17514780 Control de Un Motor Universal Mediante Usb

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UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA FACULTAD DE INGENIERIAS ESCUELA ELECTRÓNICA

Tema: Diseño y Construcción de un medidor de velocidad y control de DE MOTOR utilizando el PC

Integrantes: Lisbeth Mena Gina Ojeda Johanna Salvador

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INTRODUCCIÓN En este proyecto conoceremos como diseñar y construir el control de velocidad de un motor universal, el mismo que nos permitirá mediante una perilla controlar la velocidad del motor y a la vez se mostrará en una interfaz gráfica la forma de onda de la velocidad. La creación del control de velocidad de un motor posee una gran variedad de aplicaciones como por ejemplo son muy utilizados en motores de máquinas de coser, licuadoras, máquinas de afeitar, locomotoras etc. Por supuesto, sus características son muy eficientes para algunos usos, ésta es una de sus grandes ventajas ya que estos motores son muy necesarios en diversos campos industriales. Como estudiantes de la carrera de Ingeniería Electrónica, nos hemos propuesto el crear el control de velocidad del motor mediante un panel de control realizado en Labview y a su vez comunicarlo con un microcontrolador PIC 18F2550 mediante una interfaz USB.

CAPITULO 1 1. ANÁLISIS DE LA PROBLEMÁTICA A RESOLVER

1.1INTRODUCCIÓN AL CAPÍTULO

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En presente capítulo se detallarán los aspectos básicos del proyecto. Se darán a conocer los antecedentes, problema a resolver, hipótesis, objetivos principal y secundario; justificación, alcance, limitaciones y finalmente la solución del problema.

1.2ANTECEDENTES La información indagada en bibliotecas de las diversas universidades y escuelas politécnicas a cerca

de proyectos realizados sobre el medidor de

velocidad de un motor universal mediante comunicación usb, será adjuntada oportunamente con sus respectivas fichas bibliográficas en el Anexo 1.

1.3PROBLEMA A RESOLVER El problema planteado para este trabajo es básicamente el diseño de un software en labview el mismo que nos permitirá manejar el control de la velocidad de un motor universal mediante un sensor que detectará los pulsos del movimiento del motor, el microcontrolador que será utilizado es el PIC 18f2550, la comunicación entre labview y el PIC será a través del puerto usb. Al finalizar el proyecto se observará lo siguiente:

1. En el programa realizado en labview observaremos un diagrama de los controles del motor universal, en el mismo se mostrará una perilla que se encargara de controlar los niveles de velocidad del motor desde una velocidad mínima hasta la máxima que puede alcanzar el motor.

2. Aparecerá una gráfica que muestre las diversas formas de onda dependiendo del nivel de velocidad al que se encuentre el motor. 3. Dependiendo de la velocidad que escojamos el motor dará la forma respectiva de dicha velocidad. 4. Usted podrá seleccionar en el diagrama de controles de labview la velocidad a la cual quiere que se encuentre el motor.

4

¿Cómo se visualizará el control de la velocidad del motor universal?

1.4 HIPÓTESIS

A continuación se presenta la hipótesis que nos hemos planteado para dar una solución a nuestro proyecto: Es

posible

medir

la

velocidad

de

un

motor

universal,

mediante

un

microcontrolador PIC 18f2550, el cual adquiera la señal del sensorque permita detectar los pulsos de la velocidad que emite el motor, en el cual el microcontrolador PIC se conecta al PC a través del puerto USB.

1.5 OBJETIVOS

1.5.1

OBJETIVOS PRINCIPALES

1. Diseñar y construir un circuito que nos permita medir la velocidad de un motor universal mediante un sensor el mismo que se encargará de detectar los pulsos de velocidad del motor.

2. Realizar la programación de la interfaz gráfica con el fin de mostrar la velocidad del motor en una grafica de variación mediante perillas, enviando los datos necesarios desde el PC al microcontrolador PIC por el puerto USB.

1.5.2 OBJETIVO SECUNDARIO

Utilizar los conocimientos adquiridos previamente acerca de los distintos lenguajes de programación y comunicación usb en: Java, .Net y bloques funcionales de Labview.

