CONTROL PID CON LM35 PARA ARDUINO:
ELEMENTO A CONTROLAR: CELDA PELTIER

En nuestras anteriores entradas, hemos aprendido como tomar datos de temperatura y hacer un control ON-OFF, aunque este último no debe usarse debido a su gran rango variable de estabilidad, por esta razón decidimos hacer un control mas continuo utilizando la señal PWM de la ARDUNIO la cual nos controlará la potencia suministrada de la fuente.
Para lograr este control, debemos utilizar un amplificador de señal que será incluido en la conexiones respectivas.
El programa que utilizaremos para graficar los datos se llama STAMPPLOTO PRO V3.9, aqui dejo el link para que lo puedan descargar:

http://www.parallax.com/tabid/441/Default.aspx

Aqui tambien está el manual del STAMPPLOT:

http://www.selmaware.com/downloads/StampPlot_v39_primer.pdf

Materiales:

• 2 transistores NPN 2n222
• 1 Mosfet IRFZ44N
• 1 Resistencia de 100 Ω
• 1 Resistencia de 100 KΩ
• 2 Resistencia de 220 KΩ

Transistor NPN 2n222:

Mosfet IRFZ44M:

Conexiones:

Código:

///////////CONTROL PID//////////////////////

//Variables del Smooting

const int numReadings = 20;

int readings[numReadings];     

int index = 0;                  

int total = 0;                 

float Tprom = 0;               

float chaloTEM= A2; //Puerto analogico de lectura del sensor

float TempR; // Temperatura actual leída

int setpoint = 17 ; // Temperatura deseada "set point"

float error_actual = 0; // Variables de ERROR

float error_anterior = 0;

float t_muestreo = 1000; //Tiempo de muestreo [ms]

//=====Constantes del control PID ================

float Kpe = 40; // Constante Proporcional

float Kie = 0.00005; //Constante de Sumatoria

float Kde = 0.7; //Constante Derivativa del Sistema

float PID = 0; //Señal

//Recordar que las constantes deben ser halladas previamente según el comportamiento del sistema en lazo abierto

//=====Variables de cálculo=====================

float prop = 0;

float inte = 0;

float deri = 0;

float acum = 0;

float area = 0;

float Ts = 0;//Tiempo de Muestreo

void setup()

{

Serial.begin(9600);

   pinMode(7, OUTPUT); // salida de la señal PWM

  for (int thisReading = 0; thisReading < numReadings; thisReading++)

    readings[thisReading] = 0; //For para cantidad de datos promedios del smooting      

}

void loop()

{

//Operaciòn del smooting

  total= total - readings[index];        

  // lectura del sensor

  readings[index] = analogRead(chaloTEM);

  // suma la lectura al total:

  total= total + readings[index];      

  // avance a la siguiente posiciòn en el conteo

  index = index + 1;                   

  // si estamos al final del conteo...

  if (index >= numReadings)             

    // ...vuelva al principio

    index = 0;                          

        

Tprom= ( 5.0 * total * 100.0) / (1023.0 * numReadings);//se pasa de voltaje a temperature y se divide en el numero de lecturas que se quiere promediar

if (setpoint <= Tprom) //=======CELDA ON

 {

   //Serial.print(" Celda ON ");

   //Tiempo de muestreo en segundos:

   Ts = t_muestreo/1000;

   // Tomo la lectura del sensor

   TempR = Tprom; // Consigno el valor leido en esta variable 

   // Conversión lineal de la señal de entrada a temperatura en grados centígrados :

   error_actual = Tprom - setpoint ; //cálculo de error = Tdeseada -Tactual

   //error -> proporcional

   prop = error_actual*Kpe; // Error Proporcional=Kp*errror

   //error -> integral

   area = error_actual+error_anterior; // error sumatoria

   area = area*Ts;

   area = area*0.5;

   acum = acum+area;

   inte = acum*Kie;

   inte = constrain(inte, -110, 110); //filtro anti-windup, para evitar saturación del actuador

   //error -> derivada

   deri = error_actual-error_anterior;

   deri = deri*Kde;

   //PID-->>

   PID = prop + inte + deri;

   PID = constrain(PID, 0, 255); //restricción de la acción de control a rangos admisibles de PWM.

  //Almacenamiento del error actual

  error_anterior = error_actual;

  if(error_actual<1)

  {

  PID = PID;

  //condición primaria

  }

 

  digitalWrite(7,PID);

  //imprimo los valores deseados

  Serial.print(Tprom);

  Serial.print(",");

  Serial.println(PID);

  Serial.print(" ERROR (+) = ");

  Serial.println(error_actual);

  Serial.println(" ");

 }

 else //==CELDA APAGADA

 {

  //Serial.print(" Celda OFF ");

 

  PID = PID ;

  digitalWrite(7,PID);

  Serial.print(Tprom);

  Serial.print(",");

  //Serial.print(" PID = ");

  Serial.println(PID);

  Serial.print(" ERROR (-) = ");

  Serial.println(error_actual);

  Serial.println(" ");

  }

  delay(t_muestreo);

}

Recordar: El smooting en un programa ejemplo del arduino que nos enseña como promediar los datos tomados por el sensor análogamente. Si este no se aplica, los datos del sensor serán muy retirados (28.5 , 29.8 , 27.5 , ect) mientras que con el los datos serán mas cercanos (28.5 , 28.7 , 28.9 , ect).

Gráfica deseada:

Gráfica Obtenida:

Espero haya sido de su agrado el trabajo hecho :D