F inal guia pressure contro g 35

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MODULO G35 GUIA AMPLIFICADORES DE POTENCIA DE LA TARJETA G35 Y SU CONFIGURACION DE GANANCIA, VOLTAJES JONATHAN CAMILO TORRES RODRIGUEZ OMAR YESID ORDUZ OSCAR FIGUEREDO FERNEY FIGUEREDO ARMANDO RODRIGUEZ SENA CIMM SOGAMOSO, BOYACA 2011

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MODULO G35

GUIA AMPLIFICADORES DE POTENCIA DE LA TARJETA G35 Y SU

CONFIGURACION DE GANANCIA, VOLTAJES

JONATHAN CAMILO TORRES RODRIGUEZ

OMAR YESID ORDUZ

OSCAR FIGUEREDO

FERNEY FIGUEREDO

ARMANDO RODRIGUEZ

SENA CIMM

SOGAMOSO, BOYACA – 2011

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GUIA AMPLIFICADORES DE POTENCIA DE LA TARJETA G35

Y SU CONFIGURACION DE GANANCIA, VOLTAJES

JONATHAN CAMILO TORRES RODRIGUEZ

OMAR YESID ORDUZ

OSCAR FIGUEREDO

FERNEY FIGUEREDO

ARMANDO RODRIGUEZ

Trabajo Presentado al Ingeniero:

ING. NESTOR FABIAN RAMIREZ

SENA CIMM

SOGAMOSO, BOYACA – 2011

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INTRODUCCION

En este taller se realizara un diagnostico de cada amplificador

operacional de cada bloque de la tarjeta del modulo de presión G35

observaremos las ecuaciones de ganancia y/o de voltajes de salida

de los amplificadores operacionales. También y una explicación

completa del funcionamiento de cada bloque de la tarjeta y la

configuración de cada uno.

Se realizara para que los aprendices que ingresen al programa de

mantenimiento electrónico e instrumental industrial, tengan una

guía de funcionamiento de las tarjetas didácticas de control de

presión, con el fin de que manejen aprendan y utilicen

adecuadamente las tarjetas de presión para su etapa de

formación.

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OBJETIVO GENERAL

Realizar un mantenimiento correctivo y preventivo en general

a los módulos didácticos de presión del laboratorio de

electrónica usando los conocimientos adquiridos a lo largo de

la etapa de aprendizaje y conocer los diferentes usos de

instrumentación en el ámbito industrial.

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OBJETIVOS ESPECIFICOS

Realizar un diagnostico del estado de las tarjetas de control de

presión del modulo didáctico g35.

Realizar un cronograma de mantenimiento.

Realizar el mantenimiento según el diagnostico que se ha

planteado.

Implementar y desarrollar las competencias establecidas por el

programa de formación.

Plantear un informe detallado sobre las acciones que se

realizaron y su respectiva hoja de vida de mantenimiento.

Realizar el mantenimiento correctivo a las tarjetas de control de

presión, para que los nuevos aprendices puedan utilizar

correctamente las tarjetas.

Dejar una guía de aprendizaje sobre la tarjeta para que los

aprendices tengan una explicación exacta de su

funcionamiento.

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AMPLIFICADORES OPERACIONALES USADOS

OP07CP:

LM741CN:

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TARJETA DEL MODULO G35 PRESSURE CONTROL

G35

TY35

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- Motor

- Compresor

- Deposito

- Manómetro

- Válvulas

- A. proporcional

- B. auxiliar

- C. seguridad

- Línea de 127 v

- Conector de 7 terminales

- Conexión de la válvula proporcional.

FUNCIONAMIENTO DE LA TARJETA

Para el funcionamiento se utilizara un sistema que consta de dos

módulos G35 y TY35.

Esta tarjeta utiliza una alimentación de 12v, -12v y 24v que se

conectan en la parte superior de la tarjeta

Al bloque SET POINT se le suministra una tensión de 12v la cual es

regulada de 0v a 8v para alimentar a la etapa de Condictioner.

La etapa Condictioner realiza una adaptación a la tensión para

mejorarla o corregirla para el uso necesario. Esta señal corregida y

adaptada es enviada como retroalimentación del Error Amplifier y

es comparada con una señal que viene del SET POINT de 8v y la

convierte a negativa.

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Esta señal negativa es enviada al controlador PID donde esta señal

es estabilizada por motivo que las acciones proporcional, integral y

derivada que evita las ondas amortiguadas.

Esta señal se envía al Amplificador de potencia para la válvula

proporcional la cual es encargada de regular la corriente y la caída

de voltaje para mantener la planta de presión fijada por el

Regulador.

La señal es enviada a travez de un cable DIN8 hacia la unidad

externa TY35 donde va a ser controlada y regulada por la tarjeta

G35.