1.6 JUSTIFICACIÓN

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La creación de este circuito y su respectiva programación es una excelente herramienta para el aprendizaje y el funcionamiento básico de un tacómetro ya que mediante esto podemos darnos cuenta que tiene una serie de aplicaciones en el campo del control industrial. El diseño del tacómetro nos sirve como motivación para poder conocer más acerca de cada uno de los elementos que lo conforman y así aprender de mejor manera cual es su funcionamiento y como en manera conjunta se puede lograr controlar los diversos niveles de velocidad del motor.

1.7 ALCANCE Y LIMITACIONES A continuación se detallarán los alcances y limitaciones del proyecto: Alcances: –

Se indicará en un panel frontal los controles e indicadores que nos permitan medir la velocidad del motor.

–

Se mostrará en una interfaz gráfica (Java) la forma de onda que se genera al variar el nivel de velocidad del motor.

–

Enviar los datos necesarios para establecer la comunicación usb entre el microcontrolador PIC 18F2550 y el PC.

Limitaciones: –

Las formas de onda de los niveles de velocidad del motor no serán precisas ya que no es posible detectar todos los pulsos que envía el sensor con exactitud.

–

No será posible desplegar toda la información enviada desde el PIC en un LCD.

–

El motor universal esté operando bajo condiciones de carga, ya que el motor sin carga tiende a acelerarse por sus mismas condiciones de funcionamiento.

1.8 SOLUCION DEL PROBLEMA

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A continuación se presenta la solución del problema: Al finalizar nuestro proyecto obtendremos el siguiente diagrama que nos permitirá controlar la velocidad del motor universal:

FiG. 1 Medidor de la velocidad de un motor mediante una pc

CAPÍTULO 2

2. Bitácora de diseño 2.1 Introducción al capítulo 2

En este capítulo se muestra paso a paso el desarrollo semanal del proyecto, aquí se encuentran detallados las fechas en las cuales hemos venido desarrollando el control de velocidad del motor universal, además se muestran diversas descripciones que se realizaron día a día durante el transcurso del desarrollo del mismo.

2.2 Desarrollo semanal del proyecto etapa por etapa.

LUNES 11 DE MAYO DEL 2009

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En este día se dio a conocer acerca del tema del proyecto a desarrollar en el bimestre el cual consistía en el manejo de la velocidad de un motor universal mediante un microcontrolador PIC 18f2550, además se explicó los diferentes parámetros que serán tomados en cuenta para la respectiva evaluación del proyecto.

JUEVES 21 DE MAYO DEL 2009

Continuamos con la búsqueda de información acerca de las características que posee el microcontrolador PIC que vamos a utilizar para la realización de este proyecto. Encontramos que el PIC 18F2550 es un microcontrolador que posee pines que permiten que exista una conexión a la PC mediante el puerto usb. También investigamos acerca de las diversas características que poseen los motores universales los cuales pueden ser alimentados con corriente alterna o con

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corriente continua, además conocimos que la velocidad cambia según la carga y se suelen construir para velocidades de 3000 a 8000 RPM para poder controlar el nivel de la velocidad necesitamos variar la tensión de alimentación, normalmente se hace con un reostato. Para la realización del proyecto requerimos de un sensor que permita detectar los distintos pulsos que envía el motor; para ello averiguamos acerca de los sensores que existen en el mercado los cuales nos permitan facilitar la medición de la velocidad del motor.

Una vez recopilada la primera información nos dimos cuenta de las limitaciones y ventajas que estos elementos esenciales presentan

para el funcionamiento de

proyecto. Averiguamos precios de estos elementos necesarios y cuales son los más factibles y viables para poder proseguir con la construcción del proyecto.

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SÁBADO 23 DE MAYO DEL 2009

Este día decidimos buscar la manera de regular el voltaje del motor universal y saber la forma de onda que este emite y para ello realizamos una serie de pruebas basados en la construcción de un circuito en el cual se encontraba el motor universal, el sensor para determinar la velocidad del motor y el PIC previamente programado. Las formas de onda fueron medidas en el osciloscopio de los laboratorios de la universidad y al obtener la onda deseada tuvimos una mejor visión del proyecto para continuar con su desarrollo. Posteriormente requeríamos medir la velocidad del

motor para establecer los

parámetros de funcionamiento del mismo y para ello recurrimos a solicitar ayuda al Ingeniero Juan Buchelli el mismo que nos permitiera usar un tacómetro digital del laboratorio de máquinas eléctricas II, el tacómetro nos dio una velocidad de 3585 rpm.

