Tesis Final de la carrera de electrotecnia industrial senati arequipa peru -puno zonal

DEDICATORIA

Dedicamos la presente tesis:

A nuestros Padres y Hermanos porque ellos fueron nuestros impulso, motivo y su considerada compresión en toda nuestra carrera estudiantil; a sus palabras de aliento sus consejos y sobre todo su amor incondicional para nuestras vidas, en los momentos más difíciles y en todo este trabajo porque siempre estuvieron ahí.

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AGRADECIMIENTO

Agradecemos a Dios ser maravilloso, quien supo guiarnos por el buen camino, darnos fuerza para seguir adelante y no desmayar en los problemas que se presentaban. Enseñándonos a encarar las adversidades

sin perder nunca la

dignidad ni desfallecer en el intento. Al Ing. Juan Fernández gerente general de la empresa La Feria Del Sur por su total apoyo en el desarrollo de este proyecto. Al técnico Juan Jiménez por brindar su apoyo total y su amistad en la elaboración de este proyecto. Al instructor Xavier Quea por brindar su apoyo en la redacción de este proyecto. A nuestros padres por haberme brindado la oportunidad de estudiar la carrera y por su esfuerzo, dedicación y entera confianza.

Gracias por todo su apoyo.

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PRESENTACIÓN

El siguiente proyecto está realizado por: Vargas Condori Américo, de 20 años de edad, identificado con ID de SENATI 000659618, participante del programa técnicos Industriales de la carrera de Electrotecnia Industrial. Actualmente estudiante de SENATI. Torres Colque Abel Rosi, de 21 años de edad inidentificado con ID de SENATI 000589509, participante del programa técnicos industriales de la carrera electrotecnia industrial. Actualmente estudiante de SENATI.

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RESUMEN

Estamos viviendo en el siglo XXI y los avances tecnológicos nos permiten observar sistemas y aplicaciones electrónicas que no podíamos visualizar hace algunos años.

En este proyecto se desarrollara un circuito electrónico capaz de detectar la condición de los sensores de barrera de las fotocopiadoras.

Se usara el regulador integrado de voltaje lm7805 para la alimentación del circuito.

También el Schmitt trigger 74ls14 para amplificar la señal ya que estos sensor no proporciona señales digitales puras y enviarla al microcontrolador PIC 16f876.Se usara dos pulsadores, el primero se usara para escoger la marca de la fotocopiadora y el segundo para seleccionar. Seguidamente se visualizara en el LCD las marcas de las fotocopiadoras y el estado del sensor.

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INDICE GENERAL Dedicatoria…………………………………………………………………………………1 Agradecimientos……………………………………………………………....................2 Presentación……………………………………………………………………………….3 Resumen………………………………………………………………….……………......4 Índice general…………………………………………………….………………………..5 1. Introducción……………………………………………………………………………..9 2. Generalidades…………………………………………………………………………10 2.1 Denominación del proyecto…………………………………………...……10 2.2 Antecedentes………………………………………………………………...10 2.3 Problema planteado…………………………………………………………10 2.4 Justificación del problema…………………………………………….….…10 2.5 Objetivos……………………………………………………………….……..11 2.5.1Objetivos específicos………………………………………….…..11 3. Marco de referencia………………………………………………………….……….12 3.1 Sensor……………………………………………………………….………..12 3.1.1 Definición de sensor…………………………………….…………12 3.2 Sensor fotoeléctrico……………………………………………….…………13 3.2.1 Definición de sensor fotoeléctrico………………………….…….13 3.2.2 Fuentes de luz para los sensores fotoeléctricos……….……….13 3.3 Tipos de sensores de luz:…………………………………………….….…14 3.3.1 Fotorresistor…………………………………………………….….14 3.3.2 Fotodiodo…………………………………………………….……..14 3.3.3 Fototransistor………………………………………………….……14 3.3.4 Célula fotoeléctrica…………………………………………….…..14 3.4 Usos de los sensores fotoeléctricos………………………………….……16 3.5 Clases de sensores fotoeléctricos…………………………………………16 3.5.1 Sensor réflex………………………………………………….…….16 3.5.2 Sensor Auto réflex………………………………………….…..…17 5

