proyecto: control de temperatura on-off usando un foco de halógeno y el sensor DS1820 ó el DS18B20 (para EDUPIC 16F84)

Proyecto desarrollado por: Nancy Carolina Gutiérrez Damián et al.

 

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Descripción General:

Se describe la implementación de un sistema de control on-off, usando la tarjeta EDUPIC 16F84, la cual controla el encendido y apagado de un foco de halógeno, que a su vez calienta a un sensor de temperatura DS1820 ó DS18B20. La temperatura se muestra en grados centígrados.

Se proporcionan 2 versiones para el programa, dependiendo del sensor empleado: el DS1820 ó DS18B20

El proyecto está diseñado con fines didácticos y permite de una forma simple emular controles de temperatura industriales, por ejemplo para el diseño de hornos eléctricos, ya que cuenta con los 3 módulos operativos de todo sistema de control: el controlador, el actuador y el sensor, interactuando con una malla de realimentación.

Por su simpleza y bajo costo, el proyecto es apropiado para su empleo en los laboratorios de las asignaturas relacionadas con Embedded Systems y Control de Procesos.

 

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En la gráfica puede apreciarse el comportamiento de la variable de temperatura contra el tiempo en el control del tipo ON-OFF. La temperatura oscila alrededor del setpoint que en este caso se fijó en 28 grados centígrados. Cuando la gráfica está "ON" el foco de halógeno está encendido y cuando está "OFF", el foco está apagado.

Como variantes posibles del proyecto, están la implementación de un control proporcional de temperatura, (para el cual se habría de implementar un hardware adicional PWM para el control del foco de halógeno) lo que permitiría experimentar y aplicar en el laboratorio diversos algoritmos de control lineal, a través de modificar los programas en el controlador 16F84 del módulo EDUPIC. Es posible realizar modificaciones sencillas al programa para migrar a los microcontroladores 16F628 ó 16F88, para disponer de más memoria, ó programar en ANSI C.

Entre las características más importantes del sistema están el despliegue de la información en una pantalla LCD de 16 x 1 y la posibilidad de operar en 3 modos diferentes seleccionables a través de los dos botones miniatura del tipo "push button". En uno de los modos, es posible fijar un SET POINT con la temperatura deseada. Adicionalmente, el sistema cuenta con un zumbador ó buzzer que emite una alarma acústica cuando se oprime alguno de los push button. La temperatura se proporciona con una resolución de 1 grado centígrado, pero el programa puede modificarse para aumentar esa resolución.

Cada uno de los modos de operación, se selecciona oprimiendo el botón miniatura del lado izquierdo en la foto. Los modos de operación son los siguientes:

 

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MODO 1: medición de la temperatura ambiente. En este modo el display LCD muestra la temperatura leída desde el sensor DS18B20, en grados centígrados. El foco de hológeno permanece apagado.

 

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MODO 2: establecer manualmente la temperatura deseada (SET POINT). En este modo el usuario debe oprimir repetidamente el botón miniatura del lado derecho hasta obtener el SET POINT deseado.

 

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MODO 3: control ON-OFF de la temperatura. En este modo, mediante un algoritmo de control ON-OFF, el sistema activa y desactiva el foco de halógeno para conservar la temperatura deseada (SETPOINT). Se maneja un margen de histéresis para evitar el encendido y apagado demasiado frecuente del foco. A la derecha del LCD se muestra la temperatura medida desde el sensor DS1820 ó DS18B20.

 

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ALIMENTACION: el sistema requiere de 2 fuentes de alimentación: un eliminador de 7.5 volts @ 300 ma para el módulo EDUPIC 16F84, que es el mismo que se proporciona con el kit, y un eliminador de 13.9 volts @ 1 ampere para activar el foco de halógeno a través del relevador del propio EDUPIC 16F84.

El uso de ambas fuentes de alimentación permite establecer un aislamiento eléctrico efectivo entre el microcontrolador EDUPIC que contiene circuitos de muy baja potencia (1 watt), y el foco de halógeno que consume alrededor de 20 watts.

 

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Los archivos fuente, incluyendo varias librerías, que deberán usarse en este proyecto se encuentran en los siguientes archivos (elija el correspondiente al sensor de temperatura empleado): CONTROL1820.zip ó CONTROL18B20.zip  Favor de descomprimir el archivo .zip y almacenar los archivos generados en una misma carpeta. Posteriormente, a través del MPLAB, ensamble el archivo CONTROL1820.asm ó CONTROL18B20.asm, para obtener el archivo ejecutable .HEX (CONTROL18B20.hex) el cual deberá grabarse en la memoria Flash de EDUPIC 16F84 usando el programa WINPIC.

Para alambrar la electrónica del circuito, por favor siga el siguiente diagrama esquemático. El módulo LCD de 16 x 1 se inserta en el conector de 14 pines de EDUPIC.

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