general

Pag12

7.

Materiales

pag13

8.

Principales componentes

pag13

8.1. PIC 16f877a

pag13

CAPITULO III: SOLUCION DEL PROBLEMA

pag23

9.

pag23

Funcionamiento del proyecto

10. Procedimiento

pag23

11.

pag28

Código de programación

CONCLUSIÓN

pag29

RECOMENDACIÓN

pag29

BIBLIOGRAFÍA

pag30

APÉNDICE

Pag31

2

INDICE DE TABLAS Tabla 8.1 Características del PIC 16F877A

Pag14

Tabla 8.2 Pines del PIC 16F877A

Pag17

Tabla 8.3 Registro del PIC y direcciones

Pag21

INDICE DE GRAFICOS Imagen 1.1 Lm35

Pag5

Imagen 2.1 Termopar tipo termo resistencia

Pag8

Imagen 2.3 Termómetros de dial

Pag8

Imagen 2.4 Termómetro de mercurio

Pag8

Imagen 3.1 Partes de los pines Lm35

Pag10

Imagen 8.1 Encapsulado Dic del PIC 16F877A

Pag17

Imagen 8.2 Arquitectura Interna del PIC

Pag18

Imagen 8.3 Mapa de memoria del programa

Pag19

Imagen 8.4 Oscilador XF

Pag22

Imagen 8.5 Oscilador RC

Pag22

Imagen 10.1 Sensor de temperatura en proto.

Pag 23

Imagen 10.2 Luminaria

Pag24

Imagen 10.3 Muestra digital en la pantalla Lcd

Pag24

Imagen 10.4 Diagrama esquemático del proyecto

Pag31

Imagen 10.5 Diagrama esquem. Regulador de voltaje

Pag31

Imagen 10.6 Diagrama esquem. Sensor Lm35

Pag32

Imagen 10.7 Diagrama esquem. Regulador de temp

Pag32

Imagen 10.8 Diagrama esquem. Pantalla Lcd

Pag32

Imagen 10.9 Diagrama esquem. PIC 16F877A

Pag33

3

DEDICATORIA Dedico esta monografía primeramente a Dios, a mis padres por su apoyo en mí, a mis amigos por su apoyo incondicional y al Ing. Celso por su orientación en el proyecto.

4

INTRODUCCION El proyecto que se va a llevar a cabo, consiste en el diseño e implementación de un dispositivo que permite detectar y medir la temperatura dirigida al LM35 (sensor de temperatura) y de forma automática se mostrar en una pantalla lcd 16x2con ayuda de la programación del PID , y además podemos programar la temperatura en forma automática a un temperatura programada y al detectar aumento de calor se prendera un motor (un ventilador), para poder controlar la temperatura de forma automática. El controlador PID es uno de los controles más utilizados actualmente en la industria debido a su fácil sintonía y robustez en los diferentes procesos existentes. Este es utilizado para llevar una variable física (Nivel, temperatura, velocidad, presión, etc) a un punto de operación específico (set point). Los sensores electrónicos han ayudado a medir con mayor exactitud las magnitudes físicas; no se puede hablar de los sensores sin sus acondicionadores de señal, ya que normalmente entregan señales muy pequeñas y es muy importante equilibrar sus características, con las del circuito que le permiten adquirir, acondicionar, procesar y actuar con las señales. Probablemente sea la temperatura el parámetro físico más común que se mide en una aplicación electrónica, incluso en muchos casos en que el parámetro de interés no es la temperatura, ésta se ha de medir para incluir indirectamente su efecto en la medida deseada. La implementación de equipos digitales para controlar y sensar fenómenos físicos es cada vez mayor y mucho más eficiente. El desarrollo de estos equipos permite a la humanidad la investigación, el avance industrial y pronosticar los fenómenos de la naturaleza. Gracias a la baja complejidad de algunos de los circuitos, hemos logrado desarrollar un prototipo medidor de temperatura capaz de sensar el nivel de calor de ambientes controlados. Es importante destacar que en la actualidad este circuito es básico en comparación con la tecnología moderna.

