Documento-2-1.docx

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS-ESPE

DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA, ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES CARRERA DE ELECTRÓNICA Y AUTOMATIZACIÓN TEMA: “CONTROL AUTOMÁTICO DE UN SISTEMA DE ILUMINACIÓN”

PERFIL PROYECTO DE INVESTIGACIÓN

PROYECTO DE FIN DE CURSO DE LA ASIGNATURA DE INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN

REALIZADO POR: Nombre1: Angelo Angos Nombre2: Darwin Chicaiza Nombre3: Brian Lopez

DIRECTOR:

Ing. Luis Orozco, MSc.

Sangolquí, 01 de julio de 2018

PERFÍL DE PROYECTO DE INVESTIGACIÓN

1

TÍTULO DEL PROYECTO

“CONTROL AUTOMÁTICO DE UN SISTEMA DE ILUMINACIÓN” 2

DATOS REFERENCIALES DEL PROYECTO

El proyecto trata de simular un sistema de iluminación por medio del control automático, puesto que para es evidente que deben de realizarse más de 1 circuito como tal ya que intervienen los circuitos On-Off y los de control automático. 2.1 FECHA DE PRESENTACIÓN.

07 de agosto de 2018 2.2 DURACIÓN DEL PROYECTO. 15 días 1.1 ÁREAS DE CONOCIMIENTO DEL DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA, ELECTRÓNICA TELECOMUNICACIONES A LAS QUE PERTENECE EL PROYECTO.

 Automática y Robótica  Sistemas eléctricos 2.3 LÍNEA DE INVESTIGACIÓN Automatización y Control 2.4 SUBLÍNEA DE INVESTIGACIÓN Ingeniería de Control 2.5 UNIDAD RESPONSABLE.  

Departamento de Eléctrica, Electrónica y Telecomunicaciones. Carrera de Electrónica y Automatización

2.6 NOMBRES Y ESPECIALIDADES DE LOS RESPONSABLES DEL DESARROLLO DEL PROYECTO.

2.7 ORIENTADOR DEL PERFIL DEL PROYECTO Ing. Luis Orozco Brito MSc . Profesor Titular DEE 2.8 NOMBRE DE LA EMPRESA O INSTITUCIÓN PARA LA QUE SE DESARROLLA EL PROYECTO. Departamento de Eléctrica, Electrónica y Telecomunicaciones de la Universidad de las Fuerzas Armadas – ESPE 3 DEFINICIÓN DEL PROYECTO El proyecto queda definido por medio de los antecedentes, la justificación, el alcance y los objetivos. 3.1 ANTECEDENTES. Desde la invención de la electricidad como tal se dio paso al alumbrado eléctrico que se puede apreciar en los hogares, calles, patios de las residencias debido a normalmente por medio de una luminaria (foco con sus complementos) que se la puede controlar con un interruptor cuando el circuito es en lazo cerrado sin embargo existen diferentes luminarias donde se puede apreciar el circuito en laxo abierto debido a que no necesariamente requiere de un accionamiento manual sino este en su totalidad es automático, de todas maneras las luminarias en general brindan seguridad y comodidad.

Figura 1: Iluminación exterior de residencias

3.2 JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA.

El interés de realizar este proyecto nace de la necesidad de ahorrar energía en las residencias urbanas, puesto que la realización trae consigo varios beneficios el primero y más importante es el ahorro de energía eléctrica. La importancia del proyecto radica en la optimización de los recursos naturales y economizando los gatos generados por un mal uso de la energía eléctrica, también es importante ya que con estos cambios introducimos cada vez un poco más a la sociedad aun mundo automatizado. Además, el producto generado con este proyecto, es automático nos evitara el encendido y apagado manual de los focos especialmente de los espacios en el hogar poco frecuentados. 3.3 ALCANCE DEL PROYECTO. El proyecto básicamente es un modelo de los tipos de luminarias que encontramos dentro y fuera del hogar, como antes mencionado en los antecedentes para lo cual se pretende ilustrar dos propuestas para el control de la iluminancia que produce un poste de luz, sobre el patio de una residencia. 3.3.1 Planta – Sistema de Iluminación El proyecto utilizará un prototipo académico que emula un poste de luz que sirve para iluminar el patio de una residencia. Para la construcción de este prototipo, se debe utilizar un foco incandescente de 12 VDC y 50Ω (Potencia aproximada 3 W para proyectos de electrónica) colocado en el extremo de un sorbete o madera de 10 cm de largo que a su vez se encuentra vertical sobre un cartón o madera triplex de dimensiones menores a 15 cm de ancho x 15 cm de largo que representa el patio de la residencia. (Ver Figura 2) VISTA LATERAL

