Proyecto y Diseño

(Ejecución y finalización)

1. Proyecto

Lograr medir y conocer las variaciones de fase entre la tensión y la corriente (V e I) en los circuitos alimentados con corriente alterna (C.A.). Realizar comparaciones con un instrumento patrón.

Construcción de un Cofímetro Digital, en este caso particular, la inteligencia del mismo estará a cargo de un microcontrolador, que será el encargado de interpretar la medición e informar los resultados.

Al ser este trabajo exclusivamente de las ramas de la Electricidad y la Electrónica, el grupo se forma con tres estudiantes de las carreras afines.

2. Diseño

   1. Definición de criterios de Desarrollo, teniendo en cuenta objetivos de la materia, tiempo, costo y viabilidad de ejecución.

El dispositivo se realizó en base al microcontrolador y será de características modulares, esto permitirá trabajar en paralelo y en caso de ser necesario reemplazar alguno de los módulos que no cumpla con las características exigibles a los mismos.

Se opto por la solución en la cual el sistema de toma de mediciones es totalmente independiente de otras tareas.

De esta manera todo el sistema de mediciones es independiente de las otras etapas, de esta forma no hay influencia sobre las mediciones realizadas y la precisión del instrumento será la conseguida por la etapa de transductores. La desventaja es la no reutilización de etapas incrementará costos por tamaño y cantidad de dispositivos, podría también incrementar el tamaño general del instrumento.

Diseño Exterior:

Se propone un dispositivo en caja plástica con un calado para el display digital de dos renglones (donde se lee la medición realizada), cuatro conectores tipo ficha banana donde dos se utilizarán para el sensado de la tensión y los otros dos para la corriente. Se dispondrán etiquetas que identifiquen cada conexionado así como los valores máximos permitidos sin perjudicar al instrumento. Sobre el mismo frente se colocará una etiqueta informando de los valores mínimos y máximos (Vca min y Vca MAX, Ica min e Ica MAX) para los cuales el instrumento puede ser utilizado. Sobre el lado posterior del mismo se colocará una etiqueta con la clase y precisión del instrumento.

Diseño Interior:

El sistema es modular y basado en microcontrolador, cada placa dispone de conectores de alimentación estándar para conectarse a la linea principal de alimentación. La alimentación de cada placa debe ser idéntica con la del resto, de esta forma se evita tener varias fuentes de alimentación independientes. La interfase entre placa de micro y transductores consta de conectores estándar y bien definidos, lo que facilita el reemplazo de placa en caso de detectarse alguna anomalía. La interfase entre placa micro y el display se realiza a través de una línea para permitir acomodar a conveniencia el display sobre la tapa externa del dispositivo, en este caso no se utilizaran conectores o quedará para una etapa posterior esta definición.

COSTOS DEL PROYECTO
TOTAL	730
DE CADA INTEGRANTE	243,3333333
CASH FLOW
MOTIVO	MESES
	1				2				3
	SEMANAS
	1	2	3	4	1	2	3	4	1	2	3	4
DISEÑO PLAQUETAS							100
COMPRA DISPLAY								80
COMPRA COMPONENTES GENERAL								120
COMPRA GABINETE										40
COMPONENTES FUENTES O COMPRA									110
CABLES CONECTORES Y ACCESORIOS											130
REHACER PLAQUETAS (SI ES NECESARIO)												100
ESTAÑO							50
MENSUAL				0				350				380

Circuito – PCB Fuente de Alimentación:

Circuito – PCB Placa Transductora:

Circuito – PCB Placa Micro-LCD:

Para la determinación de la impedancia de la carga de prueba se utilizo un multímetro marca WAVETEK modelo 27XT.

Medición con carga resistiva:

Resistencia = 33,9Ω

Inductancia = 0,159 uHy

Medición con carga inductiva:

Resistencia = 9660Ω

Inductancia = 519 mHy

Para la determinación de la impedancia de la carga de prueba se utilizo un multímetro marca WAVETEK modelo 27XT.

Carga resistiva: Lámpara de 75W

Respuesta carga resistiva - Test Point placa transductora – Visualización en osciloscopio

Verificación teórica:

La detección de los cruces por cero es coincidente, por lo tanto la carga es completamente resistiva y su cos φ es igual a 1.

Trazo amarillo fase de la Corriente, trazo azul fase de la Tensión, delta (abajo derecha) diferencia de fase.

Carga inductiva: Reactancia 1,151 Hy

Respuesta carga inductiva - Test Point placa transductora – Visualización en osciloscopio

Verificación teórica:

Trazo amarillo fase de la Corriente, trazo azul fase de la Tensión, delta (abajo derecha) diferencia de fase.

La corriente atrasa respecto de la tensión, el circuito es inductivo.

El atraso vale:

Donde T es el período de la señal y ∆fase es el tiempo de adelanto / retraso entre las señales .

Carga capacitiva: Capacitor 9uF

Respuesta carga capacitiva - Test Point placa transductora – Visualización en osciloscopio

Verificación teórica:

Trazo amarillo fase de la Corriente, trazo azul fase de la Tensión, delta (abajo derecha) diferencia de fase.

La corriente adelanta a la tensión, el circuito es capacitivo.

El adelanto vale:

Donde T es el período de la señal y ∆fase es el tiempo de adelanto / retraso entre las señales .

Protocolos de constructivos:

a. Tipo de aislación: Protección de doble aislación construcción clase II

- Clase II. No llevan dispositivos que permitan unir sus partes metálicas accesibles, a un conductor de protección. Su aislamiento corresponde, en todas sus partes, a un doble aislamiento o a un aislamiento reforzado.

Tienen una envolvente duradera, prácticamente continua, de material aislante, que incluye todas las partes metálicas excepto pequeñas piezas, como placas de características, tornillos o remaches, que estén separadas de las partes activas por un aislamiento equivalente, al menos, al reforzado.

b. Grado de protección IP (estanqueidad) propuesto para el proyecto: IP20

IP 20 (primer cifra es la protección contra cuerpos sólidos no mas de 20mm) (segunda indica que no tiene protección contra líquidos)

c . Tipo de construcción de las plaquetas impresas 94V0

d. Tensión máxima 242vac

Tensión mínima 190vac.

Temperatura de trabajo ta=23ºC

Especificaciones Técnicas:

Medición de frecuencia con error absoluto 1Hz o +/- 0,5Hz entre 16 y 100Hz.

Medición de θ con error absoluto 2º o +/- 1º.

Medición coseno θ con error absoluto de θ 2º o +/- 1º.