5

CAPITULO I: MARCO TEORICO 1. Historia : 

El LM35 :

Es el sensor de temperatura, el cual tiene una variación de 10mV por cada grado centígrado, la siguiente es una definición de los que hace un Termistor, que es algo semejante a este componente que estamos utilizando. Es un sensor de temperatura con una precisión calibrada de 1ºC y un rango que abarca desde -55º a +150ºC. El sensor se presenta en diferentes encapsulados pero el más común es el to92 de igual forma que un típico transistor con 3  patas, dos de ellas para alimentarlo y la tercera nos entrega un valor de tensión proporcional a la temperatura medida por el dispositivo.

Imagen 1.1. LM35

Dispositivo electrónico cuya resistencia varía sensiblemente con la temperatura. Se trata de una resistencia no lineal, ya que la corriente que la atraviesa no es función lineal del voltaje. Un termistor de coeficiente negativo de temperatura (NTC) es aquel cuya resistencia disminuye a medida que la temperatura aumenta, y un termistor de coeficiente positivo de temperatura (PTC) es aquel cuya resistencia aumenta conforme aumenta la temperatura. La variación de temperatura puede tener dos orígenes distintos. El calentamiento es externo cuando la energía calorífica procede del ambiente en el que se encuentra la resistencia. El calentamiento es interno, y se denomina entonces auto calentamiento, cuando la fuente de calor está generada, por efecto Joule, por la propia corriente que atraviesa el termistor. Los NTC funcionan por calentamiento externo y son utilizados como sensores de temperatura, mientras que los PTC funcionan por auto calentamiento y se

6

emplean para proteger los componentes electrónicos de un circuito de las sobre corrientes que aparecen en el encendido del mismo. Los termistores tienen, frente a otros componentes sensibles a las modificaciones de temperatura, las ventajas de su bajo precio, sus dimensiones reducidas, su rápida respuesta y su elevada resistencia nominal, es decir, su resistencia a 25 ºC. Con el LM35 sobre la mesa las patillas hacia nosotros y las letras del encapsulado hacia arriba tenemos que de izquierda a derecha los pines son: VCC  – Vout  – GND. La salida es lineal y equivale a 10mV/ºC por lo tanto:

+1500mV = 150ºC +250mV = 25ºC -550mV = -55ºC

2. Funcionamiento del control PID : En esta entrada, vamos a aprender cómo podemos programar nuestro propio controlador PID en nuestro microcontrolador. Para eso debemos tener claro, como es una estructura clásica de control. Así, que en la siguiente figura se muestra un lazo de control en malla cerrada donde C es el controlador (en este caso el PID) y P es nuestro proceso.

Donde r(k) es nuestra señal de referencia o set point, e(k) es nuestra señal de error (La resta entre r(k) y y(k)), C(z) es nuestro controlador PID discreto, u(k) es nuestra señal de control (Ley de control), P(z) es nuestra planta o proceso en representación discreta, y(k) es nuestra variable de salida a controlar.

7

La ley de control PID puede representarse por la siguiente ecuación:

y en dominio de s es representado por:

El control PID posee tres parámetros ( ) ganancia proporcional, tiempo integral y tiempo derivativo respectivamente. Existen numerosas técnicas y autores que tratan como sintonizar o ajustar dichos parámetros. En esta entrada, les voy a enseñar TRES formas diferentes de sintonizar este controlador. Para eso y antes que nada, debemos conocer el modelo matemático o el comportamiento de nuestro proceso que queremos controlar (en el diagrama de arriba seria el bloque P(z)).

Típicamente, todo proceso industrial es representado por funciones de transferencia de primer o segundo orden. A continuación es expuesto un modelo de primero orden sobre el cual vamos a trabajar para poder modelar el comportamiento de nuestra planta.

El modelo está representado en su forma continua, es decir en el dominio de Laplace. donde es la ganancia del sistema, es la constante de tiempo del proceso y es el retardo del proceso. 

