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EPC Manual de Usuariox

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1. ENCODER AVENA MST MDC MOTOR DC TEMP LO GND OUT L3 L2 L1 Al5 GND TARJETA DAQ 2 Abrir el programa term metro vi Este programa muestra la temperatura medida tanto en un indicador tipo term metro con display digital como en un gr fico tipo Chart 3 Abrir el diagrama de bloques Se ha utilizado un Timed Loop con un per odo de 100ms en lugar de un While Loop para mejorar la temporizaci n cuando se ejecuten programas de control EPC 9 Sep 09 10 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador Tomando en cuenta las especificaciones del sensor se multiplica el voltaje que entrega el sensor por una constante de 100 y se obtiene la temperatura en grados celcius 4 Abrir el vi expreso DAQ Assistant llamado dev1ai5 para desplegar su configuraci n 5 N tese la configuraci n del canal a En tarjetas m s precisas se puede cambiar el rango de O a 1 voltios que transformado a temperatura ser a entre O y 100 grados celcius Esto permitir aprovechar el rango para mayor precisi n de la medici n b La configuraci n del canal es RSE Se podr a utilizar configuraci n Diferencial en cuyo caso habr a que conectar correctamente la se al c El modo de adquisici n es 1 muestra cada vez que corre el programa 1 Sample On Demand d Si se desea cambiar el canal se puede presionar la flecha de configuraci n 6 Cerrar el configurador presionando el bot n de OK 7 Correr el progr
2. amp 2500 3 qe VIANA INTENTARA 8 2000 El 1750 1500 TT 1250 1000 750 500 Ap 0 7 T 22 23 39 22 23 41 22 23 42 22 23 43 22 23 44 22 23 45 22 23 46 22 23 47 Tiempo Velocidad Setpoint A7 Se puede observar que la salida oscila se estabiliza vuelve a oscilar y asi sucesivamente Puede intentarse un nuevo valor de Kc para confirmar una oscilaci n m s evidente Asignar Kc 0 003 Se obtendr una se al similar a la siguiente Se ales 4500 4250 4000 3750 3500 3250 3000 gt gon amp 2500 San ONAN 3 2000 2 1750 1500 1250 1000 750 500 250 4 o T T 1 T T 22 30 08 22 30 10 22 30 11 22 30 12 22 30 13 22 30 14 22 30 15 22 30 16 22 30 16 Tiempo velocidad 27 Setpoint V Se puede observar que la se al var a peri dicamente as que podr a tomarse a ste como el valor de Kc Cr tico as Kcr 0 003 A continuaci n se mide el per odo cr tico Para ello podemos observar la frecuencia cr tica de oscilaci n de la salida Fcr El per odo cr tico Pcr ser el inverso de la frecuencia cr tica Fcr En este caso se tienen aproximadamente 4 9 ciclos por segundo Las herramientas de Zoom del gr fico Se ales pueden ser de mucha utilidad para medir esta frecuencia tal como se muestra a continuaci n EPC 9 Sep 09 40 High Lights
3. 25 00 20 00 15 00 i i iu 23 00 35 23 00 50 23 01 00 23 01 10 23 01 20 23 01 30 23 01 44 Tiempo Puede observarse el rizado t pico en sistemas de control On Off Haciendo un Zoom en la gr fica puede medirse este rizado con mayor precisi n En este caso el rizado es de aproximadamente 0 6 por aumento y 0 2 por defecto dando un total de 0 8 18 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador Temperatura Halo On Off Setpoint LN Temperatura 61 45 H 58 86 r7 Li 1 1 Ly 1 23 01 02 23 01 05 23 01 08 23 01 10 23 01 13 23 01 15 23 01 18 23 01 20 23 01 23 Tiempo 3 Parar el programa presionando el bot n de STOP Esto asegura que al terminar el programa tanto el Hal geno como el Ventilador se apaguen Por lo general los programas de LabVIEW no deben pararse con el bot n de abortar ie disponible en la barra de herramientas 4 Abrir el diagrama de bloques para revisar el programa En general el programa es similar al de la pr ctica T3 Alarma Amplitude and i rend Level 4 i i Measurements eee Historial de Temperatura He in P1 0 P1 1 data a Silatemperatura del EPC es mayor que el Setpoint el Hal geno se apaga Cuando la tempertura es mayor que el Setpoint el Hal geno se enciende b Cuando se presiona el bot n de STOP el Timed Loop termi
4. National Instruments Dealer For Ecuador Tipo de Control Kc Ti seg Se ales 2630 13 2600 2550 2500 2450 2400 Velocidad RPM 2350 2300 2250 2200 2150 2128 48 7 T 1 1 T 1 22 30 12 22 30 13 22 30 14 22 30 15 22 30 16 Tiempo Velocidad 24 Setpoint Fer 4 9 Hz Pcr 1 4 9 0 2 segundos Aplicando la tabla recomendada por el segundo m todo de sintonia de Ziegler Nichols se obtienen los siguientes valores notar que el m todo proporciona Ti y Td en segundos mientras que el controlador PID de LabVIEW especifica sus ganancias Ti y Td en minutos Tipo de Controlador Kc P 0 5 Ke inf 0 Pl 0 45K 1 1 2 Po 0 0 6 Ke 0 5 P 0 125 P VALORES MEDIDOS EXPERIMENTALMENTE Td seg Ti min Td min 0 0015 inf 0 inf 0 0 00135 0 1701 0 0 00283 0 0 0018 0 10 0 03 0 00170 0 00043 EPC 9 Sep 09 Observando la respuesta al escal n podemos considerar al Motor DC del EPC como un sistema de primer orden Por lo tanto podemos aplicar un controlador Pl Asi aplicando un valor de Kc 0 00135 Ti min 0 00283 Td min 0 se obtiene la siguiente se al de respuesta al escal n 41 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador 45004 4250 4 4 4200 war s T xw lt _ 4 4 rn m 270 rT gt 4 E em t P M U ja f T 3 2000 1
5. o J 4 1520 L1 F 2200 L1 7 j 30475 04 23 2 94 30 mew m Store Enviando diferentes valores de escal n pueden observarse que la se al de respuesta sigue correctamente al Setpoint Sefiales 4500 4250 4000 3750 H 3500 t 3250 3000 22750 pl amp 2500 F 2250 3 E 2000 2 1750 1500 1250 1000 H 750 500 1 250 3 mil 0 7 T T 1 23 04 24 23 04 28 23 04 30 23 04 33 23 04 35 23 04 38 23 04 40 23 04 43 23 04 45 Tiempo Velocidad Setpoint Se puede cambiar los valores de Kc y Td para observar diferentes tipos de respuestas Por ejemplo incrementando Kc 0 00210 y estimulando el sistema con un escal n de O a 2000 RPM se obtiene la siguiente respuesta subamortiguada Se ales 4500 4250 4000 3750 3500 3250 3000 22750 H 2500 3B 2250 3 8 2000 2 1750 1500 1250 1000 H 750 500 250 e 23 12 05 23 12 06 23 12 07 23 12 08 23 12 09 23 12 10 23 12 10 Tiempo Velocidad Setpoint A EPC 9 Sep 09 42 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador Por otro lado reduciendo Kc 0 0005 y estimul
6. National Instruments Dealer For Ecuador Adicionalmente el panel frontal dispone de dos controles tipo Switch uno para comandar el Hal geno y otro para comandar el ventilador m 224000 MIN 220020 12003 23004 220038 230090 2241 03 Tompo sissu d ag gt ux aims 3 Correr el programa Operar sobre los controles del Hal geno y del Ventilador para observar el comportamiento de la temperatura dentro del EPC SY Nota Importante La temperatura se eleva r pidamente puede llegar de 30 a 100 celcius en aproximadamente un minuto Para evitar dafios tanto en personas como en el equipo se recomienda no mantener la temperatura por encima de 70 celcius por m s de dos minutos Recordar que para estas pr cticas es necesario mantener la tapa colocada y asegurada debidamente y por ninguna raz n entrar en contacto directo con el bombillo Hal geno 4 El programa incluye una alarma que se despliega en caso de sobrepasar los 70 celcius pero no provee de control autom tico para bajarla Es necesario apagar manualmente el Hal geno para bajar la temperatura 5 Coneste programa se puede observar la curva caracter stica tipo exponencial de la respuesta al escal n unitario de un sistema de primer orden como lo es este sistema t rmico La respuesta no es exactamente exponencial debido a que el bombillo Hal geno no es un calefactor perfecto EPC 9 Sep 09 15 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador Temperatura
7. Para desarrollar las pr cticas se necesita e Requerimientos de Hardware Entrenador de Planta de Control EPC O O O Fuente de poder AC DC de 12V 1200Ma Cable de conexi n para bombillo hal geno de 110 220 VAC 50 60Hz Tarjeta de adquisici n de datos gen rica de National Instruments ejemplo DAQ USB 6009 con las siguientes caracter sticas m nimas 4 salidas digitales tipo TTL 1 entrada anal gica de 14 bits 10V 40KS s soporte de adquisici n de formas de onda de corriente alterna N Samples y de corriente continua 1 salida anal gica de 12 bits 100 S s 0 5V 1 entrada de contadores de 5MHz En el cap tulo Especificaciones se presentan las especificaciones completas sugeridas Destornillador peque o Computador con Windows XP Vista e Requerimientos de Software o LabVIEW 8 6 o superior o Toolkit de control PID o Recomendado Toolkit de dise o e identificaci n de sistemas de control e Prerrequisitos o Conocimientos de programaci n en LabVIEW fundamental consulte con National Instruments para conocer sobre las opciones de capacitaci n Conocimientos b sicos de sistemas de adquisici n de datos y sensores Para las pr cticas de control conocimientos b sicos de teor a de control moderno Diagrama Esquem tico Y Conexiones B sicas NNOTA IMPORTANTE Antes de conectar una fuente de poder al equipo lea completamente esta secci n del manual pues dependiendo del equipo de control que es
8. 2200 2 2000 1800 1600 B 1400 A 1200 1000 800 600 400 200 oo 0 5 1 0 1 5 2 0 25 3 0 35 4 0 45 50 Voltaje 4 Abrir el diagrama de bloques para analizar el algoritmo El Voltar We Velocidad a La secci n del primer Shift Register contando desde la parte superior del programa incrementa progresivamente el valor de Voltaje de salida al Motor DC desde cero hasta 5V en saltos de 0 01 V b La secci n de adquisici n de datos y determinaci n de la velocidad es similar a la utilizada en la Pr ctica M2 Se al de Encoder Forma Anal gica c La secci n del segundo y tercer Shift Register crean los arreglos de valores X Voltaje y Y Velocidad para ingresarlos al gr fico tipo XY Voltaje Vs Velocidad 5 Cerrar el programa sin hacer cambios EPC 9 Sep 09 35 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador Practica M5 Control PID de Velocidad de Motor DC En esta pr ctica se utilizar n como bases las pr cticas anteriores para obtener un control PID de la velocidad del Motor DC En muchos sistemas en los que es necesario controlar una variable no es posible modelar matem ticamente la planta debido a la falta de especificaciones Tal es el caso del Motor DC del EPC Puesto que no se tienen especificaciones del fabricante sobre la resistencia de armadura inductancia a
