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.