FIG 2. TACÓMETRO

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VIERNES 12 DE JUNIO DEL 2009

En este día se realizó en los laboratorios de la universidad las prácticas correspondientes a PICs, una de las prácticas a desarrollar era el control de fase en la cual debíamos regular la intensidad de un foco mediante un potenciómetro, ésta práctica fue de gran utilidad para la realización del proyecto ya que existe una gran similitud entre ellas. Por ejemplo para nuestro proyecto en lugar de controlar la intensidad de un foco, debemos controlar la velocidad del motor por ese motivo nos basamos en el circuito de esta práctica. Los elementos utilizados en el control de fase como son el MOC 3020, el optotriac 4N25 y el BT136 son necesarios para poder realizar el respectivo control para el motor, debemos investigar sus datasheets y comprobar que estos estén en perfecto estado. Acudimos diariamente a visitar la páginas Web en las cuales pudimos obtener mucha información acerca de posibles soluciones para resolver el control de la velocidad del motor, gracias a las páginas Web publicadas logramos obtener una mejor visión de las soluciones viables que se pueden dar para el proyecto. Además solicitamos en el CECASIS los diferentes software que requeríamos para la solución del proyecto.

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SÀBADO 13 DE JUNIO DEL 2009

Una vez obtenidos los software nos dedicamos a investigar de las características de la programación en Labview pero sobre todo y lo mas importante como vamos a realizar la comunicación usb; encontramos que debemos utilizar NI-VISA para conectar el dispositivo USB, la cual posee dos clases de recursos USB INSTR y USB RAW. Además no explican en un documento que debemos seguir una serie de pasos para instalar el dispositivo USB; los principales son: Crear un archivo INF usando el Drive Development Wizar Instalar el archivo INF y el dispositivo Usb usando dicho archivo El elemento Test con el NI-VISA interactive control En este documento nos muestran mas detalladamente las instrucciones a seguir para lograr la comunicación usb; lo cual lo vamos a adjuntar en los anexos para facilitar la comprensión de todos aquellos que en lo posterior necesiten esta información. Tomamos en cuenta todas las disposiciones y explicaciones y lo llevamos a la práctica; siempre y cuando hayamos anexado o incorporado las librerías necesarias con ello comprobamos que es posible realizar comunicar usando NIVISA con el dispositivo e intentamos realizar la programación en lenguaje de labview que para este ejemplo es sencillo de realizar y de esta manera nos proporcionaba ideas para la realización de nuestro proyecto.

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JUEVES 18 DE JUNIO DEL 2009

En este día realizamos una profunda investigación acerca de la programación en Java la cual la obtuvimos de diversas fuentes y una de ellas fue de la página web creada para los estudiantes de electrónica la cual fue de gran utilidad. Por otra parte de las diferentes prácticas de PICs que hemos venido realizando se desarrolló la comunicación

serial con usb en la cual seguimos los siguientes

pasos: Primero llamar a los respectivos procedimientos del Usb, luego deshabilitar las interrupciones de nivel de prioridad para luego proceder a configurar todos los puertos como análogos etc. Con los procedimientos realizados anteriormente se pudo lograr establecer una comunicación usb la cual la aplicamos a nuestro proyecto.