9. 41 67 ns 24 MHz timebase Timing accuracy sees 100 ppm of actual sample rate Input Impedance essseeeeeeeneee 144 k Trigget SOUFrce nre ers tend etaa Software or external digital trigger System NOISE aote tt 0 3 LSBrms 10 V range Analog Output Absolute accuracy no load 7 mV typical 36 4 mV maximum at full scale Number of channels sess 2 TY Pe of DAC errat i tete ei Successive approximation DAC resolution snou r a 12 bits Maximum update Fate ocoooooocccccconnocnccnnnonananonos 150 Hz software timed OUTPUT aN Be diia iaa io iden Oto 5V Output impedance sese 50 Output current drive oooooocccccccconnonnnnnnnnnnnana nono 5 mA Power on state ccccnnonnoccncncnnnnnnnannccnnnnnaranaconan na OV Slew rate nn O eke naka 1 V us Short circuit current 0 0 eee ee eeeeeeeeneeeeeeneeeeeeee 50 mA Counter Number of counters coccooccconccconccconnnonnncnnnaninnnnnno 1 Resol tion rrr eren RR AE 32 bits Counter measurements esee Edge counting falling edge Pull up Resistor eese 4 7 k to 5V EPC 9 Sep 09 63 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador Maximum input frequency ueee 5 MHz Minimum high pulse width 100 ns Minimum low pulse width 100 ns Input high voltage ccc
10. Conectar la fuente de poder del EPC ENTRENADOR DE PLANTA MOTOR DC MVE ENCODER AS KENNUMESBNEUNESPE in cNDESUM MST MDC o TEMP IN NO e NC P1 3 P1 2 P1 1 P1 0 GND TARJETA DAQ 2 Abrirel programa secuencia manual vi El panel frontal presenta los siguientes objetos a Un arreglo de controles boleanos tipo bot n L neas env a linea por linea se ales de TRUE o FALSE al Stepper Cuando estas l neas se activan o desactivan se puede observar el estado en los Leds de L neas de Stepper b Un bot n de STOP que detiene el programa Es importante detener el programa utilizando este bot n y no el bot n de abortar 2 de la barra de herramientas porque asi se asegura que al parar el programa se desactiven todas las lineas del Stepper pues se env a un valor de FALSE a todas las l neas digitales EPC 9 Sep 09 45 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador Ep AICA a T 2 O its 3 Correr el programa a Notar la posici n actual del Stepper Si se desea se puede remover la tapa de acr lico transparente para colocar manualmente el disco en una posici n referencial clara por ejemplo apuntando al Encoder b Activar solamente la l nea LO y observar el movimiento del disco Desactivar la l nea LO y activar la l nea L1 El disco se habr movido 7 5 d Desactivar la l nea L1 y activar la l nea L2 Nuevamente el disco se habr movido 7 5 un total de 15
11. DAQ a la referencia GND del EPC Todas las referencias GND de la tarjeta DAQ est n conectadas internamente en el modelo USB 6009 y similares igualmente todas las referencias GND del EPC est n conectadas internamente En este ejemplo se utiliza el GND de la secci n de temperatura c Conectar la fuente de poder del EPC ENTRENADOR DE PLANTA E o DC VI ENCODER ISO um L3 L2 L1 Lo GND OUT MST MDC IN NO C NC P1 3 P1 2 P1 1 P1 0 GND TARJETA DAQ 2 Abrirel programa control posici n vi El panel frontal presenta los siguientes objetos a Un control num rico tipo Slide Posici n Deseada grad para especificar la posici n angular en grados a la cual debe apuntar el disco del Stepper Incluye un control tipo num rico para colocar valores exactos b Un control num rico Tiempo Entre Pasos ms para especificar cu ntos milisegundos debe esperar el programa antes de realizar el siguiente paso c Un indicador num rico tipo Slide Posici n Actual grad que especifica la posici n angular en grados a la que est apuntando en determinado momento el disco del Stepper d Un bot n de STOP que detiene el programa Es importante detener el programa utilizando este bot n y no el bot n de abortar 2 de la barra de herramientas porque asi se asegura que al parar el programa se desactiven todas las lineas del Stepper pues se env a un valor de FALSE a todas las l neas digitales EPC 9 Sep 09 47 High
12. Lights National Instruments Dealer For Ecuador entre ponketa A D bP ee feet Goede Ih pde de O de 3 Correr el programa a Notar la posici n actual del Stepper Si se desea se puede remover la tapa de acr lico transparente para colocar manualmente el disco en una posici n referencial clara por ejemplo apuntando al Encoder Seleccionar un Tiempo Entre Pasos de 100 ms Introducir un valor de Posici n Deseada de 180 e inmediatamente notar el movimiento del disco del Stepper y del indicador num rico Posici n Actual Luego de cada paso el programa esperar 100 ms antes de dar el siguiente Tambi n puede notarse la secuencia de encendido de las l neas observando los LEDs de L neas de Stepper en la tarjeta electr nica del EPC Utilizar el desplazador za del control tipo Slide Posici n Deseada para cambiar la posici n utilizando el rat n Notar el movimiento del disco del Stepper as como del indicador Posici n Actual y el encendido de los LEDs de L neas del Stepper Cambiar el Tiempo Entre Pasos a 10 ms y repetir los pasos c y d Introducir diferentes valores en Posici n Deseada como por ejemplo un valor de 3600 que equivale a 10 revoluciones completas Comprobar la precisi n del movimiento Cambiar el Tiempo Entre Pasos a O ms y repetir los pasos c y d Introducir nuevamente diferentes valores en Posici n Deseada como por ejemplo un valor de 3600 que equivale a 10 revoluciones completas Comprobar la pre
13. National Instruments Dealer For Ecuador Pr ctica M3 Se al de Encoder Forma de Contador Digital En esta practica se adquirira la sefial del encoder para analizarla en forma de tren de pulsos y se medira la cantidad de pulsos por iteraci n para determinar la velocidad del motor 1 Realizar las siguientes conexiones entre el EPC y la tarjeta DAQ a Conectar una salida anal gica de la tarjeta DAQ a la entrada de control del Motor DC MOTOR DC IN En este ejemplo se utiliza la salida anal gica n mero cero AOO de la tarjeta instalada como Device 1 b Conectar la referencia GND de la tarjeta DAQ a la referencia GND del EPC Todas las referencias GND de la tarjeta DAQ est n conectadas internamente en el modelo USB 6009 y similares igualmente todas las referencias GND del EPC est n conectadas internamente c Conectar la salida del encoder del Motor DC del EPC llamada ENCODER MDC a la entrada de contadores de la tarjeta DAQ En este ejemplo se utiliza el contador n mero cero cuyo terminal en la tarjeta DAQ est identificado como PFIO programmable function input 0 d Conectar la fuente de poder del EPC ENTRENADOR DE PLANTA MOTOR DC MEVA ENCODER MSN o TEMP kE in cNbDESUM VAMMA GND IN IN NO C NC AO0 GND TARJETA DAQ 2 Abrir el programa medici n contador velocidad vi El panel frontal presenta los siguientes controles e indicadores a El control num rico tipo Slide Voltaje
14. bombillo dicroico DIMENSIONES F SICAS Ancho 19cm x Alto 9 5cm x Profundidad 13cm EPC 9 Sep 09 62 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador Especificaciones Minimas Del Sistema DAQ Caracter sticas M nimas del Sistema de Adquisici n de Datos tomadas de la hoja de especificaciones de la tarjeta DAQ USB 6009 de National Instruments Digital I O Number of chamnelS ocoooccnnoccncnoncnonocnnccononanos 12 total 8 PO lt 0 7 gt 4 P1 lt 0 3 gt Direction control esee Each channel individually programmable as input or output Output driver type USB 6008 niet Betis o ettet Open drain USB36009 1 5 ie oreet co restet sein Each channel individually programmable as push pull or open drain Compatibility ccoo eret ene CMOS TTL LVTTL Internal pull up resistor ssss 4 7 k to 5 V Poweron state cioe d s Input high impedance Absolute maximum voltage range 0 5 to 45 8 V Analog Input Input range single ended 10V ADC Resolution bits 14 bits differential Input range differential ocococcnccnoonnconnnos 20 10 5 4 2 5 2 1 25 1 V Maximum working voltage 10 V Overvoltage protectiON ccoonoocccnccnnononnnnnnnnnno 35V FIFO b ffer sizeren eer ee 512B Timing resolution essere
15. cticas se utiliza un voltaje de control m ximo de 5V El EPC incluye un amplificador electr nico lineal que permite ampliar el voltaje de control de un m ximo de 5V a un m ximo de 12V adem s de entregar la corriente necesaria para el funcionamiento del Motor DC Se sugiere seguir las pr cticas en el orden que est n expuestas pues est n organizadas en complejidad progresiva Se pueden utilizar los programas entregados pero se sugiere escribir los programas desde el inicio para obtener un mayor entendimiento del funcionamiento incrementar la experiencia de desarrollo y generar ideas para mejorarlos e implementar nuevas caracter sticas EPC 9 Sep 09 25 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador Practica M1 Control Manual de Velocidad de Motor DC En esta pr ctica se utilizar un control num rico en el Panel Frontal para controlar el voltaje de alimentaci n del Motor DC y as controlar manualmente la velocidad 1 Realizar las siguientes conexiones entre el EPC y la tarjeta DAQ a Conectar una salida anal gica de la tarjeta DAQ a la entrada de control del Motor DC MOTOR DC IN En este ejemplo se utiliza la salida anal gica n mero cero AOO de la tarjeta instalada como Device 1 b Conectar la referencia GND de la tarjeta DAQ a la referencia GND del EPC Todas las referencias GND de la tarjeta DAQ est n conectadas internamente en el modelo USB 6009 y similares igualmente todas las referencias GND del EPC
16. de estos LEDs se encienden al conectar la tarjeta DAQ las bobinas estar n energizadas y el Stepper se calentar considerablemente si no se desactivan dentro de pocos minutos provocando da os al equipo e incluso podr a provocar leves quemaduras en la piel e El ventilador funciona con l gica inversa es decir cuando se env a una se al FALSE el ventilador se enciende e En caso de que se requiera abrir la tapa de acr lico transparente que protege el EPC se deben girar las cuatro Llaves de Giro a la posici n de apertura es decir 180 grados en sentido contrario al giro de las manecillas del reloj Estas llaves no son tipo tornillo por lo tanto es necesario no forzar el giro de las mismas EPC 9 Sep 09 8 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador Capitulo II Medici n y Control de Temperatura El EPC incluye un bombillo hal geno que produce calor cuando se enciende Este elemento simula un dispositivo de calentamiento tipo On Off como puede ser una niquelina o una v lvula todo nada Un sensor de temperatura convierte la se al de calor en una se al de voltaje seg n la siguiente ecuaci n C Vx100 Donde C es la temperatura en grados celcius V es el voltaje que entrega el sensor de temperatura 100 es una constante num rica Un ventilador instalado frente al hal geno permite sacar el aire caliente del EPC introduciendo tambi n una perturbaci n en el sistema t rmico Estas pr cticas deben ser