3.5.3 Sensor de fibra óptica………………………………………….…18 3.5.4 Sensor de barrera…………………………………………..….…18 3.6 Optointerruptores…………………………………………………………….19 3.7 Tipos de Optointerruptores…………………………………………….……20 3.7.1 Optointerruptores Reflexivos……………………………………..20 3.7.2 Optointerruptores ranurados………………………………………20 3.8 Componentes que conforman el optointerruptor………………….………21 3.8.1 Fototransistor………….…………………………………….……..21 3.8.1.1 Conexión………………………………………….………22 3.8.2 Led emisor de luz infrarroja………………………………….…...23 3.8.2.1 Configuración y conexión…………………………….…24 3.9 Conexión del optointerruptor……………………………………………..…25 4.0 Microcontrolador Pic…….......................................................................26 4.1 Osciladores para microcontroladores pic………………………………....27 4.1.1 Oscilador XT……………………………………………………..…27 4.1.2 RC Oscilador con resistencia y condensador…………………..28 4.1.3 Oscilador tipo LP (low power)…………………………………....28 4.1.4 Oscilador tipo "HS":( High Speed)…………………….…………28 4.2 Ventajas de los microcontroladores………………………………..….….29 4.3 Microcontrolador pic 16f876………………………………………….…....30 4.3.1 Características…………………………………………………….31 4.3.2 Prestaciones de periféricos………………………………………32 4.3.3 Patillaje…………………………………………………………….33 4.3.4 Organización de la memoria……………………………………37 4.4 Lenguajes de programación………………………………………………40 4.5 Tipos de lenguaje para programar……………………………………….41 4.5.1 Lenguaje ensamblador………………………………………….41 4.5.1.1 Desventajas…………………………………………….42 4.5.2 Lenguaje C……………………………………………………….44 4.5.2.1 Ventajas……………………………………………………45 6

4.5.2.2 Desventajas……………………………………………….45 4.6 Compilador para microcontroladores pic………………………………....46 4.6.1 Compilador ccs c…………………………………………………...46 4.6.1.1 Introducción……………………………………………………….46 4.6.1.2 Entorno de trabajo………………………………………………..47 4.7 Estructura de un programa con el compilador ccs c…………………..…51 4.7.1 Introducción……………………………………………………….…51 4.7.2 Tipos de datos………………………………………………………52 4.7.3 Variables…………………………………………………………….52 4.7.4 Operadores………………………………………………………….53 4.7.5 Funciones……………………………………………………….…...54 4.8 Modulo LCD…………………………………………………………….…….54 4.8.1 Introducción…………………………………………………….…..54 4.8.2 Características Principales……………………………………..…55 4.8.3 Funcionamiento…………………………………………………....55 4.8.4 Controlar Contraste………………………………………………..57 4.8.5 Descripción de sus pines………………………………………....58 4.9 Funciones definidas en lenguaje c para lcd……………………………...59 5.0 Inversor schmitt trigger 40106………………………………………….….63 5.0.1 Introducción………………………………………………………...63 5.1 Reguladores integrados de voltaje……………………………………….64 5.1.1 Introducción………………………………………………………..64 5.1.2 Reguladores fijos………………………………………………….65 5.1.3 Características de las fuentes con reguladores integrados….66 5.1.4 Corriente que este tipo de dispositivo es capaz de entregar…66 5.2 Desarrollo del proyecto…………………………………………………….67 5.2.1 Introducción………………………………………………………..67 5.3 Situación inicial…………………………………………………..….68 5.3.1 Identificación de los componentes del sensor……………….….68 5.4 Elaboración del circuito………………………………………………72 7

