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Controlador PID de temperatura utilizando la tarjeta de desarrollo AVR Butterfly
Andrés Lecaro José González
Diagrama de Bloques
Objetivos del proyectoMantener la temperatura dentro de
un rango preestablecido (set point) en una planta usando la tarjeta AVR Butterfly
Mostrar la temperatura medida mediante un sensor externo en el LCD de la tarjeta
Tarjeta AVR ButterflyEl Kit AVR Butterfly se diseñó para
demostrar los beneficios y las características importantes de los microcontroladores ATMEL.
El AVR Butterfly utiliza el microcontrolador AVR ATmega169V, que combina la Tecnología Flash con el más avanzado y versátil microcontrolador de 8 bits disponible.
Tarjeta AVR ButterflyLa parte de hardware que utilizaremos de la
tarjeta son:Microcontrolador ATMEGA169VPantalla tipo vidrio LCD de 120 segmentosJoystick de cinco direcciones, incluida la
presión en el centro. Acceso externo al canal 4 del ADC del
ATmega169, para lectura de voltaje en el rango de 0 a 5 V.
Salida de señal PWM mediante pin OC1B.
HARDWARE EXTERNOAdemás de la tarjeta AVR Butterfly vamos a utilizar lo siguiente:
Sensor de temperatura LM35
La planta que en nuestro casa de demostración será una lámpara de 12VDC a 50W y consumirá 4.2 Amp.
HARDWARE EXTERNOEtapa de Potencia que consta de un
circuito que usa un MOSFETcomo switch
Fuente de computadora que nos proveerá 5VDC cable color rojo y 12VDC cable color amarillo
Diseño de la solución
Diseño de la solución
La programación constará de 5 etapas:Programa para manejar el LCD (LCD.h)Programa para manejar el joystick
(joystick.h)Programa para manejar el ADC (ADC.h)Programa para manejar el controlador PID
(PID.h)Programa principal (main.h)
LCD.hNos permitirá mostrar por pantalla los datos
como ingresar la temperatura deseada y la temperatura actual de la planta
Esta pantalla nos permite mostrar solo 6 dígitos, por lo tanto se mostrará la temperatura deseada y la temperatura actual de la siguiente forma:
joystick.hNos permitirá ingresar mediante el joystick la
temperatura deseada. Si presionamos el pulsador izquierda la temperatura deseada decrementará 1 unidad y si presionamos
derecha incrementará 1 unidad, los pulsadores arriba y abajo no serán de utilidad para nuestro proyecto. Para empezar a sensar
la temperatura tendremos que presionar el pulsador centro.
ADC.hEsta parte del programa leerá la señal analógica entregada por el sensor de temperatura por el canal ADC4 (conector JTAG pin 1)y la convertirá a digital y mostrará por pantalla la temperatura actual de la planta.
PID.hEsta parte del programa comparará la temperatura deseada (set point) con la temperatura actual de la planta y activará una señal PWM (conector puerto B pin 7)que controlará la planta para que su temperatura se adecue al set point
PID.h
SimulaciónPara la simulación del proyecto utilizaremos
el PROTEUS que tiene un SAMPLE del AVR Butterfly.
Además utilizaremos como planta un componente llamado oven
Simulación
SimulaciónEste gráfico es de la temperatura actual de la
planta versus el tiempo, el set point fue de 40ºC.
Conclusiones
Mediante nuestro proyecto hemos logrado implementar de una manera sencilla un controlador PID de temperatura que tiene una amplia gama de aplicaciones, permitiendo mantener una temperatura adecuada para la planta a controlar.