17. en el EPC o en la tarjeta DAQ o nombres de controles o indicadores en un programa EPC 9 Sep 09 3 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador Contenido Capitulo Is Introduccion sete ie A teret AS 5 Qu Se Necesita P ra Erapezar eei E RR RERO RD TOREM 6 Diagrama Esquem tico Y Conexiones B sicas ocoooconcouuoononnnonnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnannn ono nono nn nn non nro nn nn nano nnnanons 6 Cap tulo Il Medici n y Control de Temperatura coonconccouoonnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnncnnnnanannn nennen nennen nn n nn nono nnnanoss 9 Pr ctica T1 Medici n de Temperatura cconncnncnucuunonooonnnnnnnnnnnnnnnnnononnnnnnnnnnnnnnnn non nnnnn nono nn nnnnnnnonnnananinoss 10 Practica T2 Filtrado de Se al de Temperatura ooooooooooooncccnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnanan nono nn no nono nnnononnnonnnnnnnnnnss 12 Pr ctica T3 Control de Temperatura Manual sees eene eene nnn nro nono nnnnnnnanoss 14 Pr ctica T4 Control de Temperatura On Off ccccccccccesessssecececessseseeceesesesesseeeecesesseesseceseeesensseeeens 18 Pr ctica T5 Control de Temperatura PID mediante PWM sss nnns 20 Capitulo Ill Medici n y Control de Velocidad ccccccsssssscccsecceeccceccecceecsssesseeeseeeeseeeeseeasaeaaaaaaaaaeeeeeees 25 Pr ctica M1 Control Manual de Velocidad de Motor DC sees 26 Pr ctica M2 Se al de Encoder Forma ANal giCA ooooocconccnncnnnnnnnannnnn
18. env a un valor de cero a la salida anal gica para parar el motor cuando se detenga el programa 6 Cerrar el programa sin hacer cambios EPC 9 Sep 09 27 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador Pr ctica M2 Se al de Encoder Forma Anal gica En esta pr ctica se adquirir la se al de salida del encoder del Motor DC para analizarla en forma anal gica Adem s se medir la frecuencia para determinar la velocidad del motor 1 Realizar las siguientes conexiones entre el EPC y la tarjeta DAQ a Conectar una salida anal gica de la tarjeta DAQ a la entrada de control del Motor DC MOTOR DC IN En este ejemplo se utiliza la salida anal gica n mero cero AOO de la tarjeta instalada como Device 1 b Conectar la referencia GND de la tarjeta DAQ a la referencia GND del EPC Todas las referencias GND de la tarjeta DAQ est n conectadas internamente en el modelo USB 6009 y similares igualmente todas las referencias GND del EPC est n conectadas internamente c Conectar la salida del encoder del Motor DC del EPC llamada ENCODER MDC a una entrada anal gica de la tarjeta DAQ En este ejemplo se utiliza la entrada anal gica n mero cinco Al5 en conexi n tipo RSE d Conectar la fuente de poder del EPC ENTRENADOR DE PLANTA MOTOR DC MEVA ENCODER MENEN o TEMP ee ON GND ei MSAMA CND IN IN NO T C NC AO0 GND TARJETA DAQ 2 Abrir el programa medici n anal gica veloci
19. poder de 110 220 VAC para quitar la alimentaci n al Hal geno Tambi n puede activar la l nea de control del Hal geno desde un programa de LabVIEW o desde el utilitario de la tarjeta DAQ Measurement And Automation Explorer EPC 9 Sep 09 7 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador m e El Rel funciona con l gica inversa es decir cuando se env a un FALSE a la l nea del Rel ste conmutar el terminal com n C con el terminal normalmente abierto NO por sus siglas en ingl s Normally Open e Las bobinas del Motor Stepper Motor Paso a Paso LO L1 L2 L3 tienen l gica directa es decir cuando se env a una se al TRUE a una l nea del Stepper la bobina correspondiente se activa Si al conectar la tarjeta DAQ se enciende uno o m s de los LEDs de l neas del Stepper desconecte inmediatamente la Fuente de Poder de 12VDC env e un FALSE a todas las l neas digitales de la tarjeta DAQ desde el utilitario de la tarjeta DAQ Measurement and Automation Explorer tal como muestra la figura en este caso se asume que se han conectado las cuatro l neas del puerto P1 de la tarjeta DAQ a las l neas del Stepper Fest Panels NI LISB 6009 Devi Ansoginod Ansiog Output Dyed WO Carin 1 0 1 Sedert Purt Port Moree porti 2 Sefect Direction Port f rw Direction i NOTA IMPORTANTE Cuando se activan las bobinas del Stepper los LEDs de L neas de Stepper se encienden Si uno o m s
20. que en el caso anterior 20 Tambi n se puede observar que el error es menor que en control On Off EPC 9 Sep 09 23 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador Los graficos mostrados en este manual pueden diferir de los obtenidos experimentalmente en las practicas dependiendo de las variaciones de la temperatura ambiental rafagas de aire que ingresen por las ranuras del ventilador a n cuando ste est apagado tiempo de vida del Hal geno etc De esta forma se han desarrollado pr cticas de instrumentaci n y control de sistemas t rmicos El equipo puede tambi n utilizarse conjuntamente con el Tooklit de Identificaci n de Sistemas de LabVIEW para modelar matem ticamente el sistema t rmico y el Tooklit de Dise o de Sistemas de Control para dise ar un controlador m s eficiente EPC 9 Sep 09 24 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador Cap tulo III Medici n y Control de Velocidad El EPC incluye un motor de corriente continua Motor DC en cuyo eje est acoplado un encoder de 36 pulsos por revoluci n para medir la velocidad El motor es controlado por una se al de voltaje DC que puede variar entre O y 5 voltios La salida del encoder es una se al pulsante En estas pr cticas se utilizar n programas para producir la se al de control de corriente continua desde la tarjeta DAQ T picamente estas tarjetas soportan se ales de hasta 10V y de baja corriente usualmente por debajo de los 5mA En estas pr
21. realizadas estrictamente seg n las instrucciones pues de lo contrario las temperaturas generadas podr an da ar el equipo e incluso provocar quemaduras en la piel si entra en contacto directo con el bombillo Hal geno Por lo tanto se debe utilizar la tapa protectora de acr lico transparente debidamente asegurada y cuidar de no sobrepasar los 70 grados celcius de temperatura durante m s de 2 minutos EPC 9 Sep 09 9 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador Practica T1 Medici n de Temperatura En esta practica se medira la temperatura interna del EPC mediante el sensor de temperatura integrado 1 Realizar las siguientes conexiones entre el EPC y la tarjeta DAQ a Conectar la salida del sensor de temperatura del EPC TEMP OUT a la entrada anal gica de la tarjeta DAQ En este manual se asume que se est utilizando el canal de entrada anal gica n mero 5 en configuraci n RSE con un rango de 0 5 V para medir la se al del sensor de modo que el conector de la tarjeta DAQ ser el Al5 Se puede utilizar cualquier otro canal ya sea en configuraci n RSE o Diferencial En caso de tener dudas sobre sistemas de adquisici n de datos consulte a National Instruments a cerca de las opciones de capacitaci n b Conecte la salida de referencia GND del EPC al GND de la tarjeta DAQ Todos los terminales GND del EPC son comunes al igual que todos los terminales GND de la tarjeta DAQ USB 6009 c Conectar la fuente de poder al EPC
22. Cuando se activan las bobinas del Stepper los LEDs de L neas de Stepper se encienden Si uno o m s de estos LEDs se encienden al conectar la tarjeta DAQ las bobinas estar n energizadas y el Stepper se calentar considerablemente si no se desactivan dentro de pocos minutos pudiendo provocar da os al equipo e incluso leves quemaduras en la piel EPC 9 Sep 09 44 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador Practica S1 Secuencia de Encendido Manual En esta pr ctica se utilizar n cuatro controles boleanos para encender manualmente cada las bobinas del Stepper mediante cuatro l neas digitales de la tarjeta DAQ En estos ejemplos se utilizan las cuatro primeras l neas digitales del puerto cero de la tarjeta DAQ P1 0 P1 1 P1 2 y P1 3 1 Realizar las siguientes conexiones entre el EPC y la tarjeta DAQ a Conectar las l neas LO L1 L2 y L3 del Stepper en el EPC a las l neas P1 0 P1 1 P1 2 y P1 3 de la tarjeta DAQ respectivamente Recordar que si en este punto una o m s l neas del Stepper se encienden indicar n que las bobinas est n activadas provocando calentamiento y posibles da os al equipo si esta situaci n se mantiene durante algunos minutos b Conectar la referencia GND de la tarjeta DAQ a la referencia GND del EPC Todas las referencias GND de la tarjeta DAQ est n conectadas internamente en el modelo USB 6009 y similares igualmente todas las referencias GND del EPC est n conectadas internamente c
23. ENTRENADOR DE PLANTA DE CONTROL 4 E PC MANUAL DE USUARIO Planta Electr nica Para Entrenamiento De Sistemas de Instrumentaci n y Control EPC 9 Sep 09 1 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador High Lights Distribuidor de National Instruments para Ecuador Av Paucarbamba 1 160 y Manuel J Calle Tel 593 7 288 2288 Fax 593 7 281 7800 www highlights com ec info highlights com ec Cuenca Ecuador EPC 9 Sep 09 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador Convenciones Este manual utiliza las siguientes convenciones Identifica navegaci n por men s de programas Por ejemplo la secuencia File Page Setup Options le dirige a usted al men File luego al tem Page Setup luego al tem Options Este icono denota atenci n especial indicando que se debe tener precauci n en seguir las indicaciones o sugerencias para evitar da os personales y o al equipo monospace Texto escrito en este formato indica caracteres que deben ser ingresados en un programa Tambi n denota una direcci n en el disco duro nombre de un archivo o programa o nombre de un SubVI Finalmente indica comandos o valores de controles por ejemplo una l nea digital puede estar en estado TRUE o FALSE o un control num rico puede estar en el valor de 30 5 cursiva Texto escrito en este formato indica nfasis en las instrucciones Negrita Texto escrito en este formato indica nombres de conectores