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VIERNES 26 DE JUNIO DEL 2009 Este día se nos fue asignado para recibir ayuda por parte del Ing. Rodrigo Tufiño el mismo que nos impartió diferentes archivos de la comunicación usb y la programación en C#, el objetivo de esta clase fue orientarnos hacia nuestro proyecto. Para empezar con la clase tuvimos una previa revisión de los diferentes tipos de conectores usb y se nos explico las principales diferencias de estos, luego procedimos con la programación en C# en el cual se desarrollo un programa que encendía y apagaba un led, para la realización de esta instrucción en C# se declararon diversos tipos de librerías las cuales desempeñaban una especifica función para manejar las respectivas instrucciones del funcionamiento del led. Otra instrucción que desarrollaba el ejercicio propuesto era mostrar los valores de los voltajes del led y desplegar la respectiva grafica del voltaje versus el tiempo. Los resultados obtenidos con respecto al ejercicio propuesto fueron una excelente guía para el desarrollo del proyecto ya que lo aplicamos en el control de la velocidad del motor. Los archivos que fueron enviados por el ingeniero Tufiño los adjuntaremos en los anexos.

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LUNES 29 DE JUNIO DEL 2009

Continuamos con el diseño del circuito; principalmente en la etapa de control y protección; utilizamos un triac que permite el control de fase y observar el ángulo de disparo, con ello se puede contar los pulsos para observar y obtener el cruce por cero. También vamos hacer uso del opto acoplador que nos ayuda al control de fase y protección porque nuestro motor va conectado a 110. Además utilizamos un opto transistor el cual nos va a permitir detectar todos los pulsos que muestra el sensor infrarrojo dependiendo de la velocidad del motor. En la programación del micro controlador vamos a utilizar las interrupciones INT0 que detecta los pulsos que vienen de la red, el INT1 que sirve como contador de la señal que envía el motor, así como también el TMR0 que genera la base del tiempo en un segundo realizamos una serie de pruebas para comprobar que lo que hemos diseñado está bien y de esta manera continuar con la programación del microcontrolador para luego pasar a la comunicación de las interfaces.

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CAPITULO 3

3. MARCO TEÓRICO 3.1 INTRODUCCIÓN En este capítulo se va a dar a conocer acerca de los diferentes elementos que nos servirán para la creación del control de la velocidad del motor universal y la comunicación USB.

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3.1.1Motor, Motor Universal, Características del Microcontrolador PIC18F2550, Características del software LABVIEW 8.5,

Comunicación

usb entre el PIC y

LABVIEW.

MOTOR

Un motor es una máquina capaz de transformar la energía almacenada en combustibles, baterías u otras fuentes, en energía mecánica capaz de realizar un trabajo. En los automóviles este efecto es una fuerza que produce el movimiento. TIPOS

➢ MOTORES TÉRMICOS Motores de combustión interna, son motores térmicos en los cuales se produce una combustión del fluido motor, transformando su energía química en energía térmica, a partir de la cual se obtiene energía mecánica.

➢ MOTORES DE COMBUSTIÓN EXTERNA Son motores térmicos en los cuales se produce una combustión en un fluido distinto al fluido motor. El fluido motor alcanza un estado térmico de mayor energía mediante la transmisión de energía a través de una pared.

➢ MOTORES ELÉCTRICOS Cuando el trabajo se obtiene a partir de una corriente eléctrica. En los aerogeneradores, las centrales hidroeléctricas o los reactores nucleares también se transforma algún tipo de energía en otro. Sin embargo, la palabra motor se reserva para los casos en los cuales el resultado inmediato es energía mecánica. CARACTERÍSTICAS GENERALES

➢ Rendimiento: es el cociente entre la potencia útil que generan y la potencia absorbida. Habitualmente se representa con la letra griega η.

➢ Velocidad de giro o velocidad nominal: es la velocidad angular del cigueñal, es decir, el número de radianes por segundo (rad/s) a las que gira. Se representa por la letra n.

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➢ Potencia: es el trabajo que el motor es capaz de realizar en la unidad de tiempo a una determinada velocidad de giro. Se mide normalmente en caballos de vapor (CV), siendo 1 CV igual a 736 vatios.

