Camacho Ruilova Leonardo Alberto

ESCUELA DE ELECTRONICA Y TELECOMUNICACIONES
“Automatización del Sistema de Pruebas de Materiales MTS
para ensayos de carga y deformación”
Proyecto de Fin de carrera previo
a la obtención del Título de
Ingeniería en Electrónica y
Telecomunicaciones.
AUTORES: Leonardo Alberto Camacho Ruilova
Juan Pablo Cabrera Samaniego
DIRECTOR: Ing. Carlos Calderón
Loja- Ecuador
2010
SESIÓN DE DERECHOS EN TESIS DE GRADO
Yo, Leonardo Alberto Camacho Ruilova, declaro conocer y acepto la disposición del
Art.67 del Estatuto Orgánico de la Universidad Técnica Particular de Loja, el cual de
forma textual menciona: “Forman parte de patrimonio de la Universidad la
propiedad intelectual de investigaciones, trabajos científicos y tesis de grado que se
realicen a través, o con el apoyo financiero, académico o institucional de la
Universidad”
Loja, Marzo del 2010
Leonardo Alberto Camacho Ruilova
TESISTA
AUTORIA
Las ideas, conceptos, procedimientos y resultados escritos en el presente trabajo,
son de exclusiva responsabilidad de los autores
Juan Pablo Cabrera Samaniego
TESISTA
Leonardo Alberto Camacho Ruilova
TESISTA
CERTIFICACIÓN
Ing. Carlos Calderón, Ingeniero en Electrónica y Telecomunicaciones y Docente de
la Escuela de Ingeniería en Electrónica y Telecomunicaciones de la Universidad
Técnica Particular de Loja.
CERTIFICO:
Que el presente trabajo realizado por Juan Pablo Cabrera Samaniego y Leonardo
Alberto Camacho Ruilova, ha sido orientado y revisado continuamente durante la
ejecución del proyecto, el mismo que reúne los requisitos exigidos para este tipo de
investigación, por lo que autorizo su presentación, sustentación y defensa,
Loja, abril del 2010
Ing. Carlos Calderón
DIRECTOR DE TESIS
DEDICATORIA
Mi tesis la dedico con todo mi amor y cariño. A ti Dios que me diste la oportunidad
de vivir y de regalarme una familia maravillosa.
Con mucho cariño y de manera especial a mis adorados padres que me dieron la
vida y han estado conmigo en todo momento. Gracias por todo Papá y Mamá por
darme una carrera universitaria para mi futuro y principalmente por creer en mí a
pesar que les causé muchas frustraciones, hemos vivido momentos difíciles pero
siempre han esto apoyándome y brindándome todo su amor, por todo esto les
agradezco de todo corazón el que sigan conmigo a mi lado.
Mis sentimientos de cariño con todo mi corazón hacia este mi trabajo de tesis que
me llevo un año hacerlo para ustedes. Para ti Johanna, la mujer y compañera que
me brindó su amor, cariño, dedicación y toda su paciencia apoyándome cuando
quería desmayar en la consecución de este objetivo.
A ti Cecilia a pesar de que no estás aquí ahora en estos momentos conmigo, sé
que tu alma si lo está y porque tuviste los mismos sueños que yo. Para Ti mi
amada hermana te dedico con todo mi corazón mi tesis. Nunca te olvidare…
Leonardo Alberto Camacho Ruilova.
AGRADECIMIENTOS
Esta tesis está dedicada a mis padres, a quienes agradezco de todo corazón por su
amor, cariño y comprensión. En todo momento los llevo conmigo.
Agradezco a mis hermanas por su compañía y el apoyo que me brindan. Sé que
cuento con ellas siempre.
Agradezco a Dios por regalarle a mi vida dicha y bendiciones, permitiéndome
encontrar el amor y compartir mi existencia con ella.
Agradezco a los amigos, por su confianza y lealtad; a mis maestros y en especial
al ingeniero Carlos Calderón por su disposición y ayuda brindada. A
porque espera lo mejor de mí.
Leonardo Alberto Camacho Ruilova.
mi país
RESUMEN DE LA INVESTIGACIÓN
Cabrera Samaniego Juan Pablo, Camacho Ruilova Leonardo Alberto, realizan el
diseño y la implementación de la Automatización del Sistema de Pruebas de
materiales M.T.S (Material Test System) para ensayos de carga y deformación.
La presente investigación está dentro del campo investigativo y científico, en la que
la conceptualización enfoca planteamientos teóricos - prácticos para el desarrollo
de la presente tesis. Se fundamenta el análisis, diseño e implementación bajo la
problemática
que implica el uso de nuevas tecnologías que sustituyen a la
tecnología implementada en el sistema M.T.S adquirido por la Universidad Técnica
Particular de Loja.
El trabajo consta de:
El diseño y construcción de un sistema que maneja las variables velocidad frecuencia que determinan el correcto funcionamiento del sistema de testeo de
materiales en compresión y tensión de especímenes sólidos. Para establecer el
correcto funcionamiento se realizó varias pruebas de ensayo, con el objetivo de
verificar que los métodos y procedimientos estaban funcionando correctamente. De
esta manera se llegó a determinar los métodos específicos para realizar el control
de velocidad, ascenso y descenso del actuador hidráulico encargado de realizar las
operaciones de ensayo.
Se analizó parámetros como: economía, robustez, sensibilidad, estabilidad, esto
con la finalidad de obtener el punto de partida necesario para ensamblar un
prototipo funcional destinado a permanecer en las instalaciones del U.C.G. (Unidad
de Ingeniería Civil, Geología y Minas) de la U.T.P.L. (Universidad Técnica Particular
de Loja).
INDICE
CAPITULO I
1. MTS INTERACTIVO SISTEMA DE TESTEO DE MATERIALES ……………… 1
1.1. MTS Sistema de Testeo de Materiales …………………………………..... 1
1.1.1. Unidad de control ……………………………………………………… 2
1.1.2. Controlador (Modelo 442) ……………………………………………. 2
1.1.2.1.
Acondicionador de transductor de carga (Modelo 440.21)
…………………………………………………………………………. 2
1.1.2.2.
Acondicionador de transductor de desplazamiento
(Modelo 440.22) …………………………………………………….. 2
1.1.2.3.
Generador de funciones (Modelo 436.11FG) …………….. 2
1.1.2.4.
Procesador de control (PDP 11/04)………………………… 3
1.1.2.5.
Unidad de interface a procesador digital (MTS Modelo
433.50)………………………………………………………………… 3
1.1.3. Unidad de poder hidráulico HPU …………………………………… 3
1.2. Sistema de Testeo de Materiales MTS JPC-LAC1 ……………………… 5
1.2.1. Etapa de Control Digital. Modelo MTS JPC-LAC1/CD …………... 6
1.2.2. Etapa de Potencia. Modelo JPC-LAC1/P ………………………….. 7
1.2.3. Etapa Unidad Remota de Control. Modelo JPC-LAC1/URC …… 8
CAPITULO II
2. HARDWARE MTS JPC-LAC1 ……………………………………………………. 10
2.1. Etapa de Control Digital Modelo MTS JPC-LAC1/CD …...…………… 10
2.1.1. Diseño e implementación del generador de funciones – señal
seno ………………………………………………………………………. 10
2.1.1.1. Multiplexación Analógica……………………………………. 14
2.1.2. Diseño e implementación del preamplificador de señal…….... 15
2.2. ETAPA DE POTENCIA MODELO MTS JPC-LAC1/P……………………. 17
2.2.1. Diseño e implementación del amplificador de potencia con
simetría complementaria clase AB…………………………………... 17
2.2.1.1.
Amplificador de potencia en contrafase…………………. 18
2.2.1.2.
Amplificador clase AB……………………………………….. 19
2.2.1.3.
Diseño del amplificador de potencia……………………… 22
2.2.1.3.1. Cálculo de la fuente de alimentación ………………. 23
2.2.1.3.2. Cálculo de R 8 ……………………………………………. 25
2.2.1.3.3. Elección de los diodos D 1 , D 2 y D 3 ……………………
25
2.2.1.3.4. Elección de Q 2 …………………………………………..
25
2.2.1.3.5. Cálculo de R 7 ……………………………………………. 25
2.2.1.3.6. Cálculo de R 5 …………………………………………… 26
2.2.1.3.7. Cálculo de R 6 ……………………………………………. 26
2.2.1.3.8. Cálculo del capacitor de entrada……………………. 26
2.2.1.4.
Simulaciones ………………………………………………… 28
2.2.1.4.1. Simulación del amplificador………………………….. 28
2.2.1.4.2. Respuesta en frecuencia del amplificador…………. 29
2.2.1.4.3. Análisis espectral ……………………………………… 30
2.2.2.
Diseño e implementación, etapa de conmutación …………… 30
2.3. UNIDAD DE CONTROL REMOTA. MODELO MTS JPC- LAC1/UCR… 33
2.3.1.
Diseño e implementación interfaz inteligente
microcontrolada…………………………………………………………. 33
2.3.1.1. Conexiones básicas de un microcontrolador 16F871....... 34
2.3.1.1.1. Circuito Oscilador………………………………………… 34
2.3.1.1.2. Circuito de Reset…………………………………………. 34
2.3.1.1.3. Circuito de alimentación………………………………… 34
2.3.1.2. Conexiones circuito panel de control URC ………………. 35
2.3.1.3. Conexiones circuito LCD – Zumbador …………………….. 36
2.3.1.4. Conexiones circuito Conmutación ………………………… 37
2.3.2.
Diagrama General de conexiones………………………………... 38
CAPITULO III
3. Implementación ……………………………………………………………………. 39
3.1. Etapa de control analógico ………………………………………………… 40
3.1.1. Conexión serie ………………………………………………………. 41
3.1.2. Conexión diferencial …………………………………………………. 42
3.1.3. Conexión paralelo ……………………………………………………. 43
3.2. Etapa de control digital.…………………………………………………….. 44
3.3. Unidad remota de Control ………………………………………………… 45
3.3.1. Pulsantes de operación. Modo Compresión ……………………. 46
3.3.1.1.
Ajuste …………………………………………………………. 46
3.3.1.2.
Subida ………………………………………………………… 46
3.3.1.3.
Bajada ………………………………………………………… 46
3.3.2. Pulsantes de operación. Modo Tensión …………………………. 47
3.3.2.1.
Ajuste …………………………………………………………. 47
3.3.2.2.
Subida ………………………………………………………… 47
3.3.2.3.
Bajada ………………………………………………………… 47
3.4. Montaje.……………………………………………………………………….. 48
3.5. Presupuesto………………………………………………………………….. 50
Conclusiones…………………………………………………………………………54
Recomendaciones…………………………………………………………………..59
Bibliografía y Referencias …………………………………………………………61
ANEXOS
Anexo A. Tecnología Utilizada...............................................................................62
A.1 Microcontrolador..............................................................................................62
A.2 Visualizador de Cristal Líquido (Display – LCD)………………………………63
A.3 VCO Intersil ICL8038………………………………………………………………..63
A.4 Servoválvulas modelo 252………………………………………………………...64
A.5 Amplificador operacional NEC μPC4558……………………………………….66
A.6 Multiplexor/Demultiplexor CMOS CD4051BE con niveles de conversión
lógica……………………………………………………………………………………….66
A.7 Relés…………………………………………………………………………………..67
Anexo B. Generador de Funciones ICL 8038……………………………………….69
Anexo C. Amplificador operacional NEC μPC4558………………………………..77
Anexo D. Servoválvula 252.24C…………………………………………………........79
Anexo E. Multiplexor analógico CD4051BE…………………………………………84
Anexo F. Microcontrolador PIC 16F871……………………………………………...89
Anexo G. Buffer Driver IC-TTL. Quad/Non inverting……………………………...95
Anexo H. Relé Electromecánico JRC-19F (4078)…………………………………..97
Anexo H.1. Información Técnica de Relés…………………………………………..99
Anexo I. Manual de usuario…………………………………………………………..107
INDICE DE FIGURAS
Figura 1.1. Diagrama de bloques del Sistema de Testeo de Materiales MTS
antiguo…………………………………………………………………………………….....1
Figura 1.2. Diagrama de bloques Etapa de Control Digital. Modelo JPCLAC1/CD……………………………………………………………………………………..7
Figura 1.3. Diagrama de bloques Etapa de Potencia. Modelo JPCLAC1/P……………………………………………………………………………………….8
Figura 1.4. Etapa Unidad Remota de Control. Modelo JPC- AC1/URC……………..9
Figura 2.5. Generador de onda senoidal……………………………………………….10
Figura 2.6. Conexiones multiplexor analógico CD4051BE…………………………..15
Figura 2.7. Preamplificador con TL082…………………………………………………16
Figura 2.8. Señal de salida Preamplicador TL082.Osciloscopio: LabVolt 797……17
Figura 2.9. Distorsión de cruce por cero……………………………………………….18
Figura 2.10. Amplificador de potencia en contrafase……………………………… 18
Figura 2.11. Espejo de corriente……………………………….……………………….19
Figura 2.12. Amplificador AB con espejo de corriente………………………………..20
Figura 2.13. Amplificador de potencia AB en configuración de simetría
complementaria y
Darlington…………………………………………………………22
Figura 2.14. Amplificador de potencia AB en configuración de simetría
complementaria y
Darlington (diseño final)…………………………………………23
Figura 2.15. Respuesta temporal en voltaje, amplificador de potencia AB en
configuración de simetría complementaria y salida Darlington. Simulador:
Workbench 9.0 Multisim…………………………………………………………………..28
Figura 2.16. Respuesta Temporal de corriente del Amplificador de potencia AB en
configuración de simetría complementaria y Darlington. Simulador: Workbench9.0
Multisim……………………………………………………………………………………..28
Figura 2.17. Respuesta
configuración
temporal de voltaje, amplificador de potencia AB en
de simetría complementaria y salida Darlington con fuente de
alimentación ± 24V. Simulador: Workbench 9.0 Multisim…………………………….29
Figura 2.18. Respuesta
configuración
de
en frecuencia, amplificador de potencia AB en
simetría complementaria y salida Darlington con fuente de
alimentación ± 24V. Simulador: Workbench 9.0 Multisim…………………………….29
Figura 2.19. Análisis espectral, amplificador de potencia AB en configuración de
simetría complementaria y salida Darlington ± 24V. Simulador: Workbench 9.0
Multisim……………………………………………………………………………………..30
Figura 2.20. Salida amplificador de Potencia. Osciloscopio: LabVolt 797………….30
Figura 2.21. Tiempos de duración de rebotes para contactos normalmente abiertos
NA o normalmente cerrados NC…………………………………………………………32
Figura 2.22. Etapa de conmutación (Diseño Final)…………………………………...33
Figura 2.23. Conexiones básicas microcontrolador…………………………………..34
Figura 2.24. Panel de control. Unidad Remota de control…………………………...35
Figura 2.25. Conexión pulsante Unidad Remota de control…………………………36
Figura 2.26. Conexiones visualizador LCD…………………………………………….36
Figura 2.27. Conexión Zumbador……………………………………………………….37
Figura 2.28. Conexiones microcontrolador- Relés……………………………………37
Figura 2.29. Diagrama General de conexiones, etapa microcontrolada-LCDUnidad Remota de control……………………………………………………………….38
Figura 3.30. Prototipo MTS JPC-LAC1…………………………………………………39
Figura 3.31. PCBs Generador de onda senoidal y Amplificador de Potencia AB...40
Figura 3.32. Disposición conectores y bobinas de servoválvulas 252.24C………..41
Figura 3.33. Conexión en serie de servoválvulas……………………………………..42
Figura 3.34. Conexión Diferencial Servoválvulas……………………………………..43
Figura 3.35. Conexión Diferencial Servoválvulas……………………………………..43
Figura 3.36. Señales de salida de acuerdo a la tabla de canales multiplexados….45
Figura 3.37. PCBs Etapa conmutación y Etapa inteligente microcontrolada…… ...47
Figura 3.38. Disposición del Gabinete………………………………………………….48
Figura 3.39. Conectores y controles principales………………………………………49
Figura 3.40. Disposición del módulo dentro del gabinete…………………………….49
Figura 3.41. Placa de conmutación a conectores externos………………………… 50
FIGURAS ANEXOS
Figura A.42............................................................................................................ 63
Figura A.43............................................................................................................ 63
Figura A.44............................................................................................................. 64
Figura A.45………………………………………………………………………………..64
Figura A.46………………………………………………………………………………..65
Figura A.47………………………………………………………………………………..66
Figura A.48……………………………………………………………………………... 67
Figura A.49……………………………………………………………………………... 68
Figura I.50. Disposición del gabinete……...………………………………………… 107
Figura I.51. Conectores y conexiones……………………………………………….. 107
Figura I.52. Controles frontales………………………………………………………. 108
Figura I.53. Mensaje, error de alimentación………………………………………….109
Figura I.54. Mensaje de inicio………………………………………………………….109
Figura I.55. Unidad Remota de Control (URC)………………………………………110
Figura I.56. Selector de tipo de ensayo……………………………………………….110
Figura I.57. Mensaje de encendido……………………………………………………111
Figura I.58. Mensaje, operación ajuste……………………………………………….111
Figura I.59. Mensaje, operación subida………………………………………………111
Figura I.60. Mensaje, operación bajada………………………………………………112
Figura I.61. Mensaje, operación subida en modo tensión………………………. ...112
Figura I.62. Mensaje, operación bajada en modo tensión………………………….112
Figura I.63. Mensaje, operación apagado……………………………………………113
INDICE DE TABLAS
Tabla 2.1.