24. Halo On Off Temperatura Vent On Off ea el 90 00 E SR A Temperatura 1 1 1 1 1 1 1 1 22 31 10 22 32 00 22 32 30 22 33 00 22 33 30 22 34 00 22 34 48 Tiempo 6 Pararel programa presionando el bot n de STOP Esto asegura que al terminar el programa tanto el Hal geno como el Ventilador se apaguen Por lo general los programas de LabVIEW no deben pararse con el bot n de abortar ie disponible en la barra de herramientas 7 Abrir el diagrama de bloques para revisar el c digo del programa DO m 1 0 Ms XL TE ion SS ee ESA m a El DAQ Assistant de salidas digitales escribe a las l neas desde las cuales se controla el Hal geno y el Ventilador Debido a que estos dispositivos operan con l gica inversa la inversi n de la l nea se hace dentro del DAQ Assistant EPC 9 Sep 09 16 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador Adi Caria Hennes Qani Trggemrg Aena Tv b El nodo de propiedad hace que la alarma se despliegue y parpadee solamente cuando la temperatura sea mayor a 70 C c Elestado del control del Hal geno y del Ventilador se multiplican por la temperatura y se env an a graficar en la Chart para poder apreciar el tiempo en que estas l neas se activan y desactivan 8 Cerrar el programa sin hacer cambios asegur ndose que tanto el Hal geno como el Ventilador queden apagados EPC 9 Sep 09 17 High Lights Nation
25. ID el sistema es estable pero oscila considerablemente tendiendo a estabilizarse en el setpoint en este caso 60 C Variables del Proceso 65 00 64 00 Temperatura ce e e e Lu li 1 1 I I I I 17 17 14 17 17 40 17 18 00 17 18 20 17 18 40 17 19 00 17 19 20 17 19 40 17 20 05 Tiempo Temperatura Setpoint 8 Para observar el efecto de usar otras Ganancias PID es necesario antes reducir la temperatura a valores m s cercanos que la temperatura ambiente EPC 9 Sep 09 21 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador a Colocar el Setpoint a 20 C y encender el ventilador hasta que la temperatura baje al menos a unos 40 C b Una vez que la temperatura se acerque a estos valores apagar el ventilador Es posible que la temperatura tienda a subir ligeramente por el calentamiento del Hal geno y del EPC en general 9 Borrar la gr fica anterior haciendo click con el bot n secundario del rat n sobre la gr fica Variables del Proceso y seleccionando en el men desplegable la opci n Clear Chart 10 Cambiar las ganancias PID a los siguientes valores Par metro Valor 0 1 1000 00 0 11 Cambiar el Setpoint nuevamente a 60 C 12 Observar la respuesta del sistema Variables del Proceso 65 00 64 00 Temperatura c o e e I 59 00 58 00 57 00 56 00 a wot LL tf 17 07 33 17 08 20 17 09 10 17 10 00 17 10 50 17 m 40 17 12 30 17 13 20 un 14 30 Tiemp
26. a de tener una se al de estas caracter sticas es que el rango de voltaje de la tarjeta se desperdicia en toda la zona en que no existe se al Por esta raz n es necesario utilizar una tarjeta con acoplamiento AC DC y alta resoluci n en aplicaciones profesionales o de alto desempe o En estas pr cticas se corregir esta componente DC mediante software Presionar la tecla 5 Congelar la imagen para analizarla En el gr fico Espectro de Frecuencia se podr n observar dos componentes de arm nicos el principal en 1336 Hz y una m s baja en 770 Hz Espectro de Frecuencia Amplitud I I I I I 600 00 1000 1200 1400 1600 1800 2000 Tiempo Descongelar la imagen presionando nuevamente sobre el bot n Congelar Las gr ficas deben mostrar nuevamente en tiempo real la se al adquirida Presionar la tecla 2 del teclado del tel fono y adquirir el sonido que produce Cuando se tenga una se al clara presionar el bot n Congelar para que la imagen no se pierda al soltar la tecla En el gr fico Espectro de Frecuencia se podr n observar dos componentes de arm nicos el principal en 1336 Hz y una m s baja en 697 Hz 53 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador Espectro de Frecuencia 0 001 7 0 0001 1E 5 i 1E 6 1E 7 Amplitud 1E 8 1E 8 1E 10 1E 11 1E 127T 1 1 1 1 1 1 1 600 600 1000 1200 1400 1600 1800 2000 Tiempo i Repetir el an lisi
27. a detectado presionado e El control num rico Umbral define el valor sobre el cual ser n considerados los tonos Esto permite que al detectar ruido de baja amplitud ste no sea considerado en las mediciones El valor predeterminado es 1E 8 pero puede ser cambiado para teclados con volumen m s bajo f El bot n Congelar permite congelar las im genes para hacer los an lisis sin necesidad de parar el programa g El bot n STOP termina la ejecuci n del programa EPC 9 Sep 09 56 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador detector dtmf vi Edt yew Project Operate Tools Window Help Be in i i S Ai f n TWIN JUN au m Amplitud afu Wy ji n i N VW E ja 2 151998 6 Tiempo 3 Correr el programa a Acercar el aud fono del tel fono al micr fono del EPC y presionar una tecla b Observar la forma de la onda el espectro de frecuencia y el indicador Tecla para confirmar que se ha detectado la tecla presionada c En caso de no detectarse acercar m s el tel fono al micr fono 4 Parar el programa presionando el bot n STOP 5 Abrir el diagrama de bloques para analizar el algoritmo Congela 5 Hs www False Espectro de Frecuencia h o Default vP a Puesto que la se al original tiene una componente de corriente continua se resta la se al original menos el valor DC para eliminarla EPC 9 Sep 09 57 High Li
28. aje Activo aprender por medio del desarrollo de proyectos pr cticos que aporta significativamente al aprendizaje que usando exclusivamente medios te ricos tales como libros de texto dictados y resoluci n de ejercicios Finalmente el EPC es una herramienta dise ada para maximizar el aprendizaje de LabVIEW y adquisici n de datos al proporcionar plantas f sicas reales que funcionan con se ales t picas Los experimentos que contiene el EPC son los siguientes e Control de Temperatura e Control de Velocidad de Motor DC e Control de Posici n de Motor Stepper e Analisis de Sonido adquisici n y an lisis de se ales AC en dominio del tiempo y de la frecuencia e Rel de Prop sito General Cada uno de estas pr cticas incluye una breve descripci n del hardware y uno o m s programas de aplicaci n desarrollados en LabVIEW ordenados por cap tulos en el software que acompa a este manual Estos programas se presentan con el c digo abierto de forma que puedan ser utilizados como base para programas m s complicados o como casos de estudio EPC 9 Sep 09 5 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador Generalmente cada pr ctica se basa en las pr cticas anteriores de ese cap tulo Se pueden utilizar los programas provistos con el ECP pero se recomienda desarrollar los programas desde cero para maximizar el aprendizaje y ampliar las experiencias conceptos e ideas de nuevas pr cticas Qu Se Necesita Para Empezar
29. al Instruments Dealer For Ecuador Practica T4 Control de Temperatura On Off En esta pr ctica se realizar un control de temperatura tipo On Off Encendido Apagado utilizando el bombillo Hal geno como actuador y el sensor de temperatura para medir la variable controlada 1 Las conexiones son las mismas que en la pr ctica T3 2 Abrir y correr el programa control temp on off vi a b C h EPC 9 Sep 09 El panel frontal muestra la temperatura del EPC en un indicador tipo Term metro El operador debe seleccionar la temperatura deseada en el control Setpoint Si la temperatura del EPC est por debajo del Setpoint el Hal geno se enciende autom ticamente Cuando la tempertura supera el Setpoint el Hal geno se apaga autom ticamente Un indicador boleano Halo indica el estado del Hal geno La gr fica tipo Chart Historial de Temperatura muestra el valor de Temperatura el Setpoint y el estado del Hal geno Adicionalmente el panel frontal presenta un control boleano tipo switch Ventilador para controlar el ventilador y acelerar el proceso de enfriado o introducir una perturbaci n En la siguiente gr fica se presenta un ejemplo de control con tres niveles de Setpoint diferentes Temperatura AV Halo On Off EEE Temperatura Setpoint AN 75 00 7 70 00 65 00 60 00 55 00 t S 50 00 i 45 00 40 00 il 35 00 30 00
30. al escal n y bajo el cual la salida sea estable en respuesta al escal n Se recomienda empezar por la unidad y a continuaci n ir en incrementos o decrementos de potencias de 10 hasta encontrar Kcr Para crear la funci n escal n se puede colocar el valor de Setpoint en O borrar la gr fica tipo Chart correr el programa y ingresar un valor de 3000 en Setpoint y observar la respuesta En el siguiente ejemplo se muestra un procedimiento sugerido YN A N Los Motores de diferentes EPC podr an tener diferentes especificaciones Por lo tanto los valores del siguiente ejemplo pueden diferir de los valores experimentales obtenidos con un EPC diferente 37 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador Asignar Kc 1 Se obtendr una se al similar a la siguiente Se ales 4500 4250 4000 3750 3250 3000 22750 amp 2500 F 2250 4 8 2000 2 1750 1500 1250 1000 750 500 AE 0 7 T T 22 12 47 22 12 49 22 12 50 22 12 51 22 12 52 22 12 53 22 12 54 22 12 55 22 12 56 22 12 57 Tiempo Mig MCC wy 1 Velocidad 4 1 Setpoint Como se puede observar la salida var a peri dicamente as que se debe decrecer en una potencia de 10 para confirmar si la se al a n var a peri dicamente Asignar Kc 0 1 Se obtendr una se al similar a la siguiente Se a
31. ama Confirmar que la temperatura medida est acorde con la temperatura ambiente dentro del EPC 8 Notar que la se al de temperatura tiene una cantidad de ruido considerable en este caso de m s de un 1 celcius 9 Parar el programa utilizando el bot n de STOP 10 Cerrar el programa sin hacer cambios EPC 9 Sep 09 11 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador Practica T2 Filtrado de Se al de Temperatura En esta pr ctica se corregira el problema del ruido de lectura de temperatura de la pr ctica anterior utilizando la t cnica de promediaci n Se tomar n 1000 muestras a una velocidad de 40 000 muestras por segundo y se promediar n para obtener una medici n m s precisa y libre de ruido 1 Mantener las conexiones realizadas en el punto 1 de la pr ctica anterior 2 Abrir el programa term metro filtrado vi El panel frontal es similar al programa de la pr ctica anterior fe p p mec Quee Dude Wd ee 3 Abrir el diagrama de bloques Este programa es similar al anterior con la diferencia de que en la adquisici n de datos se toman varias muestras de voltaje y luego se promedian Esta sencilla t cnica reduce el ruido en gran medida 4 Abrir el vi expreso DAQ Assistant llamado devlai5 para desplegar su configuraci n EPC 9 Sep 09 12 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador 5 N tese la configuraci n del canal Es similar a la pr ctica anterior con la diferencia de que
