Post on 12-Jan-2016
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U N I V E R S I D A D D E P I U R A
FACULTAD DE INGENIERÍA
Programa Académico de Ingeniería Mecánico Eléctrica
Electrónica General
Profesor: Dr. Ing. César Chinguel Arrese
Alumnos:
Castillo Ruiz, Irvin Anderson
Flores Guerrero, Rolando
Morales Seminario, Jorge Diego
Ramírez Miñan, Cristian Alberto
Tasson Rodríguez, Enrique Alonso
Piura, Noviembre del 2014
En el presente trabajo se pretende “simular” un transmisor [4 – 20] mA analógico. El transmisor de este tipo tiene diversas aplicaciones, entre la más conocida y mejor trabajada se encuentra el monitoreo de temperatura, como la que hemos simulado. Se ha utilizado el programa ISIS Proteus, programa en el cual se ha hecho la simulación para luego poder hacer uso del programa ARES el cual es la herramienta de enrutado, ubicación y edición de componentes. Se utilizó para la fabricación de placas de circuito impreso, permitiendo editar la capa superficial y de soldadura.
CARACTERÍSTICAS DE LOS SENSORES
• Características estáticas: Características dinámicas:
Sensibilidad Velocidad de respuesta
Linealidad Respuesta de frecuencia
Rango de medida Estabilidad
Exactitud
Resolución
Repetitividad
Ruido
EL TRANSMISOR ANALÓGICO 4 - 20 mA
• Es un tipo de transmisor electrónico de alta precisión, que procesa y transforma una señal generada por una o varias celdas de carga a un formato estándar de corriente que varía de 0/4 a 20 mA D.C.
• Funciones:
TIENE 4 COMPONENTES FUNDAMENTALES:
• Los sensores y transductores, los cuales proveen un voltaje de salida, valor que representa la magnitud física que está siendo medida.
• El transmisor, encargado de amplificar y acondicionar la salida del sensor y convertir dicho voltaje en una salida proporcional de corriente continua de 4-20 mA que circula dentro de un lazo en serie cerrado.
• Un suministro de potencia para el lazo de corriente.
• El receptor/monitor es normalmente una sección secundaria de un panel de medición o de un sistema de adquisición de datos, que transforma la corriente de 4-20 mA en una señal de voltaje que puede ser procesado y desplegado.
• Transmisor analógico 4-20mA
Ventajas Desventajas
• Trabajan en tiempo real• Útil para enviar información a grandes
distancias• Las “pérdidas de lazo” no afectan al
valor de la corriente 4-20mA• Las señales de corriente son menos
susceptibles a sufrir errores causados por ruidos o las caídas de voltaje en los cables largos.
• Los acondicionadores de señal transforman las señales de corriente a voltaje por medio de una resistencia de precisión.Ésta puede ser digitalizada posteriormente.
Necesita re calibración en caso se desee cambiar el rango de medición.Es necesario retirar el instrumento de la línea para la calibración.Los componentes, como los potenciómetros, experimentan "drift" (variación de su curva de transferencia - salida en función de la entrada - a lo largo del tiempo).
VÁLVULA DE APERTURA DE FLUJO DE REFRIGERANTE
ENCENDIDO DE UN VENTILADOR
PARA ENFRIAMIENTO
ACTIVACIÓN DE UNA ALARMA
FRENTE A ELEVADAS
TEMPERATURAS
ENCENDIDO DE UN FOCO LED
COMO SEÑAL DE ALERTA
APLICACIÓN DE CONTROL DE PROCESO
INDUSTRIAL
ELECCIÓN DE
APLICACIÓN
• Laptops • ISIS Proteus• 2 protoboard• Potenciómetros• OPAMP LM358N• Transistores TIP122• 24 resistencias• Cables• Optoacoplador MOC 3021• Triac BTA 12 600 B• 1 multitester• Borneras• Fuente de voltaje• Placas de fibra de vidrio• Papel fotográfico• Ácido férrico• Soldadura• Taladro• Broca de 1/32
Protoboard
Placa de fibra de vidrio
SensorHemos reemplazado el sensor PT100 por un potenciómetro y una fuente de Vdc de 12 V. Al regular el potenciómetro se obtiene un voltaje que alimentará al acondicionador de señal para poder seguir con el proceso. El potenciómetro usado es de 1kΩ.
Corrección del voltaje En esta etapa usamos un juego de opamp de tal forma que se reduzca el rango del voltaje de (0-12) V a (0-5) V, usamos un amplificador inversor con razón de cambio de 5/12 y luego un inversor.
Acondicionador de SeñalEn esta etapa se busca generar un rango de corriente entre 4ma y 20mA a partir de los 0V y 5V, respectivamente, generados en la etapa previa. Esto con el fin de poder realizar una transmisión de la señal a través de un cable conductor, de tal modo que sea independiente de la resistividad del cable y de las impedancias adicionales que en él puedan aparecer. Voltaje en el rango [0V – 5V], Corriente en el rango [4mA – 20mA]. Esta etapa debe ser resuelta de atrás hacia adelante. Primero, dado que conocemos la salida de corriente que deseamos, podríamos emplear un emisor de corriente de tipo transistor con polarización de emisor. Para esto, revisando la fórmula que rige la corriente de este circuito, vemos que es independiente de la resistencia del colector [revisar bien las condiciones de funcionamiento de este circuito], y depende del voltaje de base si fijamos la resistencia del emisor. Una vez hallados los voltajes de bases que producen las corrientes deseadas se debe llevar el voltaje de entrada a estos valores deseados a través de circuitos multiplicadores con OPAMPs
Receptor El receptor recibe la señal de corriente en el rango de 4 a 20 mA y lo hace circular por una resistencia que para este caso si queremos hacer que aparezca un voltaje que necesitamos se ha escogido tener de 250Ω.
Comparador El comparador lo colocamos para controlar el voltaje de entrada para nuestra aplicación, la cual se explicará más adelante. Usamos un voltaje de referencia para poder hacer uso de este juego de opamps, nuestra referencia se puede varias ya que está hecho con potenciómetro y una fuente de voltaje, y se puede regular según lo necesitamos. Estableciendo la diferencia de voltajes se genera una onda de pulso cuadrático que se simplifica en una señal de On y Off para el circuito. Cuando el voltaje obtenido del circuito es mayor que el voltaje del comparador se activará la aplicación, cuando no sucede esto el circuito de la aplicación queda inactivo.