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
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
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.
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.
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.
AMPLIFICADORES OPERACIONALES USADOS
OP07CP:
LM741CN:
TARJETA DEL MODULO G35 PRESSURE CONTROL
G35
TY35
- 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.
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.
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.
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:
-
-
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:
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:
V15 = Variable dependiendo de RV2 y RV1
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
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.
- 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.
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
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.
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.
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