Control PI por asignación de 2 polos reales

En esta sintonía solo utilizamos nuestra parcela Proporcional y integral, colocando la acción derivativa en cero. La idea básica de este diseño es asignarle polos a nuestro proceso para que actúe de l a manera como nosotros deseamos. 1. Seleccionamos una constante de tiempo deseada. Es decir el tiempo en que queremos que se estabilice la temperatura, por ejemplo, seleccionamos una constante de tiempo de 4 para que se estabilice el proceso en más o menos 16 segundos . 2. Calculamos la frecuencia natural de nuestro sistema de forma que no tenga sobre impulso (Como son polos iguales los que estamos asignando este sistema se conoce como críticamente amortiguado) 8

3. Calculamos el polinomio deseado el cual contiene los dos polos iguales que estamos asignando al sistema:

4. Por ultimo calculamos el parametro kc y ti con las siguientes formulas:



Control PI por Cancelación de Polos

Con el parámetro integral del controlador. (este controlador principalmente es para fines académicos y de simulación, no es muy recomendable aplicarlo a nivel profesional) 1. Seleccionamos una constante de tiempo deseada. Es decir el tiempo en que queremos que se estabilice la temperatura, por ejemplo, seleccionamos una constante de tiempo de 4 para que se estabilice el proceso en más o menos 16 segundos .

2. se calcula el parametro kp: 3. se calcula el parametro ti: 

Control por Ziegler y Nichols

Ziegler y Nichols propusieron unas tablas de sintonia de controladores PID a partir de funciones de transferencias de primer orden con retardo.

Controlador PID discreto Como vamos a implementar el PID en nuestro microcontrolador PIC, debemos colocar la ley de control en tiempo discreto con un tiempo de muestreo (T) adecuado. Ziegler y Nichols propusieron determinar el tiempo de muestreo rápidamente de dos formas distintas:

1. 2.

9

Para

nuestro

caso

del

100mS y siendo menor que

horno

escogeremos

un

que

corresponde

a

.

El control discreto PID viene dado por:

donde:

Con esto, la ley de control que vamos a ingresar a nuestro PIC sale del control PID discreto (Despejando u(k))

 Aplicando transformada inversa Z obtenemos la ecuación en diferencias:

 Así, u(k) quiere decir la ley de control actual, u(k-1) es la ley de control un instante de muestreo atrás, e(k) es el error actual (Referencia  – temperatura), e(k-1) es el error un instante de muestreo atrás, e(k-2)es el error dos instantes de muestreo atrás.

3. Funcionamiento: Para hacernos un termómetro lo único que necesitamos es un voltímetro bien calibrado y en la escala correcta para que nos muestre el voltaje equivalente a temperatura. 10

El LM35 funciona en el rango de alimentación comprendido entre 4 y 30 voltios. Podemos conectarlo a un conversor Analógico/Digital y tratar la medida digitalmente, almacenarla o procesarla con un μ Controlador o similar. El sensor LM35 que utilizaremos consta de tres patas en un encapsulado similar al de un transistor. La primera pata (número 1 en la imagen), se conectará a VCC (+5V), la pata central (número 2) será la salida del sensor, la cual conectaremos a uno de los pines analógicos de nuestro Arduino, y finalmente la tercera pata (número 3) se conectará a GND (ground).

Imagen 3.1: Partes de los pines del LM35

4. Aplicaciones: Su aplicación fundamental es la medición y control de la temperatura en diferentes dispositivos industriales y comerciales. El sensor de temperatura puede usarse para compensar un dispositivo de medida sensible a la temperatura ambiente, refrigerar partes delicadas del robot o bien para loggear temperaturas en el transcurso de un trayecto de exploración.

5. Características: Sus características más relevantes son:        

La tensión de salida es proporcional a la temperatura. Tiene una precisión garantizada de 0.5°C a 25°C. Opera entre 4 y 30 voltios de alimentación con fuente doble o simple. Baja impedancia de salida 0,1Ω para 1mA. Baja corriente de alimentación 60µA. Adecuado para aplicaciones remotas Está calibrado directamente en grados Celsius. Bajo coste.

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CAPITULO II: PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 6. DIAGRAMA DE FLUJO GENERAL

CONVERSION A/D

SENSOR

INTERPRETACION

VISUALIZACION

DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROYECTO PROGRAMA PRINCIPAL

ILUMINACION “CALOR”

SENSOR “LM35”

VISUALIZACION CONVERSION A/D PIC 16F877A INTERPRETACION

SI< APAGARA”EL MOTOR”

SI> ENCENDERA “EL MOTOR”

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PANTALLA LCD

En este capítulo vamos a plantear los procesos y los componentes que utilizaremos en el sensor de temperatura.

