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Dudas, comentarios sobre la simulacion de instrumentacion electronica

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Notapor charly » Vie, 02 Mar 2012, 18:19

MEDIDA EN CORRIENTE ALTERNADE TEMPERATURAS CRIOGÉNICAS CON ALTA PRECISIÓN PARA EQUIPOS ESPACIALES
http://www.iit.upcomillas.es/pfc/resume ... 676922.pdf

Resumen...................................................................................................................4
Abstract....................................................................................................................7
Agradecimientos...................................................................................................... 9
Entidades colaboradoras.......................................................................................... 9
1 Introducción....................................................................................................... 15
1.1 Orígenes..................................................................................................... 15
1.2 Estudio de las tecnologías existentes......................................................... 18
1.3 Motivación del proyecto............................................................................ 19
1.4 Objetivos.................................................................................................... 20
1.5 Metodología y solución desarrollada......................................................... 21
1.6 Recursos y herramientas empleadas...........................................................22
2 Arquitectura....................................................................................................... 23
2.1 Descripción general....................................................................................23
2.2 Esquema detallado..................................................................................... 25
3 Descripción del diseño eléctrico........................................................................ 26
3.1 Generador de onda sinusoidal - DAC........................................................ 26
3.1.1 Divisor de tensión...............................................................................29
3.2 La fuente de corriente.................................................................................31
3.2.1 Introducción y necesidades................................................................ 31
3.2.1.1.1 Corriente de polarización de entrada y corriente de offset. 33
3.2.1.1.2 Tensión de Offset ..............................................................34
3.2.1.1.3 Efecto de las intensidades de polarización y de la tensión de
offset................................................................................................... 35
3.2.1.1.4 Consumo............................................................................. 37
3.2.1.1.5 Elección del operacional: el OP-27A..................................38
3.2.2 La configuración Howland.................................................................38
3.2.3 Topología de la fuente de corriente empleada....................................42
3.2.3.1.1 Fuente A.............................................................................42
3.2.3.1.2 Fuente B............................................................................. 43
3.2.3.1.3 Comparación y elección.....................................................46
3.3 Sensor resistivo.......................................................................................... 48
3.3.1 Necesidades del sensor.......................................................................48
3.3.2 Tipos de sensores y fabricantes.......................................................... 48
3.3.2.1.1 Sensor de Rhodium-Iron..................................................... 51
3.3.2.1.2 Sensor Cernox.....................................................................52
3.3.2.1.3 Sensor de Germanio............................................................53
3.3.2.1.4 Sensor de óxido de Ruthenium........................................... 54
3.3.2.1.5 Conclusión y elección:........................................................54
3.4 Resistencias de calibración y multiplexores.............................................. 55
3.5 Filtro Paso-Bajo......................................................................................... 57
3.6 Amplificador de instrumentación...............................................................58
10
3.6.1 Breve introducción teórica................................................................. 59
3.6.2 Necesidades previstas.........................................................................61
3.6.3 Análisis de WC...................................................................................64
3.7 Convertidor A-D........................................................................................ 65
3.7.1 Tensiones necesarias.......................................................................... 67
3.7.2 Conexión de la entrada de la señal..................................................... 68
3.7.3 Conexión con los pines externos........................................................ 68
3.8 Otros aspectos del diseño...........................................................................69
3.8.1 Filtro de alimentación.........................................................................69
3.8.2 Reloj del Convertidor ADC................................................................71
3.9 Error total................................................................................................... 72
3.10 Aspectos particulares para un futuro desarrollo.......................................73
4 Descripción del procesado de la señal............................................................... 75
4.1 Características de la señal.......................................................................... 75
4.2 Algoritmo de calibración........................................................................... 77
4.2.1 Teoría de la medida ratiométrica........................................................77
4.2.2 Algoritmo a emplear...........................................................................79
4.3 Tratamiento digital de la señal................................................................... 81
4.3.1 Filtrado digital de la señal.................................................................. 81
4.3.2 Algoritmo para la obtención final de la temperatura..........................82
5 Resultados y conclusiones................................................................................. 83
Anexos................................................................................................................... 85
11
charly
 