32. ando el sistema con un escal n de O a 2000 RPM se obtiene la siguiente respuesta sobreamortiguada Se ales 4500 4250 4000 3750 3500 3250 3000 22750 f amp 2500 F 2250 3 3 2000 gt 1750 1500 1250 1000 750 500 250 i H 07r T T 23 14 03 23 14 05 23 14 06 23 14 07 23 14 08 23 14 09 23 14 09 Tiempo Velocidad Setpoint 4 Abrir el diagrama de bloques para analizar el algoritmo devi ai5 Measurements data gt Signals Amplitude La secci n de adquisici n de datos y medici n de velocidad analizando la se al del Encoder como anal gica es similar al utilizado en la pr ctica M2 En el diagrama de bloques puede observarse el cono de PID el cual como entradas se encuentran el Setpoint la variable del proceso Velocidad y las Ganancias PID Adem s se especifica el rango de salida Puesto que el sistema presentaba una discontinuidad en 0 5 en la cual la velocidad aumentaba en forma de escal n se ha tomado el rango m nimo de salida como 0 6 V La salida es el voltaje el cual se env a a la salida anal gica de la tarjeta DAQ que es la que alimenta al Motor DC 5 Cerrar el programa sin hacer cambios EPC 9 Sep 09 43 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador Capitulo IV Control de Posicion El EPC incluye un motor de pasos
33. c Conectar una segunda salida digital tipo TTL de la tarjeta DAQ por ejemplo P1 1 a la entrada de control del ventilador VENTILADOR IN d Conectar la salida del sensor de temperatura TEMP OUT a una entrada anal gica de la tarjeta DAQ por ejemplo AI5 e Conectar una referencia GND del EPC a una referencia GND de la tarjeta DAQ Todos los terminales GND del EPC son comunes al igual que todos los terminales GND de una tarjeta DAQ USB 6009 ENTRENADOR DE PLANTA MOTOR DC MVE ENCODER AVENA yj EMANAN O cND EUM wl Ped CND IN MESSEN Al5 GND TARJETA DAQ f Conectar la fuente de poder del EPC y el cable de alimentaci n del bombillo hal geno a la toma de poder S Si el bombillo se enciende inmediatamente desconecte solamente el cable de alimentaci n del bombillo hal geno de 110 220 VAC para evitar que se caliente Posteriormente el Hal geno se apagar manualmente desde el computador Observando el Led del Hal geno en la tarjeta electr nica del EPC se puede detectar si la l nea est activada o desactivada Recordar que el Hal geno funciona con l gica inversa 2 Abrir el programa control manual temp y vent vi En el panel frontal se dispone de un indicador de temperatura tipo Term metro como en las pr cticas anteriores Igualmente un gr fico tipo Chart despliega la temperatura pero adicionalmente muestra tambi n el encendido y apagado del Hal geno y del Ventilador EPC 9 Sep 09 14 High Lights
34. cisi n del movimiento Notar c mo eventualmente el Stepper puede saltarse pasos debido a que el programa corre m s r pido de lo que el Stepper puede girar 4 Abrir el diagrama de bloques para analizar el algoritmo EPC 9 Sep 09 48 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador 5 Cerrar el programa sin guardar cambios EPC 9 Sep 09 49 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador Capitulo V Analisis de Sonido El ECP incluye un micr fono que permite adquirir la se al de sonido mediante la tarjeta DAQ Esta se al es de tipo corriente alterna y el procesamiento que se realiza es un an lisis de espectros y otras mediciones t picas En estas pr cticas se asume que se utiliza una tarjeta DAQ gen rica como la USB 6009 y el objetivo es comprender las bases de este tipo de an lisis Sin embargo para aplicaciones de alto desempe o es necesario utilizar una tarjeta de adquisici n de datos espec fica para an lisis din mico de se ales DSA Las principales caracter sticas de este tipo de tarjetas son Alta resoluci n necesaria para detectar arm nicos de alta y baja magnitud A Filtros Anti Alias para eliminar el Alias debido al muestreo Muestreo simult neo para evitar el desfasaje en adquisici n de datos en varios canales Acoplamiento AC DC para eliminar las componentes de corriente continua Este tipo de an lisis es similar al que se requiere en aplicaciones de medici n de calidad d
35. coconooccccnnnonanannnncnononananos 2 0V Input low voltage oooooocccccccnnononncnnnnnonananannnnoss 0 8 V EPC 9 Sep 09 64 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador
36. d velocidad vi El panel frontal presenta los siguientes controles e indicadores a El usuario selecciona el valor de velocidad de consigna es decir el valor de velocidad al cual se necesita que llegue el Motor mediante el control num rico tipo Slide Setpoint b El indicador num rico tipo Slide Velocidad indica la velocidad a la que el Motor est girando EPC 9 Sep 09 36 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador El indicador num rico tipo Slide Voltaje indica el voltaje de salida de la tarjeta DAQ al Motor DC El cluster de controles num ricos Ganancias PID contiene los valores de constantes Proporcional Kc Tiempo Integral Ti en minutos y el Tiempo Derivativo Td en minutos El indicador gr fico tipo Chart Se ales muestra el valor de Setpoint velocidad deseada y el valor de Velocidad velocidad real ambas en RPM Be DM pee Beat Opee Tod rama qv ERMID Mew MOR Mee RAN TAW IONS RAM aT DA 3 zee foe E were 1 Putenis ase ARE Iz 3 Hallar un conjunto de valores para las Ganancias PID utilizando el segundo m todo de Ziegler Nichols seg n los siguientes pasos EPC 9 Sep 09 a b Asignar Kc 0 Ti 999999 Td 0 Cambiar los valores de Setpoint Observar que el Voltaje no varia pues no existe acci n de control con Kc 0 Hallar un valor de ganancia proporcional Kc cr tico llamado Kcr en el cual el voltaje de salida y por lo tanto la velocidad var e de forma peri dica en respuesta
37. dad vi El panel frontal presenta los siguientes controles e indicadores a El control num rico tipo Slide Voltaje es el voltaje de salida de la tarjeta DAQ que puede tomar valores entre O y 5 voltios b Elindicador gr fico tipo Chart Sefiales muestra un historial de los valores de voltaje y de velocidad que se han generado La magnitud de estas sefiales est n en Valores Por Unidad VPU Para el Voltaje el l mite m ximo es 5 Voltios Para la Velocidad el l mite m ximo es 4500 RPM c Elindicador gr fico tipo Graph Se al Encoder muestra en forma de osciloscopio la se al de salida del Encoder que es tipo tren de pulsos Obs rvese que mientras mayor es el Voltaje de control del Motor DC mayor es la rapidez de giro del eje y por lo tanto mayor es la frecuencia menor es el per odo de la sefial del Encoder d El indicador tipo Gauge Frecuencia muestra cu ntos pulsos por segundo Hz tiene la Sefial del Encoder mientras que el indicador tipo Gauge Velocidad indica la velocidad del eje en revoluciones por minuto RPM El disco del encoder tiene 36 ranuras EPC 9 Sep 09 28 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador e El bot n de STOP detiene el programa Es importante detener el programa utilizando este bot n y no el bot n de abortar e de la barra de herramientas porque as se asegura que al parar el programa se detenga el motor pues se env a un valor de OV a la salida anal gica ID Ear 3 Modifica
38. e energ a vibraci n telecomunicaciones y aplicaciones DSP en general EPC 9 Sep 09 50 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador Pr ctica DSA1 Medici n de Arm nicos En esta pr ctica se utilizar una entrada anal gica de alta velocidad para adquirir la se al del micr fono observar su forma de onda realizar un an lisis de arm nicos y medir las frecuencias fundamentales Se recomienda utilizar un tel fono para presionando los botones del teclado num rico generar sonido y analizar su contenido de frecuencia 1 Realizar las siguientes conexiones entre el EPC y la tarjeta DAQ a Conectar la salida del micr fono MIC OUT a una entrada anal gica de la tarjeta DAQ En estas pr cticas se utiliza la entrada anal gica n mero cinco AI5 en conexi n RSE b Conectar la referencia GND de la tarjeta DAQ a la referencia GND del EPC Todas las referencias GND de la tarjeta DAQ est n conectadas internamente en el modelo USB 6009 y similares igualmente todas las referencias GND del EPC est n conectadas internamente c Conectar la fuente de poder del EPC ENTRENADOR DE PLANTA MOTOR DC MY ENCODER VENIAN Lo GND OUT MST MDC TEMP IN NOT C NC L3 L2 L1 GND TARJETA DAQ 2 Abrir el programa analizador de espectros vi El panel frontal presenta los siguientes objetos a Un indicador tipo gr fico Sefial muestra la sefial en dominio del tiempo en forma de osciloscopio La
39. edio del contador de la tarjeta DAQ b Se resta el valor actual del contador con el valor en la iteraci n anterior para obtener el n mero de pulsos en una iteraci n c Los c lculos siguientes permiten obtener la velocidad en revoluciones por segundo 5 Cerrar el programa sin hacer cambios EPC 9 Sep 09 32 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador Pr ctica M4 Caracterizaci n de Motor DC En esta pr ctica se utilizar n como bases las pr cticas anteriores para obtener una caracterizaci n del Motor en cuanto a linealidad entre la variable de control Voltaje DC y la variable controlada Velocidad Si el sistema es lineal se puede aplicar un controlador PID Tambi n se podr observar los rangos en los cuales el sistema es lineal o tiene discontinuidades Este an lisis se har de manera visual solamente pero se puede ampliar el programa para mostrar una l nea superpuesta al comportamiento del motor para obtener resultados matem ticos exactos 1 Mantener las conexiones de la Pr ctica M2 Se al de Encoder Forma Anal gica ENTRENADOR DE PLANTA MOTOR DC TEMP ENCODER BM TEMP IN NOT C NC LO GND OUT MST MDC L3 L2 L1 AO0 GND TARJETA DAQ 2 Abrir el programa caracterizaci n motor vi Este programa incrementa autom ticamente el Voltaje de control del Motor DC de 0 a 5 voltios en pasos de 0 05 V cada 100ms Al llegar a los 5V el programa se detiene autom ticamente El panel fro