EXPLICACION UNIDAD EXTERNA

Motor Se localiza en la parte izquierda anterior del módulo TY35, se alimenta del voltaje de línea (127 Volts alterna) y su función es accionar el compresor.

Compresor Se localiza en la parte izquierda posterior del módulo TY35, se encarga de tomar el aire del medio ambiente a través de un filtro y lo inyecta al depósito por medio de una manguera. Válvulas. a) Válvula proporcional. Se localiza en la parte superior derecha, se encarga de mantener en la planta una presión fijada por el valor de referencia.

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b) Válvula auxiliar. Se encuentra en la parte superior derecha, en color rojo, como su nombre lo dice, ésta solo debe usarse cuando la presión en el deposito aumente en forma drástica (debido a Una mala conexión en el sistema controlador), su activación es manual, y es responsabilidad del alumno activarla si surge esta condición. c) Válvula de Seguridad. Esta diseñada para activarse cuando la presión en el interior del depósito sea mayor a 2 bares, cuando esto suceda, desconecte el motor de la línea de alimentación y accione la válvula auxiliar para descargar la presión.

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ERROR AMPLIFIER

Su finalidad es generar una señal de Error durante el proceso en malla cerrada, por esta razón se conecta a una de las entradas del amplificador la señal de referencia (salida del bloque SET POINT) y a la otra entrada, la señal de realimentación (salida del bloque CONDITIONER). Esta etapa esta constituida por un amplificador operacional

OP07CP este amplificador esta constituido por las resistencias

R1,R2,R3,R4.

El error amplifier compara una señal de entrada con otra. En este

caso la de set point con la de retroalimentación

La formula del error amplifier es:

-

-

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P.I.D CONTROLLER

Este segmento está constituido por tres etapas Proporcional,

Integral y Derivada esta etapa está constituida por un amplificador

operacional LM741CN en configuración inversora.

El efecto de la acción de control proporcional se tiene cuando se varía el valor de P1, provocando aumento en la ganancia y disminución de la señal de error. La acción de control integral está realizada por las resistencias R1 y R7 y los capacitores C4, C5 y C6, los cuales pueden conectarse uno a la vez o en combinación, variando así la constante de tiempo de la Acción integral. Al integrar la señal de error puede llegar a obtenerse una condición de error nulo, con la desventaja de poner al sistema en una condición de oscilaciones permanentes o amortiguadas. La acción de control derivativa está realizada por las resistencias R2 y Req y los capacitores C1, C2 y C3. En este caso también pueden conectarse uno a la vez o en combinación. Esta acción tiene el Inconveniente de generar una salida nula cuando hay un error constante diferente de cero, razón por la cual nunca se le utiliza sola, sino en combinación con la integral y/o la proporcional.

La razón de utilizar esta acción de control se debe a que el efecto de ésta, logra estabilizar nuevamente al sistema que resulta inestable a causa del efecto de la acción proporcional y/o integral. Esta sección de la tarjeta hace que el control de las ondas no sea

brusco y las estabiliza.

Para concluir la ganancia de P.I.D hay que hallar la REQ entre R4,

R5, R6 y P1 la Ganancia de P.I.D es:

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AMPLIFICADOR DE POTENCIA

La señal de entrada que se conecta a este bloque es utilizada para generar la señal que gobernará al transistor T1, cuya función es la de regular la corriente que fluye en el transistor T2 y por lo tanto en la válvula proporcional Esta etapa esta constituida por dos amplificadores operacionales

IC1 = LM741; e IC2 = LM741

IC1: La configuración de IC1 esta constituida por una configuración

No inversora la ganancia de este amplificador es de: 1 + R4/R3

también esta sección atenúa la señal y la limita para adaptarla a

las elaboraciones siguientes.

se alimenta de una señal continua proveniente de Rv2

IC2: Esta compuesto por una configuración Inversora cuya función

regular y controlar la corriente que fluye. La Formula de voltaje del

circuito constituido por IC2 es:

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V15 = Variable dependiendo de RV2 y RV1

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CONDICIONADOR DE SEÑALES PARA TRANSDUCTOR DE

PRESION

Para medir la presión de la unidad TY35/EV, se utiliza un transductor de presión con cuatro “Straingates” (Extensímetros) conectados a modo de puente de Wheatstone. Una de las diagonales del puente se alimenta con el voltaje de referencia de 8 V (Vref) generado por el bloque “Set Point”. La diagonal opuesta del puente suministra la tensión de medida, la cual es proporcional a la presión del depósito de la unidad TY35/EV. Dicha tensión es filtrada y amplificada por el amplificador operacional IC1. Esta sección está constituida por dos amplificadores operaciones