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Re: Proyectos varios

Notapor pichu » Mié, 07 Mar 2012, 12:45

Diseñar un sistema de control y adquisición de datos que facilite la operación y el procesamiento de datos delsistema axial-torsional MTS del Laboratorio 127 paginas
http://es.scribd.com/doc/44944424/47/AM ... ACIO-AD620

1.1 ANTECEDENTES
.......................................................................................................... 17

1.2 NOCIONES BÁSICAS DE LA MECÁNICA SÓLIDOS
.............................................. 18
1.2.1 ESFUERZOS BAJO CARGA AXIAL
.................................................................. 19
1.2.1.1 Esfuerzo y Deformación
...................................................................... 19
1.2.1.2 Deformación Unitaria
............................................................................. 21
1.2.2 DIAGRAMAS ESFUERZO – DEFORMACIÓN
................................................. 21
1.2.3 ELASTICIDAD Y PLASTICIDAD
........................................................................ 23
1.2.4 LEY DE HOOKE Y MÓDULO DE ELASTICIDAD
............................................ 24
1.2.5 FATIGA
.................................................................................................................... 25
1.2.5.1 Curvas Esfuerzo vs Número de Ciclos

S-N
.......................................... 25
1.2.5.2 Ensayos de fatiga
..................................................................................... 26
1.2.6 TORSIÓN
............................................................................................................... 27
1.2.6.1 Análisis de Esfuerzos en un eje
............................................................. 27
1.2.6.2 Deformaciones en un eje circular
........................................................... 28

1.3 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA AXIAL-TORSIONAL
.............................................. 31
1.3.1 MARCO DE CARGA
............................................................................................. 33
1.3.1.1 Descripción
............................................................................................... 33
1.3.1.2 Operación
............................................................................................... 35

1.3.1.3 Posición del cabezal
................................................................................. 35

1.3.1.4 Consideraciones para el montaje del espécimen.
.............................. 35

1.3.2 FUENTE DE PODER HIDRÁULICA
................................................................... 36
1.3.2.1 Descripción
................................................................................................ 37
1.3.2.2 Operación
................................................................................................... 37
1.3.3 ACTUADOR LINEAL
............................................................................................. 39

1.3.4 ACTUADOR ROTACIONAL
................................................................................ 40

1.3.5 SERVOVÁLVULA
.................................................................................................. 41

1.3.6 SENSORES
............................................................................................................ 42
1.3.7 ESTADO DEL SISTEMA AXIAL-TORSIONAL MTS
...................................... 43
1.4 JUSTIFICACIONES Y OBJETIVOS
............................................................................ 4


IX
CAPÍTULO 2DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DEL HARDWARE DEL SISTEMA
2.1 CONTROL DE LA FUENTE DE PODER HIDRÁULICA (HPS)
............................... 46
2.1.1DIAGRAMA DE FUERZA PARA EL ARRANQUE
............................................ 48
2.2 CONTROL GENERAL DEL SISTEMA MTS
................................................................ 50
2.2.1 SELECCIÓN DE LA TARJETA DE ADQUISICIÓN
......................................... 51
2.2.1.1 Módulo de Entradas Análogas
................................................................ 52
2.2.1.2 Módulo de Salidas Análogas
.................................................................. 53
2.2.1.3 Módulo de Entradas y Salidas Digitales
................................................ 53
2.2.1.4 Puerto de Comunicación USB
................................................................ 54
2.2.2 CONECTOR I/O
..................................................................................................... 55
2.3 DISEÑO DEL HARDWARE DE CONTROL
................................................................ 56
2.4 DISEÑO DEL DRIVER PARA LAS SERVOVÁLVULAS
............................................ 59
2.4.1 AMPLIFICADOR OPERACIONAL TL084
.......................................................... 62
2.5 ACONDICIONAMIENTO DE LOS SENSORES
.......................................................... 63
2.5.1 AMPLIFICADOR DE INSTRUMENTACIÓN AD620
........................................ 64
2.5.2 FILTRO PASA-BAJOS DE SEGUNDO ORDEN DE BUTTERWORTH
....... 65

