Proyecto Fin de Carrera SISTEMA DE CONTROL DE BAJO COSTE BASADO EN EL MICROCONTROLADOR PIC16F84 Para

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Proyecto Fin de CarreraSISTEMA DE CONTROL DE
BAJO COSTE BASADO EN EL MICROCONTROLADOR
PIC16F84Para acceder al Título de INGENIERO
TÉCNICO DE TELECOMUNICACIÓN

• Autor Alejandro Gutiérrez Pablos
• Tutor Mario Mañana Canteli

Departamento de Ingeniería Eléctrica y Energética
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CONTENIDOS

• Introducción y objetivo
• El Sistema de Control características
• El Sistema de Control modos de operación
• Diseño HARDWARE / SOFTWARE
• Ensayos
• Aplicación
• Conclusiones

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INTRODUCCIÓN Y OBJETIVO
4
INTRODUCCIÓN
MICROELECTRÓNICA
5
OBJETIVO

• Implementar un sistema de control por computador
  flexible y de bajo coste

?CONTROLADOR
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EL SISTEMA DE CONTROLCARACTERÍSTICAS
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CARACTERÍSTICAS

• Tres modos distintos de operación
• CONTROL EN LAZO ABIERTO POR TENSIÓN
• CONTROL EN LAZO ABIERTO POR FRECUENCIA
• CONTROL EN LAZO CERRADO
• Basado en el microcontrolador PIC16F84
• Señal de control PWM
• Regulación DELTA (lazo cerrado)

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Pulse Width Modulation (PWM)
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Pulse Width Modulation (II)Aplicaciones

• Comunicación de datos
• Modulación empleada en entornos industriales
• Mejor comportamiento que otras modulaciones de
  cara al ruido
• Troceado para alimentación de sist. de potencia
• Control de los conmutadores de un troceador
• Mejor comportamiento frecuencial que otras
  técnicas

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Pulse Width Modulation (III)
Para tensión periódica cualquiera, x(wt)
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Pulse Width Modulation (IV)
Para tensión continua, V
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EL SISTEMA DE CONTROLMODOS DE OPERACIÓN
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LAZO ABIERTO, TENSIÓN
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LAZO ABIERTO, FRECUENCIA
G1
Generador
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LAZO CERRADO
16
LAZO CERRADO (II)
17
LAZO CERRADO (III)
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LAZO CERRADO (IV)Regulación DELTA
NO
SÍ
NO
SÍ
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LAZO CERRADO (V)Regulación DELTA

• Algoritmo sencillo. Se implementa en pocas líneas
  de programa
• Regulación no lineal
• El incremento puede ser constante o variable
• La estabilidad depende del incremento y la
  frecuencia con que se corrige la señal de control

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LAZO CERRADO (VI)Programación de parámetros

• Periodo de muestreo (adaptación on-line)
  
  2 ms lt Tm lt 510 ms
• Referencias
• Byte de referencia único
• Secuencia de 4 bytes de referencia y paso

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LAZO CERRADO (VII)Modo de programación
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LAZO CERRADO (VIII)Programa de comunicaciones

• Manejo del puerto serie del PC
• Control MsComm
• Interfaz de usuario
• Atractiva
• Fácil de usar
• Adaptada al entorno WINDOWS

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DISEÑO HARDWARE
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El ?controlador PIC16F84

• Encapsulado de 18 patillas
• Mem. programa EEPROM (Flash), 1k x 14
• Mem. datos RAM, 68 bytes
• Mem. datos EEPROM, 64 bytes
• Juego de 35 instrucciones
• Temporizador y Watch Dog
• 4 tipos de interrupciones
• Pila de 8 niveles
• 13 líneas de entrada/salida
• Frec. máxima 10 MHz.

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El ?controlador PIC16F84 (II)Funciones

• Lazo abierto, control por tensión
• Genera la señal de control
• Lazo abierto, control por frecuencia
• Genera la señal de control
• Lazo cerrado
• Guarda y aplica los valores de referencia
• Actúa como comparador
• Actúa como regulador
• Genera la señal de control

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ESQUEMÁTICOS
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ESQUEMÁTICOS (II)
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ESQUEMÁTICOS (III)
29
ESQUEMÁTICOS (IV)
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CIRCUITO IMPRESO

• Placa fotosensible, doble cara
• Ancho de pista de 1mm.

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CIRCUITO IMPRESO (II)
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CIRCUITO IMPRESO (III)
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DISEÑO SOFTWARE
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PROGRAMA DEL PIC16F84

• Diseñado a partir del entorno MPLAB
• IDE (Integrated Development Environment)
• Para las familias PIC16/17 de MICROCHIP
• Bajo Windows 3.1 o superior
• Escrito en lenguaje C (compilador PCM)
• Ocupa el 100 de la memoria de programa y un 51 a
  66 de la memoria RAM de datos

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PROGRAMA DEL PIC16F84 (II)Funciones

• Función main
• Función para el control del conversor A/D
• Función para el control del LCD
• R.A.I. externa
• R.A.I. por desbordamiento de TMR0
• Funciones para reducir líneas de código

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ENSAYOS
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LAZO ABIERTO, TENSIÓN

• Sincronización entre señal de control y
  temporizador
• Retardo computacional

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LAZO ABIERTO, FRECUENCIA

• Ancho de pulso teórico ? useg
• No error en frecuencia de la señal de control
  aunque
  fref máxima 7 kHz.

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LAZO CERRADO
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LAZO CERRADO (II)

• Ancho de pulso teórico ? ancho de pulso real
• Periodo de muestreo ? retardo computacional
• Paso ? retardo computacional (en menor medida).

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APLICACIÓN
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APLICACIÓN
SISTEMA DE CONTROL GENERAL
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LA PLANTA el motor dc
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LA PLANTA (II)Caracterización

• Marca Alecoop
• Modelo Al-1006
• Tipo ANEDS 80180
• Valores nom. de inducido 220 V 2,75 A
• Valores nom. de excitación 220 V 0,7 A
• Velocidad nominal 1500 r.p.m.
• Potencia nominal 0,81 C.V.

EXCITACIÓN INDEPENDIENTE PAR MÁXIMO CONTROL DE
VELOCIDAD Vi
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INTERFAZ DE POTENCIA
INTERFAZ DE POTENCIA
TACÓMETRO
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INTERFAZ DE POTENCIA (II)
47
INTERFAZ DE POTENCIA (III)Esquemáticos
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INTERFAZ DE POTENCIA (IV)Esquemáticos
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INTERFAZ DE POTENCIA (V)Circuito impreso
50
CONCLUSIONES
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CONCLUSIONES

• El sistema funciona según lo esperado (aumento
  fosc)
• Sistema de control abierto
• Modificación total o parcial del algoritmo
• Limitaciones impuestas por la memoria del PIC
• Líneas de futuro desarrollo

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