La programación de los algoritmos de control, ver figura 4.9, se realizó utilizando el código de programación anteriormente expuesto, ver epígrafe 1.4.1. Código de programación “D”. Se aprecia el diagrama de flujo del proceso de control de temperatura de ambos dispositivos analizados (láser y divisor de potencia). Para efectuar un correcto control de esta variable física es preciso conocer en cada momento:
• Nivel de agua disponible en el tanque principal.
• Valor del flujo que está circulando en el interior del espectrómetro.
• Temperatura del líquido refrigerante, antes y después de atravesar la planta (resulta imposible objetivamente conocer la temperatura dentro de la planta).
Figura 4.9: Algoritmo de control de temperatura.
La salida de control será el PWM con el cual es controlada la bomba, garantizando de esta manera un bombeo de agua de acuerdo con la temperatura que se alcance al interior del láser. Los resultados experimentales han demostrado que, para un correcto y seguro funcionamiento del sistema, la temperatura del agua circulante no debe sobrepasar un valor umbral de 35 °C, temperaturas superiores generan afectaciones al funcionamiento del dispositivo que pueden poner en peligro su integridad física, temperaturas inferiores al valor umbral garantizan la operación del sistema de manera adecuada.
Teniendo lo anterior en consideración, se propone utilizar como umbral de temperatura unos 35 °C. Esta temperatura será obtenida del sensor que se encuentra a la salida de la cavidad
resonante. Se considera que exista un gradiente de temperatura de 10 grados Celsius respecto a la entrada. Con estos datos se procede a realizar el control del flujo de agua circulante y con ello de la temperatura.
El algoritmo de control comienza con la comprobación de la disponibilidad de agua para realizar el experimento, en caso de que no existiera agua, se emite una alarma y se pospone el resto de los análisis hasta que esta condición sea cumplida. Una vez se tenga disponibilidad de agua, se procede a comprobar la temperatura del agua a la entrada del láser. Si esta temperatura excede los 25°C se perdería la capacidad efectiva de realizar el control de la temperatura por lo cual se procedería a emitir una señal de alerta para los investigadores que desarrollan el experimento.
Posteriormente se procede a analizar el comportamiento del flujo de agua para lo cual se leen los valores arrojados por los flujómetros estos valores se tienen en cuenta para garantizar el conocimiento sobre la circulación de agua y de esta manera mantener el sistema de alarmas. Si no existe problema con el flujo de agua se procede a analizar el comportamiento de la temperatura.
La temperatura de operación deseada será definida por parte de los investigadores. Mientras que la temperatura de operación real sea menor que la temperatura deseada se mantendrá la excitación a la bomba de agua con un PWM de 50 %; en el momento en el cual la temperatura deseada sea menor que la temperatura actual, se comenzará a variar el valor de PWM para, de esta manera aumentar el flujo de agua y contrarrestar el error de temperatura. El ciclo de trabajo del PWM está determinado por una ley de control tipo proporcional hiperbólica recursiva para garantizar la sensibilidad adecuada del error de temperatura y evitar paradas abruptas de las bombas que impulsan el agua en las labores de refrigeración.
4.3.1. Software
Una vez que se ha desarrollado el firmware correspondiente para una correcta selección y configuración de los sensores, epígrafe 2.1.3. Bloque One-Wire; así como para la correcta captura del valor numérico de temperatura, se procede a la implementación del correspondiente algoritmo de control presentado con anterioridad. La lectura de la temperatura se realiza por el Puerto 6 del microprocesador, mientras que la selección del sensor adecuado en cada momento se realiza a través del Puerto 2 de salida.
La correcta implementación comienza con la selección adecuada del sensor de temperatura y la posterior lectura del valor numérico que entregan correspondiente al valor en tiempo real de la temperatura censada, ver la figura 4.10. Los valores de temperatura son almacenados en la RAM para su posterior empleo.
Figura 4.10: Determinando temperatura actual y acciones de control.
Seguidamente se presenta el correspondiente software desarrollado en código D que describe lo anteriormente especificado.
\ SELECCION DEL SENSOR DE TEMPERATURA ADECUADO \ SELECCIÓN DEL SENSOR 1 R5 =E 15
EPOR R5 PT2
\ LECTURA DEL VALOR DE TEMPERATURA LPOR PT6 R6 R5 =E 65535 R6 = R5 AND R6 R6 = INT2FP R6 ERAM R6 46
\ SELECCIÓN DEL SENSOR 2 R5 =E 79
EPOR R5 PT2
\ LECTURA DEL VALOR DE TEMPERATURA LPOR PT6 R6 R5 =E 65535 R6 = R5 AND R6 R6 = INT2FP R6 ERAM R6 47
Una vez que se ha determinado el valor de temperatura se procede a leer la temperatura deseada por el usuario desde LabView, figura 4.11. Con los dos valores de temperatura: temperatura deseada y temperatura actual, se procede a determinar el error que se comete y a ese error se le aplica la ley de control correspondiente. El resultado de las operaciones determina el ciclo de trabajo del PWM que será aplicado a la bomba de agua para su control. Seguidamente se presenta el correspondiente código en lenguaje D que describe lo anteriormente especificado. \ LECTURA DE LA TEMPERATURA DESEADA LRAM 6 R2 LRAM 46 R3 \ DETERMINO EL ERROR DE TEMPERATURA R2 = R2 - R3 IF R2 < 0 R3 = 1000 ENDIF IF R2 > 0 R3 = 1000 ENDIF IF R2 = 0 R3 = 1000 ENDIF \ COMPROBAR DISPONIBILIDAD DE AGUA \ LRAM 45 R5
\ IF R5 = 3 \ R3 = 0 \ ENDIF LRAM 1 R5 IF R5 > 0 R3 = 0 ENDIF
Figura 4.11: Tolbox de LabView para el envío de la temperatura deseada.
La comprobación de los niveles de agua almacenada se realiza por cuestiones de seguridad: sin agua resulta imposible realizar el experimento y no se pueden colocar en funcionamiento las bombas porque pueden averiarse debido a las temperaturas y las condiciones de trabajo.
4.4. Conclusiones del capítulo
De acuerdo con los requerimientos se propuso el empleo del sensor de temperatura ds18b20 para prescindir del empleo de conversores analógico-digitales. Con base a los resultados en la caracterización inicial se determinó la necesidad de disipar la diferencia de 5°C entre la temperatura de salida-entrada y para ello se propuso un esquema de control inicial de esta variable física y su respectiva implementación en código D para su evaluación.