CAPITULO 3

DESARROLLO DEL HMI DEL SCADA
3.1 SELECCIÓN DEL PAQUETE DE DESARROLLO
..................................................... 68
3.1.1 ESPECIFICACIONES DEL PAQUETE COMPUTACIONAL LABVIEW
....... 68
3.1.2 REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA PARA LABVIEW
................................... 69
3.2 DESARROLLO DEL HMI
................................................................................................ 70
3.2.1 REQUISITOS DE UNA INTERFACE HMI.
....................................................... 71
3.2.2 DESCRIPCIÓN DEL PROGRAMA DESARROLLADO CON ELSOFTWARE LabVIEW
................................................................................................ 71
3.2.2.1 Ingreso a la Aplicación
............................................................................. 71
3.2.2.2 Ingreso a la Pantalla “Principal”
............................................................. 73
3.2.2.3 Ingreso a la Pantalla “Funcionamiento Manual”
................................. 74
3.2.2.4 Ingreso a la Pantalla “Funcionamiento Automático”
.......................... 76
3.2.2.5 Ingreso a la Pantalla “Ensayo Axial”
..................................................... 77
3.2.2.6 Ingreso a la Pantalla “Ensayo Torsional”
............................................. 83
3.2.2.7 Ingreso a la Pantalla “Ensayo Fatiga”
.................................................. 84

X
CAPÍTULO 4PRUEBAS Y RESULTADOS
4.1 PRUEBAS DEL HARDWARE
....................................................................................... 91
4.2 PRUEBAS DE LA INTERFAZ HUMANO MÁQUINA.
............................................... 99
4.2.1 EVALUACIÓN DE FALLAS EN EL SISTEMA.
.............................................. 100
4.3 PRUEBAS DEL SISTEMA
............................................................................................ 103
4.3.1 ENSAYO DE COMPRESION CON CARGA SOSTENIDA
........................... 104
4.3.1.1 Ensayo de operación
........................................................................... 1044.3.1.1.1
Pasos previos al encendido del sistema MTS
.................................. 1044.3.1.1.2
Instalación del elemento de ensayo
................................................. 104
4.3.1.2 Descripción del ensayo
........................................................................ 104
4.3.2 ENSAYO DE COMPRESION DINAMICA
........................................................ 106
4.3.2.1 Descripción del ensayo
........................................................................ 104
4.3.3 ENSAYO DE TORSION DINAMICA EN VACIO
............................................ 107
4.3.4 ENSAYO DE COMPRESION Y TORSION DINAMICA
................................ 108
CAPÍTULO 5CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1 CONCLUSIONES
......................................................................................................... 111
5.2 RECOMENDACIONES
................................................................................................. 114

LISTA DE FIGURAS
CAPÍTULO 1
Figura 1.1 Barra sujeta a presión
........................................................................................ 19
Figura 1.2 Esfuerzo en una barra sujeta a presión

......................................................... 20

Figura 1.3 Diagrama Esfuerzo - Deformación
.................................................................... 22

Figura 1.4 Elasticidad y Plasticidad
.................................................................................... 23
Figura 1.5 Alargamiento axial y contracción lateral de una barra sometida atracción.
........................................................................................................... 24
Figura 1.6 Curvas S-N
........................................................................................................... 26
Figura 1.7 Elemento sometido a torsión
............................................................................ 27
Figura 1.8 Modelo idealizado de un elemento sometido a torsión
............................... 28
Figura 1.9 Deformación en un elemento sometido a torsión
......................................... 29
Figura 1.10 Distribución de esfuerzos en ejes sometidos a torsión
............................... 30
Figura 1.11 Máquina Universal de Ensayos
....................................................................... 31


XI
Figura 1.12 Esquema General de Funcionamiento del Equipo MTS
............................. 32
Figura 1.13 Marco de Carga. Vista Externa.
..................................................................... 33
Figura 1.14 Marco de Carga. Vista Interna.
...................................................................... 33
Figura 1.15 Fuente de Poder Hidráulica (HPS).
............................................................... 35
Figura 1.16 HPS; controles e indicadores
.......................................................................... 36
Figura 1.17 Actuador Lineal
.................................................................................................. 38
Figura 1.18 Actuador Rotacional
......................................................................................... 39
Figura 1.19 Servoválvula serie 252
.................................................................................... 40