7. MATERIALES: 01 PIC 16F877A 02 transistores 2222A 04 condensador cerámico 104 01 cristal resonador de cristal de cerámica 4.0 M 01 Transistor L7805CV 01 Condensador electrolítico 470uf 35v 02 Condensador electrolítico 1uf 50v 02 Diodo 1N4148 01 Resistencia 33 ohm 02 Resistencia 470 ohm 02 Resistencia 27 k ohm 01 Resistencia 47 k ohm 02 led (rojo y verde) 01 Potenciómetro 50k

8. PRINCIPALES COMPONENTES 8.1. PIC 16F877A Se denomina microcontrolador a un dispositivo programable capaz de realizar diferentes actividades que requieran del procesamiento de datos digitales y del control y comunicación digital de diferentes dispositivos. Los microcontroladores poseen una memoria interna que almacena dos tipos de datos; las instrucciones, que corresponden al programa que se ejecuta, y los registros,  es decir, los datos que el usuario maneja, así como registros especiales para el control de las diferentes funciones del microcontrolador. Los microcontroladores se programan en Assembler y cada microcontrolador varía su conjunto de instrucciones de acuerdo a su fabricante y modelo. De acuerdo al número de instrucciones que el microcontrolador maneja se le denomina de arquitectura RISC (reducido) o CISC (complejo). Los microcontroladores poseen principalmente una ALU (Unidad Lógico  Aritmética), memoria del programa, memoria de registros, y pines I/O (entrada y/0 salida). La ALU es la encargada de procesar los datos dependiendo de las instrucciones que se ejecuten (ADD, OR, AND), mientras que los pines son los que se encargan de comunicar al microcontrolador con el medio externo; la función de los pines puede ser de transmisión de datos, alimentación de corriente para el funcionamiento de este o pines de control especifico. 13

En este proyecto se utilizó el PIC 16F877. Este microcontrolador es fabricado por MicroChip familia a la cual se le denomina PIC. El modelo 16F877 9jsee varias características que hacen a este microcontrolador un dispositivo muy versátil, eficiente y práctico para ser empleado en la aplicación que posteriormente será detallada.

A. CARACTERISTICAS En siguiente tabla de pueden observar las características más relevantes del dispositivo: Tabla 8.1. Característica del PIC 16F877A CARACTERÍSTICAS Frecuencia máxima Memoria de programa flash palabra de 14 bits Posiciones RAM de datos Posiciones EEPROM de datos Puertos E/S Número de pines Interrupciones Timers Módulos CCP Comunicaciones Serie Comunicaciones paralelo Líneas de entrada de CAD de 10 bits Juego de instrucciones Longitud de la instrucción Arquitectura CPU Canales Pwm

16F877A DX-20MHz 8KB 368 256  A,B,C,D,E 40 14 3 2 MSSP, USART PSP 8 35 Instrucciones 14 bits Harvard Risc 2

Pila Harware

-

Ejecución En 1 Ciclo Máquina

-

14

El encapsulado que he utilizado es de tipo DIP (Dual In-Line P in)  de 40 pines, aunque posee otros encapsulados (SOIC, PLCC y QFP):

Imagen 8.1. Encapsulado DIP del PIC 16F877 y la distribución de sus 40 pines

B. Descripción de los puertos: Puerto A: 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Puerto de e/s de 6 pines RA0 è RA0 y AN0 RA1 è RA1 y AN1 RA2 è RA2, AN2 y VrefRA3 è RA3, AN3 y Vref+ RA4 è RA4 (Salida en colector abierto) y T0CKI(Entrada de reloj del modulo Timer0) 7. RA5 è RA5, AN4 y SS (Selección esclavo para el puerto serie síncrono)

Puerto B :     

Puerto e/s 8 pines Resistencias pull-up programables RB0 è Interrupción externa RB4-7 èInterrupcion por  cambio de flanco RB5-RB7 y RB3 è programacion y debugger in circuit

Puerto C: 

Puerto e/s de 8 pines

15



    

RC0 è RC0, T1OSO (Timer1 salida oscilador) y T1CKI (Entrada de reloj del modulo Timer1). RC1-RC2 è PWM/COMP/CAPT RC1 è T1OSI (entrada osc timer1) RC3-4 è IIC RC3-5 è SPI RC6-7 è USART