Valores de Capacitancia y frecuencia base……………………………..13
Tabla 2.2.
Lógica binaria multiplexación de canales………………………………..14
Tabla 2.3.
Descripción PIN-OUT conector DB 15……………………...…………...35
Tabla 3.4. Combinaciones control servoválvulas. Conexión en serie……………..42
Tabla 3.5. Combinaciones control servoválvulas. Conexión Diferencial………….43
Tabla 3.6. Combinaciones control servoválvulas. Conexión en paralelo………….44
Tabla 3.7. Combinaciones de selección de canal y frecuencia del multiplexor
CD4057BE…………………………………………………………………………………44
Tabla 3.8. Presupuesto…………………………………………………………………. 50
Tabla 3.8.a…………………………………………………………………………………50
Tabla 3.8.b…………………………………………………………………………………51
Tabla 3.8.c…………………………………………………………………………………51
Tabla 3.8.d…………………………………………………………………………………51
Tabla 3.8.e…………………………………………………………………………………52
Tabla 3.8.f………………………………………………………………………………….52
Tabla 3.8.g…………………………………………………………………………………52
Tabla 3.8.h…………………………………………………………………………………53
-1-
CAPITULO I
1.
MTS INTERACTIVO SISTEMA DE TESTEO DE MATERIALES
1.1
MTS Sistema de Testeo de Materiales
Desde los años 80 la Universidad Técnica Particular de Loja (UTPL) cuenta en las
instalaciones de la UCG con el sistema MTS 820 (Material Test System). La
Estación de Control es una de sus unidades de procesos, la misma que a su vez se
presenta como un bloque modular conformado por:
•
Unidad de almacenamiento.
•
Unidad de control.
•
Controlador analógico.
•
Procesador de control.
•
Unidad de interface a procesador digital.
•
Terminal grafica.
Actualmente varias de estas unidades no están operativas, no siendo todos los
componentes de nuestro interés. Los elementos descritos a continuación son
aquellos que intervienen de manera directa en el control de las operaciones del
sistema hidráulico.
SENSORES:
PRESION,NIVEL DE
FLUIDO,TEMPERATURA
UNIDAD DE
CONTROL
436.11
CELDA DE
CARGA
ALIMENTACION
220 VAC
FUENTE DE
PODER
HIDRAULICA
FLUIDO A ALTA
PRESION
SERVO
VALVULAS
FLUIDO A ALTA
PRESION
ACONDICIONADOR
AC 440.21
ACTUADOR
HIDRAULICO
ESTACION
SIMPLE
LVDT
CONTROLADOR
ANALOGICO
PANEL DE
CONTROL
PRESION
ALTA,BAJA,ON/OFF
ACONDICIONADOR
DC 440.22
GENERADOR
436.11FG
UNIDAD DE
CONTROL
436.11
Figura 1.1. Diagrama de bloques del Sistema de Testeo de Materiales MTS antiguo
-2-
1.1.1 Unidad de control
Reúne los controles que actúan sobre las fuentes de poder hidráulicas y eléctricas
tales como:
•
Control hidráulico
•
Conmutador de alta y baja presión
•
Conmutador principal de poder
•
Parada de emergencia
•
Contador de control cíclico
•
Indicador de funcionamiento anormal
1.1.2
Controlador (Modelo 442)
Genera las señales de control que guían los actuadores hidráulicos, acondiciona las
señales de AC y DC para los respectivos transductores de censado; además del
monitoreo de variables de ensayo de forma simultánea.
Su estructura incorpora varias tarjetas como:
•
Acondicionador de transductor de carga (señal AC)
•
Acondicionador de transductor de desplazamiento (señal DC)
•
Generador de funciones
1.1.2.1 Acondicionador de transductor de carga (Modelo 440.21). Aplica voltaje
de excitación a la celda de carga y acondiciona la señal que va a ser ingresada en
el servo-controlador, opera en varios rangos de ganancia con indicadores visuales
de los rangos usados.
1.1.2.2 Acondicionador de transductor de desplazamiento (Modelo 440.22).
Aplica voltaje de excitación alterno con una frecuencia de 10KHz al LVDT y
acondiciona la señal que va a ser ingresada en el servo-controlador, opera en
varios rangos de ganancia con indicadores frontales de los rangos usados.
1.1.2.3
Generador de funciones (Modelo 436.11FG). Este modelo provee
señales de tipo seno, cuadrada y triangular a frecuencias desde 0.01 Hz a 1100 Hz
-3-
que puede ser ajustable manualmente en pasos de 10. Todas las frecuencias
comienzan en 0 para prevenir altas velocidades y aceleración.
1.1.2.4 Procesador de control (PDP 11/04). El procesador es fabricado por The
Digital Equipment Corporation, cuenta con una memoria interna de 56 Kbytes con
acceso directo a memoria (DMA) e interrupciones por prioridad, bootstrap
(proporciona estimaciones al error estadístico imponiendo escasas restricciones a
las variables aleatorias analizadas) automático al iniciar y diagnostico mecánico de
hardware.
1.1.2.5
Unidad de interface a procesador digital (MTS Modelo 433.50).
Especialmente diseñada por la MTS para mantener control en tiempo real y proveer
la interface entre el procesador de control y los controles analógicos del sistema en
la prueba de materiales. La unidad gráfica puede ser un computador o una
impresora, en esta última la unidad cuenta con una propia añadida al gabinete
principal.
La ciencia hidráulica es la encargada de estudiar y definir a cualquier sistema
hidráulico; por tanto al estar fuera de nuestro campo de desempeño no se lo analiza
ni explica a profundidad. A continuación se hace una breve descripción de las
partes que lo conforman.
•
Fuente de poder hidráulico
•
Servoválvulas
•
Service manifold
•
Actuador hidráulico
1.1.3.
Unidad de poder hidráulico HPU
Es la base de potencia del sistema hidráulico, entrega aceite a altas presiones,
capaz de llegar a 5000 psi de presión o 30000 KN de unidades fuerza. Se puede
controlar de forma manual mediante un panel frontal con encendido-apagado y un
conmutador de alta y baja presión.
-4-
Cuenta con sensores de temperatura, presión y nivel de aceite digital y analógico,
que actúan en forma conjunta con la unidad de control y autónoma como el sensor
de temperatura que apaga la fuente en caso de exceder los límites de tolerancia;
los sensores analógicos permiten visualizar estas variables directamente.
La refrigeración de la fuente de poder hidráulica se la hace mediante un complejo
sistema de cañerías que conducen agua bombeada desde una cisterna hacia el
interior del reservorio de aceite sin tener contacto directo con el mismo.
Además; contiene un control primario de presión mediante una válvula manual y un
motor de 220V AC que acciona la bomba principal de flujo de aceite.
El fluido a alta presión es llevado hacia las servoválvulas a través de dos
mangueras confeccionadas de caucho con nylon y malla metálica. Los servos
actúan como dos llaves controladas por frecuencia que se abren y cierran según
varié este parámetro.
El service manifold (multi-servicios) es el siguiente paso. Contiene en su estructura
a las servoválvulas (dual manifold) lo que le da una mayor potencia; y, al actuador
hidráulico. El fluido llega en forma pura (sin burbujas de aire) debido a la acción de
un par de acumuladores. Finalmente, para evitar la sobre presión el sistema service
manifold está dotado con mangueras de retorno de flujo de aceite.
Finalmente, el actuador hidráulico es el elemento terminal de este circuito, montado
conjuntamente con el service manifold, aplica la fuerza sobre el espécimen a ser
probado. En su interior se encuentra el LVDT con un conjunto de protecciones para
evitar su degradación debido a la exposición a factores ambientales y de prueba.
Gracias a la modularidad del sistema aún a este nivel es posible montar varias
piezas adicionales para realizar muchos tipos de pruebas, tanto de carga como de
fatiga de materiales.
La estructura mecánica está alojada bajo el suelo de modo que el actuador queda
expuesto a nivel del piso. La celda de carga se ubica sobre un cabezal metálico
(crooshead) sujeto a dos postes de acero y actuadores hidráulicos mediante 24
-5-
pernos, este cabezal es móvil, puede subir y bajar mediante una válvula manual
para adaptarse a diversos tipos de elementos de prueba.
1.2 Sistema de Testeo de Materiales MTS JPC-LAC1
La aparición de nuevas tecnologías ha permitido el desarrollo de un nuevo
hardware y software para el control del Sistema de Testeo de materiales
manteniendo sus funciones y desempeño para el cual fue diseñada mecánica y
electrónicamente.
El nuevo hardware MTS JPC-LAC1, representa un avance en tecnología digital y
analógica entregando un elevado y avanzado control de servo válvulas dejando en
el pasado el Sistema de control MTS con el cual fue adquirida el Sistema de Testeo
de Materiales a mediados de los años 80.
El MTS JPC-LAC1 consiste de 3 etapas principales:
1.
Etapa de Control digital (modelo MTS JPC-LAC1/CD )
a. Generador de Funciones
b. Entradas y Salidas I/O digitales preamplificadas
c. Entradas y Salidas I/O microcontroladas
2. Etapa de Potencia (modelo MTS JPC-LAC1/P)
a. Amplificador de Simetría Complementaria clase AB
b. Circuitos de conmutación
3. Etapa Unidad Remota de Control (modelo MTS JPC-LAC1/URC)
a. Espécimen de carga
b. Visualizador LCD
c. Controles Hidráulicos
Cada una de las etapas en conjunto constituyen un sistema optimizado interactivo
entre usuario y sistema; permitiendo las cualidades necesarias para requerimientos
de análisis de materiales sólidos.
El sistema de control presenta características interactivas mediante la configuración
de varias propiedades tales como determinar la presión de fluido (alta/baja), ajuste
-6-
de espécimen (compresión/expansión), velocidad de compresión o tensión (7
velocidades), entre otras.
1.2.1
Etapa de Control Digital. Modelo MTS JPC-LAC1/CD
El modelo MTS JPC-LAC1/CD es un interface digital que tiene como función
principal la generación de ondas tanto analógicas como digitales. Este modelo
genera formas de onda senoidales, cuadradas y triangulares generadas desde 1
KHz hasta 20 KHz (ciclos por segundo). La frecuencia es manualmente ajustada
entre 7 opciones mediante la unidad de control que mantiene los valores
configurados almacenados de manera segura en un sistema embebido
microcontrolado que es el encargado de las decisiones inteligentes en el sistema.
Al ser la onda senoidal de carácter analógico fue necesario implementar en nuestro
diseño un dispositivo que funcione con alimentación digital de 5 voltios pero que
permita la multiplexación de señales analógicas; de esta manera fue posible brindar
a esta etapa de generación de ondas las distintas frecuencias de oscilación
necesarias para el control y funcionamiento de las servoválvulas.
Siendo la generación de formas de onda a valores que no sobrepasan la
alimentación de dispositivos digitales fue necesaria la utilización de una etapa
preamplificadora de voltaje. Dicha etapa provee de la circuitería necesaria para
subir a niveles pico - pico las señales senoidales requeridas por las servoválvulas.
Todos los procesos de selección y configuración del Sistema JPC-LAC1 son
operados en un sistema embebido llamado microcontrolador que no es más que
una microcomputadora contenida en un solo chip, el cual deberá ser programado y
configurado previamente para su óptimo desempeño. Es en éste dispositivo donde
se mantendrá un constante escaneo de las funciones y prestaciones necesarias
para el testeo y análisis de los materiales.
En posteriores capítulos se hará un análisis más detallado y exhaustivo de esta
etapa. De la misma manera se determinará la operación y prestaciones de cada
uno de los dispositivos que forman el modelo MTS JPC-LAC1/CD.
-7-
ALIMENTACION
+/- 15 VDC
OSCILADOR
SENOIDAL
CANAL DE
FRECUENCIA
ALIMENTACION
+/- 15 VDC
AMPLIFICADOR EN
SIMETRIA
COMPLEMETARIA AB
MULTIPLEXOR
CAPACITORES
DE VARIACION
DE
FRECUENCIA
SEÑAL DE
CONTROL TTL
ALIMENTACION
+/- 5 VDC
PREAMPLIFICADOR
MICROCONTRO
LADOR
Figura 1.2. Diagrama de bloques Etapa de Control Digital. Modelo JPC-LAC1/CD
1.2.2
Etapa de Potencia. Modelo JPC-LAC1/P
El modelo JPC-LAC1/P es el interface de fuerza que permite el óptimo
funcionamiento del control de las servoválvulas y éstas a su vez mantengan un
correcto funcionamiento en su operación al paso de fluido que pase por ellas.
El modelo JPC-LAC1/P aplica la excitación de voltaje y corriente necesarios para el
control de las 2 servoválvulas existentes en el Sistema de Testeo MTS. Con este
objetivo se diseño e implemento un amplificador de salida, también denominado de
potencia que tienen como misión entregar a la carga una señal de potencia con la
minina distorsión y el máximo rendimiento. Para nuestro sistema fue implementado
el amplificador de simetría complementaria clase AB que consta de dos transistores
de características idénticas pero diferente tipo, uno PNP y otro NPN (de aquí su
nombre “complementario”). Están polarizados cada uno de los transistores en clase
B por lo que cada transistor conducirá en semiciclos opuestos de la señal de
entrada, de esta manera es posible obtener a la salida la onda completa.
Para mantener la característica principal del sistema de testeo de materiales la
subida y bajada del actuador se debe realizar la inversión de alimentación de las
bobinas de las servoválvulas; con este propósito esta etapa contiene un bloque de
-8-
conmutación
mediante
relés
electromecánicos
que
fueron
escogidos
minuciosamente para que cumplan y resistan las exigencias de potencia y control.
