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BANDA TRANSPORTADORA Facultad De Ingeniería Programa Ingeniería Mecatrónica Danilo Rojas Méndez, Laura Arenas, Ernesto Fernández.
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Resumen El trabajo consiste en la elaboración de una banda transportadora, en el cual se especificaran todos los componentes que se utilizaran detallando el respectivo funcionamiento de cada uno, como va ser el funcionamiento de de nuestra banda describiendo cada una de sus acciones y el momento en que se deben ejecutar, además se incluirán los diagramas de los circuitos utilizados. ________________________________________________________________________
1. Introducción A la lo largo de este documento verán el camino decidido tomar para la elaboración de una banda transportadora, impartida en el quinto semestre de ingeniería Mecatrónica por el docente Msc. Mauricio Barrios Barrios en el periodo 2011-01. En la banda transportadora se desplazaran elementos que serán detectados por un sensor de barrera IR. El número de elementos que pasen por la banda se contaran y se mostrará el total de elementos que han pasado en dos displays 7 segmentos. Para efectos de control de calidad, se extraerá un elemento de los que pasan por la banda. Este elemento se extraerá cuando hayan pasado por esta n+1 elementos con anterioridad. El número n podrá ser del 1 al 15. Para todo esto optamos por investigar qué elementos serian más apropiados y óptimo para lo que teníamos en mente; elegimos elaborar los impresos por separados de varios estructuras como lo fue el driver del motor, controladores del display siete segmentos, comparador, contadores, maquina de estado y temporizador, con el objetivo de que si algún circuito no funcionara se pudiera reemplazar fácilmente.
2. Objetivos 2.1 Objetivo General •
Implementar un sistema digital para el control de una banda transportadora con extracción programada de elementos.
2.2 Objetivos Específicos • •
Adquirir destreza en la elaboración de circuitos con implementación de circuitos electrónicos. Ambientarse en una posible situación de trabajo en el futuro.
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3. Planteamiento del Problema La automatización industrial es uno de los más grandes desarrollos en la industria y una de las áreas de trabajo más importantes, por ende nuestro deber como ingenieros es crear soluciones eficientes y viables a los problemas que se presenten o procesos que se quieran mejorar. La situación problema a desarrollar es diseñar una banda transportadora automática, que debe contar la cantidad de elementos que pasen y que mediante un sistema actuador extraiga de la línea de producción el n+1 elementos indicado previamente para una inspección de calidad, luego de extraído el elemento, el contador debe reiniciarse nuevamente extrayendo nuevamente el n+1 elemento.
4. Marco Teórico 4.1 Motor DC El motor de corriente continua es una máquina que convierte la energía eléctrica en mecánica, principalmente mediante el movimiento rotatorio. Accionar un motor DC es muy simple y solo es necesario aplicar la tensión de alimentación entre sus bornes. Para invertir el sentido de giro basta con invertir la alimentación y el motor comenzará a girar en sentido opuesto. [1,2] A diferencia de los motores paso a paso y los servomecanismos, los motores DC no pueden ser posicionados y/o enclavados en una posición específica. Estos simplemente giran a la máxima velocidad y en el sentido que la alimentación aplicada se los permite. El motor de corriente continua está compuesto de 2 piezas fundamentales: Rotor y Estator. [1,2]
4.2 Puente H Un Puente H o Puente en H es un circuito electrónico que permite a un motor eléctrico DC girar en ambos sentidos, avance y retroceso. Son ampliamente usados en robótica y como convertidores de potencia. La interfaz de potencia para motores de corriente continúa o CD, PUENTE H, es un sistema que permite controlar motores en rangos entre 12 y 30 voltios y con consumos de hasta 2.5 amperios por medio de señales de baja potencia provenientes de un circuito digital. [3,4]. El circuito será mostrado como una anexo al final del informe. Ver Anexo 1. En general cualquier tipo de sistema digital puede adquirir fácilmente la capacidad para activar motores de CD haciéndolos girar en uno o en otro sentido usando la interfaz Puente H como puente entre el sistema digital y el motor de CD. [3,4] Las principales características de la interfaz Puente H se enumeran a continuación: • • • •
Activación de motores en un rango entre 9 y 30 voltios DC. Capacidad para entregar hasta 2.5 Amperios a la carga1. Capacidad para activar el giro del motor en cualquiera de los dos sentidos. Reducido tamaño.
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4.3 Display de LED Un tipo muy común de display de 7 segmentos es el de diodo emisores de luz. Cada segmento es un LED que emite luz cundo lo atraviesa una cor corriente riente eléctrica. La configuración de Ánodo Común requiere de un circuito de excitación,, que proporcione un nivel de excitación bajo para activar un determinado segmento. Cuando se aplica un nivel bajo a la entrada de un segmento, el LED se enciende y circ circula ula corriente a través de el. La configuración en cátodo común requiere de un circuito de excitación que proporcione un nivel de tensión alto para activar un cierto segmento. Cuando se aplica un nivel alto a la entrada del segmento, el LED se enciende y ci circula rcula corriente a través de él. [5]
Imagen 1. Displays 7 segmentos ánodo y cátodo común. [5]
Cada segmento se utiliza para varios dígitos decimales, pero ninguno de ellos se emplea para representar los 10 dígitos; por tanto, cada segmento debe activarse mediante su propio circuito de decodificación que detecta la aparición de cualquier número en el e que haya que usar ese segmento. Los segmentos que hay que activar para representar cada uno de los dígitos son. [5] Digito 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Segmentos Activados a, b, c, d, e, f b, c a, b, d, e, g a, b, c, d, g b, c, f, g a, c, d, f, g a, c, d, e, f, g a, b, c a, b, c, d, e, f, g a, b, c, d, f, g
Imagen 2. Segmentos activados para representación de los dígitos. [5]
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4.4 Decodificadores BCD-- 7 Segmentos Los decodificadores de segmentos requieren cuatro entradas en código decimal binario (BCD) y siete salidas, una para cada segmento del display. Los decodificadores más comunes son los circuitos integrados 7447 y 7448. Siendo el 7447 de lógica negativa y se trabaja con el display de ánodo común y el 7448 de lógica positiva y se trabaja con el display de cátodo común. [6]
Imagen 3. Estructura integrado decodificador BCD-7 segmentos. [7]
4.5 Contador Los contadores son básicamente un circuito secuencial construido a partir de flip-flops flip capaz de realizar el cómputo de los impulsos que recibe en la entrada destinada a tal efecto, almacenar los datos o actuar como divisor de frecuencia. [8]
Imagen 4. Estructura interna contador binario de 2 bits. [[8] Los contadores más comunes son los circuitos integrados 7490y 7493 siendo el 7490 un contador de décadas y el 7493 un contador binario. [9]
Imagen 5. Representación esquemática contador de décadas. [9]
Imagen 6. Estructura integrado contador de décadas. [9]
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Imagen 7. Representación esquemática contador binario. [9]
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Imagen 8. Estructura integrado contador binario. [9]
4.6 Comparador Binario La función básica de un comparador consiste en comparar las magnitudes de dos cantidades binarias para determinar su relación. Además de disponer de una salida que indica si los números son iguales, muchos circuitos integrados comparadores tienen salidas adicionales que indican cual de los dos números que se comparan es el mayor. Esto significa que una salida indica que A>B otra si A=B y otra A