5.4.1 Fuente de alimentación…………………………………...72 5.4.2 Etapa de restructuración de señal de sensor……….…72 5.4.3 Etapa de control………………………………………..…73 5.4.4 Etapa de visualización………………………………….…73 5.5 Diagrama del circuito electrónico…………………………………...74 5.6 Construcción y ensamblaje………………………………………..…75 5.6.1 Elaboración del circuito en PCB……………………….….75 5.6.2 Imprimir el circuito en papel cuche…………………….…76 5.6.3 Traslado del circuito impreso ala baquelita…………..…76 5.6.4 Elaboración de los agujeros para los componentes……79 5.6.5 Soldar los componentes a la placa………………………79 5.7 Programar el pic…………………………………………………..…81 5.7.1 Programa para el pic 167876………………………….…82 5.7.2 Diagrama de flujo……………………………………….…85 5.8 Elaboración del maletín…………………………………………….86 5.9 Manual del usuario……………………………………………….…89 6.0 Manual de mantenimiento………………………………………….93 6.1 Precaución de seguridad…………………………………………...93 6.2 Mantenimiento preventivo……………………………………….…93 7.0 Pruebas y resultados……………………………………………….93 7.1 Introducción………………………………………………….93 7.2 Pruebas………………………………………………………93 7.2.1 Pruebas de cableado…………………………….93 7.3 Resultados………………………………………………….94 7.4 Evaluación económica…………………………………………….95 7.5 Planificación del proyecto………………………………………...97 7.6 Conclusiones……………………………………………………….97 7.7 Recomendaciones…………………………………………………98 7.8 Anexo………………………………………………………………………99 7.9 Bibliografía………………………………………………………………….115 8

CAPITULO 1 INTRODUCCIÓN

En este trabajo desarrollaremos un circuito electrónico que nos permita probar de la manera más simple los sensores de barrera de las fotocopiadoras y así facilitar el trabajo del técnico al momento de reparar una fotocopiadora. A lo largo de este trabajo, se explicara todos los pasos a seguir, los diseños realizados y una explicación del porque la existencia de los elementos del circuito , asociándolo

a

una

teoría

complementaria

que

ayudara

a

entender

su

funcionamiento.

9

CAPITULO 2 GENERALIDADES

2.1.- DENOMINACIÓN DEL PROYECTO: Diseño

y fabricación de un probador de sensores de barrera para las

fotocopiadoras konika minolta BH 200, 250, 350.

2.2.-ANTECEDENTES: El probador de sensores esta, basado en mejorar y facilitar el servicio técnico de la empresa, esta será la primera vez que se realizara.

2.3.-PROBLEMA PLANTEADO: En la empresa la Feria del sur se presentan fallas en las fotocopiadoras las cuales son por diferentes motivos como las gomas están gastadas, los ejes están duros, el motor está dañado, la placa se bloqueó o el sensor está mal, para lo cual se necesita un probador de sensores para verificar que este dispositivo se encuentra en buen estado y pasar a verificar los otros componentes que pueden estar fallando.

2.4.- JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA: - Debido a los diferentes problemas con los sensores en las fotocopiadoras es necesario tener una manera de como verificar si estos están en buen estado. - Para demostrar al cliente que el sensor de su fotocopiadora está dañado y necesita cambiarlo. - Para facilitar el trabajo del técnico al momento de detectar fallas. - Para reducir tiempo de trabajo al técnico cuando se presente la falla de sensor.

10

2.5 OBJETIVOS: Realizar el diseño y fabricación de un probador de sensores barrera para fotocopiadoras con el propósito de optimizar los procedimientos de verificación de operatividad y diagnóstico de fallas, de modo que se consiga reducir costos y tiempo en labores de mantenimiento. 2.5.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS: - Elaborar el diseño de la placa de los circuitos electrónicos. - Tener bien en claro el procedimiento para la construcción de placas impresas. - Conocer el funcionamiento de componentes y dispositivos electrónicos a usar. . - Realizar el diseño para que el probador sea portable.