VISTA SUPERIOR menor a 10 cm

menor a 10 cm

FOCO

POSTE

PATIO DE MADERA O CARTON

Figura 2: Prototipo de Sistema de iluminación exterior de residencias

Las variables de entrada y salida de esta planta se pueden observar en la Figura 3

Figura 3: Variables del Sistema de iluminación (Planta)

1.3.2

Sistema de Control todo o nada (ON-OFF) en lazo abierto:

La primera propuesta, consiste en utilizar un sistema de control en lazo abierto para la iluminancia que provoca el poste de luz sobre el piso, basado en un controlador todo o nada (ON- OFF)

Figura 4: Diagrama de bloques de un sistema retroalimentado

En el proyecto se diseñará, simulará en un software (Proteus, Multisim, etc.) e implementará el circuito eléctrico que permita controlar manualmente (con control ON- OFF), la iluminancia provocada por el foco del poste sobre el piso. Con este propósito, a continuación, se informa la lista de materiales necesarios, el instrumental necesario, el diseño eléctrico del sistema: Materiales:  1 fuente de poder DC, batería o adaptador de 12 VDC y 250mA.   

1 interruptor o DipSwitch prototipo del sistema de iluminación formado por el poste, el foco de 12 VDC y 50 Ohms y el cartón o madera que representa el piso Circuito electrónico (Ver Figura 5):

Figura 5: Esquema eléctrico para el control manual de la iluminancia provocada por un poste luz sobre el piso

3.3.3

Sistema de Control realimentado con controlador proporcional:

La segunda propuesta, consiste en utilizar un sistema de control realimentado para sistema de iluminación, basado en un controlador proporcional.

Figura 6: Diagrama de bloques de un sistema retroalimentado

El sensor: se usará un LDR (proviene de Light Dependent Resistance y se conoce también como fotocelda o fotoresistencia) para medir la iluminancia que provoca la luz solar, en el piso o patio. El LDR es un dispositivo pasivo cuya resistencia óhmica es una función de la iluminación recibida sobre su superficie. Esta dependencia se convierte en lineal si se utiliza escala logarítmica, tal y como se presenta en la figura inferior.(Ver Figura 7 y Figura 8)

Figura 7: LDR o Fotoresistencia y su símbol

El controlador y el actuador se lo implementa con un circuito electrónico amplificador de corriente, basado en un transistor de juntura bipolar NPN (transistor 2N3904). Este transistor hace circular por el foco ubicado en el extremo del poste (foco de 12 V 3 W), una corriente amplificada que provoca su activación paulatina de acuerdo a la cantidad de la luz solar día. Esto quiere decir que durante el día el foco permanece apagado, pero a medida que se va oscureciendo, el foco comienza a encenderse paulatinamente (proporcional al error entre la iluminancia deseada calibrada por medio del voltaje V1 y la que existe al nivel del piso o patio medida por la fotocelda). Al existir total oscuridad el foco deberá encender a su máxima potencia y en igual forma, cuando nuevamente empiece a aparecer la luz solar del día, el foco deberá ir apagándose paulatinamente. En el proyecto se diseñará, simulará en un software (Proteus, Multisim, etc.) e implementará el circuito electrónico que permita controlar automáticamente (con control proporcional), la iluminancia provocada por el foco del poste sobre el piso. Con este propósito, a continuación, se informa la lista de materiales necesarios, el instrumental necesario y el diseño eléctrico del sistema: Materiales:  1 fuente de poder DC, batería o adaptador de 12 VDC y 250mA.  1 fotocelda o fotorresistencia (LDR)



