Legi Tipizate de Reglare cu Amplificatoare Operationale

REZUMATUL PROIECTULUI

Proiectul constă în realizarea unui sistem de reglare automata a turației unui motor de curent continuu prin intermediul folosirii amplificatoarelor operaționale pentru a implementa o lege de reglare de tip P. Circuitul primește informații legate de turația motorului de la un senzor de turație si folosește ca referință o mărime reglata de către utilizator prin intermediul unui potențiometru semireglabil

În introducere am prezentat pe scurt motivația si scopul alegerii acestei teme de proiect.

În capitolul al 2-lea din proiect am prezentat noțiuni generale despre sisteme de reglare automate, definiție, clasificare, principii de funcționare precum si noțiuni legate de legi de reglare tipizate, caracteristici, utilizări, implementare.

În capitolul al 3-lea am prezentat pe larg sistemul de reglare realizat de mine

Termenii cheie: amplificator operațional, motor de c.c., senzor, legi de reglare, turație.

MULȚUMIRI

Mulțumesc domnului Ș.L. dr. ing. Florin Stângă pentru asistenta oferita pe parcursul elaborării acestei lucrări de diploma, experiența și atenția la detalii a dânsului jucând un rol foarte important in finalizarea acestui proiect

De asemenea, mulțumesc întregului colectiv de cadre didactice din cadrul Facultății de Automatică, Calculatoare și Electronica pentru toate noțiunile teoretice și practice transmise in timpul orelor de curs, seminariilor și laboratoarelor fără de care realizarea acestui proiect nu ar fi fost posibilă

CUPRINSUL

1 Introducere 1

2 Sisteme automate 2

2.1 Sisteme de reglare automata 2

2.1.1 Clasificarea regulatoarelor automate 3

2.1.2 Regulatoare automate electronice liniare 8

2.2 Legi de reglare tipizate 13

2.2.1 Element proporțional. Lege de tip P 13

2.2.2 Element Integrator. Lege de tip I 16

2.2.3 Element Proporțional Integrator . Lege de tip PI 19

2.2.4 Element derivator real. Lege de tip D-real 21

2.2.5 Element Proporțional Derivator Real. Lege de tip PD-real 23

2.2.6 Element Proporțional Integrator Derivator. Lege de tip PID 26

3 Exemplu. reglarea turației unui motor de curent continuu 29

3.1 Schema bloc a montajului 29

3.2 Schema electrica a montajului 30

3.3 Cablajul 31

3.4 Senzorul de turație 32

3.4.1 Dioda electroluminiscentă 33

3.4.2 Fotorezistența 36

3.5 Convertorul frecventa-tensiune 37

3.6 Amplificatorul operațional 40

3.7 Tranzistori 43

3.8 Motorul electric de curent continuu 44

3.9 Rezistoare variabile 46

3.10 Reglarea parametrilor legii de reglare 47

4 Concluzii 53

5 Bibliografie 54

6 Referințe web 55

CD / DVD 56

Index 57

LISTA FIGURILOR

Figura 1: Schema bloc a unui sistem de reglare automată 2

Figura 2: Schema de principiu a unui proces cu mai multe ieșiri 5

Figura 3: Structura unui proces de conducere automată 7

Figura 4: Schema bloc a unui regulator automat electronic 9

Figura 5: Circuit de comparație cu AO în montaj diferențial 11

Figura 6: Schema bloc a unui regulator pentru procese lente 12

Figura 7: Schema blocului PI din RA pentru procese lente 13

Figura 8: Caracteristica statica a elementului proporțional 14

Figura 9: Schema electrica pentru realizarea legii de tip P 15

Figura 10: Răspunsul regulatorului I la un semnal treaptă 17

Figura 11: Schema electrica au unui regulator de tip I 18

Figura 12: Schema electrica a unui element de tip PI 20

Figura 13: Raspunsul sistemului la un semnal de intrare rampa 21

Figura 14 21

Figura 15 21

Figura 16: Schema unui bloc de reglare de tip D 22

Figura 17:Schema bloc a unui regulator PD 23

Figura 18 24

Figura 19 24

Figura 20 24

Figura 21 24

Figura 22: Structura unui bloc de reglare tip PD 25

Figura 23 27

Figura 24 27

Figura 25: Schema unui bloc de reglare de tip PID 27

Figura 26:Principiul realizării legii PID cu parametri independenți 28

Figura 27: Schema bloc a montajului 29

Figura 28: Schema electrică 30

Figura 29: Implementarea fizica a montajului 31

Figura 30: Senzor de turație 32

Figura 31: Trenul de impulsuri generat de encodor 33

Figura 32 33

Figura 33 33

Figura 34: Fotorezistența LDR07 36

Figura 35: Schema constructivă a unui fotorezistor 36

Figura 36: Convertorul frecvență-tensiune LM2907 37

Figura 37: Configurația convertorului F/V 40

Figura 38: Reprezentarea grafică a unui AO 40

Figura 39: Structura integratului LM124 41

Figura 40: Pinout-ul amplificatorului operațional LM124 41

Figura 41: Pionout tranzistor 43

Figura 42: Reprezentare grafică tranzistor 43

Figura 43:Motorul electric RS385-PH 44

Figura 44: Semireglabil orizontal 1k 46

Figura 45: Schema electrică a controllerului 47

Figura 46: Comportarea sistemului pentru Kr=1 48

Figura 47: Comportarea sistemului pentru Kr=10 49

Figura 48: Comportarea sistemului pentru Kr=20 49

Figura 49: Comportarea sistemului pentru Kr=100 50

Figura 50: Schema electrica a regulatorului PI 51

Figura 51: implementarea fizică a legii de reglare PI 51

Figura 52: Comportarea sistemului pentru CS = 1 µF 52

LISTA TABELELOR

Tabel 1. Clasificarea regulatoarelor automate 6

Tabel 2. Componente necesare executării montajului 31

Tabel 3. Caracteristici optico-electrice LED 35

Tabel 4. Valori maxime pentru LED 35

Tabel 5. Caracteristicile convertorului frecvență-tensiune LM2907 38

Tabel 6. Valori maxime ale convertorului frecvență-tensiune LM2907 39

Tabel 7. Caracteristicile amplificatorului operațional LM124 42

Tabel 8.Valorile maxime admise ale amplificatorului operațional LM124 42

Tabel 9. Valorile maxime admise ale tranzistorilor TIP33C si TIP34C 44

Introducere

Acest proiect de diplomă are ca scop realizarea unui montaj electronic specializat care efectuează reglarea automata a turației unui motor de curent continu prin implementarea unei legi de reglare tipizata studiata in timpul facultății.

Montajul este un sistem de reglare automata convențional in care prin intermediul unui turometru si unui controller analogic se reglează turația unu motor de curent continuu. Minimizarea erorii se face prin intermediul unei legi de reglare implementate prin amplificatoare operaționale, parametrii legii de reglare putând fi de asemenea controlați.