11

CAPITULO 3 MARCO TEORICO 3.1 SENSOR: 3.1.1 DEFINICIÓN: Un sensor es un dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas o químicas, llamadas variables de instrumentación, y transformarlas en variables eléctricas. Las variables de instrumentación pueden ser por ejemplo: temperatura, intensidad lumínica, distancia, aceleración, inclinación, desplazamiento, presión, fuerza, torsión, humedad, movimiento, etc. Una magnitud eléctrica puede ser una resistencia eléctrica (como en una RTD), una capacidad eléctrica (como en un sensor de humedad), una Tensión eléctrica (como en un termopar), una corriente eléctrica (como en un fototransistor), etc. Un sensor se diferencia de un transductor en que el sensor está siempre en contacto con la variable de instrumentación con lo que puede decirse también que es un dispositivo que aprovecha una de sus propiedades con el fin de adaptar la señal que mide para que la pueda interpretar otro dispositivo. Un sensor también puede decirse que es un dispositivo que convierte una forma de energía en otra.

Figura 1 – Sensor 12

3.2 SENSORES FOTOELÉCTRICOS: 3.2.1 DEFINICIÓN: Un sensor fotoeléctrico es un dispositivo electrónico que responde al cambio en la intensidad de la luz. Estos sensores requieren de un componente emisor que genera la luz, y un componente receptor que percibe la luz generada por el emisor. Todos los diferentes modos de censado se basan en este principio de funcionamiento. Están diseñados especialmente para la detección, clasificación y posicionado de objetos; la detección de formas, colores y diferencias de superficie.

Figura 2 – Sensores fotoeléctricos 3.2.2 FUENTES DE LUZ PARA LOS SENSORES FOTOÉLECTRICOS: COLOR

CARACTERISTICAS

INFRARROJO

No visible, son relativamente inmunes a la luz ambiente artificial. Generalmente se utilizan para detección en distancias largas y ambientes con presencia de polvo.

ROJO

Al ser visible es más sencilla la alineación. Puede ser afectado por luz ambiente intensa, y es de uso general en aplicaciones industriales.

VERDE

Al ser visible es más sencilla la alineación. Puede ser afectado por luz ambiente intensa, generalmente se utiliza esta fuente de luz para detección de marcas. Tabla 1 – Fuentes de luz

13

3.3 TIPOS DE SENSORES DE LUZ: 3.3.1 FOTORRESISTOR: Es un componente electrónico cuya resistencia varía en función de la luz. Por ejemplo. El valor de resistencia eléctrica de un LDR es bajo cuando hay luz incidiendo en él (puede descender hasta 50 ohms) y muy alto cuando está a oscuras (varios megaohmios).

Figura 3 – Símbolo del Fotorresistor

Figura 4 – Fotorresistor físico

3.3.2 FOTODIODO: Es un dispositivo que conduce una cantidad de corriente eléctrica proporcional a la cantidad de luz que lo incide (lo ilumina).

Figura 5 – Símbolo del fotodiodo

Figura 6 – Fotodiodo físico

14

3.3.3 FOTOTRANSISTOR: Se

llama fototransistor a

un transistor sensible

a

la

luz,

normalmente

a

los infrarrojos. La luz incide sobre la región de base, generando portadores en ella.

Figura 7 – Fototransistor físico

Figura 8 – Símbolo del Fototransistor

3.3.4 CELULA FOTOÉLECTRICA: Una célula fotoeléctrica, también llamada celda, fotocélula o célula fotovoltaica, es un dispositivo electrónico que permite transformar la energía lumínica (fotones) en energía eléctrica (flujo de electrones libres) mediante el efecto fotoeléctrico, generando energía solar fotovoltaica.

Figura 9 – Símbolo de la célula fotoeléctrica Figura 10 – Célula fotoeléctrica física

15

3.4 USOS DE LOS SENSORES FOTOÉLECTRICOS:

o

3.5 CLASES DE SENSORES FOTOLÉCTRICOS: 3.5.1 SENSOR RÉFLEX: Cuando la luz es reflejada por un reflector especial cuya particularidad es que devuelve la luz en el mismo ángulo.

