Identificación paramétrica y control de un sistema de evaluación de sensores de gases

Resumen

La detección de gases tóxicos es de suma importancia para salvaguardar la integridad física de los seres vivos. Los sensores de
estado sólido son dispositivos capaces de detectar trazas de estos gases al modificar su resistencia eléctrica cuando se altera la
composición química de la atmósfera que los rodea. Aquí, controlar la temperatura de forma eficaz a través de la resistencia
eléctrica de los semiconductores es indispensable, para minimizar la incertidumbre y/o las perturbaciones externas y garantizar
la confiabilidad de los resultados que arroja el sistema de detección de gases. En este trabajo, se presenta el diseño, la
identificación paramétrica y el control de temperatura de un sistema de sensores de estado sólido. El sistema de sensores consta
de una cámara hermética a la cual se le introduce un gas para cambiar las condiciones atmosféricas y una resistencia eléctrica
como elemento calefactor para variar su temperatura. La adquisición de datos se realiza con una tarjeta de desarrollo de bajo
costo (Arduino UNO). Además, se construyó una interfaz gráfica amigable con el usuario, empleando LabView, para manipular
el sistema de detección propuesto. La identificación paramétrica coadyuva a la obtención de un modelo matemático de dicho
sistema, visto como un sistema térmico. Este modelo, favorece el diseño y la sintonización de un controlador PID que garantiza
el establecimiento de la temperatura en un rango de 30 a 150 °C, incluso ante perturbaciones externas. Finalmente, los resultados
experimentales muestran que la temperatura de la cámara interna del sistema de detección de gases converge a una temperatura
deseada con un error absoluto de ±0.5°C. Por lo que nuestra propuesta es una sugerente alternativa al uso de sistemas de
laboratorio similares y comerciales, que evita la dependencia tecnológica y reducir significativamente los costos de adquisición
y mantenimiento del equipo.