40. el modo de adquisici n es de m ltiples muestras N Samples adquiriendo 1 000 muestras Samples to Read 1k a una velocidad de 40 000 muestras por segundo Rate 40k As esta herramienta entrega un arreglo de 1 000 muestras 6 Cerrar el configurador presionando el bot n de OK 7 Correr el programa Confirmar que la temperatura medida est acorde con la temperatura ambiente dentro del EPC 8 Notar que la se al de temperatura aunque a n tiene ruido ste est en el orden de los 0 02 grados celcius es decir mucho menor que en la pr ctica anterior 9 Parar el programa utilizando el bot n de STOP 10 Cerrar el programa sin hacer cambios EPC 9 Sep 09 13 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador Practica T3 Control de Temperatura Manual En esta pr ctica se controlar el encendido del bombillo hal geno manualmente desde el computador Tambi n se controlar el encendido del ventilador cuya funci n es sacar el aire caliente del EPC reduciendo la temperatura y creando una perturbaci n en el sistema Para medir la temperatura se utiliza como base el programa usado en la pr ctica anterior 1 Conectar el EPC a la tarjeta DAQ de la siguiente manera a Confirmar que no est conectada la fuente de poder del EPC ni el cable de alimentaci n del Hal geno b Conectar una salida digital tipo TTL de la tarjeta DAQ por ejemplo P1 0 a la entrada de control del bombillo Hal geno en el EPC llamada TEMP IN
41. en los dos pasos e Calcular cu ntos pasos deben darse para completar 45 de giro y repetir la secuencia anterior hasta completarlo Cuando se llega a activar la l nea L3 para dar el siguiente paso se debe desactivar la l nea L3 y activar la LO comenzando nuevamente la secuencia f Para que el disco gire en sentido contrario se requiere enviar la secuencia en sentido inverso 4 Pararel programa presionando el bot n de STOP 5 Abrir el diagrama de bloques para analizar el algoritmo DAQ Assistant L neas DAQ Assistant2 data 6 Cerrar el programa sin guardar los cambios EPC 9 Sep 09 46 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador Pr ctica S2 Control de Posici n En esta pr ctica se utiliza un control num rico para especificar la posici n angular a la que debe apuntar el disco del Stepper Dada las especificaciones de este equipo la posici n final tendr una precisi n de 7 5 debido a la resoluci n del paso 1 Realizar las siguientes conexiones entre el EPC y la tarjeta DAQ a Conectar las l neas LO L1 L2 y L3 del Stepper en el EPC a las l neas P1 0 P1 1 P1 2 y P1 3 de la tarjeta DAQ respectivamente Recordar que si en este punto una o m s l neas del Stepper se encienden indicar n que las bobinas est n activadas provocando calentamiento y posibles da os al equipo si esta situaci n se mantiene durante algunos minutos b Conectar la referencia GND de la tarjeta
42. es 4500 4250 4000 3750 3500 3250 3000 22750 f amp 2500 F 2250 8 2000 2 1750 Laana 1500 1250 1000 H 750 500 250 o Pami 22 18 57 22 18 59 22 19 00 22 19 01 22 19 02 22 19 03 22 19 04 22 19 05 22 19 06 22 19 07 Tiempo Velocidad Setpoint Se ales 4500 3500 3250 vI 3000 T F 2750 ry amp 2500 3B 2250 E 1250 1000 Como se puede observar la salida ya no oscila Por lo tanto el valor de Kc cr tico est entre 0 001 y 0 01 Asignar Kc 0 005 Se obtendr una se al similar a la siguiente 4250 4000 3750 8 2000 E gt 1750 1500 750 L 500 250 Y eN 0 T U T 22 21 54 22 21 56 22 21 57 22 21 58 22 21 59 22 22 00 22 22 01 22 22 02 22 22 03 22 22 04 22 22 05 Tiempo Velocidad V7 Setpoint V Puesto que la sefial oscila el valor de Kc cr tico est entre 0 001 y 0 005 Asignar Kc 0 0025 Se obtendr una se al similar a la siguiente EPC 9 Sep 09 39 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador Sefiales 4500 4250 4000 3750 3500 3250 3000 Ho T e 2750 E
43. es el voltaje de salida de la tarjeta DAQ que puede tomar valores entre O y 5 voltios b Elindicador gr fico tipo Chart Sefiales muestra un historial de los valores de voltaje y de velocidad que se han generado La magnitud de estas sefiales est n en Valores Por Unidad VPU Para el Voltaje el l mite m ximo es 5 Voltios Para la Velocidad el l mite m ximo es 4500 RPM c Elindicador tipo Gauge Velocidad indica la velocidad del eje en revoluciones por minuto RPM El disco del encoder tiene 36 ranuras d El bot n de STOP detiene el programa Es importante detener el programa utilizando este bot n y no el bot n de abortar e de la barra de herramientas porque as se asegura que al parar el programa se detenga el motor pues se env a un valor de OV a la salida anal gica EPC 9 Sep 09 31 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador 3 Modificar el valor de Voltaje de alimentaci n del Motor DC Observar la forma en c mo var a la Velocidad al variar el Voltaje sta es igual a la pr ctica anterior excepto por la cantidad de ruido a diferentes velocidades Este m todo es preferible cuando se tiene un encoder de alta cantidad de pulsos por revoluci n pues el programa es m s liviano porque no necesita adquisici n de datos anal gica sino solamente leer del registro del contador de la tarjeta DAQ 4 Abrir el diagrama de bloques para analizar el algoritmo a En este caso se ha adquirido la se al del Encoder por m
44. est n conectadas internamente c Conectar la fuente de poder del EPC ENCODER AVENA MST MDC MOTOR DC TEMP LO GND OUT L3 L2 L1 AO0 GND TARJETA DAQ 2 Abrir el programa control manual velocidad vi El panel frontal presenta los siguientes controles e indicadores a El control num rico tipo Slide Voltaje es el voltaje de salida de la tarjeta DAQ que puede tomar valores entre O y 5 voltios b Elindicador gr fico tipo Chart Sefiales muestra un historial de los valores de voltaje que se han generado c El bot n de STOP detiene el programa Es importante detener el programa utilizando este bot n y no el bot n de abortar ei de la barra de herramientas porque as se asegura que al parar el programa se detenga el motor pues se env a un valor de OV a la salida anal gica EPC 9 Sep 09 26 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador 3 Correr el programa 4 Cambiar el valor de Voltaje a Observar que si el voltaje es relativamente peque o usualmente por debajo de 0 5V el rotor no se mueve Esto se debe a que el campo magn tico generado por la corriente que circula a bajo voltaje no es suficiente para vencer la fricci n e inercia del eje b Observar que mientras mayor es el voltaje mayor es la velocidad del eje En las pr cticas posteriores se medir esta velocidad 5 Abrir el diagrama de bloques para examinar el programa N tese que al terminar la ejecuci n del lazo se
45. ghts National Instruments Dealer For Ecuador Puede existir una componente de ruido dependiendo de la frecuencia de red de alimentaci n de la fuente de poder del muestreo y del ruido electromagn tico Por lo tanto es conveniente filtrar la se al de entrada con un filtro de paso bajo para eliminar esas componentes alias de la se al y detectar nicamente las frecuencias alrededor de los tonos buscados El programa utiliza la funci n de medici n de varios componentes de frecuencia los organiza por orden de amplitud de la m s alta a la m s baja y toma los dos componentes m s altos Las estructuras de caso detectan si los dos tonos principales est n cerca de las frecuencias est ndar de un teclado DTMF con una precisi n de 10 Hz Si ambas frecuencias est n en rango se indexa un arreglo bidimensional de strings que contienen la disposici n del teclado seg n los tonos 6 Cerrar el programa sin hacer cambios EPC 9 Sep 09 58 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador Capitulo VI Rel de Proposito General El EPC incluye un rel electromec nico para aplicaciones de conmutaci n de prop sito general Este rel es tipo SPDT por lo tanto incluye un contacto com n C un contacto normalmente abierto NO por Normally Open y un contacto normalmente cerrado NC por Normally Closed Para controlar la bobina IN por Input se la alimenta con una se al tipo TTL El rel funciona co
46. igh Lights National Instruments Dealer For Ecuador rele vi Bobina Inactiva 3 Correr el programa y operar sobre el control Rel Observar el funcionamiento del rel 4 Si se desea se puede conectar una carga externa con su propia alimentaci n Para ello es necesario desconectar previamente las lineas digitales de la tarjeta DAQ que se usaron para monitorear el estado de los contactos NO y NC 5 Parar el programa presionando el bot n STOP 6 Abrir el diagrama de bloques para analizar el algoritmo 7 Cerrar el programa sin hacer cambios EPC 9 Sep 09 61 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador Especificaciones Generales SENALES DE MEDICION Y CONTROL Entradas Digitales Entradas Anal gicas j Bombillo 1 j Motor DC 1 Ventilador 1 Total 1 Rel 1 Nivel 0 5 VDC l Stepper 4 Tasa Muestreo 40kS s l Total 7 0 5VDC Compatibles TTL Salidas de Tren de Pulsos _ Salidas Anal gicas i Motor DC 1 i Temperatura 1 Stepper 1 Micr fono 1 Total 2 Total 2 0 5 VDC Compatibles TTL Nivel 0 5 VDC Consumo 5mA Rel Electromec nico Tipo SPDT Bobina 1 comandado TTL e Com n 1 Normalmente Abierto 1 Normalmente Cerrado 1 j Voltaje de Conmutaci n 120VAC 48VDC i Corriente de Conmutaci n 1A ALIMENTACI N 12 VDC 1200 mA para alimentaci n del EPC motores y componentes electr nicos 120 VAC 50W para alimentaci n del
47. introducir perturbaciones en el sistema 1 Las conexiones son las mismas que en la pr ctica T3 2 Abrir el programa control temp pid vi a En el panel frontal se dispone de un indicador de temperatura tipo Term metro y un control tipo Slide para establecer el valor de temperatura deseado Setpoint adem s de un gr fico que muestra tanto la Temperatura como el Setpoint similar a la pr ctica anterior Tambi n incluye un control boleano para encender o apagar el Ventilador y un indicador boleano que muestra el estado del Hal geno b En este programa se dispone adicionalmente de un control que permite ingresar las Ganancias PID del sistema de control y de un indicador tipo Slide que muestra la salida del controlador PID Out fM pe pe Demi prer Dem Bf ip D nime im dem ee nmas wae A EPC 9 Sep 09 20 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador 3 Colocar el Setpoint a 60 C 4 Ingresar los siguientes valores en Ganancias PID Par metro Valor 1 0 1000 00 0 5 Correr el programa y observar el funcionamiento del programa 6 En un sistema PID se aplica una ganancia al error consistente en la diferencia entre el valor deseado Setpoint y el valor de la variable en este caso la Temperatura Se puede observar la salida del PID PID Out como un valor entre 0 y 100 que regula el tiempo del pulso alto del PWM cuya frecuencia es 100ms 7 Como se puede observar con estos valores de parametros P