Am ales aceasta tema de diplomă pentru a-mi dezvolta cunoștințele de electronică și legi de reglare tipizate folosite din abundenta in instalațiile industriale, reglarea turației unui motor de curent continu fiind de asemenea un proces cu domeniu foarte mare de aplicativitate.

Sisteme automate

Sisteme de reglare automata

În prezent cea mai întâlnită metodă de reglare automată a unei instalații simple constă in utilizarea unui sistem de reglare automată (SRA) convențional .

Prin sistem de reglare automata SRA se înțelege un sistem de conducere automată unde scopul conducerii este exprimat prin anularea diferenței dintre mărimea condusă (reglată) și mărimea impusă (programul impus), diferență cunoscuta si sub numele de abatere sau eroarea sistemului. Acesta este un sistem de reglare folosit pentru instalații cu o singură mărime de comandă și o singură mărime măsurată la care singura informație despre realizarea scopului conducerii o reprezintă eroarea sistemului.

Regulatorul automat este plasat pe calea directă, între elementul de comparație și elementul de execuție, conform schemei bloc a sistemului de reglare automată reprezentată în figura 1.

Informațiile curente asupra procesului automatizat se obțin cu ajutorul traductorului de reacție TR și sunt prelucrate de regulatorul automat RA în conformitate cu o anumită lege care definește algoritmul de reglare automată (legea de reglare).

Implementarea unei anumite legi de reglare se poate realiza printr-o varietate destul de largă a construcției regulatorului, ca regulator electronic, pneumatic, hidraulic sau mixt. Alegerea unei anumite soluții constructive se face luând în considerare factori tehnico-economici.

Clasificarea regulatoarelor automate

Se poate face după mai multe criterii.

1. În funcție de sursa de energie exterioară folosită, acestea se clasifică în:

regulatoare automate directe – funcționează fără o sursă de energie exterioară, transmiterea semnalului realizându-se pe seama energiei interne preluată direct din proces prin intermediul traductorului de reacție;

regulatoare automate indirecte – necesită o sursă de energie exterioară pentru acționarea elementului de execuție. Sunt cele mai utilizate regulatoare care permit obținerea unor caracteristici funcționale mai complexe și performanțe superioare regulatoarelor directe.

2. După viteza de răspuns există:

regulatoare automate pentru procese rapide folosite pentru reglarea automată a parametrilor proceselor cu răspuns rapid, caracterizate de constante de timp mici (mai mici de 10 s), ca de exemplu procesele de tip acționări electrice.

regulatoare automate pentru procese lente folosite atunci când constantele de timp ale instalației sunt mari (depășesc 10 sec), situație frecvent întâlnită în cazul proceselor având ca parametri temperaturi, presiuni, debite, nivele etc.

3. După tipul acțiunii regulatoarele pot fi:

regulatoare automate cu acțiune continuă – sunt cele in care mărimile ε(t) și xc(t) variază continuu in timp;

regulatoare automate cu acțiune discontinuă sau discretă, la care cel puțin una din mărimile ε(t) și xc(t) variază discontinuu în timp, de exemplu ca trenuri de impulsuri (modulate în amplitudine sau durată). În această categorie intră regulatoarele bi sau tripoziționale, la care ε(t) variază continuu dar xc(t) poate lua un număr limitat de valori în raport cu eroarea.

Regulatoarele cu acțiune continuă la rândul lor pot fi:

regulatoare automate liniare dacă dependența dintre cele două mărimi este liniară;

regulatoare automate neliniare dacă dependența dintre cele două mărimi este neliniară.

4.După caracteristicile constructive există:

regulatoare automate unificate, utilizate pentru reglarea a diferiți parametri (temperatură, presiune, etc.). Regulatoarele unificate funcționează cu un anumit tip de semnal ce variază în limite fixate, atât la intrare cât și la ieșire. Semnalele cu care funcționează aceste regulatoare sunt semnale unificate și au aceleași valori ca la sistemele de măsurare și control unificate, respectiv 2…10mA sau 4…20mA pentru regulatoarele electronice unificate și 0,2…1bar pentru cele pneumatice.

regulatoare automate specializate, utilizate numai pentru un anumit parametru tehnologic, au structura constructivă și semnalele de lucru special concepute pentru parametrul considerat.

5.După agentul purtător de semnal există:

regulatoare automate electronice, la care atât mărimea de intrare cât și mărimea de ieșire sunt de natură electrică (intensitatea curentului electric sau tensiunea electrică) și care au în componența lor blocuri electronice;

regulatoare automate hidraulice (ulei sub presiune);

regulatoare automate pneumatice (aer comprimat);

regulatoare automate mixte (electropneumatice sau electrohidraulice).

6. După numărul mărimilor de ieșire ale instalației tehnologice:

regulatoare automate monovariabile (pentru o singură mărime reglată)

regulatoare automate multivariabile (pentru mai multe mărimi reglate).

Multe procese industriale sunt caracterizate prin faptul că au mai multe intrări ce generează ca efecte mai multe ieșiri, cu puternice interacțiuni între variabile. Pentru exemplificarea unui asemenea model considerăm procesul cu două intrări și două ieșiri reprezentat în figura 1. Intrările în proces sunt cele două debite de fluide Q1 și Q2 care alimentează un rezervor și care se află la temperaturi diferite θ1, respectiv θ2. Ieșirile măsurabile ale procesului sunt nivelul lichidului din rezervor (H) și temperatura (θ). Procesele multivariabile, în situații speciale, bine definite, pot fi controlate cu regulatoare monovariabile, prin descompunerea SRA multivariabil în mai multe bucle de reglare cu o intrare și o ieșire.

Figura 2: Schema de principiu a unui proces cu mai multe ieșiri

Clasificarea regulatoarelor automate în funcție de particularitățile constructive și funcționale este prezentată în tabelul de mai jos:

Tabel 1. Clasificarea regulatoarelor automate

Din punct de vedere constructiv regulatorul automat include de obicei și elementul de comparație EC al sistemului de reglare automată. În cazul sistemelor de reglare unificate, electronice sau pneumatice, el poate include și dispozitivul de prescriere a referinței.

Regulatorul poate avea o structură mai complicată. De exemplu, la unele regulatoare există mai multe etaje de amplificare, la altele există mai multe reacții secundare necesare obținerii unor legi de reglare mai complexe.

În orice sistem de conducere, în particular, de conducere automată, se deosebesc următoarele patru elemente interconectate ca în figura 3 :

a. Obiectul condus (instalația automatizată)

b. Obiectul conducător (dispozitivul de conducere)

c. Sistemul de transmitere și aplicare a comenzilor (deciziilor)

d. Sistemul informatic (de culegere si transmitere a informațiilor privind obiectul condus).