Puerto D:       

Puerto e/s de 8 pines Bus de datos en PPS (Puerto paralelo esclavo) Puerto E: Puerto de e/s de 3 pines RE0 è RE0 y AN5 y Read de PPS RE1 è RE1 y AN6 y Write de PPS RE2 è RE2 y AN7 y CS de PPS

Dispositivos  periféricos :  





  



Timer0: Temporizador-contador de 8 bits con preescaler de 8 bits Timer1: Temporizador-contador de 16 bits con preescaler que puede incrementarse en modo sleep de forma externa por un cristal/clock. Timer2: Temporizador-contador de 8 bits con preescaler y postescaler. Dos módulos de Captura, Comparación, PWM (Modulación de  Anchura de Impulsos). Conversor A/D de 1 0 bits. Puerto Serie Síncrono Master (MSSP) con SPI e I2C (Master/Slave). USART/SCI (Universal Syncheronus Asynchronous Receiver Transmitter) con 9 bit. Puerta Paralela Esclava (PSP) solo en encapsulados con 40 pines

16

C. DESCRIPCIÓN DE LOS PINES En la siguiente tabla 6.1, donde aparecen las siglas “E/S” hacen referencia a “Entrada/Salida”, lo mismo que “I/O” (Input/Output). Tabla 8.2. Descripciones de los pines del PIC 16F877A

17

D. ARQUITECTURA INTERNA Este término se refiere a los bloques funcionales que componen en PIC internamente, como la memoria RAM, la memoria FLASH, la lógica de control, etc. El PIC 16F877 se basa en la arquitectura Harvard, en la cual el programa y los datos se pueden trabajar con buses (un bus es un conjunto de líneas que transportan información entre 2 o más módulos) y memorias separadas, lo cual permite que las instrucciones y los datos tengan longitudes diferentes. Imagen 8.2. Arquitectura interna del PIC 16F877A

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E. MEMORIA DE PROGRAMA (FLASH) Es una memoria de 8K de capacidad con posiciones de 14 bits. En ella se graba o almacena el programa o códigos que el microcontrolador debe ejecutar.

Imagen 8.3. Mapa de memoria de programa (FLASH).

19



 





La memoria está dividida en cuatro páginas de 2K cada una. La Página 0 va de la posición de memoria 0005h a la 07FFh, la Página 1 de 0800h a 0FFFh, la Página 2 de 1000h a 17FFh y la Página 3 de 1800h a 1FFFh. El contador de programa (en este caso es de 13 bits) nos indica la dirección de la instrucción a ejecutar. Pila (Stack): son registros que no forman parte de ningún banco de memoria (los bancos de memoria los explico más abajo) y no permiten el acceso por parte del usuario. Se usan para guardar el valor del contador de programa cuandose hace un llamado a una subrutina o a una interrupción. Cuando el micro vuelva a ejecutar su tarea normalmente, el contador de programa recupera su valor leyéndolo en la pila. Al tener una pila de 8 niveles, se pueden acumular 8 llamadas a subrutinas sin tener problemas. Vector de RESET: cuando se resetea el microcontrolador el contador de programa se pone a cero (0000h). Por esto, en la primera dirección del programa se debe escribir todo lo relacionado con la iniciación del mismo. Vector de Interrupción: cuando el microcontrolador recibe una llamada a una interrupción, el contador de programa apunta a la dirección 04H de la memoria de programa, por eso allí se debe escribir toda la información necesaria para atender dicha interrupción.

F. MEMORIAS DE DATOS Como he mencionado anteriormente, el PIC 16F877 tiene 2 memorias de datos: 

Memoria SRAM (Static Random Access Memory):   es una memoria de tipo volátil (cuando deja de recibir alimentación se borran los datos que tenga almacenados) que está dividida en 4 bancos de 128 bytes cada uno. De esos 128 bytes los 32 primeros están dedicados a los SFR´s (Registros de Funciones Especiales, cumplen un propósito general en el control y configuración del microcontrolador) y los 96 siguientes a los GPR´s (Registros de Propósitos Generales, se pueden usar para guardar los datos temporales de la tarea que se está ejecutando).