➢ Par motor: es el momento de rotación que actúa sobre el eje del motor y determina su giro. Se mide en kilográmetros (kgm) o newtons-metro (Nm), siendo 1 kgm igual a 9,8 Nm. Hay varios tipos de pares, véanse por ejemplo el par de arranque, el par de aceleración y el par nominal. MOTOR UNIVERSAL

COMUNICACIÓN USB Universal Serial Bus nació como un estándar industrial de expansión para el PC, en especial énfasis para la telefonía y productos de consumo. Es una interfaz para la transmisión serie de datos y distribución de energía. Provee una mayor velocidad de transferencia comparado con el puerto Paralelo de 25-pin y el Serial DB-9. CARACTERISTICAS GENERALES ○

Fácil uso a los usuarios

○

Flexibilidad

○

Ancho de banda isócrono

○

Amplia gama de aplicaciones y cargas de trabajo

○

Robustez

○

Implementación de bajo costo

VERSIONES ○

USB 1.1 1.5 – 12 Mbps

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USB 2.0

○

12 – 480 Mbps USB 3.0 480 Mbps – 4.8 Gbps ESPECIFICACIONES TÉCNICAS  Arquitectura ○

Bus punto a punto

○

Host – periférico

○

Máximo 127 disp.

 Eléctrica ○

4 cables

○ Par trenzado Z=90 Ω  Mecánica ○

Dos conectores (A y B)

FIG.3 ESTRUCTURA DE LOS TIPOS DE CONECTORES

END POINT  Frecuencia de acceso al bus requerida  Ancho de banda requerido  Número de endpoint  Tratamiento de errores requerido  Máximo tamaño de paquete que el endpoint puede enviar o recibir

 Tipo de transferencia para el endpoint  La orientación en la que se transmiten los datos TIPOS DE TRANSFERENCIA  De Control  Asíncronas

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 De Interrupción  Transferencia de Bultos (Bulk) PROTOCOLO

FIG.4 DIAGRAMA DE UN PROTOCOLO

LABVIEW INTRODUCCIÓN LABVIEW es una herramienta gráfica para pruebas, control y diseño mediante la programación. El lenguaje que usa se llama lenguaje G, donde la G simboliza que es lenguaje Gráfico. Los programas desarrollados con LABVIEW se llaman Instrumentos Virtuales, o VIs, lo que da una idea de su uso en origen: el control de instrumentos. El lema de LABVIEW es: "La potencia está en el Software". Entre sus objetivos están el reducir el tiempo de desarrollo de aplicaciones de todo tipo y el permitir la entrada a la informática a programadores no expertos. APLICACIONES

 Adquisición de datos y análisis matemático  Comunicación y control de instrumentos de cualquier fabricante

 Automatización industrial y programación de PACs (Controlador de Automatización Programable)  Diseño de controladores: simulación, prototipaje rápido, hardware-en-elciclo (HIL) y validación  Diseño embebido de micros y chips  Control y supervisión de procesos  Visión artificial y control de movimiento  Robótica  Domótica CARACTERÍSTICAS Su principal característica es la facilidad de uso, también es muy rápido hacer programas con LABVIEW Los programas en LABVIEW son llamados instrumentos virtuales (VIs) Para los amantes de lo complejo, con LabVIEW pueden crearse

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programas de miles de VIs) para aplicaciones complejas, programas de automatizaciones de decenas de miles de puntos de entradas/salidas, proyectos para combinar nuevos VIs con VIs ya creados, etc. Incluso existen buenas prácticas de programación para optimizar el rendimiento y la calidad de la programación. El VIs estándard son VIs modulares y personalizables mediante cableado y funciones que son elementos fundamentales de operación de LabView. INTERFACES DE COMUNICACIONES

 Puerto serie  Puerto paralelo  GPIB  PXI  VXI  TCP/IP, UDP, DataSocket  Irda  Bluetooth  USB INTERACCIÓN CON OTROS LENGUAJES Y APLICACIONES

 DLL: librerías de funciones  .NET

 ActiveX  Multisim

 Matlab/Simulink  AutoCAD, SolidWorks, etc  Herramientas gráficas y textuales para el procesado digital de señales.  Visualización y manejo de gráficas con datos dinámicos.  Adquisición y tratamiento de imágenes.  Control de movimiento (combinado incluso con todo lo anterior).  Tiempo Real estrictamente hablando.  Programación de FPGAs para control o validación.  Sincronización entre dispositivos.