Figura 11 –Sensor réflex VENTAJAS

DESVENTAJAS

Distancia de detección moderada

Menor alcance de detección

Más económico

Menor margen

16

Fácil instalación

Es

capaz

de

detectar

reflejos

indeseables de objetos

Tabla 2 – Ventajas y desventajas del sensor réflex 3.5.2 SENSOR AUTO RÉFLEX: Cuando el emisor tiene un lente que polariza la luz en un sentido y el receptor otro que la recibe mediante un lente con polarización a 90 ° del primero. Con esto, el control no responde a objetos muy brillosos que pueden reflejar la señal emitida (5m de alcance).

Figura 12 –Sensor auto réflex

VENTAJAS

DESVENTAJAS

No es necesario un reflector

Difícil de aplicar si el fondo está cerca del objeto

Fácil alimentación

Corto alcance

Detección de todo tipo de objetos

Tabla 3 – Ventajas y desventajas del sensor auto réflex

17

3.5.3 SENSORES DE FIBRA ÓPTICA: En este tipo, el emisor y receptor están interconstruídos en una caja que puede estar a varios metros del objeto a censar. Para la detección emplean los cables de fibra óptica por donde circulan los haces de luz emitido y recibido. La mayor ventaja de estos sensores es el pequeño volumen o espacio ocupado en el área de detección.

Figura 13 –Sensor de fibra óptica 3.5.4 SENSORES DE BARRERA: Cuando existe un receptor y un emisor apuntados uno al otro. Tiene este método el más alto rango de detección (hasta unos 60 m). Se usa para detectar ausencia de objetos en pequeñas y largas distancias.

Figura 14 – Sensor de barrera

Figura 15 –Uso del sensor de barrera

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VENTAJAS

DESVENTAJAS

Elevado margen para ambientes contaminados

Más costoso

Largo alcance

No es capaz de detectar objetos transparentes

No se ve afectado por objetos de segunda superficie La alimentación es importante Detección muy precisa

Tabla 4 – Ventajas y desventajas del sensor de barrera 3.6 OPTOINTERRUPTORES: Está formado por dos componentes. Un led emisor de luz infrarroja y un fototransistor sensible a esta luz. Los dos están montados en una pequeña estructura plástica, que les da soporte y permite el paso de la luz infrarroja entre ambos componentes, Diseñada para detectar la presencia de un objeto que se interponga en el camino óptico entre ellos.

Figura 16 – Uso del optointerruptor

19

Figura 17 – Optointerruptor físico

3.7 TIPOS DE OPTOINTERRUPTORES: 3.7.1 REFLEXIVOS:

Figura 18 – optointerruptor reflexivo

3.7.2 RANURADOS:

Figura 19 – Optointerruptor Ranurado

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3.8 COMPONENTES QUE CONFORMAN EL OPTOINTERRUPTOR: 3.8.1 FOTOTRANSISTOR: Los fototransistores combinan en un mismo dispositivo la detección de luz y la ganancia. Su construcción es similar a la de los transistores convencionales, excepto que la superficie superior se expone a la luz a través de una ventana o lente. Se

llama fototransistor a

un transistor sensible

a

la

luz,

normalmente

a

los infrarrojos. La luz incide sobre la región de base, generando portadores en ella. Esta carga de base lleva el transistor al estado de conducción Un fototransistor es, en esencia, lo mismo que un transistor normal, solo que puede trabajar de 2 formas diferentes: Como un transistor normal con la corriente de base Ib (modo común). Como fototransistor, cuando la luz que incide en este elemento hace las veces de corriente de base. Ip (modo de iluminación). Se pueden utilizar las dos en forma simultánea, aunque el fototransistor se utiliza principalmente con el pin de la base sin conectar. Ib = 0 Si se desea aumentar la sensibilidad del transistor, debido a la baja iluminación, se puede incrementar la corriente de base Ib, con ayuda de polarización externa. El circuito equivalente de un fototransistor, es un transistor común con un fotodiodo conectado entre la base y el colector, con el cátodo del fotodiodo conectado al colector del transistor y el ánodo a la base.