CAPÍTULO 2
Figura 2.1 Diagrama de Fuerza para el arranque
............................................................ 48

Figura 2.2 DAQ USB-6008
.................................................................................................... 49
Figura 2.3 Diagrama de Bloques de la DAQ USB-6008
.................................................. 49
Figura 2.4 Diagrama de bloques del módulo entradas análogas
................................... 50
Figura 2.5 Diagrama de bloques del módulo de salida análoga
..................................... 51
Figura 2.6 Circuito de control
................................................................................................ 55
Figura 2.7 Forma adecuada de energizar un relé utilizando la DAQ 6008
.................. 56
Figura 2.8 Bobina, conector y diagrama esquemático
..................................................... 57
Figura 2.9 Driver de corriente para las servoválvulas
...................................................... 59
Figura 2.10 Distribución de pines del A.O. TL084
............................................................. 60
Figura 2.11 Acondicionamiento de sensores
..................................................................... 61
Figura 2.12 Amplificador de Instrumentación AD620
....................................................... 62
Figura 2.13 Filtro de Butterworth
.......................................................................................... 63

CAPÍTULO 3
Figura 3.1 Pantalla “Bienvenida”
.......................................................................................... 69
Figura 3.2 Pantalla “Principal”
.............................................................................................. 70
Figura 3.3 Pantalla de “Funcionamiento Manual”
.............................................................. 71
Figura 3.4 Pantalla de “Funcionamiento Automático”
....................................................... 73
Figura 3.5 Pantalla de “Ensayo Axial”
................................................................................. 75
Figura 3.6 Tipo de Probeta
.................................................................................................... 76
Figura 3.7 Ingreso de valores para el Tipo de Probeta
.................................................... 77
Figura 3.8 Condiciones de ensayo
...................................................................................... 77
Figura 3.9 Ensayo Progresivo
.............................................................................................. 78
Figura 3.10 Ensayo Sostener Carga
................................................................................... 78
Figura 3.11 Diagrama de flujo del control
........................................................................... 79


XII
CAPÍTULO 4
Figura 4.1 Curva del Sensor de Carga
................................................................................ 90
Figura 4.2 Prueba de las Entradas y Salidas Digitales
.................................................... 92
Figura 4.3 Prueba de las Salidas Análogas
...................................................................... 92
Figura 4.4 Prueba de las Entradas Análogas
................................................................... 93
Figura 4.5 Pantalla “Falla de comunicación PC – DAQ”.
................................................ 94
Figura 4.6 Prueba de la Tarjeta de Adquisición de Datos
.............................................. 95
Figura 4.7 Ventana “Falla en el sistema HPS”.
................................................................. 96
Figura 4.8 Diagrama Carga - Deformación
...................................................................... 105

LISTA DE TABLAS
CAPÍTULO 1

Tabla 1.1 HPS, controles e indicadores.
............................................................................ 37
CAPÍTULO 2
Tabla 2.1 Datos de Placa del motor trifásico
...................................................................... 44
Tabla 2.2 Requerimientos mínimos para selección de la tarjeta
................................... 48
Tabla 2.3 Características del módulo de entradas análogas
.......................................... 50
Tabla 2.4 Características del módulo de salidas análogas
.............................................. 51
Tabla 2.5 Asignación de Terminales Análogos
.................................................................. 53
Tabla 2.6 Asignación de Terminales Digitales
................................................................... 54
Tabla 2.7 Parámetros de las servoválvulas axiales y torsionales
.................................. 57
Tabla 2.8 Características eléctricas del Amplificador Operacional TL084
.................... 60
Tabla 2.9 Características eléctricas del Amplificador de Instrumentación AD620
....... 62

CAPÍTULO 3

Tabla 3.1 Mínimos requerimientos de hardware y Software para Labview
.................. 67
Tabla 3. 2Descripción de la Pantalla Bienvenida
.............................................................. 69
Tabla 3.3 Descripción de la pantalla Principal
................................................................... 70
Tabla 3.4 Descripción de la pantalla Funcionamiento Manual
........................................ 73
Tabla 3.5 Descripción de la pantalla Funcionamiento Automático
................................. 74
Tabla 3.6 Descripción de la pantalla de Funcionamiento Axial.
..................................... 75

