respuesta de sistema de cuarto orden con amplificadores de potencia obtenida con tarjeta de adquisicion de datos

1. MODELADO Y RESPUESTA DE
SISTEMAS LINEALES
ADQUISICION DE DATOS – DAQ.

2. Realizar el montaje y medición de los sistemas lineales de: primer,
segundo, tercer, y cuarto orden realizado físicamente mediante
amplificadores operacionales (A.O.), aplicando el computador
analógico.
Obtener el modelo matemático de los sistemas lineales de: primer,
segundo, tercer y cuarto orden en forma analítica.
Observar el comportamiento de la respuesta de los sistemas para
un ingreso escalón, entrada sinusoidal, triangular y cuadrada;
midiendo los tiempos y constantes característicos en base a la
tarjeta de adquisición de datos (DAQ) PCL-812PG, PC LAB CARD
de Advantech.
Identificar los parámetros (a0, a1, a2, … , an y b0, b1, b2, … , bm)
de las funciones de transferencia de los sistemas propuestos,
mediante el software WINFACT 96 y la tarjeta de Adquisición de
datos PLC-812PG.

3. Amplificador operacional
Encapsulado e identificación de pines del
integrado UA741

4. Tarjeta de adquisición de datos DAQ PCL 812 PG

5. Tarjeta de adquisición de datos DAQ PCL 812 PG
Las características de la tarjeta de adquisición de
datos:
• 16 entradas analógicas de terminal simple.
• Conversor A/D, con tasa de muestra de hasta
30kHz.
• Ganancia programable.
• Dos canales de salida analógica de 12-bit.
• 16 canales de entrada digital y 16 canales de
salida digital.
• Contador programable incorporado.
• Rangos programables A / D
• Incluye controladores en Basic, C/C++ y Pascal.

6. Tarjeta de adquisición de datos DAQ PCL 812 PG
tablero de terminales PCLD-780

7. c) Software WinFACT 96
Coordinación del software individual y los
componentes de hardware de WINFACT

8. c) Software WinFACT 96

9. 1.- Cada grupo debe deducir el modelo matemático
que describe el comportamiento de la salida del
sistema que se les asigno, sistemas de las figuras
1, 2, 3, 4 y 5 de la guía. Asimismo, hallar la
solución analítica de los mismos para un ingreso
escalón e ingreso sinusoidal.

11. Para: R=100k, c=4.7[uF], c1=1.0[uF].

13. 2.- Ejecutar en forma práctica el circuito de las
figura, con los siguientes valores : R = 100KΩ,
C = 4,7μF y C1=1μF.

14. 3.- Introduzca un ingreso escalón de -5V de
amplitud. Con la ayuda de la tarjeta de
adquisición de datos PCL 812PG, las
aplicaciones BORIS e IDA del Winfact 96.
Determinar el comportamiento de la
respuesta y el modelo matemático más
adecuado.

15. La conexión con el tablero de terminales PCLD-780
será de la siguiente forma:

16. 4.- En el Winfact 96 aplicación BORIS, realice el
siguiente diagrama para la adquisición de
datos:
 Para un ingreso escalón de amplitud -5V.
 Utilizando los valores de los componentes
mostrados en el circuito.
 Con los siguientes parámetros de simulación:
 Tiempo de simulación: (Simulation time) 10 seg.
 Intervalo de muestra: (Step size) 0.05 segundos.
 Para un total de 200 muestras.

18. Luego utilizando el módulo IDA se puede realizar el
análisis correspondiente.
Para un sistema lineal se tendrá la siguiente función de
transferencia:
En este caso para un sistema de cuarto orden:
 Orden de m es 0.
 Orden de n es 4.
El modulo calculará una aproximación al sistema.
Luego de realizar muchas pruebas se obtuvo un error
aceptable. En este caso se tiene un error de 6.559 %, que
es excelente.
𝐺 𝑠 =
𝑏𝑚 𝑠𝑚
+ 𝑏𝑚−1𝑠𝑚−1
+ ⋯ + 𝑏1𝑠 + 𝑏0
𝑎𝑛𝑠𝑛 + 𝑎𝑛−1𝑠𝑛−1 + ⋯ + 𝑎1𝑠 + 𝑎0

20. • Los coeficientes de los polinomios se muestran a
continuación.

21. 5.- Posteriormente variar los valores de
resistencia R, capacitancias C y C1; con estos
valores determine la respuesta y el modelo
matemático para un ingreso escalón de -5V.
• Variando los valores de R, C y C1.
Se tiene la siguiente salida.

22. Reduciendo la capacitancia de 4,7 uF a 1,0 uF

23. Reduciendo la resistencia de 100 K a 20 K

24. Como hemos observado, el tema de este
laboratorio es de representar sistemas reales con
ayuda del computador analógico constituido por
Amplificadores operacionales y aplicación de la
tarjeta de datos DAQ PCL. 821 PG, la tarjeta de
conexión de señales digitales y analógicas de
entrada y salida (I/O) PCLD-780 y el software
WINFACT 96.
Para el sistema de cuarto orden, se hizo el
análisis del circuito con amplificadores
operacionales y obtuvimos una función de
transferencia de cuarto orden.

25. El montaje del presente laboratorio se hizo de acuerdo
al circuito de cuarto orden. Siempre teniendo cuidado
con elegir los componentes con los valores indicados,
no hacer malas conexiones, no dejar circuitos abiertos
y en lo posible tratar de alejar o apagar aparatos
electrónicos que puedan generar alguna interferencia.
Se pudo hacer una introducción al programa
WINFACT 96. Y al momento de tomar datos se pudo
conocer más a fondo este programa.
Se observó efectivamente que la tarjeta de Adquisición
de datos PCL 812PG funciona con el WINFACT 96, la
cual se conectó a la entrada y salida del circuito de
montaje.

26. Para ejecutar los circuitos se utilizó al aplicación BORIS del
programa WINFACT 96, al simular los circuitos se pudo conocer
más sobre esta aplicación.
Para calcular el margen de error se utilizó la aplicación IDA, del
programa WINFACT 96, al hacer las pruebas se pudo conocer más
acerca de esta aplicación.
Se tuvieron que hacer varias pruebas para llegar a un resultado
aproximado, ya que en las primeras el margen de error era muy
elevado.
Este modelo tuvo variaciones en la comparación tanto en el IDA
como en el análisis manual, variando los parámetros R, y C, como el
retardo en la señal de entrada que no se pudo corregir
adecuadamente, esto debido a que los componentes tienen un
margen de error. También influyen las perturbaciones, ruidos que se
tienen en la PC o en la línea (Red), y las frecuencias de los
celulares que cada integrante del grupo portaba.