Figura 3: Structura unui proces de conducere automată

Obiectul conducător (dispozitivul de conducere) elaborează decizii (comenzi) pe baza informațiilor obținute despre starea obiectului condus prin intermediul mărimilor măsurate, care se aplică obiectului condus, prin intermediul elementelor de execuție.

Deciziile de conducere au ca scop îndeplinirea de către mărimea condusă a unui program în condițiile îndeplinirii (extremizării) unor criterii de calitate, a satisfacerii unor restricții, când asupra obiectului condus acționează o serie de perturbații.

Pentru calculul unui sistem de reglare automată sunt necesare informații referitoare la cele patru componente de bază de mai sus: comportare (intrare-ieșire sau intrare-stare-ieșire), structură, tehnologie de realizare, condiții de funcționare precum și informații asupra sistemului în ansamblu: criterii de calitate și performanțe, restricții, programe de realizat etc.

Evoluția în timp a sistemului se caracterizează prin următoarele trei tipuri de regimuri de funcționare:

Regimul staționar, există (este definit) când toate mărimile din sistem sunt constante în timp.

Regimul permanent, este determinat de variația în timp a mărimilor de intrare: mărimea prescrisă și perturbațiile. Regimul permanent se evidențiază distinct după anularea ("stingerea") regimului tranzitoriu dacă acest lucru este posibil (sistem stabil). În cazul sistemelor neliniare, regimul permanent poate fi reprezentat și de așa numitele "oscilații întreținute".

Regimul tranzitoriu, este determinat de dezechilibrele din sistemele dinamice. Regimul tranzitoriu este determinat atât de variația mărimilor de intrare cât și de condițiile inițiale nenule. Acestea din urmă pot apare echivalent și datorită modificării valorilor unor parametri ai sistemului.

În practica industrială a reglării automate s-au impus așa numitele legi de reglare de tip PID (Proporțional-Integrator-Derivator) sau elemente de tip PID, care satisfac în majoritatea situațiilor cerințele tehnice impuse sistemelor de reglare convențională. Se pot utiliza diversele combinații ale celor trei componente: P = proporțional; I = integrator; PI = proporțional-integrator; D = derivator, ideal și real, PD = proporțional-derivator ideal și real, PID=Proporțional-integrator-derivator, ideal și real în diferite variante.

Prin utilizarea acestor legi tipizate în cadrul unor regulatoare tipizate, proiectarea dimensional-valorică a legii de reglare se reduce la alegerea tipului de lege și poziționarea unor butoane prin care se prescriu valorile parametrilor acestor legi rezultate în urma proiectării analitice a sistemului.

Nu se poate stabili precis efectul fiecărei componente a unei legi de tip PID asupra calității unui SRA, deoarece acestea depind de structura sistemului, de dinamica instalației automatizate.

Totuși se pot face următoarele precizări:

Componenta proporțională, (exprimată prin factorul de proporționalitate KR), determină o comandă proporțională cu eroarea sistemului. Cu cât factorul de proporționalitate este mai mare cu atât precizia sistemului în regim staționar este mai bună dar se reduce rezerva de stabilitate putând conduce în anumite cazuri la pierderea stabilității sistemului.

Componenta integrala, exprimată prin constanta de timp de integrare Ti determină o comandă proporțională cu integrala erorii sistemului din care cauză, un regim staționar este posibil numai dacă această eroare este nulă. Existenta unei componente I într-o lege de reglare este un indiciu clar că precizia sistemului în regim staționar (dacă se poate obține un astfel de regim) este infinită. În regim staționar, de cele mai multe ori componenta I determină creșterea oscilabilității răspunsului adică reducerea rezervei de stabilitate.

Componenta derivativă, exprimată prin constanta de timp de derivare Td determină o comandă proporțională cu derivata erorii sistemului. Din această cauză, componenta D realizează o anticipare a evoluției erorii permițând realizarea unor corecții care reduc oscilabilitatea răspunsului. Nu are nici-un efect în regim staționar.

Deoarece aceste tipuri de comportări se întâlnesc și la alte sisteme nu numai în cazul regulatoarelor, în cele ce urmează se vor considera intrarea uR = u ieșirea yR = y iar funcția de transfer HR (s) = H(s) .

Regulatoare automate electronice liniare

Regulatoarele automate electronice (RAE) fac parte din sistemele de reglare automată atât pentru procese lente cât și pentru procese rapide și au în componența lor circuite electronice cu ajutorul cărora realizează caracteristicile funcționale necesare.

Avantaje RAE:

obținere relativ ușoară a legilor de reglare;

inerție redusă;

posibilități largi de miniaturizare;

consum energetic redus;

posibilități de transmitere a semnalelor la distanță;

posibilități de cuplare la calculator.

Un dezavantaj al RAE în comparație cu regulatoarele pneumatice și cele hidraulice este faptul că nu prezintă siguranță suficientă în medii explozive sau inflamabile.

Structura unui RAE este prezentată în figura 4.

Elementul principal este unitatea de reglare în care este elaborată legea de reglare sau algoritmul de reglare. Unitatea de reglare este alcătuită din amplificatoare operaționale la care sunt conectate circuite de corecție alese corespunzător legii de reglare dorite.

Eroarea sau mărimea de abatere este calculată atât în unitatea de reglare cât și în blocul de calcul al erorii.

Deoarece mărimea de referință poate fi prescrisă de:

un operator;

un alt regulator;

un calculator,

este necesară introducerea unui bloc de comutare a semnalului de referință.

Mărimea de comandă pentru acționarea elementului de execuție este furnizată fie de unitatea de reglare, fie de la un dispozitiv de comandă manuală, fie de la un calculator prin intermediul comutatorului ce permite trecerea pe regimul de funcționare automat-manual. Pentru ca trecerea de pe manual pe automat și invers să se facă fără vibrații bruște ale mărimii de comandă este necesar circuitul de echilibrare.

Conform schemei bloc din figura 4. RAE mai conține:

blocuri de limitare a semnalelor în limite admisibile;

bloc de afișare a semnalelor de comandă, ieșire și eroare;

blocuri de semnalizare optică și acustică în cazul depășirii limitelor admisibile de mărimea de comandă.

Principalele elemente componente ale RAE sunt:

a. Circuite pentru realizarea legii de reglare

b. Elementul de comparație (EC)

Este inclus în blocul de reglare și are rolul de a compara mărimea de referință (xi) cu mărimea de reacție (xr).

În figura 5 este reprezentată cea mai simplă variantă a unui EC realizat cu un amplificator operațional în montaj diferențial.

