Low-cost proportional automatic control valve
Abstract
El control y la automatización son las claves para escalar a la industria 3.0, en un proceso las válvulas de control son responsables de realizar una acción correctiva en el flujo del proceso contra un punto de ajuste en el circuito de control PID, desafortunadamente su alto costo no permite la implementación de estos equipos en academia y pequeñas industrias. Este proyecto se basó en el desarrollo de un prototipo funcional en hardware y software de una válvula proporcional para control automático de bajo costo, acoplando una válvula convencional encontrada en el mercado configurada con microcontroladores, obteniendo un dispositivo de bajo costo en comparación con los existentes en el mercado que satisfaga necesidades similares. El proyecto se dividió en cuatro etapas: i) acoplamiento mecánico de la válvula y el motor paso a paso, ii) conexión eléctrica del motor con el microcontrolador Arduino, iii) programación del código para controlar el porcentaje de apertura de la válvula en relación directa con el número de pasos del motor, iv) transcripción del código de programación al microcontrolador Raspberry para controlar la válvula con el teléfono celular. Se realizó un prototipo funcional con capacidad de respuesta rápida y se configuraron cinco botones para el porcentaje de apertura de 0, 25, 50, 75, 100%. Además de esto, fue posible construir una interfaz de celda de válvula con un microcontrolador Raspberry ejecutado a través de la aplicación móvil de Google, Home Assistant, para controlar la válvula de forma remota.
Abstract
Control and automation are the keys to escalate to industry 3.0, in a process the control valves are responsible for performing a corrective action in the process stream against a set point in the PID control loop, unfortunately its high cost does not allow the implementation of these equipment in academia and small industries. This project was based on the development of a functional prototype in hardware and software of a proportional valve for low-cost automatic control, coupling a conventional valve found in the market configured with microcontrollers, obtaining a low-cost device compared to those existing in the market that satisfy similar needs. The project was divided into four stages: i) mechanical coupling of the valve and the stepper motor, ii) electrical connection of the motor with the Arduino microcontroller, iii) programming the code to control the percentage of valve opening in direct relation with the number of steps of the motor, iv) transcription of the programming code to the Raspberry microcontroller to control the valve with the cell phone. A functional prototype with rapid response capacity was made and five buttons were set for the opening percentage of 0, 25, 50, 75, 100 %. In addition to this, it was possible to build a valve cell interface with a Raspberry microcontroller run through Google's mobile app, Home Assistant, to remotely control the valve.
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