06 - Consignas (setpoints)

Volver al curso

A consigna, set-point, valor desexado ou valor de entrada é o valor que introduce o usuario mediante un potenciómetro para que a máquina saiba o valor que debe acadar na saída do sistema de control.

06a - Divisor de tensión

Xa o vimos, simúlao agora cun potenciómetro, neste exemplo para voltaxe de referencia (Vref) entre 0 e 10 voltios. Terra en 0V (negativo da fonte).

06b - Divisor de tensión (caso real)

Este circuito conta con tensión de alimentación entre -12 e +12 V (posiblemente para controlar dous sentidos dun actuador). Ademais ten varios detalles:

• Dúas resistencias de 220 Ω para axustar o voltaxe de alimentación a ±8V (este método non é bo xa que a impedancia do que veña á saída da Vref afectará a esta)
• Dúas ramas de igual resistencia en paralelo, a rama non axustable ten unha toma de terra para garantir que no 50% do percorrido do potenciómetro o voltaxe son 0V.

  

• Dous potenciómetros tipo trimmer (para axustar no servizo técnico con destornillador, non por parte do usuario) para corrixir as tolerancias nas resistencias e evitar deprazamentos indesexados na zona morta.

Simula o circuito (permítense pequenas melloras) e di que rango de tensións de saída obtés medindo co voltímetro no cursor do potenciómetro “ENTRADA”?

• Cursor entre 0 e 50%
  • Cursor entre 50 e 100%

Traza unha gráfica en LibreOffice Calc na que se relacionen dúas destas variables:

• Posición do potenciómetro.
• Resistencia.
• Voltaxe de saída.

Estabilizador Zener

Esquema Multisim con explicacións de diodos rectificadores e zéner: Descarga.

Antes mencionamos que as resistencias, e por tanto os divisores de tensión non son adecuadas para obter unha tensión determinada. Isto é debido a que á saída do circuito se conectan outros compoñentes cuxas resistencias afectan a ese divisor de tensión. Para lograr unha tensión fixa se adoitan usar reguladores de voltaxe ou ben diodos zener, que contan cun modo de voltaxe estable (Vz):

Comportamento do zener:

• Polarizado en directa, (Va > Vk), se comporta como un diodo normal, é dicir, como un interruptor pechado (curtocircuito) (bueno… realmente consume 0,7 V)
• Polarizado en inversa, (Va < Vk):
  • Se Vak < Vz, se comporta como un diodo normal, é dicir, como un interruptor aberto (circuíto aberto)
  • Se Vak ≥ Vz, se comportan como unha fonte de tensión (…que está a consumir voltaxe, aínda que case non consuma corrente). Esta fonte de tensión ten un voltaxe fixo, especificado en fábrica

Cálculo da resistencia e potencia requiridas: https://electronicsarea.com/zener-diode-voltage-regulator-circuit-design/

Este método non é axeitado para regulación, senón para voltaxes fixos (caso típico: fontes de alimentación).

Calculadora de estabilizadores zéner | outra

06c - Regulador shunt mediante zener axustable

Consiste nun diodo zener (ideado para estabilizar tensión), pero non estabiliza a tensión fixa, senón que esta se pode regular coa pata “REF”. Mira a datasheet do TL430 e do TL431.

$$V_{out}=V_{ref}\cdot (1+\frac{R_1}{R_2})$$

Aquí ves un caso de uso real:

Neste caso temos dous trimmers: un para axustar a Vref, e outro para sumar a temperatura ambiente¹. Simúlao! Precisarás o modelo do TL431.

• Calcula R1 e R2 para axustar o zéner a 8V.
• Supoñamos que para para V0=8V, pedimos unha temperatura de 80ºC e V0=0V, 0ºC. Debuxa a gráfica e calcula a posición dos dous cursores se a temperatura ambiente é de 25ºC

Fíxate que o trimmer RV2 serve para evitar entregar ó sistema temperaturas desexadas por debaixo da ambiente. Aquí tes un exemplo con temperatura ambiente de 20ºC:

Aquí tes o circuito parcialmente resolto (falta trimmer): descarga

Volver al curso

1. Trátase dun selector de temperatura. Cando escolles 200º, este equipo en particular trata de acadar 200º SOBRE a temperatura ambiente (é un caso peculiar) ↩︎