Pentru notațiile din figură:

U1 – semnalul de reacție (mărimea de reacție) și

U2 – semnalul de referință (mărimea prescrisă),

se obține pentru tensiunea de ieșire:

,

semnalul de ieșire fiind proporțional cu eroarea ε.

c. Elemente de interfață cu operatorul

Au rolul de a realiza în ambele sensuri legătura între regulatorul automat și operator și cuprind butoane și comutatoare pentru ca operatorul să poată:

modifica anumite condiții de funcționare;

stabili valorile constantelor ce intervin în legea de reglare;

efectua trecerea de la funcționarea automată la funcționarea cu comandă manuală a IT și invers.

d. Elemente de interfață cu calculatorul

Sunt instalate pe toate legăturile dintre calculator și sistemul de reglare automată, pe cele prin care calculatorul primește informații de la SRA și pe cele prin care sunt transmise comenzi spre SRA.

e. Surse de alimentare

Permit alimentarea cu o tensiune stabilizată, reglabilă.

Regulatoare automate electronice pentru procese lente

Domeniul proceselor lente se caracterizează prin constante de timp mai mari de 10 s și cuprinde marea majoritate a proceselor industriale în care se realizează reglări de temperatură, presiune, debit, nivel etc. O altă caracteristică generală a proceselor lente constă în faptul că timpul mort nu este neglijabil și trebuie luat în considerație în proiectarea regulatoarelor electronice.

Din cauza vitezelor mici de variație a semnalelor, constantele de timp Ti și Td au valori mari, ceea ce impune utilizarea de amplificatoare operaționale și circuite de corecție cu componente pasive de bună calitate, ale căror caracteristici să nu varieze în timp.

În figura 6 este prezentată structura generală a unui RA destinat reglării proceselor lente.

Principalele module componente ale RAE liniare sunt:

Modulul adaptor de intrare care conține elementul de comparație realizat cu două amplificatoare operaționale, un bloc pentru afișarea valorii abaterii pe placa frontală a regulatorului și un bloc de filtrare prin care este trecut numai semnalul de reglat.

Modulul PI, de fapt un modul P+PI realizează componentele legii de reglare. În figura 7 este reprezentată schema simplificată a blocului PI.

Modulul D derivează numai semnalul a cărui valoare depinde de mărimea de reacție ceea ce conduce la evitarea șocurilor în funcționarea instalației tehnologice.

Modulul convertor de ieșire asigură obținerea la ieșire a semnalului unificat 4…20 mA curent continuu.

Caracteristicile generale ale RAE liniare pentru procese lente:

blocurile de reglare sunt realizate cu amplificatoare electronice integrate cu performanțe ridicate, curenți de intrare foarte mici.

semnalul de eroare este prelucrat după o lege de reglare de tip PI iar mărimea de reacție după o lege PID, pentru evitarea șocurilor provocate de componenta derivativă asupra instalației tehnologice.

pentru limitarea efectelor zgomotelor sunt prevăzute filtrări ale semnalelor.

semnalul de intrare, respectiv de ieșire sunt semnale unificate.

Legi de reglare tipizate

Element proporțional. Lege de tip P

Printr-o lege de tip proporțional, se descrie comportarea intrare-ieșire a unui element nedinamic (de tip scalor) sau comportarea în regim staționar a unui element dinamic, eventual descris printr-o funcție de transfer H(s), considerând această comportare liniară într-un domeniu.

Pentru o caracteristică statică Y=F(U), ca în figura 8, se poate aproxima o comportare liniara pentru u[Umin,Umax ] și y [Ymin,Ymax ] cu Ymin = F(Umin ) , putând avea Ymax ≠ F(Umax ) .

Figura 8: Caracteristica statica a elementului proporțional

În afara limitelor min și max pentru intrare sau ieșire, comportarea fie nu este posibilă tehnologic fie nu este de dorit.

De exemplu, în cazul elementelor de automatizare o anumită comportare declarată de constructor este garantată numai în domeniul de variație al semnalului unificat: [0 , 10]V, [4 , 20] mA, [0.2 , 1] bar etc.

Pentru un sistem dinamic, dependența intrare-ieșire în regim staționar este aproximată în aceste domenii printr-o relație liniară de forma

unde Kp reprezintă factorul de proporționalitate sau factorul de amplificare de poziție. El se poate determina experimental prin raportul dintre variația mărimii de ieșire în regim staționar și variația mărimii de intrare în regim staționar care a produs acea ieșire.

Adesea în loc de KR se utilizează factorul numit bandă de proporționalitate BP definit ca fiind acel procent din domeniul mărimii de intrare în regulator ε(t) pentru care regulatorul de tip P determină o valoare xc(t) egală cu 100% din domeniul posibil pentru mărimea de ieșire.

Când domeniul de variație al erorii ε este egal cu domeniul de variație al mărimii de comanda xc (cazul regulatoarelor unificate), banda de proporționalitate se determină din relația:

Factorul de proporționalitate KR, respectiv banda de proporționalitate BP, reprezintă unicul parametru al regulatoarelor de tip P. Prin construcția regulatorului P acest parametru se prevede a fi ajustabil în limite largi pentru a satisface o varietate mare de legi de reglare. Astfel, dacă mărimile de la intrarea și ieșirea regulatorului au același domeniu de variație, KR poate fi variat între 50 și 0,5, ceea ce corespunde unei benzi de proporționalitate cuprinse între 2% și 200%

Schema necesară pentru realizarea legii de reglare de tip P este reprezentată în figura 9

Aplicând prima lege a lui Kirchhoff pe nodul de intrare, se obține:

I1 I2 = Ii

Din proprietățile AO:

Zi Ii = 0 I1 = – I2

Aplicând a doua lege a lui Kirchhoff pe ochiul de intrare, se obține:

I1 R1 – ui un – U1 =0

I1 R1 = U1 – (un – ui )

Din proprietățile AO:

A0 (un – ui ) = 0 I1 =

Aplicând a doua lege a lui Kirchhoff pe ochiul de ieșire, se obține:

– U2 I2 R2 – ui un = 0 – U2 = – I2 R2

Din: U2 = I2 R2 și I1 = – I2 rezulta U2 = – I1 R2

Prin definiție: .

.

Notând:

,

relație analoagă cu:

Semnul minus indică polaritatea inversă a tensiunii de ieșire U2 fată de tensiunea de intrare U1 ca urmare a aplicării semnalului la borna inversoare.

Element Integrator. Lege de tip I

Relația intrare-ieșire în domeniul timp este dată de ecuația diferențială:

sau prin soluția:

Funcția de transfer este:

(1.8)

unde :

= factorul de proporționalitate, =,

= constanta de timp de integrare [] = sec.

Răspunsul la intrare treapta , este :

, (1.9)

Se observă că panta la intrare constantă este

(1.10)

Figura 10: Răspunsul regulatorului I la un semnal treaptă

Raportul se calculează cunoscând două puncte ale răspunsului la intrare constantă cu relația

(1.11)

De notat că panta unui element integrator depinde de valoarea totală a intrării, nu de variația acesteia.