IC1 = LM741, IC2 = LM741

IC1: El voltaje de salida de este amplificador operacional esta dado

por la siguiente ecuación

Vo = (0 a 8 – 0 a 8). 100k-10k

IC2: La ganancia de este amplificador esta dado por la siguiente

relación

(68 + 47k) / 10k

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Instalación - Conecte y encienda la fuente, ajustando al mínimo (cero) el valor de la corriente, haga un pequeño giro, hasta que se encienda el indicador de CV - Ajuste el voltaje a +24 Volts. APAGUE LA FUENTE. - Conecte los voltajes de polarización en los bornes correspondientes del módulo G35. - Conecte la salida del Set Point (borne 2) con la entrada “Set Point Input” (borne 3) del bloque “Error Amplifier” y la salida del bloque “Conditioner” (borne 21) con la entrada “Feedback Input” (borne 4) del bloque “Error Amplifier”. - Finalmente conecte la salida del bloque “PID Controller” (borne13) a la entrada del bloque “Proportional Valve Power Amplifier” (borne 14). - Alambre del módulo controlador G35 al módulo TY35, sin conectar este último a la línea, de la siguiente manera: Prop Valve: Positivo -> Positivo (borne rojo) Negativo -> Negativo (borne negro) PPT -> Pressure Transducer (utilice el cable de conexión DIN 7) - Coloque la perilla “Pressure Set Point” en su valor mínimo, al igual que la perilla “Proportional Action”. - Encienda la fuente PS1/EV. Si el voltaje de +24 decrece, gire la perilla de corriente, hasta que encienda el indicador de CV.

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- Conecte la unidad TY35 a la línea, verificando que la válvula auxiliar esté cerrada. Nota. Si la presión indicada en el manómetro aumenta, desconecte la unidad TY35/EV de la línea y accione (abra) la válvula auxiliar. Revise sus conexiones. - Conecte el multímetro en la salida del bloque “Piezoresistive Pressure Transducer” (borne 21 y tierra). Gire la perilla “Pressure Set Point” hasta que el manómetro de la unidad TY35/EV registre los valores de presión indicados en la tabla 1. Anote el valor de voltaje correspondiente registrado por el multimetro. Simultáneamente anote los valores del Set Point.

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TABLA DE VALORES DE VOLTAJE

0 Bar 0 v

0.2 Bar 1.05 v

0.4 Bar 1.4 v

0.6 Bar 2.2 v

0.8 Bar 3.0 v

1 Bar 3.9 v

1.2 Bar 4.7 v 1.4 Bar 5.5 v

1.6 Bar 6.3 v

1.8 Bar 7.1 v

2.0 Bar 8 v

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CRONOGRAMA

FECHA ACTIVIDAD

7 Feb. Estudio del funcionamiento de la tarjeta por medio de las guías de trabajo.

11Feb. Limpieza de las tarjetas.

14 Feb. Diagnostico de las tarjetas.

21 Feb. Estudio de los diferentes amplificadores operacionales usados en la tarjeta.

25 Feb. Reconocimiento de los amplificadores en mal estado.

28 Feb. Detección de posibles fallas de demás componentes de la tarjeta.

3 Mar. Reemplazo de elementos en mal estado (exceptuando amplificadores).

7 Mar. Pruebas técnicas de las tarjetas reparadas.

14 Mar. Estudio detallado de posibles reemplazos para los amplificadores.

17 Mar. Guía de funcionamiento de la tarjeta.

22 Mar. Reemplazo de los amplificadores.

23 Mar. Pruebas profundas a los modulos.

30 Mar. Entrega de tarjetas funcionando.

1 Abr. Revisión por parte del ingeniero.

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CONCLUCIONES

Realizada esta guía aprendimos a diferencias las distintas

configuraciones de amplificadores operacionales en las tarjetas del

modulo g35, aprendimos a buscar en documentos externos las

configuraciones de los diferentes amplificadores operacionales

también estudiamos el funcionamiento del controlador PID y del

Error Amplifier

Se realizo un diagnostico del estado de las tarjetas de control de

presión del modulo g35 encontrando algunas fallas se realizo una

reparación basado en un cronograma de mantenimiento

alcanzando las competencias establecidas en el programa de

formación

Se planteo un informe detallado de que acciones se realizaron al las

tarjetas y su hoja de vida.

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BIBOGRAFIA

- http://pdf1.alldatasheet.com/datasheetpdf/view/27

256/TI/OP07CP.html

- http://www.national.com/ds/LM/LM741.pdf

- Guía de modulo de presión Laboratorio Venetta

CIMM

- Información de amplificadores operacionales

suministrada por el Ing. Néstor Fabián Ramírez