SERVO
VALVULAS
SEÑAL VAC DE
CONTROL
SENOIDAL
PREAMPLIFICADA
AMPLIFICADOR DE
SIMETRIA
COMPLEMENTARIA AB
SEÑAL VAC DE
CONTROL
CIRCUITOS DE
CONMUTACION
SEÑAL VAC DE
CONTROL
ALIMENTACION
+/- 24 VDC
FUENTE DE
PODER
HIDRAULICA
Figura 1.3. Diagrama de bloques Etapa de Potencia. Modelo JPC-LAC1/P
1.2.3 Etapa Unidad Remota de Control. Modelo JPC-LAC1/URC
El modelo JPC-LAC/URC es el interface de control manual remoto microcontrolado
entre el Load Frame y el usuario, permitiendo que se mantenga un análisis y
seguimiento en el proceso de compresión, tensión y fractura del espécimen.
El modelo JPC-LAC/URC o Unidad Remota de Control tiene disponible un panel de
control arriba/abajo para el actuador tanto en compresión como tensión, un panel
de control para velocidad del actuador y un panel para el control del
encendido/apagado, alta/baja presión del Sistema Hidráulico. Todos los parámetros
están visualmente disponibles por medio de una pantalla LCD. Adicional, están
disponibles botoneras para parada del Sistema Hidráulico de Presión y una parada
de emergencia.
En términos generales La Unidad Remota de control es un dispositivo portable que
puede ser usado para:
-9-
•
Reiniciar el sistema microcontrolado.
•
Activar y deshabilitar el sistema hidráulico.
•
Control manual del actuador.
•
Inicio y parada del testeo de especímenes.
•
Parada normal y de emergencia del sistema.
PULSOS
CONTROLES
MANUALES
MICROCONTROLADOR
INFO DE
OPERACION
VISUALIZADOR
LCD
SEÑALES TTL DE
CONTROL
ALIMENTACION
5 VDC
SERVO
VALVULAS
Figura 1.4.
CIRCUITO DE
CONMUTACION
FUENTE DE
PODER
HIDRAULICO
Etapa Unidad Remota de Control. Modelo JPC- LAC1/URC
- 10 -
CAPITULO II
2.
2.1
HARDWARE MTS JPC-LAC1
Etapa de Control Digital Modelo MTS JPC-LAC1/CD
2.1.1 Diseño e Implementación del generador de funciones - señal seno
+15V
500
10K
3.3K
47uF
3.3K
10K
100nF
4
12
11
2
10K
1
100uF
100K
8 10
10K
6
NTE864
100K
5
S
47M
47uF
10K
22K
20K
47K
10K
DESDE PIN 3
M ULTIPLEXOR
100nF
100K
-15V
47K
100K
47K
10pF
SALIDA
47K
10pF
4
47
4
6
7
5
2
1
TL082
8
3
8
TL082
47K
Figura 2.5. Generador de onda senoidal
El montaje mostrado en la figura 2.5 representa al generador de onda senoidal, el
mismo que radica en el circuito integrado ICL8038 (NTE864) [Anexo B] el cual es
un oscilador controlado por tensión. Permite obtener una precisión del 0.5% en la
onda senoidal [Anexo B]. Dicha precisión en el ajuste de distorsión necesita de la
acción de dos potenciómetros ajustables de 100kΩ (RA 2 y RA 3 ) en los pines
de ajuste 1 para señal positiva y 12 para la señal negativa de alimentación V CC .
- 11 -
Según las características del integrado, al pin 1 no se le aplicará directamente una
tensión de -Vcc, y al pin 12 no se le aplicará tensión de +Vcc. Este inconveniente se
soluciona al incluir las resistencias R 7 y R 8 conectadas en serie a los
potenciómetros multivuelta de 100KΩ que se conectan hacia los pines 1 y 12 del
circuito integrado ICL8038. Escogiendo R 7 =R 8 =10KΩ se encuentra que la tensión
máxima presente en los pines 1 y 12 son:
Vmin = R ⋅ I = R ⋅
− VCC − (VCC )
− 15 − (+ 15)
= 10 K ⋅
= −2,727V
RTotal
10 K + 100 K
(2.1)
Vmin = R ⋅ I = R ⋅
VCC − (− VCC )
15 − (− 15)
= 10 K ⋅
= 2,727V
RTotal
10 K + 100 K
(2.2)
Las ecuaciones 2.1 y 2.2 son el resultado del análisis de rama, aplicando la ley de
Voltajes de Kirchhoff. Los potenciómetros RA 2 y RA 3 son del tipo multivuelta ya que
estos ofrecen una elevada precisión de ajuste.
A continuación se revisa los pasos a seguir para que la onda senoidal sea
simétrica. Para obtener simetría, debe existir la misma tensión en los pines 4 y 5,
esto se consigue poniendo dos resistencias del mismo valor 3,3KΩ entre los
pines antes mencionados. Las resistencias de los pines 4 y 5, junto con el
capacitor que se conectará mediante el multiplexor que va hacia el pin 10
determinan la frecuencia de base del integrado. De esta manera para ajustar el
integrado a una frecuencia deseada se debe colocar una resistencia variable
(P 2 =500 Ω) y dos resistencias fijas R 9 y R 10 (R9=R10= 3,3KΩ) entre los pines 4, 5 y
la tensión de alimentación positiva.
Las características del integrado determina que los valores de R 9 +P 2 se deben
mantener entre 1KΩ y 1MΩ,con la finalidad de mantener la corriente entre los
pines 4 y 5 a valores que oscilen entre 10µA y 1mA. El valor de corriente máximo
que pueden pasar por estos pines no debe superar los 5mA [Anexo B].
Los niveles menores a 1µA producen una gran cantidad de errores a altas
temperaturas y con niveles mayores a 5mA los transistores internos entran en zona
de saturación lo cual produce errores mayores de oscilación [Anexo B].
- 12 -
Las características del integrado determinan que la intensidad que puede circular
por los pines 4 y 5, se puede calcular por la fórmula 2.3 [Anexo B]:
(
+
0,22 VCC − VCC
I=
RA
)
(2.3)
Esta corriente sirve de la misma manera para el cálculo de la corriente que pasa por
R A como por R B . El valor de la corriente que circulará con R A =R B =3,3 KΩ
es el siguiente:
I=
0,22(15 − (− 15))
= 2mA
3.3KΩ
(2.4)
La corriente que pasa por los pines 4 y 5 es aproximadamente igual a la que se
recomiendan en las hojas de datos del integrado.
El valor que se recomienda en las hojas de datos del integrado, es el valor del
capacitor que se coloca en el pin 10 determinando la frecuencia de referencia del
oscilador, su valor se puede determinar mediante la siguiente ecuación 2.5 [Anexo
B]:
1 1
C= ⋅
3 R⋅ f
, Si R A =R B =R
(2.5)
Dependiendo del valor de la frecuencia que se desee obtener, siempre dentro del
rango de tolerancia del integrado (0.01H a 200KHz) podemos asumir la
capacitancia a ser colocada en el pin 10. Es importante tener en cuenta los valores
comerciales de estos elementos. La frecuencia se puede obtener mediante la
ecuación 2.6 que se obtiene a partir de despejarƒ:
f =
1
3⋅ R ⋅C
(2.6)
Al determinar el rango de trabajo se encuentra mayor problema de diseño, debido a
- 13 -
las características de cantidad de fluido que debe pasar por las servo válvulas (37
litros por minuto) que es consecuencia directa de las frecuencias menores a 100Hz.
Pasado este límite el flujo disminuye de manera logarítmica [Anexo D. Figuras:
Perfomance Curves.]. Se ensayo el prototipo con este rango de frecuencias sin
obtener resultados favorables.
De manera experimental se opto por el rango mostrado en la Tabla 2.1:
Tabla 2.1. Valores de Capacitancia y frecuencia base
Capacitancia (nF)
Frecuencia (Hz)
10
20
25
33
47
57
10000
5000
4000
3030,3
2127,6
1754,3
Una vez encontrados los valores de capacitores adecuados y las frecuencias base
que estos generan; en caso de ser necesario, se coloca un potenciómetro en serie
con las resistencia R A y R B para que exista una ligera variación de frecuencia. Las
recomendaciones del dispositivo sugieren un valor de 1KΩ, se opto por 500Ω pues
las frecuencias serán modificadas por distintos valores de capacitancia, mas no con
variaciones de resistencia.
Se determinar el valor de la frecuencia modificada por el potenciómetro mediante la
ecuación 2.7 igualmente obtenida al despejarƒ de la ecuación 2.5:
f =
1
3 ⋅ (R + P 2 ) ⋅ C
(2.7)
Para obtener un rango de barrido considerablemente alto (1000:1) el voltaje entre
las resistencias R A y R B debe ser decrementado, para ello se requiere que el voltaje
en el pin de control 8 sea superior en unos cuantos cientos de milivoltios. La
configuración sugerida para lograrlo [anexo B], se da mediante un potenciómetro
P 1 en serie con una resistencia de 20KΩ y en paralelo con un capacitor de 100nF.
- 14 -
La resistencia colocada en el pin 5 reduce las variaciones de este rango.
El generador de señales trabaja con dos tipos de alimentación; con una fuente
simple de 10 a 30V o con fuentes diferenciales de +/-5 a +/-15V. Con los valores de
fuente simple la señal sinusoidal tiene una salida de exactamente la mitad del
voltaje de alimentación, la ventaja de esta configuración es que la onda oscila
simétricamente con respecto a tierra. En la siguiente configuración la onda
sinusoidal llega a oscilar a la mitad del voltaje de alimentación en cada semiciclo
con respecto a tierra.
La señal obtenida en el pin 2 [Figura 2.5] pasa por una red de resistencias cuya
función es colocar la carga necesaria al integrado, siguiendo las recomendaciones
este valor debe ser de 100KΩ con lo cual se obtiene un voltaje de 0.2*Vcc= 3V
[Anexo B], además de una resistencia de 22KΩ para no aplicar de manera directa el
voltaje y la corriente a la siguiente etapa.
2.1.1.1 Multiplexación Analógica
El sistema de control digital integra un seleccionador de frecuencias de operación
para los servos. El diseño de este control se lo hace mediante multiplexores
analógicos con entradas de comando digitales. El dispositivo es el multiplexor
CD4051BE con 8 canales multiplexados simples y 3 bits de control binario [Anexo
E]. Los canales son seleccionados según la Tabla 2.2:
Tabla 2.2.
INHIBIT
0
0
0
0
0
0
0
0
1
Lógica binaria - multiplexación de canales
Entradas
C
0
0
0
0
1
1
1
1
x
B
0
0
1
1
0
0
1
1
x
A
0
1
0
1
0
1
0
1
X
Canales
activos
0
1
2
3
4
5
6
7
Ninguno
Las señales de control son enviadas desde el microcontrolador hacia el multiplexor.
El esquema de conexión se muestra en la Figura 2.6:
- 15 -
-15V
10nF
20nF
U1
25nF
33nF
47nF
RA0
13
14
15
12
1
5
2
4
11
10
9
6
X0
X1
X2
X3
X4
X5
X6
X7
X
3
AL PIN 10
OSCILADOR
A
B
C
INH
CD4051BE
RA1
RA2
Figura 2.6. Conexiones multiplexor analógico CD4051BE
La Figura 2.6 muestra la conexión de 5 capacitores para ser multiplexados sus
valores y ser utilizados por un solo canal (pin 3). El prototipo cuenta con 7 valores
diferentes por lo tanto tendremos 7 frecuencias de operación.
2.1.2 Diseño e Implementación del preamplificador de señal
La etapa anterior al preamplificador cumple también con la función de hacer que la
señal oscile con respecto a cero, es decir que no existan desplazamientos del
centro de referencia.
El prototipo del controlador cuenta con un control sobre la amplitud de la señal
senoidal de salida entregada por el circuito integrado ICL8038. Para esto se diseña
un sistema a base de amplificadores operacionales TL082 de alto rendimiento y de
baja distorsión (0.02%) [Anexo C], además de acondicionar la señal a niveles de
voltaje deseados y limpiarla de cualquier remanente de corriente continua.
El TL082 es un integrado que contiene dos amplificadores operacionales [Anexo C].
Ambas etapas
están configuradas como filtros amplificadores pasa-bajas, que
- 16 -
imposibilita trabajar con frecuencias superiores a los 100KHz, los filtros están
calibrados a frecuencias superiores gracias al capacitor de 10pF en paralelo con la
resistencia de 100KΩ entre los pines 2 y 8 [Figura 2.7].
La salida se dirige a un potenciómetro cuya función es subir o bajar el nivel de la
señal que se entrega a la segunda etapa, además de pasar por una red compuesta
por un potenciómetro y dos resistencias conectadas a alimentación positiva y
negativa [Figura 2.7]. Se eligen resistencias de 10KΩ cuya función es ubicar a la
señal de salida en el origen, es decir colocar el voltaje continuo en cero calibrando
el potenciómetro, debido a cualquier irregularidad surgida por el control previo sobre
la amplitud. Una vez corregida la señal pasa por un divisor de tensión compuesto
por dos resistencias de 47KΩ que van al pin 6 del integrado, la
última etapa está
configurada exactamente igual a la primera y brinda la salida total que irá hacia el
amplificador de potencia [Figura 2.7]. La señal obtenida de la implementación del
preamplificador de señal senoidal se muestra en la Figura 2.8.
+15V
10K
10K
100K
22K
DEL OSCILADOR
100nF
100K
10K
47K
-15V
47K
47K
10pF
10pF
4
47
4
6
7
5
2
1
TL082
8
3
TL082
8
SALIDA
47K
Figura 2.7. Preamplificador con TL082
47K
- 17 -
Figura 2.8. Señal de salida Preamplicador TL082
Osciloscopio: LabVolt 797 (y=5V/div)
2.2
ETAPA DE POTENCIA MODELO MTS JPC-LAC1/P
2.2.1 Diseño e Implementación del amplificador de potencia con simetría
complementaria clase AB
Al diseñar amplificadores de potencia podemos optar por algunos caminos, dentro
de la aplicación fueron dos las opciones: mediante circuitos integrados o mediante
elementos discretos. La elección fue por elementos discretos debido a que al
trabajar en frecuencias en las cuales pueden utilizarse amplificadores de audio que
vienen en circuitos integrados, estos entregaban potencia según las cargas típicas
(8Ω típica), lo cual era un problema al tratar de conectar una carga mucho mayor
(80Ω). Además, se necesitaba generar corrientes altas pero con niveles de voltaje
bajos.
Antes de describir el diseño mostrado en la Figura 2.12 vale la pena entender
algunos conceptos que se tomaron como conocimientos previos para llegar al
diseño final. Los principales inconvenientes fueron llegar a los niveles de voltaje
deseados de ± 20V AC y el acople a la carga. La primera opción fue un diseño
multietapa combinando polarizaciones de transistores de emisor común, base
común y colector común. En este caso no se logró el acople debido a que la carga
era demasiado baja.
Teóricamente fueron analizados diseños como clase A y clase B. En clase A el
rendimiento es bajo de alrededor del 50%, esta configuración amplifica todo el
tiempo incluso en ausencia de señal de entrada. En clase B se mejora el
rendimiento llegando al 78%. El principal inconveniente es la distorsión de cruce por
- 18 -
cero [Figura 2.9], que se produce al estar los transistores en corte. Para que entren
en conducción es necesario superar la barrera de potencial de los diodos existentes
entre base y emisor cuyo valor aproximadamente es de 0.7 V. Como la polarización
viene determinada por la propia señal, aparece una distorsión denominada
distorsión de cruce [Figura 2.9]. En ambos diseños la señal amplificada es
ensamblada por un trasformador el cual añade distorsión a la salida.
Figura 2.9. Distorsión de cruce por cero
2.2.1.1
Amplificador de Potencia en contrafase
Utilizando un transistor NPN y otro PNP como lo muestra la Figura 2.10 no hace
falta un transformador de salida para acoplamiento de la señal.
+Vcc
Q1
C
Vin
Q2
RL
-Vcc
Figura 2.10. Amplificador de potencia en contrafase
En el circuito de la figura 2.10 cada transistor conduce durante un semiciclo.