Din relația (1.11)

se obține,

(1.12)

Dacă

Constanta de timp de integrare echivalentă reprezintă intervalul de timp în care mărimea de ieșire crește cu o valoare (un număr de unități ale ieșirii) egală cu valoarea intrării constantă aplicată (numărul de unități ale intrării aplicate).

Schema pentru realizarea legii de reglare de tip I este reprezentată în figura 11. Semnalul de intrare este aplicat la borna inversoare, iar circuitul de corecție are o rezistență R1 în circuitul de intrare și o capacitate C2 în circuitul de reacție.

Figura 11: Schema electrica au unui regulator de tip I

Ca și în cazul regulatorului de tip P, intensitatea curentului prin R1 este:

I1 =

Dacă se notează cu uc2 tensiunea pe condensator, intensitatea curentului I2 prin condensatorul C2 este:

Ținând cont că:

sau:

Prin integrarea acestei relații se obține: , cu Ti = R1C2.

Relația de dependență a mărimii de ieșire din regulator în funcție de mărimea de intrare este analoagă cu:

.

Semnul minus se datorează aplicării semnalului de intrare la borna inversoare.

Element Proporțional Integrator . Lege de tip PI

Relația intrare-iesire în domeniul timp este exprimată prin ecuația diferențială

sau prin soluția :

,

Funcția de transfer este:

,

unde : = factorul de proporționalitate, =,

= constanta de timp de integrare [] = sec.

Un element PI are un pol în originea planului complex s=0 și un zerou .

Ecuația de stare este ;

Răspunsul la intrare treaptă este

,

Legea de reglare de tip PI se obține prin combinarea schemelor din figura 9. și figura 11. rezultând în cazul aplicării semnalului de intrare la borna neinversoare schema din figura 12.

Se obține pentru semnalul de ieșire:

,

sau:

,

unde:

și

Relația este similară cu:

,

Element derivator real. Lege de tip D-real

Relația intrare-ieșire:

Figura 13: Raspunsul sistemului la un semnal de intrare rampa

Funcția de transfer:

= constanta de timp de derivare

= constanta de timp parazită

Ecuația de stare: se obține exprimând funcția de transfer proprie într-o sumă dintre un element scalor și un element strict propriu .

Figura 14 Figura 15

Se obține:

Răspunsul la intrare treaptă este

și se prezintă ca în figura 15

Se observă că ieșirea în regim staționar a unui element D este nulă. Elementul D acționează numai în regim tranzitoriu. El se mai numește și "element forțator".

Schema de principiu pentru obținerea acestei legi este reprezentată în figura 16.

Ținând cont de proprietățile amplificatorului operațional rezultă:

și:

Tensiunea de ieșire este dată de:

,

cu Td = R2C2.

Relația de dependență a mărimii de ieșire din regulator în funcție de mărimea de intrare este analoagă cu:

Element Proporțional Derivator Real. Lege de tip PD-real

Relația intrare-iesire:

Funcția de transfer:

unde: = factor de proporționalitate

= constanta de timp de derivare

= constanta de timp parazita

Ecuația de stare se obține exprimând H(s) în felul următor  :

Figura 17:Schema bloc a unui regulator PD

Răspunsul la intrare treaptă în condiții inițiale nule se prezintă pentru trei situații:

a) Este predominant caracterul derivator. Se comportă ca un filtru trece-sus cu avans de fază, ca în figura 18 și figura 19.

Figura 18 Figura 19

b). Este predominant caracterul integrator. Se comportă ca un filtru trece-jos cu întârziere de fază, ca în figura 20 și figura 21.

Figura 20 Figura 21

c) . Comportarea intrare-ieșire este de tip scalor, însă răspunsul liber este de ordinul întâi deoarece sistemul este necontrolabil

Evoluțiile stării și ieșirii sunt,

Legea de reglare de tip PD se obține prin combinarea schemelor din figura 9 și figura 16 rezultând în cazul aplicării semnalului de intrare la borna neinversoare schema din figura 22.

Considerând aceleași polarități ale semnalelor și menținând aproximațiile făcute anterior se obține pentru semnalul de la ieșire relația:

,

unde:

și

Relația este similară cu:

Element Proporțional Integrator Derivator. Lege de tip PID

Relația intrare-iesire:

Funcția de transfer:

unde:

=factor de proporționalitate

=constanta de timp de integrare

=constanta de timp de derivare

Funcția de transfer este fizic nerealizabilă, reprezintă o idealizare, cu două zerouri și un pol în originea planului complex:

;

zerouri reale,

zerouri egale-reale,

zerouri complex conjugate

.

Structura pe componente a elementului PID-real este reprezentată în Fig. 1.11.

Funcția indicială datorită componentei D, nu este definită în domeniul t=0, ca funcție,însă formal se poate reprezenta printr-un impuls Dirac

Figura 23 Figura 24

Legea de reglare de tip PID se obține prin combinarea schemelor din figurile 9, 11 și 16, rezultând în cazul aplicării semnalului de intrare la borna neinversoare schema din figura25.

Semnalul de ieșire are expresia:

,

unde:

și ; ,

deci o lege PID analoagă cu cea definită de:

.

În cazul obținerii legii de reglare PID cu un singur amplificator operațional, parametrii regulatorului sunt interdependenți, modificarea unui parametru conducând la modificarea celorlalți parametri.

Prin folosirea unor circuite separate pentru obținerea componentelor legii de reglare se asigură o independență totală a parametrilor de acordare KR, Ti și Td.

În figura 26 este prezentat principiul realizării legii PID cu parametri independenți, în care blocul sumator, prevăzut cu o reacție negativă pentru modificarea factorului KR, realizează însumarea semnalelor de ieșire din blocurile P, I, D.

Exemplu. reglarea turației unui motor de curent continuu

Schema bloc a montajului

Figura 27: Schema bloc a montajului

În figura 27 este prezentata schema bloc a montajului. Se poate observa ca în acest caz avem de-a face cu o structura de reglare automata convențională unde scopul conducerii este exprimat prin eliminarea diferenței dintre mărimea condusă(Vtach) si mărimea impusă(Vset)

Procesul de anulare al erorii in cazul dat se face folosind principiul acțiunii prin discordanță, acțiunea de reglare apărea doar după ce eroarea sistemului s-a modificat datorita variațiilor mărimii de ieșire provocate de o perturbație sau de modificarea mărimii impuse.