1 resistor de 3.9 KΩ, ¼ de vatio (si no encuentra el valor de 39000 Ohms se puede adquirir un potenciómetro logarítmico de 50 Kilo Ohms)



1 resistor de 1.5 KΩ, ¼ de vatio (si no encuentra el valor de 1500 Ohms se puede adquirir un potenciómetro logarítmico de 5 Kilo Ohms) Planta: prototipo del sistema de iluminación formado por el poste, el foco de 12 VDC y 50 Ohms y el cartón o madera que representa el piso





1 protoboard y Cables de conexión

Figura 9: Esquema eléctrico para el control proporcional realimentado de la iluminancia provocada por un poste luz sobre el piso

3.4 OBJETIVOS 3.4.1 OBJETIVO GENERAL Realizar Sistemas de iluminación Controlados 3.4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS  Modelar y diseñar un sistema de iluminación (utilizando un foco de AC, un foco de 12VDC y menos de 15W).  Diseñar un sistema de control todo o nada usando un interruptor DipSwitch.  Diseñar un sistema de control retroalimentado usando fotoceldas.  Simular los sistemas de iluminación o plantas en el software ´´Proteus 8 Professional´´ para poder tener una mejor perspectiva antes de la implementación.  Implementar los sistemas de control y analizar. 3.5 CONTENIDOS DE LA MEMORIA DEL PROYECTO INTRODUCCIÓN  Antecedentes.  Justificación e Importancia.  Alcance del Proyecto.  Objetivos. CAPÍTULO I: MARCO TEÓRICO  Sistemas de iluminación (Planta)  Sistemas de Control de lazo abierto y lazo cerrado CAPÍTULO II: DISEÑO  Modelaje y diseño de sistemas de control todo o nada (interruptor DipSwitch)  Modelaje y Diseño de sistemas de control retroalimentado(fotocelda)  Simulación de los sistemas en ´´Proteus 8 Professional´´  CAPÍTULO III: IMPLEMENTACIÓN, PRUEBAS Y RESULTADOS  Implementación y calibración de los sistemas de control y circuito electrónicos  Pruebas de desempeño.  Análisis de resultados.

3.6 CRONOGRAMA ACTIVIDADES

FASES Y ACTIVIDADES DEL PROYECTO

FECHA DE INICIO

FECHA MÁXIMA DEENTREGA

Anteproyecto: Elaboración/aprobación del perfil del proyecto

martes, 31 de julio de 2018

martes, 7 de agosto de 2018

Ejecución del proyecto Diseño de sistemas de control Simulación de sistemas de control Implementación de sistemas de control

martes, 7 de agosto de 2018 jueves, 9 de agosto de 2018

martes, 7 de agosto de 2018 jueves, 9 de agosto de 2018

Cierre del proyecto: Elaboración de la memoria del proyecto

martes, 7 de agosto de 2018

martes, 14 de agosto de 2018

4. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Rafael Gómez Alcalá, David José Santos Mejía, Miguel Antonio Prol Rodríguez, “Fundamentos de Electrónica de Comunicaciones”, Tórculo, ISBN-84-8408-089-7. N.R. Malik, “Circuitos Electrónicos. Análisis, simulación y diseño”, Prentice-Hall, 1996. J. Millman, “Microelectrónica. Circuitos y sistemas analógicos y digitales”, 4ª Edición., Hispano Europea, 1988.

5. FIRMAS DE RESPONSABILIDAD ALUMNO/S RESPONSABLE/S DEL DESARROLLO DEL PROYECTO ......................................................... Alumno 1 CC: …....................................................... Alumno 2 CC: …......................................................... Alumno 3 CC: PROFESOR ORIENTADOR DEL PERFIL DE PROYECTO DE GRADO

…........................................................ Ing. Luis Orozco MSc.