- 19 -
Cuando Q 1 está en corte, la energía almacenada en el capacitor C permite la
conducción de Q 2 . El funcionamiento también es en clase B, para eliminar el
problema por cruce por cero se diseña en configuración de clase AB.
2.2.1.2
Amplificador clase AB
Este tipo de amplificadores funcionan básicamente como los amplificadores en
clase B, excepto en el que se inyecta una pequeña corriente de polarización para
que ya estén conduciendo previamente a la llegada de la señal [Figura 2.12]. Se
diseñan casi en corte, pero sin llegar a estar en ese estado. De esta forma se
consigue eliminar la distorsión de cruce por cero.
La principal dificultad es conseguir la estabilidad del punto de funcionamiento del
transistor. Se debe garantizar que los transistores no entrarán en corte. La mejor
solución es recurrir al espejo de corriente [Figura 2.11].
El espejo de corriente se basa en la conexión en paralelo de dos diodos iguales. Si
son iguales y tienen la misma curva característica, por los dos diodos circula la
misma corriente puesto que los puntos de funcionamiento son idénticos. Para una
misma tensión ánodo cátodo en los dos diodos se tiene una misma corriente en
cada uno de ellos.
Si el diodo y el transistor son de silicio se pueden considerar iguales la tensión en
extremos del diodo y la tensión entre base y emisor. En la Figura 2.11, la corriente
que circula por el diodo es la misma que circula por la unión base emisor.
Es decir:
+Vcc
R
Q1
D1
Figura 2.11. Espejo de corriente
- 20 -
La corriente I o que circula por la resistencia R permite despreciar la que se deriva
por la base, la corriente que circule por el diodo será prácticamente I o . Esto se
puede considerar si se cumple [2]:
Io ≥ 10.Ib
(2.8)
La corriente de colector se determina a partir de la ley de voltajes de Kirchhoff
aplicada a la Figura 2.11:
Ic ≈
Vcc − 0,7
R
(2.9)
Para evitar problemas térmicos es necesario colocar una resistencia de potencia en
serie con el emisor, la cual colabora además con el acople a la carga [Figura 2.12].
Estos criterios se aplican en el diseño del amplificador AB mostrado en la figura
2.12.
+Vcc
R3
Q2
R1
D1
D2
R
R
RL
Q3
C1
Q1
Vin
100n
R2
R4
-Vcc
Figura 2.12. Amplificador AB con espejo de corriente
- 21 -
El transistor Q 1 polarizado por R 1 y R 2 se comporta como una fuente de corriente
[1]:
Ie ≈ Ic ≈
Vbase − 0,7
R4
(2.10)
La corriente I c en régimen estático es constante. La corriente por los diodos D 1 , D 2
y la corriente l o es constante. La polarización de los transistores queda garantizada
el estar los diodos en paralelo con las uniones base emisor. Para voltajes alternos,
los diodos se comportan como una resistencia dinámica por estar polarizados en el
primer cuadrante [2]. Las bases para alterna están unidas; para ello y para
minimizar las diferencias de voltaje puede conectarse entre ambas un capacitor. En
reposo, la tensión continua en extremos de la carga debe ser 0 voltios. Se ajustará
retocando ligeramente la resistencia R 4 o la resistencia R 3 . [Figura 2.12]
Si se introduce una señal variable en la entrada, Q 1 la amplifica. A la salida de Q 1 ,
Q 2 amplifica el semiperiodo positivo y Q 3 el negativo [Figura 2.12]. En la salida se
tiene una señal reconstruida totalmente. Para conseguir que los transistores de
potencia puedan ser del mismo tipo, se recurre a la configuración con simetría
complementaria y Darlington. En la Figura 2.13 se puede observar esta
configuración.
- 22 -
+Vcc
R3
Q2
Q4
R1
D1
R
D2
R
D3
RL
Q3
C1
Q1
Q5
Vin
100n
R2
R4
-Vcc
Figura 2.13. Amplificador de potencia AB en configuración de simetría complementaria
y Darlington
Se añade otro diodo (D 3 ), para compensar otra unión base emisor en la
configuración del espejo de corriente. Los transistores finales son de potencia. El
β de estos transistores suele ser de 20 [2]. La del resto de los transistores suele
ser de 100 [2].
2.2.1.3
Diseño del amplificador de potencia
En la Figura 2.14 se indica el diseño final del Amplificador de Potencia AB en
configuración de simetría complementaria utilizado en este proyecto. Debemos
comenzar indicando que se diseñará un amplificador de potencia en contra fase y
funcionando en clase AB. Se ha elegido una potencia de 30 W. La frecuencia
inferior de corte será de 20Hz. El esquema que se describe a continuación
corresponde al de la figura 2.14:
- 23 -
R8
4120
Q4
2N2222A
Q6
D1
2N3905
1N4148
V1
24V
R6
41100
D2
R9
1N4148
10
D3
1N4148
R5
2900
Figura 2.14.
2.2.1.3.1
Q3
RL
V2
2N2905
160
24V
Q2
Q5
2N2222A
2N3905
R10
R7
10
440
Amplificador de potencia AB en configuración de simetría complementaria
y Darlington (diseño final)
Cálculo de la fuente de alimentación
Como: P L =V L ⋅I L , por ser carga resistiva. Además
IL =
VL
RL
(2.11)
Resulta:
2
V
PL = L
RL
(2.12)
V L es el valor eficaz. Al estar alimentado el amplificador con una fuente simétrica, la
máxima tensión Vcc resulta de la ecuación 2.13 [1]:
Vcc = 2 ⋅ PL ⋅ RL
Con nuestros valores de elementos, obtenemos:
(2.13)
- 24 -
Vcc = 2 ⋅ 30 ⋅ 8 = 21,9 ≈ 22V
(2.14)
La fuente de alimentación debe suministrar una tensión simétrica de ±22 voltios. La
corriente máxima que debe suministrar cada fuente es:
Ic =
Vcc 22
=
= 2,75 A
8
RL
(2.15)
Los transistores Q 5 y Q 6 indicados en la Figura 2.14 deben de cumplir con las
siguientes características de diseño [1]:
Vce ≥ 22V
Ic ≥ 2,75 A
β = 20
Q 4 es un transistor NPN en configuración Darlington junto con Q 6 . Q 3 es un
transistor PNP en configuración Darlington complementario junto con Q 5 .
Q 4 y Q 5 equivalen a un transistor NPN; de la misma manera Q 3 y Q 5 equivalen a un
transistor PNP de ganancia:
β = β1 ⋅ β 2
(2.16)
En cuanto a transistores de potencia se escoge el 2N3055 con un beta aproximado
de 20. Para Q 4 se escogió el 2N2222A con un beta cercano a 100 y para Q 5 el
2N2905 con un beta aproximado de 100.
Las resistencias encargadas de la estabilidad térmica debido a las diferencias entre
los transistores se obtienen mediante el criterio de diseño [1]:
R=
RL 160
=
= 20Ω
8
8
(2.17)
- 25 -
La corriente máxima que se desea que circule por estas resistencias y por ende
hacia la carga es de 1A, la potencia que tendrían que disipar es de 20V⋅1A = 20W.
2.2.1.3.2
Cálculo de R 8
Para calcular R8 [Figura 2.14] es necesario saber la corriente y la diferencia de
potencial en extremos. En reposo, la tensión en R L es 0V. Despreciando la caída de
tensión en la resistencia de potencia, la tensión en la base de Q 4 es 1.4V.
El valor máximo de la corriente por la base es [1]:
Ib =
Ic
2,75
=
= 1,4mA
β1 ⋅ β 2 20 ⋅100
(2.18)
Se toma una corriente un tanto superior para poder garantizar que los diodos al
igual que el transistor Q 2 siempre estén conduciendo. Por ejemplo 5mA.
R8 =
2.2.1.3.3
Vcc − 2 ⋅ Vbe 22 − 1,4
=
= 4120Ω
I
5 x10 −3
(2.19)
Elección de los diodos D 1 , D 2 y D 3
La corriente que va a circular por los diodos es pequeña, de 5mA. Con lo cual sirve
cualquier diodo de señal, como por ejemplo el 1N4148 [Figura 2.14].
2.2.1.3.4
Elección de Q 2
Q 2 funciona bajo corrientes y tensiones bajas. Cualquier transistor de señal sirve
para esta aplicación. Se elige el transistor 2N2222A con un beta de 100 [Figura
2.14].
2.2.1.3.5
Cálculo de R 7
R 7 debe calcularse de manera que permita a Q 2 funcionar correctamente ante
cualquier variación en la entrada. Se escoge V cc /10, es decir 2,2V.
- 26 -
R7 =
2.2.1.3.6
VCC
2,2
=
= 440Ω
IC
5 x10 −3
(2.20)
Cálculo de R 5
Se elige una corriente por R 5 y R 6 superior a la de la base. La corriente por la base
de Q 2 es [Figura 2.14]:
IC2
I b2 =
β2
=
5 x10 −3
= 0,05mA
100
(2.21)
Para despreciar la corriente de la base se toma una corriente de 1mA.
R5 =
2.2.1.3.7
2,2 + 0,7
= 2900Ω
1x10 −3
(2.22)
Cálculo de R 6
La corriente es de 1mA, por tanto el voltaje es:
V = 22 − (− 19,1) = 41,1V
(2.23)
La resistencia,
R6 =
41,1
= 41100Ω
1x10 −3
(2.24)
2.2.1.3.8 Cálculo del capacitor de entrada
Para el cálculo del capacitor de entrada [Figura 2.14], y de la impedancia de ingreso
Zi [1] [2], utilizamos las ecuaciones 2.25 y 2.26:
C=
1
2πfZi
β = 100

rd 2 = 25mA / 5mA
(2.25)
- 27 -
Zi = R5 R6 β (rd 2 + R7 ) = 2553Ω
C=
1
= 3.11µF
2 ⋅ π ⋅ 20 ⋅ 2553
(2.26)
(2.27)
Se elige un superior, 10µF.
La combinación de estas configuraciones nos da como resultado amplificación en
voltaje (la primera etapa) y corriente (la segunda etapa) [Figura 2.14]. Las
ganancias se muestran a continuación tanto matemáticamente como en simulación:
AV =
VOPQ 2
Vin
, donde
VOPQ 2 = VOP + VRL
(2.28)
Vamos a despreciar V RL por ser muy pequeño
VOP = 2 ⋅ 30 ⋅ 8 = 21,9V
AV =
21,9
= 12,16
1,8
AVdB = 20 ⋅ log(12,16 ) = 21,7 dB
(2.29)
(2.30)
(2.31)
La ganancia en corriente esta dado por [1] [2]:
Ai =
RE
RB
RB / β1 β 2 + RE RL RE + RL
(2.32)
R B = 4120 + 15 ; RE = 20 ; RL = 160 ; β1 = 100 ; β1 = 20
Ai =
4135
20
= 23
4135 / 2000 + 17.7 20 + 160
AidB = 20 ⋅ log(23) = 27.2dB
(2.33)
(2.34)
- 28 -
2.2.1.4
Simulaciones
2.2.1.4.1
Simulación del amplificador
Se ingresa una señal de 1,5V de amplitud y una frecuencia de 1KHz en la entrada,
la respuesta temporal en voltaje y corriente respectivamente son tal y como lo
indica la Figura 2.15:
Figura 2.15. Respuesta temporal en voltaje, amplificador de potencia AB en configuración
de simetría complementaria y salida Darlington.
Simulador: Workbench 9.0 Multisim
Figura 2.16.
Respuesta Temporal de corriente del Amplificador de potencia AB en
Configuración de simetría complementaria y Darlington.
Simulador: Workbench 9.0 Multisim
Como se puede apreciar en la Figura 2.15 no alcanzamos los niveles de voltaje
planteados, debido a que no se tomó en cuenta las caídas de tensión sobre las
resistencias de potencia; además de las restricciones sobre R 7 y R 8 [Figura 2.14].
Este problema se soluciona aumentando el voltaje de la fuente de alimentación
- 29 -
hasta llegar al nivel deseado. En nuestro caso redujimos nuestra expectativa a
15V AC en la salida, con una fuente de 24V CD . Es necesario ajustar la resistencia R 7
para obtener un voltaje de 0V en continua en los extremos de la salida, para ello fue
reemplazada por un potenciómetro multivuelta para ser más exacto el sistema.
Estos resultados se los visualiza en la Figura 2.17.
Figura 2.17. Respuesta temporal de voltaje, amplificador de potencia AB en configuración
de simetría complementaria y salida Darlington con fuente de alimentación ±
24V.
Simulador: Workbench 9.0 Multisim
2.2.1.4.2
Respuesta en frecuencia del amplificador:
Figura 2.18. Respuesta en frecuencia, amplificador de potencia AB en configuración de
simetría complementaria y salida Darlington con fuente de alimentación ±
24V.
Simulador: Workbench 9.0 Multisim
- 30 -
2.2.1.4.3
Análisis espectral
Figura 2.19. Análisis espectral, amplificador de potencia AB en configuración de simetría
complementaria y salida Darlington ± 24V.
Simulador: Workbench 9.0 Multisim
Figura 2.20. Salida amplificador de Potencia
Osciloscopio: LabVolt 797 (y=5vol/div)
En la figura 2.18, observamos que la respuesta en frecuencia del amplificador
comienza a ser plana a partir de los 9Hz (frecuencia de corte) debido a la inclusión
de valores de capacitancia diferentes a los calculados.
En cuanto al análisis espectral [Figura 2.19], el armónico fundamental tiene una
amplitud aproximadamente de 1,4V, mientras que los demás tienen amplitudes
menores a los 9,6µV (de acuerdo a la simulación).
2.2.2
Diseño e Implementación, etapa de conmutación
Todo diseño de etapas de conmutación está directamente ligadas al tipo de
contacto y las acciones que deben cumplir todo relé. Conceptos como contacto
móvil debe estar claramente entendido ya que no existe diferenciación con polo. El
diseño se realiza cumpliendo los requerimientos de las siguientes normas Europeas
e Internacionales, tal como se lo muestra en el anexo H.1:
- 31 -
• Los relés no deben funcionar en ambientes que produzcan en su interior
condensaciones importantes o hielo.
• En el caso de usar los relés con tensiones de alimentación
≥ 110 V, se
recomienda utilizar, en paralelo con la bobina, circuitos de protección
(varistores para corriente alterna y diodos para corriente continua) [Anexo
H.1].
• La corriente nominal se determina como la corriente de utilización en servicio
continuo, es decir, la más elevada que un contacto puede conducir de forma
permanente sin sobrepasar los límites de calentamiento especificados. Este
valor coincide con la corriente máxima de maniobra que es la que un contacto
puede abrir o cerrar en condiciones específicas [Anexo H.1].
• La tensión máxima de conmutación, implican condicionantes a su valor
máximo de tensión, con tolerancias incluidas, que los contactos pueden
conmutar [Anexo H.1].
• Valores de carga mínima conmutable como valores mínimos de potencia,
corriente y tensión que los contactos pueden conmutar de forma fiable; son de
vital importancia en nuestro diseño al permitirnos tomar decisiones correctas y
exactas para determinar el tipo de transistor
(2N3904) para el óptimo
funcionamiento de la etapa de conmutación.
• La polarización del transistor se realiza en zona activa en donde se logra
polarizar la unión base-emisor mediante una resistencia conectada a la base.
De esta manera circulará la corriente necesaria que activar la bobina del relé
[Anexo H.1].