Controller-ul(dispozitivul de conducere) are rolul de a elabora decizii pe baza informațiilor obținute despre starea obiectului condus(motorul) prin intermediul mărimilor măsurate de către turometru

Motorul primește comenzi de la controller si le executa fără a le analiza sau prelucra. Aceste comenzi vin sub forma de variații de tensiune intre bornele motorului care duc la variații ale turației

Tahometrul măsoară prin intermediul unui senzor frecventa cu care se rotește motorul electric si transforma aceasta informație în tensiune electrica pentru a putea fi interpretata de către controller

Schema electrica a montajului

Figura 28: Schema electrică

Putem identifica următoarele componente:

Dioda electroluminescentă D1

Fotorezistorul R1

Convertorul frecvență-tensiune U1

Amplificatoarele operaționale U4 și U2

Potențiometrele semireglabile RT,R5, R5A, RF, RFA, RSET

Tranzistorii Q1 și Q2

Circuitul electric din figura 28 este alimentat de la o sursa stabilizata de tensiune, folosindu-se o valoare nominala de 12V. Având această tensiune in vedre se pot calcula valorile rezistorului R1 care au rolul de protecție pentru elementul D1 conform formulei:

Unde Us este tensiunea de alimentare, Ul este tensiunea necesara funcționării led-ului si Ir este curentul necesar funcționarii led-ului.

Tabel 2. Componente necesare executării montajului

Cablajul

Figura 29: Implementarea fizica a montajului

Pentru implementarea fizica a diagramei electrice am ales folosirea unei plăci de prototipare Wisher WBU-201

Senzorul de turație

Un senzor este definit ca fiind: ”dispozitiv pentru generarea unui semnal care să indice apariția unei situații date sau să reprezinte variația unui parametru într-un fenomen”

Pentru a determina turația motorului electric de curent continuu a fost nevoie de implementarea unui tahometru bazat pe encodor.

Partea electrică a senzorului este formată dintr-o pereche emițător-receptor compusă dintr-o dioda electroluminescentă de culoare alb-cald si un fotorezistor. Atunci când motorul se rotește, roata encodoare întrerupe semnalul luminos dintre emitator și receptor, creând un tren de impulsuri cu o frecventa proportionala cu viteza de rotatie a motorului.

Partea mecanică a senzorului este reprezentată de către o roata dintata atașată rotorului în care au fost decupate 8 fante pentru a genera un număr de n=8 pulsuri pe rotație

Scopul realizării acestei structuri este acela de a genera un impuls de fiecare data când radiația infraroșie trece prin fanta encodorului dinspre emițător spre receptor. Senzorul poate fi observat in figura 30

Figura 30: Senzor de turație

Figura 31: Trenul de impulsuri generat de encodor

Dioda electroluminiscentă

Dioda electroluminiscentă (LED- light emitting diode) este o dioda semiconductoare ce emite lumină la polarizarea directă a joncțiuni p-n.

Semnul convențional al LED- ului este următorul (figura 33):

Figura 32 Figura 33

Efectul este o formă de electroluminescență. Un LED este o sursa de lumina pe o suprafață mica (mai puțin de 1 mm2) adesea cu un sistem optic adăugat pe cip pentru a da o forma radiației si a ajuta in reflexie.

Culoarea luminii emise depinde de compoziția si condițiile materialului semiconductor folosit, si poate fi infraroșu, vizibil sau ultraviolet. De altfel, in afara luminării, aplicații interesante includ folosirea LED- urilor UV pentru sterilizarea apei si dezinfecția dispozitivelor, si ca o sursa de lumina mai mare pentru a spori fotosinteza plantelor.

Denumiri alternative ale diodei electroluminescente:

LED (Light Emitting Diode);

Diodă fotoluminescentă;

Diodă fotoemisivă

Parametrii specifici:

Curentul direct maxim IAm;

Puterea de disipație maximă Pdm;

Proprietăți:

Emite radiații luminoase sau infraroșii;

Se polarizează direct;

Este un convertor de energie care transformă energia electrică (primită de la sursa de polarizare) în energie luminoasă ;

Culoarea luminii emise depinde de materialul utilizat pentru joncțiunea pn ;

Se folosesc ca indicatoare optice (afișaje, semnalizări, etc.).

Tabel 3. Caracteristici optico-electrice LED

Tabel 4. Valori maxime pentru LED

Fotorezistența

Figura 34: Fotorezistența LDR07

Conform definiției, fotorezistorul este un rezistor, realizat dintr-un material semiconductor omogen, a cărui rezistenta se modifica sub incidenta unui flux luminos incident. Se bazează pe fenomenul de fotoconductivitate prin care sub influenta radiației luminoase sunt eliberați electroni liberi care cresc conductivitatea electrica a semiconductorului si implicit scad rezistenta rezistorului(este o aplicație a efectului fotoelectric intern).

Fotorezistorul este format dintr-o pelicula din material semiconductor, depusa prin evaporare în vid pe un grătar metalic care este fixat pe o placă izolatoare. Pelicula este prevăzută la capete cu contacte ohmice care reprezintă terminalele si este protejata prin acoperire cu lac sau prin încapsulare în material plastic

Figura 35: Schema constructivă a unui fotorezistor

În general conductanța fotorezistenței este proporțională cu fluxul luminos. Materialele din care se realizează fotorezistențele sunt sulfurile, seleniurile, precum si compuși de tipul A3B5mai utilizate sunt PbS, PbTe, PbSe, InSb, Ge pentru infraroșu, iar pentru vizibil si ultraviolet apropiat: CdS, CdSe si TI2S.

Rezistenta electrica a fotorezistorului scade o data cu creșterea intensității fluxului luminos aplicat pe suprafața sensibilă a fotorezistorului.

Convertorul frecventa-tensiune

Figura 36: Convertorul frecvență-tensiune LM2907

Scopul convertorului este de a genera o tensiune continuă cu valoarea liniară față de frecvența semnalului care se aplică la intrarea lui.

Seria de integrate LM2907 este proiectata pentru un număr cat mai mic de componente externe si o versatilitate maxima. Pentru a exploata cat mai eficient avantajele lui se va studia modul de operare.

Primul stadiu de operare consta într-un amplificator operațional care conduce un circuit bistabil cu feedback pozitiv. Tensiunea limita de intrare este cantitatea de voltaj diferențială la care ieșirea acestui stadiu se modifică.

După stadiul de intrare se afla un Charge pump unde frecventa de intrare este convertita in tensiune continuă. Pentru a efectua aceasta operație este nevoie de un condensator de temporizare(C1), un rezistor de ieșire(R1) si un condensator de filtrare(C2).