48. les 4500 4250 4000 3750 3500 3250 3000 2250 f amp 2500 F 2250 3 3 2000 2 1750 1500 1250 1000 750 T 500 250 TA AUR ot 22 15 05 D 1 D D 22 15 07 22 15 08 22 15 09 22 15 10 22 15 11 22 15 12 22 15 13 22 15 14 22 15 15 Tiempo Velocidad 7 Setpoint Como se puede observar la se al a n varia peri dicamente as que debe decrecer en una potencia de 10 para confirmar si la se al a n ver a peri dicamente Asignar Kc 0 01 Se obtendr una se al similar a la siguiente EPC 9 Sep 09 38 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador Sefiales 4500 4250 4000 3750 3500 3250 3000 22750 amp 2500 3 2250 3 3 8 2000 1750 1500 1250 1000 1 750 500 250 0 T 22 17 39 22 17 41 22 17 42 22 17 43 22 17 44 22 17 45 22 17 46 22 17 47 22 17 48 22 17 49 22 17 49 Tiempo Velocidad 44 Setpoint Como se puede observar la salida a n varia peri dicamente as que debe decrecer en una potencia de 10 para confirmar si la se al a n ver a peri dicamente Asignar Kc 0 001 Se obtendr una se al similar a la siguiente Se al
49. mortiguamiento por fricci n viscosa inercia del eje etc se deben utilizar m todos experimentales para obtener un conjunto de valores para las ganancias del controlador PID En esta pr ctica se utilizar la segunda regla experimental de Ziegler Nichols En pr cticas m s avanzadas puede utilizarse el Toolkit de Identificaci n de Sistemas de National Instruments para obtener una descripci n matem tica del Motor DC a partir de se ales de est mulo y respuesta 1 Conectar el EPC a la tarjeta DAQ de la siguiente manera a Conectar una salida anal gica de la tarjeta DAQ a la entrada de control del Motor DC MOTOR DC IN En este ejemplo se utiliza la salida anal gica n mero cero AOO de la tarjeta instalada como Device 1 b Conectar la referencia GND de la tarjeta DAQ a la referencia GND del EPC Todas las referencias GND de la tarjeta DAQ est n conectadas internamente en el modelo USB 6009 y similares igualmente todas las referencias GND del EPC est n conectadas internamente c Conectar la salida del encoder del Motor DC del EPC llamada ENCODER MDC a una entrada anal gica de la tarjeta DAQ En este ejemplo se utiliza la entrada anal gica n mero cinco Al5 en conexi n tipo RSE d Conectar la fuente de poder del EPC ENTRENADOR DE PLANTA A HIE ECEISSE MOTOR DC HS EE ENCODER AVENT L3 L2 L1 Lo GND OUT MST MDC AO0 GND o TEMP IN NO C NC TARJETA DAQ 2 Abrir el programa control pi
50. n l gica inversa es decir Cuando se env a un estado BAJO OV a la bobina del rel ste se activa conmutando el terminal com n C con el terminal normalmente abierto NO Cuando se env a un estado ALTO 5V a la bobina del rel ste se desactiva conmutando el terminal com n C con el terminal normalmente cerrado NC ESTADO BAJO ESTADO ALTO IN 0V C IN 5V C O O Bobina Activa O O Capacidad de Conmutaci n 1A 240VAC GND NO NC 1A 28VDC GND NO NC NOTA IMPORTANTE Aunque en la superficie del rel puede leerse que soporta conmutaciones de hasta 10A debido a consideraciones de aislamiento no se deben conmutar cargas m s altas que 1A EPC 9 Sep 09 59 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador Practica R1 Test de Conmutacion En esta pr ctica se probar el funcionamiento del rel enviando una salida digital de la tarjeta DAQ a la bobina RELE IN del EPC y monitoreando los terminales de conmutaci n del rel NO y NC mediante l neas de entradas digitales de la tarjeta DAQ 1 Realizar las siguientes conexiones entre el EPC y la tarjeta DAQ a Conectar la entrada de la bobina del rel del EPC marcada como RELE IN a una salida digital de la tarjeta DAQ En este ejemplo se utiliza la l nea digital P1 0 b Conectar la referencia GND de la tarjeta DAQ a la referencia GND del EPC Todas las referencias GND de la tarjeta DAQ est n conectadas internamente en el modelo USB 6009 y similares ig
51. na sus ciclos y se env an se ales de FALSE al Hal geno y al Ventilador 5 Cerrar el programa sin hacer cambios asegur ndose que tanto el Hal geno como el Ventilador queden apagados 6 RETO Implementar un control On Off con brecha diferencial EPC 9 Sep 09 19 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador Pr ctica T5 Control de Temperatura PID mediante PWM En esta practica se mejorara el control de temperatura utilizando un controlador PID Puesto que el bombillo hal geno tiene una operaci n tipo On Off se convertir la salida anal gica del PID en una se al PWM de baja frecuencia observable que ser la se al de control del bombillo hal geno En sistemas industriales m s avanzados se utiliza un variador de voltaje o un PWM de alta frecuencia La selecci n de los valores de las ganancias PID se puede obtener por varios m todos experimentales y anal ticos En este caso se trabajar n con diferentes valores de ganancias de Kp y Ti manteniendo Td 0 y observando el comportamiento de la variable controlada Temperatura Los resultados observados en la pr ctica pueden variar con los expuestos en este manual Estas variaciones se deber an a varios factores como tiempo de vida del Hal geno orientaci n del Hal geno hacia el sensor temperatura ambiente y perturbaciones como r fagas de aire Estas pr cticas se realizan con el ventilador apagado pero puede encenderse para acelerar el descenso de temperatura o para
52. nnnnanononnnnnnonnnnnonononnnanananoss 28 Practica M3 Se al de Encoder Forma de Contador Digital cccccnccnonanoononononooononnnonnnonnnononnnnos 31 Pr ctica M4 Caracterizaci n de Motor DC eccesssececcesesseseeeeceecsnneeeecceeeseeeeeecesceeeseneeeeeeesessensaeeeens 33 Pr ctica M5 Control PID de Velocidad de Motor DC ccccnonoocccncconononnnnccnnnonncnncnonnnannnnnnnccnonnannnnnnnnnns 36 Cap tulo IV Control de POSICI N ccccccnnnnoonnnnnnonannnnonnnnnonnnonnnnnnnnononnnonononnnnnnnnnnnnnnnnnnnn non non n nn SaS a E ETEen 44 Pr ctica S1 Secuencia de Encendido Manual essen enne nen 45 Pr ctica S2 Control de POSiCiON cccccccsssseececcesesnneeeecccescseeeeceeeeeeeeeeeecesseeeeeeeeeeceseceeeeeeeeeenseeeaeeeeness 47 Capitulo V Analisis de Sonido eto A eive ee PR a y OA 50 Pr ctica DSA1 Medici n de ArMONicoS cccccccecssssececccsseseeeeeecesceeneeeeccesceeeeeeecenceseeeeeaeecenseeseeeaeeeens 51 Pr ctica DSA2 Detecci n DTME roseis Onnan aLa n negando get nnn aae pe ka LER RETE Ad Yee TERRY a cai La aqaa 56 Cap tulo VI Rel de Prop sito General sess eene enne eene nennen inia nian nass n ns 59 Pr ctica R1 Test de Conmutaci n emi lin cass ANE S EARN NE OE Y EU e ea La e 60 Especificaciones Generales irrita aaa traia idle pitis 62 Especificaciones M nimas Del Sistema DAQ cccccnncnncnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnononononnnnnnonnnnnnnnnnnnnnnnn
53. nnnnnnnnnnnnnnnnns 63 EPC 9 Sep 09 4 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador Cap tulo I Introducci n El Entrenador de Planta de Control EPC es una placa electr nica que incluye varios sensores y actuadores t picos en los sistemas de instrumentaci n y control tales como temperatura velocidad posici n se ales anal gicas de corriente continua alterna digital y tren de pulsos Este manual explica la forma b sica de utilizaci n del EPC pero no pretende ser un texto de teor a de control instrumentaci n o programaci n de LabVIEW El EPC est dise ado para conectar a un computador mediante una tarjeta de adquisici n de datos DAQ de National Instruments no incluida El EPC incluye varios programas escritos en la plataforma de desarrollo gr fico LabVIEW de National Instruments para analizar y controlar los experimentos El objetivo de este equipo es facilitar el aprendizaje de conceptos de teor a de control e instrumentaci n al poner a disposici n del usuario varios experimentos pr cticos listos para usar De esta forma se minimiza el tiempo de dise o y construcci n electr nico se asegura la compatibilidad de los sensores con los experimentos y se obtiene una experiencia de primera mano con las caracter sticas y problemas de los sistemas f sicos reales tales como ruido precisi n acoplamiento AC DC etc en lugar de usar simulaciones por computadora Adem s habilita la metodolog a de Aprendiz
54. nos 1 Realizar las siguientes conexiones entre el EPC y la tarjeta DAQ a Conectar la salida del micr fono MIC OUT a una entrada anal gica de la tarjeta DAQ En estas pr cticas se utiliza la entrada anal gica n mero cinco AI5 en conexi n RSE b Conectar la referencia GND de la tarjeta DAQ a la referencia GND del EPC Todas las referencias GND de la tarjeta DAQ est n conectadas internamente en el modelo USB 6009 y similares igualmente todas las referencias GND del EPC est n conectadas internamente c Conectar la fuente de poder del EPC ENTRENADOR DE PLANTA O 9 DC TEMP ENCODER WENGE L3 L2 L1 Lo GND OUT MST MDC GND TARJETA DAQ 2 Abrir el programa detector dmft vi El panel frontal presenta los siguientes objetos a Un indicador tipo gr fico Se al muestra la se al en dominio del tiempo en forma de osciloscopio Las herramientas de escala y gr ficas permiten observar en detalle la forma de onda hacer zoom etc b Un indicador tipo gr fico Espectro de Frecuencia muestra el espectro de potencia de la se al adquirida calculado a partir de una transformada r pida de Fourier FFT Las herramientas de escala gr fica y de cursor permiten observar en detalle el espectro hacer zoom mover el cursor etc c Notar que las autoescalas est n desactivadas de forma que se puedan observar solamente la porci n de informaci n que interesa d Unindicador tipo string Tecla que muestra qu bot n se h
55. ntal tiene los siguientes objetos a Elindicador num rico tipo Slide Voltaje muestra el voltaje enviado al Motor DC b El indicador num rico tipo Slide Velocidad muestra la velocidad del Motor DC en revoluciones por minuto RPM c Elgr fico tipo XY Voltaje Vs Velocidad muestra el par de datos ordenados en el eje X el Voltaje de control del Motor DC y en el eje Y la Velocidad d El bot n STOP permite detener el programa antes que llegue a los 5V EPC 9 Sep 09 33 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador 3 Correr el programa a Observar c mo autom ticamente el voltaje sube progresivamente b De cero a aproximadamente 0 5 V el voltaje no es suficiente para vencer el rozamiento e inercia del rotor de modo que ste no rota y la velocidad es cero c Por sobre los 0 5 V aproximadamente el rotor empieza a girar repentinamente presentando una discontinuidad Es posible que existan peque os pulsos de velocidad debido a que el rotor presenta un ligero movimiento antes de arrancar definitivamente d A partir de este punto la velocidad presenta un comportamiento lineal con respecto al voltaje Por lo tanto se puede utilizar un controlador tipo PID en el rango lineal del motor esto es desde 0 6V hasta 5V EPC 9 Sep 09 34 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador Voltaje vs Velocidad 4400 4200 4000 Fi 3800 W 3600 3400 3200 3000 Fi 2800 A 2600 2400 3