Por ejemplo, si los valores mínimos son 300 mW, 5 V / 5 mA

Con 5 V, la corriente debe ser, como mínimo, 60 mA

Con 24 V, la corriente debe ser, como mínimo, 12.5 mA

Con 5 mA, la tensión debe ser, como mínimo, 60 V
- 32 -
• Se determinó la vida eléctrica para tensiones inferiores a 125 V, lo que
significa que para cargas con tensiones menores a 125 V (ej: 110 o 24 VAC)
la vida eléctrica aumenta considerablemente con la disminución de la tensión.
El valor se puede estimar aplicando un factor multiplicador al valor de la vida
eléctrica en 250 V entregado en las hojas de datos del relé JRC-19F1 012-2Z,
[anexo H] - [Anexo H.1]. El factor multiplicador se obtiene por la razón de los
voltajes para el que fue diseñado el relé y el voltaje que se aplica en nuestra
etapa de conmutación; la expresión queda determinada como;
250/2UN = 250/2*20 = 6.25
(2.35)
Por lo tanto el valor de vida útil de nuestro relé nos da como resultado:
100000*6.25 = 6250000 operaciones.
(2.36)
• Un análisis que no se paso por alto hace referencia al tiempo de rebotes
presentado en la Figura 2.21, que no es más que el valor típico de duración
del total de los rebotes para los contactos normalmente abiertos NA o
normalmente cerrados NC. [Anexo H.1]
UN
BOBINA
NC
CONTACTO
NO
TC
TA
TB
Excitación
TD
TE
Desexitacion
TA Tiempo de conexión
TB Tiempo de rebotes NA
TC Tiempo de desconexión (tipo NA)
TD Tiempo de desconexión (tipo conmutado)
TE Tiempo de rebotes contacto NC
Figura 2.21. Tiempos de duración de rebotes para contactos normalmente abiertos NA o
normalmente cerrados NC
Nuestro sistema de conmutación nos entrega valores de 6ms para el tiempo de
conexión de los contactos NA y de 4ms para el tiempo de desconexión de los
contactos NC. [Anexo H]
- 33 -
La Figura 2.22 nos muestra el diseño final de la Etapa de Conmutación utilizada en
este proyecto.
A
D
RL1
RL3
RL2
SERVO1
15 VAC
A
D
TIERRA
1N4004
1N4004
2N3904
+5V
+5V
+5v
SERVO2
1N4004
2N3904
2N3904
FUENTE
1K
1K
HIDRAULICA
1K
RELE2
ALTA PRESION
+5V
DESDE EL uC
ON/OFF
BAJA PRESION
1N4004
PARADA
+5V
RELE3
+5V
DESDE EL uC
RELE1
1N4004
1N4004
ON/OFF
2N3904
2N3904
2N3904
ON/OFF
1K
1K
1K
Figura 2.22. Etapa de conmutación (Diseño Final)
2.3
UNIDAD DE CONTROL REMOTA. MODELO MTS JPC- LAC1/UCR
2.3.1
Diseño e implementación interfaz inteligente microcontrolada
2.3.1.1
Conexiones básicas de un microcontrolador 16F871
La figura 2.23 nos muestra las conexiones básicas necesarias para el
funcionamiento de un microcontrolador.
- 34 -
5V
10k
100nF
5V
1
11
13
22pF
12
PIC 16F871
14
22pF
Figura 2.23. Conexiones básicas microcontrolador
2.3.1.1.1
Circuito Oscilador: Este circuito sirve para dar la frecuencia de
operación del microcontrolador, y de esta manera establecer la velocidad de
ejecución de las instrucciones, En la figura se observa un circuito oscilador formado
por un cristal de cuarzo y 2 condensadores del orden de los pico faradios. También
se puede hacer el circuito oscilador de tipo RC, pero es más usado el cristal de
cuarzo de 2Mhz a 20Mhz. Siendo el utilizado en este diseño uno de 4MHz. Tiempo
ejecución de las instrucciones 1µs. [4] [5]
2.3.1.1.2
Circuito de Reset: Este circuito es simplemente para reinicializar el
programa dentro del PIC, al igual que una PC común que tiene su Reset. Su lógica
debe ser baja para su efecto. [4] [5]
2.3.1.1.3
Circuito de alimentación: El microcontrolador trabaja a una tensión
nominal de 5V, correspondiente al pin 11 ó 32, tomar este valor, también se tiene
naturalmente la referencia a tierra, siempre importante en cualquier circuito
eléctrico, sea por motivos de protección o medición, pines 12 ó 31. [4] [5]
35
2.3.1.2
Conexiones circuito panel de control URC
La Tabla 2.3 y la Figura 2.24 indican la descripción de las conexiones del
conector DB15 y la conexión con la Unidad Remota de Control respectivamente
en su orden.
Tabla 2.3. Descripción PIN-OUT conector DB15
CONEXIONES CONECTOR DB15 MACHO
PIN COLOR CABLE
FUNCION
1
Blanco
Relé 1
2
Blanco/negro
Relé 2
3
Blanco/café
Relé 3
4
Amarillo
Relé Alta
5
Verde
Relé Apagado
6
Celeste
Relé Baja
7
NC*
NC*
8
NC*
NC*
9
Rojo
Alimentación +5V
10
Café
Bit A (MUX)
11
Morado
Bit B (MUX)
12
Gris
Bit C (MUX)
13
NC*
NC*
14
NC*
NC*
15
Negro
Tierra
* NC= No conexión
8
15
7
14
6
13
5
12
4
11
3
10
2
9
1
UNIDAD REMOTA DE CONTROL
ARRIBA
Ajuste
(Encendido U.P.H)
ABAJO
J2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
CONTROL VELOCIDAD
+
MODO
PARADA
Figura 2.24 Panel de control. Unidad Remota de control
36
PIN uC
5V
10k
100nF
Figura 2.25. Conexión pulsante Unidad Remota de control
La Figura 2.25 representa la conexión básica de cada pulsante ubicado en la
Unidad Remota de Control
2.3.1.3
Conexiones circuito LCD - Zumbador
Las actividades de control se visualización mediante una LCD de 2 líneas con 16
caracteres cada una. Las conexiones se indican en la Figura 2.26.
PIC16F871
8
9
10
RE0/AN5/RD
RE1/AN6/WR
RE2/AN7/CS
RC0/T 1OSO/T 1CKI
RC1/T 1OSI
RC2/CCP1
RC3
RC4
RC5
RC6/T X/CK
RC7/RX/DT
RD0/PSP0
RD1/PSP1
RD2/PSP2
RD3/PSP3
RD4/PSP4
RD5/PSP5
RD6/PSP6
RD7/PSP7
15
16
17
18
23
24
25
26
19
20
21
22
27
28
29
30
VCC
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
7
8
9
10
11
12
13
14
33
34
35
36
37
38
39
40
4
5
6
RA0/AN0
RA1/AN1
RA2/AN2/VREFRA3/AN3/VREF+
RA4/T 0CKI
RA5/AN4
RB0/INT
RB1
RB2
RB3/PGM
RB4
RB5
RB6/PGC
RB7/PGD
VSS
VDD
VEE
2
3
4
5
6
7
OSC1/CLKIN
OSC2/CLKOUT
MCLR/Vpp/T HV
1
2
3
13
14
1
RS
RW
E
LCD2x16
20K
Figura 2.26. Conexiones visualizador LCD
La LCD puede ser configurada para funcionar en modo de 4 o de 8 bits, siendo la
más común de 4 bits ubicados desde el más significativo D 7 a D 4 (pin 14 al 11). Los
mandos de habilitación (E-pin 6) y de selección de dato o comando (RS-pin 4) se
conectan al microcontrolador en los pines 9 y 10 respectivamente. El pin 1 es
conectado a +5V mientras que el potenciómetro de 20K
Ω referenciado a tierra va
37
hacia el pin 3 que se encarga del contraste, el pin 2 se referencia a tierra así como
el 5 en caso de realizar únicamente escritura sobre el LCD.
Para verificar la funcionalidad del sistema, luego de la selección de cualquier
operación se confirma mediante un zumbido, el circuito que permite la operación es
VCC
el mostrado en la figura 2.27:
ZUMBADOR
10K
10K
RB2
100
2N3906
Figura 2.27. Conexión Zumbador
La fuente de la señal para el zumbador es el pin 35 (RB2) del microcontrolador, el
cual genera un tren de pulsos configurado mediante software.
2.3.1.4
Conexiones circuito Conmutación
La Figura 2.28 indica las conexiones entre el microcontrolador y los reles.
13
14
1
2
3
4
5
6
7
PIC16F871
8
9
10
OSC1/CLKIN
OSC2/CLKOUT
MCLR/Vpp/T HV
RA0/AN0
RA1/AN1
RA2/AN2/VREFRA3/AN3/VREF+
RA4/T 0CKI
RA5/AN4
RE0/AN5/RD
RE1/AN6/WR
RE2/AN7/CS
RB0/INT
RB1
RB2
RB3/PGM
RB4
RB5
RB6/PGC
RB7/PGD
RC0/T 1OSO/T 1CKI
RC1/T 1OSI
RC2/CCP1
RC3
RC4
RC5
RC6/T X/CK
RC7/RX/DT
RD0/PSP0
RD1/PSP1
RD2/PSP2
RD3/PSP3
RD4/PSP4
RD5/PSP5
RD6/PSP6
RD7/PSP7
33
34
35
36
37
38
39
40
15
16
17
18
23
24
25
26
19
20
21
22
27
28
29
30
RELE BAJA PRESION
RELE ALTA PRESION
RELE1
RELE2
RELE3
Figura 2.28. Conexiones microcontrolador- Relés
38
Diagrama General de conexiones
VCC
2.3.2
ZUMBADOR
10K
22pF
4MHz
22pF
100
VCC
SUBIR VELOCIDAD
10K
10K
BAJAR VELOCIDAD
2N3906
10K
10K
A
B
18
16
14
12
C
A0
A1
A2
A3
Y0
Y1
Y2
Y3
OE
2
3
4
5
6
7
2
4
6
8
8
9
10
1
OSC1/CLKIN
OSC2/CLKOUT
MCLR/Vpp/T HV
RA0/AN0
RA1/AN1
RA2/AN2/VREFRA3/AN3/VREF+
RA4/T 0CKI
RA5/AN4
RE0/AN5/RD
RE1/AN6/WR
RE2/AN7/CS
74LS244
PIC16F871
AL MULTIPLEXOR
RC0/T 1OSO/T 1CKI
RC1/T 1OSI
RC2/CCP1
RC3
RC4
RC5
RC6/T X/CK
RC7/RX/DT
RD0/PSP0
RD1/PSP1
RD2/PSP2
RD3/PSP3
RD4/PSP4
RD5/PSP5
RD6/PSP6
RD7/PSP7
33
34
35
36
37
38
39
40
10K
10K
APAGADO NORMAL
TIPO DE PRUEBA
15
16
17
18
23
24
25
26
RELE APAGADA
RELE BAJA PRESION
RELE ALTA PRESION
RELE2
RELE2
19
20
21
22
27
28
29
30
RELE3
LCD2x16
VSS
VDD
VEE
ANALOGICO
RB0/INT
RB1
RB2
RB3/PGM
RB4
RB5
RB6/PGC
RB7/PGD
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
13
14
1
RS
RW
E
VCC
VCC
7
8
9
10
11
12
13
14
4
5
6
1
2
3
VCC
ARRIBA
10K
ENCENDIDO
10K
20K
AJUSTE
ABAJO
10K
Figura 2.29.
Diagrama General de conexiones, etapa microcontrolada-LCD-Unidad
Remota de control
Finalmente en la Figura 2.29 se indica el Diagrama General de Conexiones entre la
etapa inteligente del sistema, el LCD y la Unidad Remota de Control. La longitud del
cable entre la etapa microcontrolada y la Unidad Remota de control es de 7m. A lo
largo de este trayecto los pulsos generados por la etapa inteligente microcontrolada
se pueden deformar. Para evitar dicha deformación de señal digital, en el caso de
los relés el transistor actúa como disparador o interruptor al excitar la base;
mientras que, en el caso de los bits de selección de canal del multiplexor estos son
pasados por un buffer [Anexo G] eliminando de esta manera la posibilidad de
errores debido a la mala interpretación de los datos.
39
CAPITULO III
3. Implementación
Finalmente, todo el proyecto y su análisis permiten el desarrollado para la
implementación tangible del prototipo “sistema de control MTS JPC-LAC1”. Para
efectos prácticos de este proyecto se procedió al montaje e implementación de
las siguientes partes:
1.
Etapa de control analógico
2.
Etapa de control digital
3.
Unidad Remota de control
(a)
(b)
(d)
(c)
(e)
(f)
Figura 3.30.
Prototipo MTS JPC-LAC1. (a) Generador de Funciones, (b)
Amplificador de Simetria complementaria clase AB, (c) Circuito de conmutación, (d)
Etapa microcontrolada + Etapa de Potencia, (e) Prototipo MTS JPC-LAC1, (f)
Prototipo MTS-LAC1 montado sobre PCB.
40
3.1 Etapa de control analógico
Las servoválvulas son controladas en función de la frecuencia tal como se lo
verifica en la Tabla 3.7, partiendo de esta premisa se tiene:
Un generador de funciones, a partir de un VCO genera una onda senoidal de
35mA de corriente y hasta 3V en tensión, valores que son ineficientes según las
características eléctricas de las servoválvulas [anexo D], la salida del oscilador
pasa por un amplificador operacional dual el cual eleva el voltaje hasta 10V sin
saturar el amplificador además de poder variar la amplitud de la señal de salida
[Figura 2.5]. Por último el amplificador de potencia controla los niveles de voltaje
de la señal que se utilizará en el control de los procesos elevando la tensión
hasta 20V ajustables con una corriente máxima de 1A. [Figura 2.14]
La etapa de alimentación necesita por sus características una fuente más
robusta, por lo cual se precisa una fuente de 24V de tensión con 2A de corriente.
Para cada elemento de esta etapa se diseño e implemento placas
independientes para obtener un diseño modular, que se comunica a través de un
bus compartido que permite en caso de falla o reconfiguración un tratamiento
más simple o en caso extremo reemplazarlas de forma individual.
Las placas PCB (Printer Circuit Board) del oscilador y amplificador se muestran
en la Figura 3.31.
(a)
(b)
Figura 3.31. (a) PCBs Generador de onda senoidal. (b) Amplificador de Potencia
clase AB
41
Un aspecto determinante es la configuración que se escogerá para la conexión
de las servoválvulas, según sus especificaciones [Anexo D] existen tres
opciones:
•
Serie
•
Diferencial
•
Paralelo
Cada una con diferentes características. Las servoválvulas poseen dos bobinas
en su interior conectadas según la Figura 3.32:
Figura 3.32. Disposición conectores y bobinas de servoválvulas 252.24C
3.1.1 Conexión serie
Esta conexión permite a las servoválvulas ser capaces de controlar un mayor
flujo de aceite a alta presión así como una “obediencia” más notoria al cambio en
las frecuencias de control, con la desventaja que no es posible mantener al
actuador en estado de espera. Desde el punto de vista eléctrico se tiene una
inductancia más baja que en las demás opciones, lo que implica menor consumo
de corriente. La conexión serie se la indica en la Figura 3.33.
42
Figura 3.33. Conexión en serie de servoválvulas
El consumo de corriente es de 25mA [anexo D], es el consumo más bajo de
todas las configuraciones. La falta de información sobre la acción concreta de
cada bobina sobre el flujo de líquido obligó a probar la acción de la señal de
control en diferentes combinaciones. La Tabla 3.4 indica los resultados de cada
una de ellas.