Exista si limitări in alegerea lui R1 si C1 pentru obținerea performantelor optime. Condensatorul de temporizare oferă si compensare pentru charge pump si trebuie păstrat la o valoare ce depășește 500pF pentru o acuratețe sporita. Valori mai mici de atât pot produce un curent parazit pe R1 in special la temperaturi scăzute. De asemene si R1 trebuie ales cu atenție deoarece curentul de iesire la pinul 3 este fixat intern iar V0 /R1 trebuie sa fie mai mic sau egal cu aceasta valoare. Daca se alege o valoare prea mare liniaritatea sistemului are de suferit

Natura acestui circuit a determinat folosirea lui cu preponderență în domeniul auto:

Turometru

Vitezometru

Cruise control

Limitator de viteza

Sistemul de închidere

Avantaje:

Ieșirea se comuta la masa pentru frecventa zero

Ușor de folosit: VOUT=fIN*VCC*R1*C1

Necesita un număr minim de componente

Tensiune maxima de alimentare 28V

Tabel 5. Caracteristicile convertorului frecvență-tensiune LM2907

Tabel 6. Valori maxime ale convertorului frecvență-tensiune LM2907

In cadrul proiectului s-a implementat structura din figura 37.

Relatia dintre frecvență și tensiune este dată de următoarea ecuație:

Vtach = VC1R3fin

Unde V, C1 si R3 sunt afișate în figura 37.

Din această ecuație, factorul de conversie dintre tensiunea tahometrului si viteza motorului este:

Ktach =

Unde n este numărul de pulsuri pe revoluție.

Pentru valorile alese, ktach ≈ 1 rotație pe volt-secundă

Potențiometrul din figura 37 trebuie reglat astfel încât impulsurile generate sa fie recunoscute. Convertorul frecvență-tensiune folosește un comparator pentru a detecta impulsurile. Tensiunea la pinul 11 este referința constantă a comparatorului, deci potențiometrul trebuie reglat la o valoare cuprinsa intre maximul si minimul semnalului de pulsație.

Figura 37: Configurația convertorului F/V

Amplificatorul operațional

Figura 38: Reprezentarea grafică a unui AO

Amplificatoarele operaționale (AO) reprezintă o categorie de circuite analogice amplificatoare cu performante deosebite. Denumirea are o justificare istorică fiind datorată faptului că au fost create și utilizate pentru realizarea unor operații matematice în calculatoarele analogice. Primele tipuri de AO aveau componente discrete și performanțe relativ modeste. Tehnologia circuitelor integrate a condus la variantele actuale de AO care au performanțe spectaculoase.

Figura 39: Structura integratului LM124

Seria LM124 este constituita din patru amplificatoare operaționale conectate la o singura sursa de tensiune, au intrări diferențiale reale si rămân in modul de liniaritate si cu o tensiune de intrare comuna de 0VDC. Aceste amplificatoare operează pe o plaja larga de tensiuni de alimentare fără a-si schimba caracteristicile de funcționare.

Figura 40: Pinout-ul amplificatorului operațional LM124

Amplificatorul operează pe plaja de tensiune cuprinsa intre 3V si 32V(±1.5v respectiv ±16V) la temperaturi cuprinse între -40°C si 125°C

Tabel 7. Caracteristicile amplificatorului operațional LM124

Tabel 8.Valorile maxime admise ale amplificatorului operațional LM124

În montajul nostru, sunt folosite doar două din cele 4 amplificatoare operaționale disponibile. Primul avand rol de buffer pentru a izola semnalul de celălalte componente ale circuitului iar cel de al doilea fiind folosit pentru implementarea legii de reglare.

Tranzistori

Tranzistorul este un dispozitiv electronic din categoria semiconductoarelor care are cel puțin trei terminale (borne sau electrozi), care fac legătura la regiuni diferite ale cristalului semiconductor. Este folosit mai ales pentru a amplifica și a comuta semnale electronice și putere electrică.

Tranzistorul este componenta fundamentală a dispozitivelor electronice moderne, și este omniprezent în sistemele electronice. Ca urmare a dezvoltării sale la începutul anilor 1950, tranzistorul a revoluționat domeniul electronicii, și a deschis calea pentru echipamente electronice mai mici si mai ieftine cum ar fi aparate de radio, televizoare, telefoane mobile, calculatoare de buzunar, computere și altele.

Figura 41: Pionout tranzistor Figura 42: Reprezentare grafică tranzistor

Tranzistorii TIP33C (NPN) si TIP34C (PNP) sunt componente complementare pe baza de siliciu montate in pachet de tip TO-218 proiectați pentru folosirea în aplicați liniare

În acest montaj tranzistorii joaca rolul unui amplificator push-pull care permit circuitului sa alimenteze motorul, curentul necesar fiind mai mare decât poate furniza amplificatorul operațional.

Tabel 9. Valorile maxime admise ale tranzistorilor TIP33C si TIP34C

Motorul electric de curent continuu

Figura 43:Motorul electric RS385-PH

Motorul electric de curent continuu a fost inventat în 1873 de Zénobe Gramme prin conectarea unui generator de curent continuu la un generator asemănător. Astfel, a putut observa că mașina se rotește, realizând conversia energiei electrice absorbite de la generator. Astfel el a constatat, că generatorul "inițial" era de fapt o mașină electrică reversibilă, care putea lucra ca un convertizor de energie bidirecțional.

Motorul de curent continuu are pe stator polii magnetici și bobinele polare concentrate care creează câmpul magnetic de excitație. Pe axul motorului este situat un colector ce schimbă sensul curentului prin înfășurarea rotorică astfel încât câmpul magnetic de excitație să exercite în permanență o forță față de rotor.

În funcție de modul de conectare a înfășurării de excitație motoarele de curent continuu pot fi clasificate în:

motor cu excitație independentă – unde înfășurarea statorică și înfășurarea rotorică sunt conectate la două surse separate de tensiune

motor cu excitație paralelă – unde înfășurarea statorică și înfășurarea rotorică sunt legate în paralel la aceiași sursă de tensiune

motor cu excitație serie – unde înfășurarea statorică și înfășurarea rotorică sunt legate în serie

motor cu excitație mixtă – unde înfășurarea statorică este divizată în două înfășurări, una conectată în paralel și una conectată în serie.

Caracteristici RS385-PH:

Tensiunea de operare 12-30 v

Tensiunea nominala 24v

Viteza de mers in gol 8700 r/min

Curent de mers in gol 0.07A

Viteza in sarcina la eficienta maxima 7420 r/min

Curent in sarcina la eficienta maxima 0.41A

Cuplu in sarcina la eficienta maxima 8.30 mN-m

Rezistoare variabile

Figura 44: Semireglabil orizontal 1k

Un potențiometru este un rezistor a cărui rezistență electrică poate fi ajustată prin deplasarea mecanică a unui contact (cursor) electric intermediar; cel mai adesea rezistoarele de acest tip au trei terminale: capetele rezistorului (între care rezistența este maximă și constantă) și conexiunea la contactul mobil(cursor). Dacă contactul mobil nu face punct comun cu unul din capete, atunci uzual se vorbește despre "un potențiometru", care este un divizor variabil de tensiune.