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PROGRAMA EN LABVIEW Los programas no se escriben, sino que se dibujan, facilitando su comprensión. Al tener ya pre-diseñados una gran cantidad de bloques, se le facilita al usuario la creación del proyecto, se le permite invertir mucho menos tiempo y dedicarse un poco más en la interfaz gráfica y la interactuación con el usuario final. Cada VI consta de dos partes diferenciadas:

•

PANEL FRONTAL: es la interfaz con el usuario, la utilizamos para interaccionar con el usuario cuando el programa se esta ejecutando. Los usuarios podrán observar los datos del programa actualizados en tiempo real. En esta interfaz se definen los controles (los usamos como entradas, pueden ser botones, marcadores etc..) e indicadores (los usamos como salidas, pueden ser graficas ....)

•

DIAGRAMA DE BLOQUES: es el programa propiamente dicho, donde se define

su

funcionalidad,

aquí

se

colocan

iconos

que

realizan

una

determinada función y se interconectan. En el panel frontal, encontraremos todo tipos de controles o indicadores, donde cada uno de estos elementos tienen asignado en el diagrama de bloques una terminal, estos elementos serán las entradas y salidas que interactuarán con la terminal del VI. EJEMPLO Se muestra un Diagrama de Bloques de un programa en el que se genera un array de 100 elementos aleatorios, a continuación se hace la FFT de este array y se muestra en una gráfica:

FIG . 5 EJEMPLO DE LOS COMANDOS EN LABVIEW

ALTERNATIVAS LABVIEW se puede usar para crear muchos tipos de programas sin estar enfocado a un ámbito en particular.

•

Su álter ego es LabWindows/CVI de National Instruments lo cual permite de usar las mismas funcionalidades pero con la programación en lenguaje C y el acceso a las bibliotecas Win32 gracias al SDK de Windows.

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•

Las mismas funcionalidades de instrumentación, análisis y controles gráficos son también accesibles en Visual Basic, C++ o C# con Visual Studio gracias a Measurement Studio de National Instruments. Así, se puede disfrutar de la programación orientado a objetos y el framework .NET.

•

Las otras alternativas van desde lenguajes genéricos como C o Visual Basic pero sin la ayuda de la bibliotecas de funcionalidades de National Instruments, a otras herramientas gráficas como HP-VEE, ahora Agilent-VEE.

JAVA Java es un lenguaje de programación orientado a objetos desarrollado por Sun Microsystems a principios de los anos 90. El lenguaje en si mismo toma mucha de su sintaxis de C y C++, pero tiene un modelo de objetos mas simple y elimina herramientas de bajo nivel, que suelen inducir a muchos errores, como la manipulacion directa de punteros o memoria. Las aplicaciones Java estan tipicamente compiladas en un bytecode, aunque la compilacion en codigo maquina nativo tambien es posible. En el tiempo de ejecucion, el bytecode es normalmente interpretado o compilado a codigo nativo para la ejecucion, aunque la ejecucion directa por hardware del bytecode por un procesador Java tambien es posible. La implementacion original y de referencia del compilador, la maquina virtual y las librerias de clases de Java fueron desarrolladas por Sun Microsystems en 1995. Desde entonces, Sun ha controlado las especificaciones, el desarrollo y evolucion del lenguaje a traves del Java

Community

Process,

si

bien

otros

han

desarrollado

tambien

implementaciones alternativas de estas tecnologias de Sun, algunas incluso bajo

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licencias de software libre. Entre noviembre de 2006 y mayo de 2007, Sun Microsystems libero la mayor parte de sus tecnologias Java bajo la licencia GNU GPL, de acuerdo con las especificaciones del Java Community Process, de tal forma que practicamente todo el Java de Sun es ahora software libre (aunque la biblioteca de clases de Sun que se requiere para ejecutar los programas Java todavia no es software libre). Componentes Bibliotecas de Java, que son el resultado de compilar el codigo fuente desarrollado por quien implementa la JRE, y que ofrecen apoyo para el desarrollo en Java. Algunos ejemplos de estas librerias son: Las bibliotecas centrales, que incluyen: ➢ Una coleccion de bibliotecas para implementar estructuras de datos como listas, arrays, arboles y conjuntos. ➢ Bibliotecas para analisis de XML. ➢ Seguridad.