Tabla 3.4. Combinaciones control servoválvulas. Conexión en serie
Servo 1
Servo 2
Acción
Señal Tierra
Señal Tierra
A
D
A
D
Subida
D
A
D
A
Ninguna
A
D
D
A
Ninguna
D
A
A
D
Ninguna
A
D
A y D Subida
AyD A
D
A
A y D Ninguna
AyD D
A
D
Ninguna
Bajada
3.1.2 Conexión diferencial
Este tipo de configuración permite que la presión a controlar sea inferior,
teóricamente es de 3000psi por cada servoválvula. Las acciones de control son:
subida, bajada y parada, teniendo en cuenta el límite de presión soportado. De la
misma manera se probaron diferentes combinaciones, sin obtener resultados
satisfactorios por la antigüedad de las servoválvulas existentes. Este tipo de
conexión se muestra en la Figura 3.34.
43
Figura 3.34. Conexión Diferencial Servoválvulas
El consumo de corriente de esta configuración es de 50mA [anexo D]. El puente
existente entre los contactos A y B son tierra, de esta manera se logra manejar
cada bobina de manera individual. Las combinaciones examinadas fueron las
que muestra la Tabla 3.5.
Tabla 3.5. Combinaciones control servoválvulas. Conexión Diferencial
Servo 1
Servo 2
Acción
Señal Tierra
Señal Tierra
A
D
A
D
Ninguna
D
A
D
A
Parada
A
D
D
A
Subida
D
A
A
D
Bajada
A
D
A y D Ninguna
AyD A
D
A
A y D Ninguna
AyD D
A
D
Ninguna
Ninguna
3.1.3 Conexión paralelo
Conserva las mismas características de la configuración en serie con la
diferencia de generar mayor consumo de corriente y las combinaciones para
activar el actuador. Dicha conexión se indica en la Figura 3.35.
Figura 3.35. Conexión diferencial Servoválvulas
44
Los contactos A, B, C, D deben ser puenteados entre sí, de esta manera se
determina que la señal que se ingresa por los puentes tenga el desempeño
mostrado en la Tabla 3.6.
Tabla 3.6. Combinaciones control servoválvulas. Conexión en paralelo
Servo 1
Servo 2
Acción
Señal
Tierra
Señal
Tierra
A,C
B,D
A,C
B,D
Subida
B,D
A,C
B,D
A,C
Bajada
A,C
B,D
B,D
A,C
Ninguna
B,D
A,C
A,C
B,D
Ninguna
3.2 Etapa de control digital
Esta etapa comprende aspectos como oscilación y multiplexación. La señal
oscila según un capacitor colocado en el VCO [Figura 2.5], los 6 valores
seleccionados son conmutados por el multiplexor generando 6 valores de
frecuencia diferentes [Figura 2.6], los bits de control de los canales del
multiplexor son generados por el microcontrolador 16F871 mediante la conexión
de dos pulsantes que al ser accionados seleccionan la frecuencia tal como se
muestra en la tabla 3.7.
Tabla 3.7. Combinaciones de selección de canal y frecuencia del multiplexor CD4057BE
Entradas
Canales
Frecuencia
INHIBIT
C
B
A
activos
(Hz)
0
0
0
0
0
22000
0
0
0
1
1
11000
0
0
1
0
2
5000
0
0
1
1
3
4700
0
1
0
0
4
1400
0
1
0
1
5
800
0
1
1
0
6
400
0
1
1
1
7
libre
1
x
x
X
Ninguno
Ninguno
45
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
Figura 3.36. Señales de salida de acuerdo a la tabla de canales multiplexados. La
frecuencia esta expresada en Hz: (a) 400, (b) 800, (c) 1400, (d) 4700, (e) 5000, (f)
110000.
Cada pulso de subida selecciona un canal superior en el multiplexor y viceversa,
el proceso finaliza al llegar al canal 5 ó 0, mediante software se limita este
proceso.
La configuración de trabajo de las servoválvulas que se toma para el desarrollo
de este proyecto es la conexión en serie, ya que permite bajo consumo de
corriente, baja inductancia y mayor rango de operación de presión de fluido.
Para poder suministrar la señal y controlar los procesos del actuador la señal se
conmuta mediante relés, en este caso fueron necesarios únicamente tres los
cuales entregan la señal alterna correspondiente y la invierten según 3 pulsantes
de
selección
de
operación,
subida,
bajada,
ajuste,
conectados
al
microcontrolador y que forman parte de la Unidad Remota de control. [Figuras
2.22 – 2.26 – 2.28]
El microcontrolador tiene que mantener un control estricto de los procesos de
encendido, apagado y activación de alta presión de la Unidad de potencia
hidráulica. [Figura 2.29]
3.3 Unidad remota de Control
La unidad almacena los controles de todos los procesos además de un
visualizador LCD que permite al usuario mantener un constante seguimiento de
las operaciones seleccionadas. [Figura 2.29]
46
Algunas características de funcionamiento son manejadas mediante software y
se cargarán por defecto al encender el dispositivo; uno de ellos es colocar los
bits de selección de canal del multiplexor en 000. Otra característica por defecto
mantiene la operación del actuador en bajada y la presión de la fuente en nivel
de baja potencia. Un selector de tipo de ensayo verifica la operación a realizar
por el sistema que se sugiere se encuentre en compresión, es decir que se va a
presionar el espécimen, caso contrario se lo tensionará. Para una mejor
comprensión del funcionamiento se sugiere dar lectura al anexo I.
3.3.1 Pulsantes de operación. Modo Compresión
3.3.1.1 Ajuste: de tipo multifunción, en cualquiera de los modos de ensayo al
encender el dispositivo de control activa la fuente de poder al presionarlo, el cual
envía un pulso de 5V con una duración de 1,5 segundos para activar el relé
encargado de energizar las bobinas del contactor de encendido de la Unidad de
potencia hidráulica UPH.
Otra de las funciones es elevar el actuador a una velocidad llamada “velocidad
de ajuste” ésta se realiza en nivel de presión bajo únicamente hasta posicionar el
espécimen en el lugar deseado.
3.3.1.2 Subida: esta opción es utilizada en el momento de realizar el ensayo. Al
presionarlo se envía un pulso que se sostiene durante el tiempo que dure el
ensayo, este dispara la alta presión desde la fuente hidráulica.
3.3.1.3 Bajada: en este caso al pulsar este botón; si estamos en alta presión
(ensayo), la presión automáticamente baja y el actuador desciende, caso
contrario el actuador simplemente desciende.
Las características antes mencionadas se dan en caso de estar en modo de
compresión, el modo de tensión tiene sus variantes y se explican a continuación.
47
3.3.2
Pulsantes de operación. Modo Tensión
3.3.2.1 Ajuste: Se encarga de encender o apagar la alta presión y en caso de
encender el dispositivo por primera vez se lo utilizará también para activar la
fuente de poder hidráulico.
3.3.2.2 Subida: al activar este pulsante el actuador se eleva.
3.3.2.3 Bajada: al activar este pulsante el actuador desciende.
En cualquiera de los casos anteriores la operación se realizará en alta o en baja
presión.
Los modos de ensayo serán escogidos mediante La Unidad de Control Remota,
todas las funciones que se realicen se visualizarán en el LCD, además de
informar de manera auditiva cada operación con un zumbido procedente de la
unidad remota.
Por comodidad y seguridad se colocaron controles de apagado normal y
apagado de emergencia, el primero se ubica en la unidad remota de control
mientras que el segundo se ubica en el gabinete principal. Estos controles son
conectados en paralelo a los ubicados en el panel de control de la fuente de
poder hidráulico. La velocidad puede ser cambiada en cualquier momento y en
cualquier modo de ensayo y nivel de presión.
Las placas encargadas de conmutar y controlar el sistema se muestran a
continuación:
(a)
Figura 3.37
(b)
PCBs: (a) Etapa conmutación y (b) Etapa inteligente microcontrolada
48
La unidad remota se comunica con el modulo de control principal mediante cable
multipar apantallado con cubierta de PVC ideal para el ambiente de trabajo, la
malla metálica que recubre el interior del cable esta aterrizada a maza tratando
de evitar así interferencias electromagnéticas ya que lo por ella se conduce
señales de control digital.
3.4. Montaje
Ahora hay que ensamblar cada una de las partes constitutivas del sistema para el
funcionamiento completo del mismo. Las unidades de control analógico y digital se
encuentran contenidas dentro de un gabinete construido en base de acrílico
transparente de dos líneas (4,5mm), las paredes laterales y la base del gabinete se
encuentran reforzadas con doble pared de acrílico.
En la parte baja de las paredes laterales y trasera del modulo se ubican agujeros
por donde ingresa el aire frio destinado al enfriamiento de los transformadores, por
encima de ellos se colocan los ventiladores encargados de la refrigeración de
puntos críticos como: las fuentes de alimentación, amplificador de potencia y
oscilador. En la parte posterior se encuentra el último ventilador colocado lo más
alto posible, encargado de extraer el aire caliente que por ser menos denso tiende a
subir.
(a)
Figura 3.38
(b)
(c)
Disposición del gabinete: (a) Vista lateral-frontal izquierda, (b)Vista frontal-
lateral derecha, (c) vista de las paredes laterales
49
Todos las conectores del módulo (servoválvulas, UPH, URC), toma de alimentación
y fusibles de protección se ubican en la parte trasera del gabinete, dejando en su
parte frontal los controles de encendido/apagado y parada de emergencia. Toda la
distribución se puede mejor apreciar en la Figura 3.39.
(a)
Figura 3.39
(b)
(c)
(a) Conectores (servoválvulas, UPH, URC). (b) controles principales de
alimentación. (c) Conectores de red Eléctrica y fusible.
Todo el interior del gabinete está cubierto con aluminio el cual esta aterrizado a
tierra y es un efectivo filtro contra la radio frecuencia que podría alterar el
funcionamiento del oscilador. Dentro del gabinete se distribuye los componentes tal
como lo muestra la Figura 3.40.
Figura 3.40
Disposición del módulo dentro del gabinete
50
En la base inferior se colocan los transformadores, por ser elementos de gran peso,
estos mantendrán al gabinete verticalmente y harán que sea difícil de voltear. Las
placas de alimentación se encuentran un nivel más alto justo en frente de los
ventiladores laterales dispuestas en línea recta una junto a la otra. Las placas del
oscilador y amplificador de potencia en encuentran; por ultimo sujetada a la pared
trasera se encuentra la placa de conmutación. La Figura 3.41 indica la conexión de
la placa PCB de conmutación con los conectores externos.
Figura 3.41
Placa de conmutación a conectores externos
Esta disposición de placas facilita el cableado entre ellas y con los conectores de
salida, haciendo más fácil la tarea de buscar y encontrar algún desperfecto
dentro del cableado interno. Además, para facilitar la manipulación de placas y
mantener al cableado aislado se coloco cinta plástica helicoidal.
3.5. Presupuesto
El presupuesto está detallado y dividido en cada una de las secciones que
componen el módulo, tal como se lo indica en la Tabla 3.8:
Tabla 3.8a. Fuente de poder ± 24 V
FUENTES DE PODER
FUENTE PODER ± 24V
ITEM
CANTIDAD
DESCRIPCIÓN
VALOR $
1
2
LM7824T (NTE 972) IC-VOLTAGE REG,POS 24V,1A,TO-220
0,90
2
2
L7924CV (NTE 971)IC-NEG VR,24V,1A,TO-220
0,90
3
1
RS207 (NTE170)RECTIFIER-SI,BRIDGE,1000V 2ª
0,32
4
2
CAPACITORES ELECTROLÍTICOS 4700µF, (50V o algo superior)
2,44
5
2
CAPACITORES CERAMICOS 100NF, (50V o algo superior)
0,08
6
8
1N4001 (NTE116)RECTIFIER-SI,600V,1ª,DO-41
0,64
TOTAL
5,28
51
Tabla 3.8b. Fuente de poder ± 15 V
FUENTE PODER ± 15V
ITEM
CANTIDAD
DESCRIPCIÓN
VALOR $
1
1
L7815CV (NTE 968) IC-VOLTAGE REG,POS 15V,1A,TO-220
0,45
2
1
L7915CV (NTE 969)IC-NEG VR,15V,1A,TO-220
0,45
3
1
RS207 (NTE170)RECTIFIER-SI,BRIDGE,1000V 2ª
0,32
4
2
CAPACITORES ELECTROLÍTICOS 4700µF, (50V o algo superior)
2,44
5
2
CAPACITORES CERAMICOS 100nF, (50V o algo superior)
0,08
6
2
CAPACITORES TANTALIO 100nF 25V o algo superior
0,18
7
2
1N4001 (NTE116)RECTIFIER-SI,600V,1ª,DO-41
0,16
TOTAL
4,08
Tabla 3.8c. Fuente de poder ± 12 V
FUENTE PODER + 12V
ITEM
CANTIDAD
DESCRIPCIÓN
VALOR $
1
1
L7812CV (NTE 966) IC-VOLTAGE REG,POS 12V,1A,TO-220
0,45
2
1
RS207 (NTE170)RECTIFIER-SI,BRIDGE,1000V 2ª
0,32
3
2
CAPACITORES ELECTROLÍTICOS 4700µF, (25V o algo superior)
2,44
4
4
CAPACITORES CERAMICOS 100nF, (25V o algo superior)
0,16
5
2
1N4001 (NTE116)RECTIFIER-SI,600V,1ª,DO-41
0,16
TOTAL
3,53
Tabla 3.8d. Fuente de poder ± 5 V
FUENTE PODER ± 5V
ITEM
CANTIDAD
DESCRIPCIÓN
VALOR $
1
1
L7805CP (NTE 1960)C-POS 5V VLTG REG, TO-220 ISOL
0,45
2
1
L7905CP (NTE 1961)IC-NEG 5V VLTG REG, TO-220 ISOL
0,45
3
1
RS207 (NTE170)RECTIFIER-SI,BRIDGE,1000V 2ª
0,32
4
2
CAPACITORES ELECTROLÍTICOS 4700µF, (50V o algo superior)
2,44
5
2
CAPACITORES CERAMICOS 100nF, (50V o algo superior)
0,08
6
4
CAPACITORES TANTALIO 100nF 25V o algo superior
0,36
7
2
1N4001 (NTE 116)RECTIFIER-SI,600V,1ª,DO-41
0,16
TOTAL
4,26
52
Tabla 3.8e. Etapa Microcontrolada
ETAPA MICROCONTROLADA
ITEM
CANTIDAD
DESCRIPCIÓN
VALOR $
1
1
PIC16F871 40-PIN DIP
2
1
LCD 16X2 FONDO VERDE LETRAS NEGRAS
3
1
CRISTAL 4MHz
0,67
4
2
CAPACITORES 22PF
0,16
5
1
2N3904 ( NTE123AP) T-NPN,SI-AF/RF AMP,TO-92
0,10
6
2
RESISTENCIAS 10KΩ, ¼ W
0,06
7
1
SOCALO 40-PIN
1,74
8
3
PEINETAS 20-PIN
0,93
5,36
10,58
TOTAL
19,60
Tabla 3.8f. Etapa Conmutada
LISTADO DE COMPONENTES
ETAPA CONMUTADA
ITE
M
CANTIDAD
DESCRIPCIÓN
VALOR $
1
6
2N3904 ( NTE123AP) T-NPN,SI-AF/RF AMP,TO-92
0,6
2
6
1N4001 (NTE 116)RECTIFIER-SI,600V,1ª,DO-41
0,48
3
7
CAPACITORES CERAMICOS 0,1uF, 25V
0,28
4
6
RESISTENCIAS 10KΩ, ½ W
0,24
5
7
RESISTENCIAS 10KΩ, ¼ W
0,21
6
2
PEINETAS 20-PIN
0,41
7
2
PS2501-4(NTE 3221 Ó 3222-4) OPTOISOLATOR, NPN TRANSISTOR OUTPUT
8
2
SOCALOS 16-PIN
2
0,08
TOTAL
Tabla 3.8g. Generador de ondas
GENERADOR DE ONDAS
ITEM
CANTIDAD
DESCRIPCIÓN
1
1
ICL8038 (NTE 864)IC-PRECISION WAVE GEN,14-PIN DIP
2
1
TL082CP (NTE858M)IC-DUAL JFET INPOUT OP AMP,8-PIN DIP
VALOR $
22,00
0,54
Ó C4558C(NTE 778A)IC-DUAL OP AMP,8 PIN DIP
3
1
CD4051BE (NTE4051B)IC-CMOS,MULTIPLEXER,16-PIN DIP
0,49
4
2
CAPACITORES ELECTROLÍTICOS 47µF, (35V O ALGO SUPERIOR)
0,22
5
1
CAPACITOR ELECTROLÍTICO 100 µF, (35V O ALGO SUPERIOR)
0,11
2
CAPACITORES CERAMICOS 10pF (35V O ALGO SUPERIOR)
0,18
6
2
CAPACITORES CERAMICOS 100nF (35V O ALGO SUPERIOR)
0,80
7
2
POTENCIOMETRO MULTIVUELTA 10kΩ
3,22
8
2
POTENCIOMETRO MULTIVUELTA 100kΩ
3,22
9
1
POTENCIOMETRO MULTIVUELTA 47k Ω ó 50 KΩ
1,61
4,30
53
10
1
POTENCIOMETRO MULTIVUELTA 10kΩ
1,61
11
1
RESISTENCIA 27KΩ, 1/4 W
0,03
12
1
RESISTENCIA 4.7MΩ, ¼ W
0,06
13
2
RESISTENCIAS 3.3kΩ, ¼W
0,06
14
1
RESISTENCIAS 33kΩ, ¼W
0,03
15
3
RESISTENCIAS 100KΩ, ¼ W
0,09
16
1
RESISTENCIA 22 KΩ, ¼W
0,03
17
4
RESISTENCIAS 10KΩ, ¼ W
0,12
18
4
RESISTENCIAS 47KΩ, ¼W
0,12
19
1
RESISTENCIA 47Ω, ¼W
0,03
20
1
RESISTENCIA 50KΩ, ¼W
0,03
21
1
SOCALO 16-PIN
0,08
22
1
SOCALO 14-PIN
0,08
23
1
SOCALO 8-PIN
0,08
TOTAL
34,84
Tabla 3.8h. Varios
VARIOS
ITEM
CANTIDAD
DESCRIPCIÓN
VALOR $
1
1
Transformador reductor de 15,12,5 voltios y 3 amperios
55,00
2
1
Transformador reductor de 26 y 4 amperios
55,00
3
1
Gabinete de acrílico
125,25
TOTAL
235,25
El valor total del sistema desarrollado es de 311.14 dólares americanos, se ha
incluido únicamente el costo del material electrónico empleado, no se ha tomado en
cuenta el diseño ni construcción de placas PCB.