În circuit, rolul rezistorului poate fi:

producerea căderii de tensiunii dorite între două puncte din circuit;

determinarea curentului dorit printr-o altă piesă a circuitului;

divizarea unei tensiuni într-un raport dat (circuit divizor de tensiune);

terminarea unei linii de transmisie(ca rezistență de sarcină).

Există și rezistoare variabile care sunt acționate rar, la punerea în funcțiune a aparatului, pentru reglajele inițiale și la recalibrări. Acestea de regulă nu sunt accesibile din exterior în mod direct și au dimensiuni reduse, formând clasa rezistoarelor semireglabile. Numărul de cicluri de funcționare pentru aceste elemente este de cca. 500 – 1.000.

La rezistoarele variabile, precizia reglării depinde de materialul elementului rezistiv și de rezistența de contact între cursor și elementul rezistiv. La potențiometru este importantă legea de variație a rezistenței măsurate între cursor și unul din capetele elementului rezistiv în funcție de unghiul de rotație. Există dependențe de tip liniar, logaritmic, exponențial ș.a.

În funcție de elementul rezistiv, rezistoarele variabile pot fi: cu peliculă de carbon, cu peliculă metalică sau bobinate.

Din punct de vedere constructiv, potențiometrele sunt de mai multe tipuri:

simple, cu un element rezistiv pe care cursorul se rotește sau se deplasează liniar direct sau prin intermediul unei mișcări elicoidale (care asigură o rezoluție superioară la fixarea valorii dorite).

multiple cu două sau mai multe elemente rezistive ale căror cursoare sunt comandate prin același ax.

Deoarece in acest proiect modificarea valorilor este necesară doar în stadiul de calibrare al regulatorului, am ales folosirea unor rezistente variabile de tip semireglabil, acestea având și avantajul unor dimensiuni reduse.

Reglarea parametrilor legii de reglare

Lege de reglare de tip P

Figura 45: Schema electrică a controllerului

Deoarece avem de a face cu un regulator de tip P, singurul parametru reglabil este factorul de proporționalitate.

Acesta poate fi ajustat conform ecuației:

Pentru a facilita reglarea mai ușoară a constantei de proporționalitate, rezistentele RF si R5 au fost implementate prin intermediul unor semireglabile cu o rezistenta maxima de 1kΩ. Trebuie mentionat ca este obligatoriu ca valorile lui RF si R5 să fie copiate cu exactitate de către RFA si respectiv R5A pentru buna funcționare a sistemului.

Mărimea de referință a regulatorului este caracterizată printr-o tensiune(Vset) care se poate regla prin intermediul semireglabilului RSET(1kΩ)

Pentru un factor de proporționalitate Kr=1, s-a obținut răspunsul sistemului la semnal de intrare treapta prezentat în figura 46 iar pentru un factor de proporționalitate Kr=10 a rezultat graficul din figura 47. Marimea de referinta(VSET) este reprezentata prin culoarea galben iar marimea de iesire este reprezentata prin culoarea albastra(VTACH)

Figura 46: Comportarea sistemului pentru Kr=1

Figura 47: Comportarea sistemului pentru Kr=10

Figura 48: Comportarea sistemului pentru Kr=20

Figura 49: Comportarea sistemului pentru Kr=100

Tensiunile reprezentate în aceste răspunsuri la intrare treaptă corespund direct turației motorului măsurata in rotați pe secunda

Lege de tip PI

Prin aducerea unor modificări minore a circuitului inițial se poate implementa o lege de reglare de tip PI. Principalul avantaj al cestei legi de reglare este eliminarea erorii staționare prezente in implementarea anterioara.

Fizic pentru a implementa aceasta lege de reglare este necesară inlocuirea rezistentelor de feedback(RF) cu doi condensatori, de unde rezulta formula:

Vmoto r = (Vset – Vtach) =

Schema electrică căpătând forma:

Figura 50: Schema electrica a regulatorului PI

Montajul fizica capătă forma:

Figura 51: implementarea fizică a legii de reglare PI

Folosind o valoare de 1µF pentru condensatorii CS s-a obtinut Graficul din figura 52

Figura 52: Comportarea sistemului pentru CS = 1 µF

Concluzii

Deși acest proiect nu a fost unul foarte complex a necesitat un număr semnificativ de ore de muncă si multiple încercări pentru finalizarea lui, dar in același timp am acumulat experiență și o cantitate substanțiala de cunoștințe teoretice si practice.

Problemele întâlnite pe parcursul dezvoltării acestui proiect nu au fost puține si de multe ori au fost foarte puțin intuitive, au existat probleme cu majoritatea componentelor ce fac parte din montaj, inclusiv placa de prototipare, in momentul de fata, motorul electric fiind singura componenta ne înlocuită de la prima versiune a montajului. Unele dintre probleme au apărut din cauza producătorilor de componente, altele din lipsa mea de experiență, dar din fericire am reușit sa le depășesc pe toate.

Nu pot afirma ca proiectul efectuat de mine nu poate fi îmbunătățit, posibilități sunt multe, de exemplu implementarea tuturor legilor de reglare cu posibilitatea comutării intre ele, montarea unui afișaj electronic pentru vizualizarea mărimii de referința si a parametrilor in timpul modificării lor. Se pot implementa foarte multe funcții pe un astfel de montaj dar din păcate timpul a fost limitat.

În cele din urma eu sunt de părere că experiența cumulata în timpul dezvoltării acestui proiect este de neînlocuit și sunt foarte recunoscător ca am avut ocazia să îmi dezvolt cunoștințele într-un mediu atât de primitor

Bibliografie

[CONS09]-Teoria sistemelor si reglare automata, Constantin Marin, Editura Universitaria, Craiova 2009

[DIA09]-Sisteme de reglare automata, material de predare, partea a II-a, Diaconu Gabriela

[GHI05]- Mașini electrice, Constantin Ghiță, Ed. Matrix Rom, București, 2005

Referințe web

[BAD]-Studiul ledurilor, Badea Ion Vasile, disponibil on-line la adresa http://www.robotics.ucv.ro/flexform/aplicatii/m1/Badea%20Ion%20Vasile%20-%20Studiul%20ledurilor/l1.htm

[TUF08] – Dispozitive si circuite electronice(II), Florin Mihai Tufescu , disponibil on-line la adresa https://mail.uaic.ro/~ftufescu/CURS%20DCE-1%20Componente%20pasive%20m.pdf

[TUF10] – Dispozitive si circuite electronice(II), Florin Mihai Tufescu , disponibil on-line la adresa https://mail.uaic.ro/~ftufescu/Amplificatoare%20operationale.pdf

CD / DVD

Index

B

Bibliografie 49

C

CUPRINSUL xiv

L

LISTA FIGURILOR xvi

LISTA TABELELOR xviii

R

Referințe web 50