20

Tabla 8.3. Registros del PIC 16F877 y sus direcciones.



 Memori a E E PR OM: es una memoria no volátil (guarda los datos aunque le falte alimentación) con una capacidad de 256 bytes, que permite realizar operaciones de lectura y escritura sin interferir con el funcionamiento normal del microcontrolador.

G. RELOJ U OSCILADOR El pequeño ciruito externo que los microcontroladores necesitan para que se les indique la velocidad de trabajo es conocido como reloj u oscilador. En función del montaje que se realice se puede conseguir más o menos precisión. En el momento de programar (o quemar los fusibles) el PIC se 21

debe especificar el tipo de oscilador externo que se va a utilizar. El PIC 16F877 puede utilizar 4 tipos de oscilador diferentes:    

 XT: Cristal genérico (de 1 a 4 MHz). RC: Oscilador con resistencia y condensador. HS: Cristal de alta frecuencia (de 10 a 20 MHz). LP: Cristal para baja frecuencia y bajo consumo.

Las configuraciones más utilizadas son la XT y RC: 

 XT:  se suele utlizar con un cristal de 4 MHz, pues garantiza precisión y es bastante comercial. Internamente esta frecuencia es dividida entre 4, lo que hace que la frecuencia efectiva de trabajo sea de 1 MHz en este caso, por lo que cada instrucción se ejecuta en 1 μs (1 microsegundo): Imagen 8.4. Oscilador XT: el cristal debe ir acompañado de 2 condensadores .

 R C:  se utiliza si no se precisa una gran precisión y se quiere economizar dinero:

Imagen 8.5. Oscilador RC: sólo se necesita una resistencia y un condensador.

22

CAPITULO III: SOLUCION DEL PROBLEMA 9. FUNCIONAMIENTO DEL PROYECTO Para medir la temperatura se conecta el pin out del LM35 al puerto A.0, el cual está configurado como conversor A/D a 10 bits, este valor se almacena en la variable dato que tiene capacidad de 2 bytes (16 bits), el cual se lo divide para 128, debido a que la variable del conversor A/D de 10 bits lo presenta en 16 bits, de la siguiente manera:1111111111000000, los 6 bits que contienen ceros se los debe ignorar, ya que sólo necesitamos los 8 bits del 1er byte más 2 bits del segundo byte, si este dato lo dividimos para 64 conseguiremos eliminar los 6 bits que corresponde a los ceros, de esta manera tendremos el dato a 10 bits, es decir el C A/D mostraría como valor máximo 1024, esto es una resolución de 5 mV, pero como el LM35 tiene incrementos de 10 mV, debemos bajar la resolución a 9 bits y eso se consigue dividiendo para 128, lo cual elimina 7 bits del 2do byte, de esta manera el valor más alto sería 512, esto es lo más cercano a la escala del LM35.

10. PROCEDIMIENTO En este capítulo vamos a implementar el c ircuito en un protoboard para la prueba del sensor de temperatura “LM35”.  Alimentamos con una fuente regulador de 220v a 12v para energizar el protoboard, lo cual la pantalla led se encenderá y muestreará los grados actual, luego emitimos calor al sensor “LM35”, para que mande una señal analógica al PIC y lo cual hace un proceso de memoria para luego mostrarlo en la pantalla LCD.

Imagen 10.1. Sensor de temperatura en protoboard

23

Imagen 10.2. Luminaria encendida

Imagen 10.3. Muestra digital del proyecto en la pantalla led

Luego de la prueba del sensor de temperatura, hacemos el diagrama esquemático el programa Eagle, para poder realizar la placa “PCB” del sensor.