Bibliotecas de internacionalización y localización. Bibliotecas de integración, que permiten la comunicacion con sistemas externos. Estas librerias incluyen: ➢ La API para acceso a bases de datos JDBC (Java DataBase Conectivity). ➢ La interfaz JNDI (Java Naming and Directory Interface) para servicios de directorio. ➢ RMI (Remote Method Invocation) y CORBA para el desarrollo de aplicaciones distribuidas. Bibliotecas para la interfaz de usuario, que incluyen:

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➢ El conjunto de herramientas nativas AWT (Abstract Windowing Toolkit), que ofrece componentes GUI (Graphical User Interface), mecanismos para usarlos y manejar sus eventos asociados. ➢ Las

Bibliotecas

de

Swing,

construidas

sobre

AWT

pero

ofrecen

implementaciones no nativas de los componentes de AWT. ➢ APIs  para la captura, procesamiento y reproduccion de audio. ➢ Una implementacion dependiente de la plataforma en que se ejecuta de la maquina virtual de Java (JVM), que es la encargada de la ejecucion del codigo de las librerias y las aplicaciones externas. ➢ Plugins  o conectores que permiten ejecutar applets en los navegadores Web. ➢ Java  Web Start, para la distribucion de aplicaciones Java a traves de Internet. ➢ Documentacion y licencia. 3 COMUNICACIÓN USB A TRAVÉS DE JAVA 3.1 JSR-80 API El proyecto JSR-80 fue creado por Dan Streetman a IBM en 1999. En 2001, el proyecto fue aceptado como candidato para llegar a ser un estandar extendido del lenguaje Java a traves de la Solicitud de Especificacion Java (JSR). El proyecto que ahora se llama JSR-80 y ha sido asignado oficialmente el paquete Java javax.usb. El proyecto esta bajo la licencia Common Public License y es desarrollado utilizando la Java Community Process. El objetivo de este proyecto es desarrollar

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una interfaz USB para la plataforma Java que permitira el acceso pleno al sistema USB para cualquier aplicacion Java o componentes middleware. El JSR-80 API ofrece pleno apoyo a la transferencia de los cuatro tipos que se definen por la especificacion USB. Actualmente, la implementacion de la API para Linux trabaja en las mas recientes distribuciones de GNU / Linux con soporte kernel 2.4, tales como Red Hat 7.2 y 9.0. El proyecto JSR-80 incluye tres paquetes: javax-usb (API javax.usb), javax-usb-ri (la parte comun del sistema operativo independiente de la implementacion de referencia), y javaxusb-ri-linux (la implementacion

de referencia

para la plataforma Linux, que conecta la

implementacio de referencia comun a la pila USB de Linux USB). Las tres partes son necesarias para lograr un completo funcionamiento de API java.usb en la plataforma Linux.

Aunque la dependencia del sistema operativo de la implementacion de la JSR-80 API varia de un sistema operativo a otro, el programador de Java debe entender solo el paquete javax.usb para iniciar el desarrollo de aplicaciones. En el siguiente recuadro se enumeran las interfaces y clases en javax.usb con la que un programador Java debe estar familiarizado:

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Tabla 1. Interfaz y Descripcion de los USB El procedimiento normal para acceder a un dispositivo USB con el JSR-80 API es el siguiente: 1. Arrancar obteniendo el apropiado UsbServices de la UsbHostManager. 2. Acceda a la raíz a través del centro UsbServices. El concentrador raíz está considerado como una UsbHub en la solicitud. 3. Obtenga una lista de los UsbDevices que están conectados a la raíz central. Recorra a través de todos los centros de nivel inferior para encontrar el apropiado UsbDevice. 4. Interactuar con el UsbDevice directamente con un mensaje de control (UsbControlIrp), o reclamar una UsbInterface de la apropiada UsbConfiguration del UsbDevice y realizar I / O con el UsbEndpoint disponible en la UsbInterface. 5. Si un UsbEndpoint se utiliza para realizar I / O, abra la UsbPipe asociada a el. Puede presentarse ya sea sincronica o asincronicamente tanto las fases de

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upstream data (desde el dispositivo USB alcomputador central) y downstream data (desde el ordenador host para el dispositivo USB) a través de la UsbPipe. 6. Cerrar la UsbPipe y libere la apropiada UsbInterface cuando la aplicacion ya no necesita tener acceso al UsbDevice.