A continuación se esboza el case del prototipo y de la unidad remota en varias
perspectivas. Construido en acrílico y dispuesto en funcionalidad tal como se
muestra en la figura III.38.
Figura 3.38. Carcasa (case) MTS JPC-LAC1
54
Conclusiones
•
Al finalizar el diseño e implementación del sistema electrónico de control en
su primera versión modelo JPC-LAC1 se logró cumplir con el objetivo
principal que es el darle funcionalidad al actuador hidráulico del sistema
MTS interactivo que es el encargado de aplicar la compresión o tensión en
las pruebas de laboratorio. Es importante mencionar que el equipo fue
adquirido por La Universidad Técnica Particular de Loja a mediados del año
1980; el mismo que se mantenía fuera de servicio por daños en su
estructura electrónica más no física.
•
Bajo el avance tecnológico y las nuevas herramientas electrónicas se pudo
realizar un cambio radical en estructura física electrónica encargada del
control de las servoválvulas; las mismas que permiten el correcto
funcionamiento del actuador hidráulico que a su vez hace posible el ensayo
de pruebas de carga y deformación de gran utilidad en La Escuela de
Ingeniería Civil.
•
Al ser nuestro diseño la primera versión de control y automatización se tuvo
como principal prioridad devolver la funcionalidad al actuador hidráulico que
fue conseguido como objetivo de nuestro proyecto de grado en un 100%
respetando todas las normativas industriales técnicas. El diseño queda
abierto para futuras actualizaciones y mejoras en hardware y software que la
mecánica del sistema MTS lo permite.
•
Aunque no estaba dentro de nuestros objetivos al comenzar nuestro trabajo
de investigación y desarrollo tecnológico se implementó para darle mayores
prestaciones al usuario un control manual de la Unidad de Poder Hidráulico
desde la etapa Remota de Control. Con ello se tiene fácil acceso hacia los
interruptores de accionamiento eléctrico y de fluido hidráulico.
•
La estructura hidráulica del sistema MTS se encuentran en funcionamiento
no siendo el óptimo para un normal proceso de las pruebas de ensayo.
Además, tenemos la desventaja respecto a las servoválvulas ya que no se
encuentran totalmente funcionales, esto debido al tiempo en que el sistema
se ha mantenido inactivo. A todo ello se agrega la ineficiente refrigeración
de La Unidad de Poder Hidráulico (UPH) que provoca excesivo
calentamiento del fluido (aceite) el mismo que se sedimenta y se acumula
en todo el circuito hidráulico, imposibilitando el correcto desempeño de las
55
pruebas de carga y deformación. Es importante volver a recalcar que el
nuevo modelo electrónico MTS JPC-LAC1 funciona en todas sus
capacidades permitiendo una fácil convergencia con modelos actuales de
servoválvulas.
•
El sistema de control electrónico MTS modelo JPC-LAC1 respeta grados de
protección IP 20 industriales en su aspecto físico y técnico; con ello se
permite una mayor fiabilidad a posteriores actualizaciones. Tales normativas
permiten controlar de manera eficiente parámetros como:
Temperatura: mediante el uso de todo un sistema de ventilación distribuido
de manera que los puntos críticos tales como: fuentes de alimentación y
amplificador de potencia no excedan las limites de tolerancia en temperatura
(125°C máximo).
Humedad: aplicando una fina capa de laca sobre las placas del circuito
impreso evitando también que el cobre se sulfate con el tiempo.
Picos de corriente y voltaje: aislando el sistema de alimentación con el uso
de varistores y al microcontrolador mediante opto acopladores.
Aislamiento de radio frecuencia: el case del sistema estará recubierto en su
interior por una capa de aluminio conectada a masa evitando interferencias
externas, filtros de tipo LC en las alimentaciones encargados de filtrar ruidos
de alta frecuencia que se introduzcan por la red eléctrica.
•
Dentro del diseño de la etapa de potencia (amplificador AB en simetría
complementaria con salida Darlington, Figura 2.14) se presentaron
inconvenientes al no poder alcanzar el voltaje pico-pico deseado (40Vpp)
debido a las limitaciones impuestas por las resistencias que afectan
directamente el funcionamiento del transistor Q 2 y debido también a que se
producen pérdidas en las resistencias de potencia de 20Ω. Para solucionarlo
fue necesario aumentar la tensión de las fuentes de alimentación desde 15V
a 24V. Con esto se logró un voltaje de salida de 20 Vp que nos permite un
amplio rango de trabajo en la alimentación de las servoválvulas.
•
Un inconveniente presentado en el diseño del amplificador de potencia en
simetría complementaria que no es más que la unión de dos transistores de
características idénticas pero de diferente tipo, uno PNP y otro NPN.
Polarizados en clase B cada transistor conducirá en semiciclos opuestos de
la señal de entrada. Configuraciones como la utilizada en el diseño presenta
un inconveniente llamado distorsión de cruce por cero como se muestra en
56
la figura 2.9. Para solucionarlo se hace circular una corriente baja en ambos
transistores (NPN y PNP) de tal manera que circule corriente en el circuito
de salida aun cuando no haya señal de entrada o la misma sea muy
pequeña; los diodos D 1 , D 2 y D 3 son los encargados de la polarización
adecuada y de hacer circular una corriente pequeña a través de los
transistores durante todo el periodo. De esta manera se anula las
distorsiones de cruce por cero.
•
La resistencia R 7 [Figura 2.5] tiene un tratamiento especial ya que su ajuste
nos entrega resultados críticos a la estabilidad de la señal de salida del
amplificador. El ajuste de la resistencia permite conseguir 0 V DC en
extremos de salida por lo que fue imperioso sustituir esta resistencia por un
potenciómetro multivuelta que nos brinda un ajuste más fino del valor de la
resistencia que en este caso es de 440Ω.
•
Las fuentes de alimentación para: generador de onda senoidal, multiplexor
analógico, amplificador de potencia tienen que ser simétricas. La fuente
simétrica es usada porque un circuito alimentado con esta puede tener
excursiones de tensión positiva y negativa respecto de maza, esto sin
capacitor de aislamiento de continua tanto a entrada como a la salida. Esto
mejora sensiblemente la respuesta a frecuencias bajas. En nuestras
aplicaciones es necesario un óptimo funcionamiento permitiendo la
excursión del semiciclo positivo con la fuente positiva y los semiciclos
negativos con la fuente complementaria.
•
Fue necesario la utilización de alimentaciones independientes (5V) hacia la
etapa de conmutación y hacia la etapa digital, con esta implementación se
logra importantes resultados de aislamiento que permiten la estabilidad de la
onda senoidal generada por el circuito integrado ICL8038.
•
Los parámetros eléctricos referidos en las hojas de datos del relé y de
acuerdo a los valores de voltaje y corriente en los cuales funcionara se
calculo una vida útil en 6250000 operaciones, que traducidos a tiempo y
tomando en cuenta un promedio de 100 operaciones por día tendríamos una
vida útil de 260 años descartando así cualquier posible falla de este
dispositivo.
•
Las medidas de seguridad tomada para la filtración de interferencias y
eliminación de ruidos desde la alimentación sumada a la configuración
realizada en software le permiten al micro controlador mantenerse estable
57
dentro del funcionamiento del prototipo. Un sistema de test de alimentación
verifica que los niveles de voltaje sean los adecuados para entrar en
funcionamiento, caso contrario se escuchara una alarma, pasando a
funcionar luego de pulsar la operación de apagado de la UPH si el voltaje es
el requerido entra en funcionamiento normal.
•
Los tiempos de respuesta electrónicos del sistema dependen de los
dispositivos empleados, en el caso del microcontrolador al usar un cristal de
cuarzo de 4MHz como clock la ejecución de las instrucciones demora 1us
los relés tardan en encenderse 6ms y en apagarse 5ms el multiplexor realiza
las operaciones típicamente en un tiempo de 30ns todo esto sumado al
tiempo de ejecución de las instrucciones programadas nos da como
resultado que el tiempo de repuesta al cambiar de frecuencias es de:
22 instrucciones * 1µs = 22µs
22µs + 30ηs = 22,3µs Tiempo de cambio de frecuencia
En la conmutación de los relés:
38 instrucciones * 1µs = 38µs
Tiempo de guarda para asegurar la conmutación = 50µs
38µs + 50µs + 6ms = 6,88ms Tiempo de conmutación
•
Actualmente el desarrollo electrónico a nivel de producción en Ecuador está
conformado por microempresas dedicadas al campo de la electrónica
profesional, que comprende productos dirigidos a aplicaciones y sectores
especializados, los cuales brindan soluciones diseñadas a la medida. El
producto nacional como nuestro sistema de control presenta cierta
desventaja competitiva respecto a posibles productos sustitutos extranjeros.
•
Nuestro sistema es el resultado de la integración de subensambles y
productos de niveles individuales que va más allá del ensamble de
determinados productos, proveyendo una serie de servicios que le añaden
valor de modernización, tecnificación y sistematización, necesario en el
sector productivo de la economía.
•
La producción de equipos electrónicos en nuestra ciudad y país comienza
con la obtención de materiales que lamentablemente son muy escasos o
prácticamente nulos; es así que al iniciar con el diseño en muchos de los
58
casos nos vimos limitados influyendo esto en la utilización de un
considerable aumento en el tiempo inútil de trabajo. Por todo esto la
producción de componentes electrónicos en Ecuador está basada
únicamente en componentes diseñados a la medida como lo son los
circuitos impresos. Como etapa final se realizo el ensamblaje de dichas
tarjetas o circuitos con las demás partes y accesorios necesarios para su
funcionamiento, dentro de un soporte físico (case) que permite su adecuada
presentación y funcionalidad. De esta forma se obtuvo el equipo electrónico
o producto final.
59
Recomendaciones
•
La principal recomendación que se deja para la administración de La
Escuela de Ingeniería civil es la adquisición de nuevas servoválvulas (2)
modelo 252.24C cuyas especificaciones técnicas se encuentran en el anexo
D. Con ello se podrá poner a punto nuestro diseño que se acopla a las
nuevas servoválvulas recomendadas.
•
Se recomienda el cambio del aceite al realizar la adquisición de las nuevas
servoválvulas. Además es importante que se de funcionalidad al sistema de
refrigeración necesario para mantener La Unidad de Poder Hidráulico en
valores aceptables de funcionamiento (16°C – 55°C).
•
Para futuras experiencias de personal técnico electrónico se recomienda
darle especial tratamiento al sistema de sensores ubicados en La Unidad De
poder hidráulico que permitirá óptimas funcionalidades al sistema MTS.
•
Se recomienda adquirir un presostato (medidor de presión hidráulico)
necesario para no sobrepasar la presión de flujo de aceite hacia las
servoválvulas en 3000psi (21Mpa). Es importante no manipular de manera
arbitraria el control manual principal de presión que afectará al correcto
funcionamiento del sistema en las pruebas de ensayo.
•
Es de vital importancia no manipular los controles de accionamiento de
energía eléctrica y presión que se ubican en el panel principal de la Unidad
de poder Hidráulico (UPH). Este control se encuentra ubicado en la Unidad
Remota de control de donde será posible la manipulación del mismo; caso
contrario se provocaría daños eléctricos severos de la UPH.
•
Debido a las condiciones en las cuales tendrá que funcionar el modulo, se
recomienda reemplazar el gabinete de acrílico por un gabinete de aluminio o
de acero inoxidable con la finalidad de darle la debida protección en
ambientes industriales.
•
Se recomienda buscar el asesoramiento de un ingeniero experto en
hidráulica de modo que inspeccione y verifique el correcto funcionamiento
del circuito hidráulico de modo de despejar dudas sobre el desempeño de
ciertos elementos del sistema.
•
En caso de ser cambiada la carcasa, se recomienda reemplazar cualquier
perno por tornillos con tuerca y arandela de presión para eliminar posibles
problemas por vibración presentes al realizar los ensayos de carga y
60
deformación. Así mismo se recomienda verificar con cierta frecuencia el
estado del fusible de protección eléctrica. En caso de estar dañado o
deteriorado hay que reemplazarlo por otro que posea las mismas
características técnicas y eléctricas.
61
Bibliografía y Referencias
[1] C. J. Savant, Jr – Martin S. Roden – Gordon L. Carpenter, Diseño
Electrónico Circuitos y Sistemas, Segunda edición (Primera en español),
Addison-Wesley Iberoamericana., 1992
[2] Robert L. Boylestad – Louis Nashelsky, Electrónica: Teoría de Circuitos,
Sexta Edición, Prentice Hall Hispanoamericana S.A., 1997
[3] Ronald J. Tocci, Sistemas Digitales: Principios y aplicaciones, Sexta
Edición, Prentice Hall Hispanoamericana S.A., 1996
[4] José M.a Angulo Usategui – Ignacio Angulo Martinez, Microcontroladores
PIC. Diseño de aplicaciones. Lenguajes Pbasic y Ensamblador, Tercera
Edición, McGraw-Hill/Interamericana de España S.A., 2003.