24

11. CODIGO DE PROGRMACION Programamos en el programa pronto Device 16F877A XTAL 4  ADIN_RES = 8  ADIN_TAD = FRC  ADIN_STIME = 50

Dim Temp As Byte Dim temperatura  As Byte ADCON1 = %0101 CMCON = 7

Symbol foco = PORTD.0 Symbol ventilador = PORTE.0 Declare Declare Declare Declare Declare

LCD_DTPIN PORTB.4 LCD_ENPIN PORTB.3 LCD_RSPIN PORTB.2 LCD_INTERFACE 4 LCD_LINES 2

TRISA = %11111111 Inicio:

Print At 1,1, "Temp Act:", DEC3 temperatura Print At 2,1, "Temp Pro:", DEC3 Temp Temp = ADIn 1 Temp = Temp / 4 temperatura = ADIn 0

//***********************************************************************// //************* DISEÑO POR ASIGNACIÓN DE 2 POLOS REALES ******************// //***********************************************************************// /* TsMA=4; Wn=3/(TsMA);

//Tiempo deseado en Lazo Cerrado //Frecuencia natural del sistema

//Ubicación de 2 Polos reales P1=Wn+Wn; P2=Wn*Wn; kp=(P1*tao-1)/k; ti=(k*kp)/(P2*tao); */

//Calculo de Kc //Calculo de ti

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//***********************************************************************// //***************** DISEÑO POR CANCELACIÓN DE POLOS ********************// //***********************************************************************// /* TsMA=1; kp=(tao)/(TsMA*k); ti=tao; tiempo) td=0; */

//Tiempo deseado en Lazo Cerrado //Calculo de Kc //Calculo de Ti (Igual a la constante de

//***********************************************************************// //********************* SINTONIA POR ZIEGLER y NICHOLS *******************// //***********************************************************************// kp=(1.2*tao)/(k*theta); ti=2*theta; td=0.5*theta;

//***********************************************************************// // Calculo do controle PID digital q0=kp*(1+T/(2*ti)+td/T); q1=-kp*(1-T/(2*ti)+(2*td)/T); q2=(kp*td)/T; while(1) { adc=read_adc(); //Leer ADC yM=adc*5000.0/1024.0;

If temperatura > Temp Then High foco : Low ventilador If temperatura < Temp Then Low foco : High ventilador DelayMS 50 GoTo Inicio

26

BOARD EN EAGLE (PCB) Elaboramos el diseño del PCB para realizar la placa del proyecto “sensor de temperatura”

27

REALIZAMOS LA PLACA

28

29

GRAFICA EN MATLAB DEL SENSOR DE TEMPERATURA

30

CONCLUSION 

La programación en el PIC con instrucciones de PID dan una aplicación en forma continua.

 

La característica de resistencia/temperatura de los sensores de temperatura de silicio es casi lineal, pero en algunas aplicaciones es necesario mejorar esta linealización, como en sistemas de control que requieren una alta exactitud.



Por otra parte podemos decir que una desventaja del termómetro a base del sensor LM35 radica en que no es capaz de indicar una temperatura estable solamente, sino que por la sensibilidad del sensor este varía aunque sea muy poco el cambio de temperatura y puede haber complicaciones a la hora de la lectura sí llegase a ser mucha la diferencia del cambio, aunque esto ocurre muy pocas veces.



Los sensores de temperatura de silicio muestran una característica casi lineal comparada con la característica exponencial de las NTC. Esto significa que tienen un coeficiente de temperatura qué es casi constante en todo el rango de temperatura.

RECOMENDACIÓN 

Tener cuidado con las conexiones de las fuentes de voltaje.



Antes de realizar las conexiones del circuito, revisar cada una delas características principales de los elementos.



Tener cuidado en las comprobaciones de los circuitos ya que se trabaja con elementos de potencia, que pueden afectar el bienestar de los investigadores.

31

BIBLIOGRAFIA   https://carlosalbertosainz.wordpress.com/2014/06/02/practica6-sensor-de-temperatura/   https://cl.omega.com/prodinfo/control-de-temperatura.html







https://www.youtube.com/watch?v=mAzQEvrIKy8

  http://www.alldatasheet.com/view.jsp?Searchword=Lm35%20d atasheet   http://microcontroladores.com.mx/index.php?route=pavblog/blo g&id=18







http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/39582b.pdf

  https://sites.google.com/site/proyectosdemicroprocesadores/ho me/grupo-3



32

APENDICE

Imagen 10.4. Diagrama esquemático del sensor de temperatura

Imagen 10.5. Diagrama esquemático del regulador de voltaje de 220v a 12v 33

Imagen 10.6. Diagrama esquemático del sensor de temperatura “LM35”

Imagen 10.7. Diagrama esquemático regulador de temperatura (programable)

Imagen 10.8. Diagrama esquemático de la pantalla LCD

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