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Obtención de la función de transferencia de un sistema térmico

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Saludos,

tengo una duda, como muchos saben es común hallar la función de transferencia de plantas térmicas (hornos, secadores de bandejas, etc), mediante la excitación del sistema producida por una entrada escalón, pero hay tarjetas de adquisición de datos que tienen entradas para termocuplas, y es posible obtener los datos que éstas registran cuando se conecta la planta a la red eléctrica de 220 V, ¿es posible obtener la función de transferencia de la planta de forma experimental utilizando como señal de entrada la señal de la red de 220 V?, ¿ la referencia debería estar fijada en la temperatura a la cual la planta se estabiliza la planta?, ¿me podrían proporcionar algunos ejemplos?,

 

Gracias.

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Mensaje 1 de 11
6.132 Vistas

Dudo que haya tarjetas de NI que se puedan conectar a 220V, puedes referenciarnos la que tu tienes o planeas usar ?

 

Con respecto a obtener la función de transferencia, como bien sabes la FDT simplemente es la razon entre salida y entrada, porque usar una señal sinusoidal de 220 VRMS cunado puedes usar una señal constante de 1 V por ejemplo ?

 

Transfer Function Point by Point.vi te puede ayudar. Mira esto .

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Mensaje 2 de 11
6.052 Vistas

Gracias por responder,

En realidad lo que quiero hacer es conectar las resistencias generadoras de calor a 220 V y medir las temperaturas que alcanzan hasta lograr que el sistema se estabilice en una temperatura determinada, no planeo conectar la tarjeta de adquisición de datos a 220V, la tarjeta será utilizada para registrar los valores de la temperatura de la planta y así obtener una gráfica en función del tiempo.

es posible obtener la función de transferencia von esos datos medidos?

 

 

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Mensaje 3 de 11
6.040 Vistas
Solución
Aceptado por el autor del tema Grover987

La potencia disipada en una resistencia es 220^2/R, por tanto, la potencia disipada en la misma varia la temperatura de la misma. Es analogo a una entrada en escalón, por tanto sería posible obtener una FDT que relaciona la potencia con la temperatura alcanzada en, e.g. ºC/W o incluso mejor, ºC/VRMS.

 

Una vez que tienes suficientes datos de la temperatura de salida para una entrada conocida en VRMS, se puede conocer su FDT ya que se conoce su respuesta dinámica, en este caso, ºC/VRMS.

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Mensaje 4 de 11
6.035 Vistas

Muchas gracias, tienes algún ejemplo para poder obtener la función de transferencia a partir de los datos obtenidos ?

 

 

mediante LabView ,matlab o alguna otra herramienta?

 

Gracias

 

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Mensaje 5 de 11
6.023 Vistas

MATLAB --> system identification toolbox.

LabVIEW --> ver link indicado en unos posts anteriores.

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Mensaje 6 de 11
6.002 Vistas

Gracias

Y si utilizara una señal escalón que saliera de la tarjeta de adquisición de datos para excitar la planta, debería realizar una adecuación de señal? Como debería hacerlo para trabajar con las resisrecias para obtener una respuesta y asi determinar la función de transferencia?

 

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Mensaje 7 de 11
5.955 Vistas

Y si utilizara una señal escalón que saliera de la tarjeta de adquisición de datos para excitar la planta, debería realizar una adecuación de señal?

Seguramente. Depende del valor de la resistencia que quieres "calentar" ya que tu tarjeta saca como máximo un valor de voltios pero también tiene una corriente máxima de salida. V/R debe ser menor del valor maximo de la corriente que puede entregar la tarjeta, en caso contrario, debes acondicionar tu sistema.

 

Un método simple sería usar una fuente tipica de DC de laboratorio (que pueda generar la corriente) y aplicarla sobre la carga (resistencia). En este caso, solo te deberias preocupar por medir bien la respuesta.

 

Un detalle, estate seguro de que la resistencia está en caliente antes de empezar a medir, que será como va a trabajar seguramente.

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Mensaje 8 de 11
5.945 Vistas

 

En realidad voy a utilizar esas resistencias de halógeno de las estufas, cuando conecto una de ellas a 220 V obtengo más o menos 40°C, si conecto esas resistencias a 5V, crees que se pueda obtener una señal de salida apreciable por una termocupla?,y si así fuera, tendría que adecuar los datos obtenidos por la termocupla para obtener una señal de salida en voltios de 0 a 5 voltios cierto?

Gracias

 

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Mensaje 9 de 11
5.929 Vistas
Solución
Aceptado por el autor del tema Grover987

Lo siguente es meramente una estimación.

 

La potencia disipada por tu resistencia es VRMS^2/R=220^2/Valor de tu resistencia (en ohmios) = P

Segun sabemos de la teoria de transmición de calor, P = (Temperatura resistencia (40ºC) - Temperatura ambiente) / Resistencia térmica

 

Debes calcular Resistencia Térmica con los datos obtenidos. Rtermica = (40ºC-Tambiente)/P

Rtermica viene en ºC/Watios y depende de los aspectos fisicos de tu resistencia, asi que es una constante.

 

Ahora que la conocemos, voy a tu pregunta.

(Temperatura a la que va llegar tu resistencia - Tambiente) /Rtermica = 5^2/Valor de tu resistencia (en ohmios, es decir, valor electrico). De aqui, despeja la temperatura a la que va llegar tu resistencia. Si esa temperatura varia muy poco de su valor de equilibrio, depende de tu termopar si lo va poder medir o no, es decir, debes saber la sensibilidad de tu termopar...

 


Como he dicho antes, no es necesario irte a 5V para hallar la FDT. El escalón que le das es de 220 VRMS, totalmente adecuado. Debes preocuparte de medir la temperatura en cada instante con bastante exactitud para ver su respuesta dinamica. Después, simplemente dices que en esa es la respuesta ante una entrada de 220 VRMS.

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Mensaje 10 de 11
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