56. o Temperatura Setpoint 13 Como se puede apreciar la reducci n de la ganancia proporcional produce una respuesta m s amortiguada aunque el tiempo de respuesta se incrementa 14 Probar nuevamente la respuesta del sistema esta vez con una ganancia proporcional a n menor Para observar el efecto de usar otras Ganancias PID es necesario antes reducir la temperatura a valores m s cercanos que la temperatura ambiente EPC 9 Sep 09 22 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador a Colocar el Setpoint a 20 C y encender el ventilador hasta que la temperatura baje al menos a unos 40 C b Una vez que la temperatura se acerque a estos valores apagar el ventilador Es posible que la temperatura tienda a subir ligeramente por el calentamiento del Hal geno y del EPC en general 15 Borrar la gr fica anterior haciendo click con el bot n secundario del rat n sobre la gr fica Variables del Proceso y seleccionando en el men desplegable la opci n Clear Chart 16 Cambiar las ganancias PID a los siguientes valores Par metro Valor 0 01 1000 00 0 17 Cambiar nuevamente el Setpoint a un valor alto por ejemplo 60 C 18 Observar la respuesta del sistema Variables del Proceso 75 00 18 04 16 18 06 00 18 08 00 18 10 00 18 12 00 18 14 00 18 16 00 18 18 0018 19 17 Tiempo Temperatura Setpoint 19 Como se puede apreciar la nueva reducci n de la ganancia proporcional produce una respuesta a n m s amortiguada
57. r el valor de Voltaje y observar c mo var a la velocidad Cuando el voltaje est en su m ximo valor 5 V la velocidad toma su m ximo valor cerca de 4500 RPM 4 Para observar la curva de arranque y parada del motor puede aplicarse sucesivamente valores de OV y luego 5V al voltaje y notar en la Gr fica Se ales la forma en que la velocidad responde a esta sefial de est mulo tipo escal n t pica de un motor DC Sefiales 0 14 50 02 14 50 04 14 50 06 14 50 08 14 50 10 Time Voltaje 2 Velocidad 5 Abrir el diagrama de bloques para analizarlo EPC 9 Sep 09 29 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador gb E bese E acad PSI eR 5 La sefial adquirida del Encoder en forma anal gica es procesada para obtener su frecuencia y su amplitud Si la amplitud es menor que 1 significa que el Motor DC no est girando por lo tanto el encoder entregar una se al sin pulsos y que puede estar en estado alto o bajo seg n donde haya parado el disco y la frecuencia que se mide ser la del ruido de la se al mas no de la velocidad Si la amplitud de la sefial es mayor que 1 el motor estar girando y el Encoder entregar una sefial tipo tren de pulsos Entonces la frecuencia medida s ser la cantidad de pulsos por segundo Las operaciones siguientes son para transformar la frecuencia en revoluciones por minuto RPM 6 Cerrar el programa sin hacer cambios EPC 9 Sep 09 30 High Lights
58. s esta vez presionando la tecla 9 Observar los componentes del espectro de potencia el alto en 1477Hz y el bajo en 852 Hz Espectro de Frecuencia 0 001 0 0001 1E 5 1E 6 1E 7 Amplitud 1E 8 1F 11 1E 12 77 i 1 i i 1 i 1 600 800 1000 1200 1400 1600 1600 2000 Tiempo j Confirmar las mediciones con la gr fica que especifica las frecuencias est ndar para un teclado DTMF 4 Parar el programa presionando el bot n de STOP 5 Abrir el diagrama de bloques para analizar el algoritmo Congelar False M Espectro de Frecuencia a La adquisici n de datos se est realizando a una velocidad de 40kS s y se adquieren 8k muestras EPC 9 Sep 09 54 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador b El programa mide la componente de corriente continua DC y la resta de la se al original para obtener el espectro de potencia sin dicha componente c El bot n Congelar inhibe la escritura de nuevos datos en las gr ficas Se al y Espectro de Frecuencia 6 Cerrar el programa sin hacer cambios EPC 9 Sep 09 55 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador Pr ctica DSA2 Detecci n DTMF En esta pr ctica se utilizar como base la pr ctica anterior junto a herramientas de an lisis m s avanzadas para detectar qu tecla del tel fono se ha presionado tales como eliminaci n de la componente de corriente continua filtrado de frecuencias no deseadas y medici n de to
59. s herramientas de escala y gr ficas permiten observar en detalle la forma de onda hacer zoom etc b Un indicador tipo gr fico Espectro de Frecuencia muestra el espectro de potencia de la sefial adquirida calculado a partir de una transformada r pida de Fourier FFT Las herramientas de escala gr fica y de cursor permiten observar en detalle el espectro hacer zoom mover el cursor etc El bot n Congelar permite congelar las im genes para hacer los an lisis El bot n STOP termina la ejecuci n del programa EPC 9 Sep 09 51 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador Me ea a a e y q 3 Correr el programa a Producir un sonido cerca del micr fono Utilizar el sonido que produce el presionar diferentes teclas de un tel fono celular DTMF En la siguiente gr fica se presenta la composici n de tonos de un teclado de este tipo Dual Tone Multi Frequency DTMF Frequency Standards Frequencies shown are in Hertz 1209 1336 1477 1633 NOTE The last column A B C D is not normally found on telephones b Observar que en ausencia de sonido existe una se al ruidosa con una componente de corriente continua cerca de 0 25V Esta componente es tambi n t pica en las se ales adquiridas de un aceler metro EPC 9 Sep 09 52 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador EPC 9 Sep 09 0 3 0 29 0 28 0 27 I I 0 01 0 02 0 03 0 04 0 04972 Tiempo La desventaj
60. t usando puede encenderse en EPC 9 Sep 09 6 High Lights National Instruments Dealer For Ecuador condiciones que conduzcan a calentamiento y posibles da os a los circuitos e incluso leves quemaduras en la piel A continuaci n se presenta un diagrama esquem tico ubicando las partes principales del equipo Llaves de giro de 180 Freno Ventilador Encoder de Bl Motor Dc Motor DC Sensor de Temperatura Bombillo Hal geno EN EDs de E m L neas de gLED del ma Sttepper Hal geno LED del Encoder E Rel de Stepper LED de L Poder Motor Stepper MOTOR DC EYT VENTILAD IB IN GNo Welt MST MDC Conectores Atornillables O Fuente de Poder 12VDC 1200mA Conector de 110 220 VAC para alimentaci n de Hal geno e El LED de poder se enciende cuando se conecta la Fuente de Poder de 12VDC La polarizaci n est indicada en el diagrama esquem tico pin interno positivo carcasa negativo m e El Hal geno funciona con l gica inversa es decir cuando se env a un FALSE a la l nea de control del Hal geno TEMP IN se enciende el LED de Hal geno Si el cable de alimentaci n del Hal geno est conectado al Conector de 110 220 VAC el Hal geno se encender Ah NOTA IMPORTANTE Cuando se enciende el Hal geno durante pocos minutos ste se calentar considerablemente pudiendo causar leves quemaduras en la piel y dafios en el equipo Para evitarlo desconecte el cable de
61. ualmente todas las referencias GND del EPC est n conectadas internamente c Conectar el terminal com n del rel del EPC marcado como RELE C a una referencia GND del mismo EPC d Conectar las salidas de conmutaci n del rel del EPC Normalmente Abierto NO y Normalmente Cerrado NC a dos l neas de entrada digital de la tarjeta DAQ respectivamente En este ejemplo se utilizan las l neas digitales P1 1 y P1 2 e Conectar la fuente de poder del EPC Confirmar que el voltaje de la fuente sea de 12V ENTRENADOR DE PLANTA E rr DC M NN ENCODER AUS uus L3 L2 L1 Lo GND OUT MST MDC MAA HU pl oe ea P1 0 P1 1 TARJETA DAQ 2 Abrir el programa rel vi El panel frontal presenta los siguientes objetos a Uncontrol boleano tipo switch llamado Rel permite operar sobre la bobina del rel b Cuando el Rel est en estado BAJO la tarjeta DAQ produce una se al de OV activando el rel del EPC y conmutando entre el terminal com n C y el Normalmente Abierto NO Cuando el Rel est en estado ALTO la tarjeta DAQ produce una se al de 5V desactivando el rel y conmutando entre el terminal com n C y el Normalmente Cerrado NC El indicador gr fico muestra la forma en que opera el rel del EPC c Al operar sobre el switch Rel del programa se podr escuchar el mecanismo del rel del EPC al conmutar entre los diferentes terminales d Elbot n STOP termina la ejecuci n del programa EPC 9 Sep 09 60 H
62. unipolar Stepper de cuatro entradas digitales disponibles en los terminales LO L1 L2 y L3 Conforme se activan las lineas digitales en determinadas secuencias el motor gira paso a paso El EPC tambi n incluye un encoder de 36 pulsos por revoluci n de modo que cada pulso representar 10 En estas pr cticas se utilizar n cuatro l neas de un puerto digital la tarjeta DAQ para comandar las bobinas del Stepper de modo que se pueda configurar la secuencia de energizado El Stepper tiene un giro de aproximadamente 7 5 por cada paso Por lo tanto necesitar 48 pasos para girar una revoluci n completa de 360 Las bobinas del Stepper funcionan con l gica directa es decir cuando se env a una se al TRUE a una l nea del Stepper la bobina correspondiente se activa Si al conectar la tarjeta DAQ se enciende uno o m s de los LEDs de L neas del Stepper para ubicar estos LEDs referirse al Cap tulo Diagrama Esquem tico y Conexiones B sicas desconectar inmediatamente la Fuente de Poder de 12VDC y enviar un FALSE a todas las l neas digitales de la tarjeta DAQ desde el utilitario de la tarjeta DAQ Measurement and Automation Explorer tal como muestra la figura en este caso se asume que se han conectado las cuatro l neas del puerto P1 de la tarjeta DAQ a las l neas del Stepper Esto pondr en FALSE a todas las l neas desenergizando todas las bobinas del Stepper 2 teini Mate m NOTA IMPORTANTE

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