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4.2 Desarrollo de la etapa 1 4.2.1 ALIMENTACIÓN La alimentación se obtiene de la comunicación USB la misma que entrga 5V y GND(Tierra). A continuación se muestra los cálculos que se realizaron para alimentación:

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Nota: Para mantener la misma relación y bajar la potencia puede ser Potenciómetro=10k y una resistencia de 150k; sin embargo la corriente baja de 0,968mA y habrá que revisar el datasheet del 4N25 para ver si conmuta ese valor de corriente.

4.3 Desarrollo de la etapa 2 4.3.1 MICROCONTROLADOR El PIC se encarga de generar los pulsos clock y datos que son enviados a la pantalla. En nuestro proyecto utilizamos el microcontrolador PIC16F877A porque este posee 5 puertos de entrada-salida de los cuales 33 pines están destinados a ésta función Otras ventajas de la utilización del PIC16F877A es que los microcontroladores que produce Microchip cubren una amplio rango de dispositivos cuyas características pueden variar como sigue: - Empaquetado (desde 8 patitas hasta 68 patitas) - Tecnología de la memoria incluída (EPROM, ROM, Flash) - Voltajes de operación (desde 2.5 v. Hasta 6v) - Frecuencia de operación (Hasta 20 Mhz) 4.4 Desarrollo de la etapa 3 4.4.1 ETAPA DE POTENCIA Para probar solo la etapa de potencia, antes de conectar 5Vcc a los terminales que van al opto (OUT PIC al positivo y REF PIC al negativo). El motor se debe prender cuando se energiza y detenerse cuando se desenergiza.

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Se debe tener mucho cuidado con el TRANSISTOR DE CONMUTACIÓN para evitar que se recaliente, es necesario toparle con cuidado la carcasa y si se está recalentando poner un disipador de calor, aunque la corriente con la que se esta trabajando debe ser baja. Cuando se toque la carcasa del transistor tener cuidado y tocarla solo cuando esta energizado el opto; ya que el voltaje entre colector y emisor es solamente de 2V, y por el contrario cuando no está energizado existe aproximadamente unos 155V DC entre colector y emisor y la carcasa del transistor por lo general es colector. Si se ocupa el divisor de voltaje para el opto, primero debemos calibrar con el potenciómetro hasta obtener los 5V DC y luego conectar y una vez que que se encuentre conectado y funcionamiento se volverá a calibrar el potenciómetro. Es necesario colocar un fusible en la línea de alimentación DC para evitar algún inconveniente.

Realizar las conexiones correctamente ya que si hay algún tipo de error se puede dañar el circuito.

FU1 1A

BR1

J1

C1

D1

100n

1N4007

2 1 CONN-SIL2

GBPC800

R1

U1 1

1k

6

Q1

5

BU806

2

R2

4

V1 1V

1k

OPTOCOUPLER-NPN

R3 5k6

FIG.6 Diagrama de la etapa de potencia 4.5 DESARROLLO DE LA ETAPA 4 4.5.1 5V DC AISLADOS Esta alimentación está aislada de la alimentación del USB y está arada con un transformador, es la encargada de alimentar el transistor interno del opto transistor.

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4.5.2 ALIMENTACION 110V DC El voltaje de la red es rectificado para obtener una alimentación en DC para el circuito de potencia para el motor universal para de esta manera para tener facilidad de controlar al motor.

4.6 DIAGRAMA DE FLUJO

32

INICIO

DECLARACIÓN DE VARIABLES

CÓDIGO DE LA INTERFAZ USB

CÓDIGO DE LA INTERRUPCIÓN DEL TIMER EXTERNO

CONTROL DE LOS PULSOS DEL MOTOR

2

SI

NO FIN

SENSOR=ON

CUENTA LOS PULSOS POR CADA REVOLUCIÓN CENSADA

NO

GUARDA EN LA VARIABLE N

SI REV