CAPÍTULO 4
Tabla 4.1 Características de la bomba de refrigeración
................................................... 86
Tabla 4.2 Sensor de Carga. Voltaje vs Carga Aplicada
.................................................. 88
Tabla 4.3 Valores ingresados para ensayo de compresión “Sostener Carga”
........... 99
Tabla 4.4. Resultados Ensayo de Compresión, Carga Sostenida
................................ 101


XII
CAPÍTULO 4
Figura 4.1 Curva del Sensor de Carga
................................................................................ 90
Figura 4.2 Prueba de las Entradas y Salidas Digitales
.................................................... 92
Figura 4.3 Prueba de las Salidas Análogas
...................................................................... 92
Figura 4.4 Prueba de las Entradas Análogas
................................................................... 93
Figura 4.5 Pantalla “Falla de comunicación PC – DAQ”.
................................................ 94
Figura 4.6 Prueba de la Tarjeta de Adquisición de Datos
.............................................. 95
Figura 4.7 Ventana “Falla en el sistema HPS”.
................................................................. 96
Figura 4.8 Diagrama Carga - Deformación
...................................................................... 105

LISTA DE TABLAS
CAPÍTULO 1

Tabla 1.1 HPS, controles e indicadores.
............................................................................ 37
CAPÍTULO 2
Tabla 2.1 Datos de Placa del motor trifásico
...................................................................... 44
Tabla 2.2 Requerimientos mínimos para selección de la tarjeta
................................... 48
Tabla 2.3 Características del módulo de entradas análogas
.......................................... 50
Tabla 2.4 Características del módulo de salidas análogas
.............................................. 51
Tabla 2.5 Asignación de Terminales Análogos
.................................................................. 53
Tabla 2.6 Asignación de Terminales Digitales
................................................................... 54
Tabla 2.7 Parámetros de las servoválvulas axiales y torsionales
.................................. 57
Tabla 2.8 Características eléctricas del Amplificador Operacional TL084
.................... 60
Tabla 2.9 Características eléctricas del Amplificador de Instrumentación AD620
....... 62

CAPÍTULO 3

Tabla 3.1 Mínimos requerimientos de hardware y Software para Labview
.................. 67
Tabla 3. 2Descripción de la Pantalla Bienvenida
.............................................................. 69
Tabla 3.3 Descripción de la pantalla Principal
................................................................... 70
Tabla 3.4 Descripción de la pantalla Funcionamiento Manual
........................................ 73
Tabla 3.5 Descripción de la pantalla Funcionamiento Automático
................................. 74
Tabla 3.6 Descripción de la pantalla de Funcionamiento Axial.
..................................... 75

CAPÍTULO 4
Tabla 4.1 Características de la bomba de refrigeración
................................................... 86
Tabla 4.2 Sensor de Carga. Voltaje vs Carga Aplicada
.................................................. 88
Tabla 4.3 Valores ingresados para ensayo de compresión “Sostener Carga”
........... 99
Tabla 4.4. Resultados Ensayo de Compresión, Carga Sostenida
................................ 101


XIII
Tabla 4.2 Cálculo de Errores.
............................................................................................ 106
BIBLIOGRAFÍA
..................................................................................................................... 112
ANEXOS
............................................................................................................................... 113
ANEXO ACLAVE DE ACCESOANEXO BACTUADOR LINEAL

ANEXO CACTUADOR ROTACIONAL

ANEXO DSERVOVÁLVULAANEXO ETARJETA DE ADQUISICIÓN DE DATOS NI USB 6008ANEXO FAMPLIFICADOR OPERACIONAL TL 084ANEXO GAMPLIFICADOR DE INSTRUMENTACIÓN AD620ANEXO HINFORME TÉCNICO: ENSAYO DE COMPRESIÓN CON CARGA SOSTENIDAANEXO IINFORME TÉCNICO: ENSAYO DE FATIGAANEXO HCONTRASTACION DE CURVAS
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