21

Figura 20 – Fototransistor físico

Figura 21 – Símbolo del Fototransistor

3.8.1.1 CONECCION: Existen dos maneras de conectar el fototransistor como se ven en las figuras

Figura 22 – Fototransistor conexión 1

Figura 23 – Fototransistor conexión 2

22

3.8.2 LED EMISOR DE LUZ INFRARROJA: Este LED emite un tipo de radiación electromagnética llamada infrarroja, que es invisible para el ojo humano porque su longitud de onda es mayor a la del espectro visible.

Figura 24 - Led infrarrojo

Este LED emite un tipo de radiación electromagnética llamada infrarroja, que no es invisible para el ojo humano porque su longitud de onda es mayor a la del espectro visible.

Figura 25 – Espectro de la luz visible por el hombre

23

Ya que no podremos ver a simple vista si nuestro emisor está funcionando (al polarizarlo), tendremos que comprobarlo utilizando alguna cámara de fotografía o video digital, como la de nuestro celular.

Figura 26 – Visualización del led infrarrojo sin cámara y con cámara

3.8.2.1 CONFIGURACIÓN Y CONEXIÓN: Su conexión es de la misma manera que un diodo led.

Figura 27 - Configuración del led infrarrojo

Figura 28 – Conexión del led infrarrojo

24

3.9 CONEXIÓN DEL OPTOINTERRUPTOR: Existen dos maneras de conectar el optointerruptor 1.

Figura 29 – Conexión del optointerruptor 1 2.

Figura 30 – Conexión del optointeruptor 2 25

4.0 MICROCONTROLADOR PIC: Un micro controlador es un circuito integrado programable, capaz de ejecutar las órdenes grabadas en su memoria. Está compuesto de varios bloques funcionales los cuales cumplen una tarea específica, sus partes o componentes principales son: Memoria ROM: memoria de solo lectura Memoria RAM: memoria de acceso aleatorio Memoria FLASH: Se trata de una memoria no volátil, de bajo consumo, que se puede escribir y borrar. Funciona como una ROM y una RAM pero consume menos y es más pequeña. Líneas de entradas y salidas (I/O) también llamados puertos Lógica de control coordina la interacción entre los demás bloques.

Figura 30 - Microcontrolador PIC.

En la figura 30 se puede observar la estructura interna de un micro controlador, y como se puede apreciar posee un circuito externo de reloj el cual indica al micro la velocidad a la que debe trabajar. Este circuito se le conoce como oscilador o reloj, es muy simple pero de vital importancia para el funcionamiento del sistema. 26

Ya que sin él no podríamos ejecutar las órdenes o líneas de instrucción que se encuentran programadas en el mismo.

4.1 OSCILADORES PARA MICROCONTROLADORES PIC: 4.1.1 OSCILADOR TIPO “XT”: Para frecuencias no mayores de 4 Mhz.: En la imagen siguiente figura se puede observar la configuración del circuito.

Figura 31 –Oscilador XT

La condición básica importante para que este oscilador funcione es que los condensadores C1 y C2 deberán ser iguales. En la tabla anterior se detallan algunos valores de C1 y C2. Nota: Frec.de Osc. = Frecuencia de oscilación

27

4.1.2 RC OSCILADOR CON RESISTENCIA Y CONDENSADOR.

Figura 32 - Oscilador con resistencia y condensador

Según las recomendaciones de Microchip R puede tomar valores entre 5k y 100k, y C superior a 20pF en la figura 32.

