Diseño y Construcción de Controlador Pid Analógico para Horno Casero con Termocupla

Se busca un experto para el diseño y la construcción de un sistema de control de temperatura para un horno casero. El proyecto se centra en la implementación de un controlador PID utilizando amplificadores operacionales y componentes electrónicos discretos, montado en una protoboard.

El horno utilizará una bombilla incandescente como elemento calefactor, una termocupla tipo J como sensor de temperatura y un relevador u optotriac como actuador. La salida del controlador será una señal de 0 a 5 V, la cual deberá ser capaz de convertirse en una señal pwm o en pulsos on/off para accionar la carga.

La termocupla generará una señal de bajo voltaje que requerirá amplificación y compensación para obtener una tensión proporcional a la temperatura. Un potenciómetro permitirá fijar el setpoint en el mismo rango de voltaje, por ejemplo, un ajuste de 6 V podría interpretarse como aproximadamente 80 °C. El sistema PID deberá asegurar que el horno alcance y mantenga la temperatura deseada de forma estable.

El controlador PID analógico procesará el error entre la temperatura medida y la de referencia, combinando acciones proporcionales, integrales y derivativas para generar la señal de control. Esta señal podrá ser utilizada para generar un pwm con ciclo de trabajo proporcional (mediante comparación con una onda triangular) o para un control on/off (utilizando un comparador con histéresis).

El ajuste del controlador PID se realizará en tres fases: primero la acción proporcional, luego la integral y finalmente la derivativa, con el objetivo de lograr una respuesta rápida, sin sobrepasos excesivos y con un error en estado estacionario cercano a cero. Esto garantizará que el sistema mantenga la temperatura en el valor deseado, compensando automáticamente las variaciones externas.

Finalmente, el proyecto deberá integrar medidas de seguridad esenciales, como fusible, interruptor on/off y aislamiento adecuado en la etapa de potencia, para asegurar un funcionamiento confiable y seguro del sistema.