[5] M.a Angulo Usategui – Ignacio Angulo Martinez – Romero Yesa Susana,
Microcontroladores PIC. Diseño de aplicaciones: Diseño practico de
aplicaciones Segunda Parte PIC 16F87X, PIC 18FXXXX, Segunda Edición,
McGraw-Hill/Interamericana de España S.A., 2006
[6] Dogan Ibrahim, Pic Basic Projects: 30 Projects Using PIC Basic and Pic
Basic Pro, Elsevier., 2006
[7] Carlos posada, “Como evitar interferencias en los circuitos electrónicos”,
Revista Digital Electrónica Básica, pp, 1-20, Febrero 2008.
62
Anexo A
Tecnología utilizada
A.1
Microcontrolador
Un Microcontrolador es un circuito integrado conocido como chip embebido, que
cumple las funciones de cerebro de cualquier aplicación, estas pueden ir desde
encender un simple led hasta el control de la correcta funcionalidad de un avanzado
circuito electrónico que gobierna.
Como cualquier organismo inteligente, el integrado procesa la información que tiene
en memoria para tomar decisiones sobre lo que tiene que hacer. A la información
se la denomina programa de aplicación o software.
Un microcontrolador es un pequeño computador que contiene en su interior
básicamente un procesador, soporte (reloj y reset), memoria y puertos de entradasalida, todo ello dentro de un pequeño chip que podemos programar fácilmente a
nuestro antojo, con relativa facilidad.
Los microcontroladores están presentes actualmente en casi todo lo que podemos
ver a nuestro alrededor, los podemos encontrar controlando las funciones de un
mouse, teclados de computador, teléfonos, televisores, y más dispositivos eléctricos
y electrónicos. Cuando un microcontrolador se usa en una aplicación, se comunica
con el mundo exterior a través de sus puertos de ENTRADA (pulsadores,
interruptores, sensores), procesa la información según un programa, y envía datos
a través de sus puertos de SALIDA a otros dispositivos (pantallas alfanuméricas,
indicadores visuales y sonoros, motores, etc.)
Resumiendo aun más esta introducción (para no agobiar a los lectores).
Microcontrolador = Microprocesador + memorias + puertos E/S
Para el desarrollo de este sistema MTS JPS-LAC1, específicamente la unidad de
control remota JPS-LAC1/UCR, se ha elegido el microcontrolador PIC16F871 (ver
anexo F), fabricado por la empresa Microchip.
63
La opción fue tomada previo análisis del número de entradas y salidas necesarias
en este proyecto. El número de pines necesarios debía ser de 40; de esta manera
concentraremos en un solo dispositivo todas las funciones de control inteligente del
sistema.
Figura A.42.
A.2
Visualizador de Cristal Líquido (Display – LCD).
Las pantallas LCD, por sus siglas en inglés “Liquid Crystal Display” (“Pantalla de
Cristal Líquido”). Están presenten en varios dispositivos industriales como de
consumo masivo. Un LCD se compone de una pequeña placa integrada que consta
de:
•
Pantalla de cristal liquida LCD.
•
Un microcontrolador.
•
Una memoria con los caracteres disponibles.
•
Contactos eléctricos para conexiones externas.
•
Luz trasera (Bachlight).
Se trata de un sistema electrónico con dos capas conductoras transparentes en un
medio cristalino (cristal líquido), capaces de conducir la luz a su paso. El material
cristalino altera su transparencia según la corriente circulante. Nuestro sistema
utiliza el LCD 2x16.
Figura A.43
A.3
VCO Intersil ICL8038
El generador de formas de onda ICL8038 es un integrado monolítico (fabricados en
un solo monocristal, habitualmente de silicio) capaz de producir señales tipo seno,
64
triangular y cuadrada con el mínimo de elementos externos. La frecuencia (o tasa
de repetición) puede ser seleccionada entre dos extremos de 0.001Hz hasta
300KHz usando resistores y capacitores, frecuencia de modulación y de paso, que
pueden ser calibradas mediante voltaje externo. El ICL8038 está fabricado con una
avanzada tecnología monolítica, integra diodos Schottky y resistores tipo película, la
salida es estable a variaciones de temperatura y fuente de alimentación.
Este dispositivo es la opción más viable dentro del diseño del dispositivo por su fácil
configuración, relativamente bajo costo, fácil de encontrar en el mercado, además
de ofrecer una distorsión menor al 1% en un gran rango de frecuencias y niveles de
voltaje TTL a 28V (ver anexo F).
Figura A. 44
A.4
Servo válvulas modelo 252
Figura A.45
La servo válvula MTS modelo 252 posee 2 etapas y 4 vías, diseñada para soportar
flujos de presiones bajas a medias entre 1 a 60 galones por minuto (gpm)
equivalente a 3.8 a 227 L/min en sistemas hidráulicos de alta respuesta. Dentro de
las aplicaciones típicas se incluye el control y regulación para los sistemas de
prueba de fatiga, simuladores y procesos servo-hidráulicos industriales de control.
65
Cada servo válvula consiste en un motor de torque y dos etapas de regulación de
potencia hidráulica. El motor de torque controla la primera etapa posicionando la
trampa (flapper). La trampa controla el flujo de fluido hidráulico que va hacia las
boquillas (nozzle) de manera inversamente proporcional en la primera etapa. Como
el flujo de la primera boquilla aumenta, el flujo de la otra disminuye; el cambio
resultante en el flujo de fluido hidráulico crea una presión diferencial que se utiliza
para la posición del carrete de la segunda etapa. La segunda etapa el cilindro
(spool) controla la dirección y flujo hacia el actuador hidráulico.
Figura A.39
La segunda etapa reacciona con la diferencia de presión creada por la posición de
la trampa debido al motor de torque, un retorno (feedback) es posicionado por el
carrete que contrarresta la acción de la trampa y el motor. Cuando el cilindro llega a
la posición de comando, el motor y la trampa serán completamente contrarrestados.
El flujo de ambas boquillas será igual, por lo que la diferencia de presión equilibrará
y detendrá el cilindro. Este diseño proporciona un control preciso de la posición del
cilindro. Las aplicaciones que requieren un mayor caudal se encuentran disponibles
en el estándar de la serie 252 se pueden utilizar dos servo válvulas conectados en
paralelo para duplicar el flujo. Únicamente se requiere un manifold (colector)
especial para operar las válvulas en paralelo. La 252 servo válvula dual
proporcionan ventajas respecto a grandes válvulas a través de la reducción de
66
costos, aumento de la disponibilidad (en algunas aplicaciones), aumento de la tasa
de respuesta. Dentro del sistema MTS disponible se encuentra la servo válvula
252.24C (ver anexo D) conectada en paralelo a través del service maniflod 294.11
A.5
Amplificador operacional NEC μPC4558
El μPC4558 es integrado que posee dos amplificadores operacionales con circuitos
de compensación de fase, con características eléctricas de alta velocidad, ancho de
banda y bajo ruido en comparación con un amplificador de uso general (LM741).
Entre las aplicaciones más comunes están: filtros activos, amplificadores de audio,
VCO, etc. Que se pueden realizar mediante configuraciones muy simples (ver
anexo C).
Figura A.40
A.6
Multiplexor/Demultiplexor
CMOS
CD4051BE
con
niveles
de
conversión lógica
Es un dispositivo analógico controlado mediante señales digitales. En estado
encendido ON sus salidas se ponen en alta impedancia, mientras que en estado
apagado OFF la corriente es prácticamente nula.
Las señales que se pueden multiplexar son de hasta 20V P-P activadas mediante
señalas digitales que van de 4.5V hasta 20V máximo; el tiempo de respuesta
máximo es de 60ns (ver anexo E).
67
Figura A.48
La unidad de control resultante de la combinación de estos dispositivos tiene es la
encargada de generar señales analógicas de control para el sistema hidráulico
conformado por las servos, actuador y demás. Todas las señales serán controladas
mediante procesos digitales y visualizadas en todo momento.
A.7
Relés
El relé o relevador es un dispositivo electromecánico, que posee funcionalidades
muy similares a la de un interruptor que es controlado mediante un circuito eléctrico
en el que por medio de un electroimán, se acciona uno o varios contactos que
permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes.
Los contactos de un relé pueden ser Normalmente Abiertos (NA) o NO (Normally
Open), por sus siglas en inglés, Normalmente Cerrados (Normally Closed) (NC) o
de conmutación.
•
Los contactos Normalmente Abiertos conmutan el circuito cuando el relé es
activado. Este tipo de contactos son ideales para aplicaciones en las que se
requiere conmutar fuentes de poder de alta potencia para dispositivos
remotos.
•
Los contactos Normalmente Cerrados son contactos que se utilizan para
aplicaciones en las que se requiere que el circuito permanezca cerrado hasta
que el relé sea activado.
•
EL voltaje que circulará por los contactos de conmutación es controlado
mediante un terminal común.
68
Tipos de contactos y acciones.
Cada contacto móvil de un relé se denomina polo. Un relé simple tiene un único
polo. En un relé con dos polos hay dos contactos móviles accionados
simultáneamente. Al activar el relé, el polo se mueve hasta que toca un contacto
cuya posición es fija (“THROW” en inglés). Para cada polo puede haber uno o dos
contactos fijos. Se habla en consecuencia de relés SPST (single pole single throw),
SPDT (single pole 68oublé throw), DPDT (dual pole dual throw), etc; todas estas
denominaciones las presentamos en la figura que se ilustra en este tema.
Los relés SPST son contactos normalmente abiertos, se denominan de tipo A (Form
A, en inglés), mientras que los SPST con contactos normalmente cerrados se
denominan tipo B (Form B).
De los relés con dos posiciones o contactos fijos, los hay cuya acción de apertura
(“BREAK”, en inglés) y de cierre (“MAKE”, en inglés) es tal que queda garantizado
que abrirá un circuito antes de cerrar el otro (bbm, break before make), mientras
que en otros sucede a la inversa (mbb, make before break). Los relés SPDT se
denomina entonces de tipo C (Form C) si son bbm y tipo D (Form D), o de
transferencia continua, si son mbb.
TIPO A
SPST
TIPO B
TIPO C
SPDT
TIPO D
2 TIPO A
DPST
2 TIPO B
2 TIPO C
DPDT
2 TIPO D
Figura A.41. Tipos de contactos de Relés y accionamientos
69
Anexo B
Generador de Funciones ICL 8038
70
71
72
73
74
75
76
77
Anexo C
Amplificador operacional NEC μPC4558
78
79
Anexo D
Servo válvula 252.24C
80
81
82
83
84
Anexo E
Multiplexor analógico CD4051BE
85
86
87
88
89
Anexo F
Microcontrolador PIC 16F871
90
91
92
93
94
95
Anexo G
Buffer Driver IC-TTL. Quad/Non inverting
96
97
Anexo H
Relé Electromecánico JRC-19F (4078)
98
99
Anexo H.1
Información Técnica Relés
100
101
102
103
104
105
106
107
Anexo I
Manual de usuario
Disposición del modulo
(a)
(b)
(c)
Figura I.50. Disposición del gabinete. (a)Vista lateral-frontal izquierda, (b)Vista frontallateral derecha, (c) vista posterior
Ensamblaje
Antes de conectar el MTS JPC-LAC1, verificar que la unidad hidráulica de potencia
este apagada, esto se verifica mediante la luz de encendido del panel central.
Posteriormente se conecta el cable de poder a una línea de 110 VAC. Todos los
demás cables de los dispositivos de control (UPH, URC, Servo I y Servo II) se
colocan en los conectores correspondientes, etiquetados y ubicados en la parte
posterior del modulo tal como tal como se muestra a continuación
Figura I.51. Conectores y conexiones
108
Los conectores de las servo-válvulas son de tipo XLR y tienen seguros para poder
sacarlos hay que presionar el seguro hacia dentro, manteniéndolo así se extrae el
conector, los conectores del UPH y URC con de tipo DB15 y DB9 respectivamente
son de sujeción, es decir se colocan a presión pero siempre tomándolos de la
cubierta de protección.
Nota: hay que evitar tirar de los cables para desconectarlos, en especial los del
UPH y URC de este modo se garantiza que no sufran desconexiones en su interior
y el sistema funcione de manera óptima.
Puesta en funcionamiento
Una vez conectado el modulo se recomienda encenderlo primero antes que la UPH
evitando así cualquier contratiempo debido a algún rebote de voltaje, aunque no
sería común debido a las protecciones colocadas pero no está por demás.
En la parte frontal del modulo se encuentran dos controles: el de encendido y
apagado y la parada de emergencia. Como su nombre lo dice el primero enciende y
apaga el modulo.
Figura I.52. Controles frontales
La opción de parada de emergencia se usa únicamente en situaciones de
emergencia o peligro, este control se encuentra separado de cualquier control
digital y corta directamente la alimentación a los contactores de la UPH. Una vez
109
presionado este control para volver a las funciones normales hay que apagar el
modulo y encenderlo nuevamente para recuperar el sistema.
Una de las características que hacen interesante este modulo es el sistema de
verificación de voltaje de alimentación hacia los controles digitales, al encender el
modulo en caso de tener una falla de alimentación en la LCD de la URC aparecerá
lo siguiente:
Figura I.53. Mensaje, error de alimentación
En este caso simplemente de apaga el modulo por unos segundos y se lo vuelve a
encender, repitiendo este proceso hasta que en la pantalla aparezca el siguiente
mensaje:
Figura I.54. Mensaje de inicio
110
Funciones
Los controles manuales del modulo se encuentran en su mayoría ubicados en la
URC.
Figura I.55. Unidad Remota de Control (URC)
Existen dos modos para realizar los ensayos: uno de carga y el otro de compresión,
seleccionables mediante un selector, en cada uno de ellos las operaciones cambian
un poco. A continuación se define cada función en cada uno de los modos.
Figura I.56. Selector de tipo de ensayo
Pulsantes de operación. Modo Compresión
Ajuste: de tipo multifunción, en cualquiera de los modos de ensayo al encender el
dispositivo de control activa la fuente de poder al presionarlo, el cual envía un pulso
de 5V con una duración de 1,5 segundos para activar el relé encargado de
energizar las bobinas del contactor de encendido de la fuente, en la LCD se
muestra el estado de la función realizada.
111
Figura I.57. Mensaje de encendido
Otra de las funciones es elevar el actuador a una velocidad llamada “velocidad de
ajuste” esta se realiza en nivel de presión bajo únicamente hasta posicionar el
espécimen en el lugar deseado, en la LCD se muestra el estado de la operación y
el tipo de presión aplicada (alta o baja).
Figura I.58. Mensaje, operación ajuste
Subida: esta opción es utilizada en el momento de realizar el ensayo. Al
presionarlo se envía un pulso que se sostiene durante el tiempo que dure el
ensayo, este dispara la alta presión desde la fuente hidráulica.
Figura I.59. Mensaje, operación subida
Bajada: en este caso al pulsar este botón; si estamos en alta presión (ensayo), la
presión automáticamente baja y el actuador desciende, caso contrario el actuador
simplemente desciende.
112
Figura I.60. Mensaje, operación bajada
Pulsantes de operación. Modo Compresión Tensión
Ajuste: Se encarga de encender o apagar la alta presión y en caso de encender el
dispositivo por primera vez se lo utilizará también para activar la fuente de poder
hidráulico, en este modo los mensajes de función presentados en la LCD son
similares.
Subida: al activar este pulsante el actuador se eleva.
Figura I.61. Mensaje, operación subida en modo tensión
Bajada: al activar este pulsante el actuador desciende.
Figura I.62. Mensaje, operación bajada en modo tensión
En cualquiera de los casos anteriores la operación se realizará en alta o en baja
presión.
113
El último de los controles es el de parada, el cual detiene el funcionamiento de la
UPH hasta volver a encenderla nuevamente mediante el control de ajuste.
Figura I.63. Mensaje, operación apagado