4.1.3 OSCILADOR TIPO LP (LOW POWER): Para frecuencias entre 32 y 200 Khz. Este oscilador es igual que el anterior, con la diferencia de que el PIC trabaja de una manera distinta. Este modo está destinado para trabajar con un cristal de menor frecuencia, que, como consecuencia, hará que el PIC consuma menos corriente. 4.1.4 OSCILADOR TIPO "HS":(HIGH SPEED): Para frecuencias comprendidas entre 4 y 20 MHz. Habremos de usar esta configuración cuando usemos cristales mayores de 4 MHz. La conexión es la misma que la de un cristal normal.

28

El microcontrolador como se ha visto anteriormente es un microcomputador, el cual necesita de periféricos de entrada y salida para su correcta utilización. Las entradas dependiendo de su aplicación pueden ser: Sensores, Teclados, Pulsadores switch. Las salidas igualmente dependiendo de la aplicación pueden ser LCD, Leds display, Relés, Computadoras.

4.2 VENTAJAS DE LOS MICROCONTROLADORES: 1. Aumento de servicios y utilidades para el usuario. Aumento de la fiabilidad. 2. Reducción de tamaño en el producto acabado. Mayor flexibilidad 3. Bajo costo económico

29

4.3 MICROCONTROLADOR PIC 16F876: 4.3.1 CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES: -

CPU tipo RISCC de altas prestaciones.

-

Repertorio de 35 instrucciones de una palabra.

-

Todas las instrucciones son de un único ciclo, excepto las de salto, que llevan dos.

-

Velocidad de trabajo de 20 Mhz, con un ciclo de instrucción de 200 ns.

-

Memoria de programa tipo flash de 8K palabras.

-

Memoria de datos de 368 bytes.

-

Memoria EEPROM de datos de 256 bytes.

-

Patillaje compatible con PIC16C73B/74B/76/77.

-

Hasta 14 fuentes de interrupción.

-

Pila por hardware de 8 niveles.

-

Modos de direccionamiento directo, indirecto y relativo.

-

Reset de conexión (POR).

-

Temporización de conexión y temporización de inicio de oscilación.

-

Circuito supervisor (watchdog).

-

Código de protección programable.

-

Tecnología

de

alta

velocidad

y

bajo

consumo

en

la

memoria

CMOS

EEPROM/FLASH. -

Programación in-situ vía serie con dos patillas.

-

Posibilidad de programación in-situ, vía serie, mediante tensión simple de 5 voltios.

-

Acceso para lectura o escritura a la memoria de programa.

-

Gran margen de alimentación entre 2 y 5,5 voltios.

-

Corriente de salida de 25 mA.

30

-

Bajo consumo:



Menor de 2 mA a 5V y 4 Mhz.

 

4.3.2 PRESTACIONES DE PERIFÉRICOS: -Timer0: Temporizador-Contador de 8 bits, con Predivisor también de 8 bits. -Timer1: Temporizador-Contador de 16 bits con Predivisor, que puede trabajar con reloj externo en el modo reposo (sleep). -Timer2: Temporizador-Contador de 8 bits con registro de período de la misma longitud, con Predivisor y Postdivisor. -Dos módulos de Captura y Comparación y uno PWM (modulación por ancho de impulso: La captura es de 16 bits, con resolución máxima de 12,5 ns. La comparación es de 16 bits, con resolución máxima de 200 ns. El bloque PWM tiene una resolución máxima de 10 bits. -

Convertidor multicanal analógico digital de 10 bits.

-Puerto serie síncrono (SSP), con modo Maestro (SPI) e I2C (maestro/servidor). -Transmisor Receptor Universal Síncrono Asíncrono (USART/SCI) con detección de 9 bits y de dirección. -Circuito de detección de BROWN-OUT (bajada de tensión).

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PRESTACIONES

PIC16F876

Frecuencia de trabajo

Continua20Mhz.

Borrados y retardos

POR, BOR (PWRT, OST)

Memoria de programa tipo 8K flash (palabras de 14 bits) Memoria de datos (bytes)

368

Memoria de datos EEPROM

256

Interrupciones

13

Puertos de entrada salida

PUERTOS A, B, C

Temporizadores

3

Módulos Captura/Comparación/PWM

2

Comunicaciones serie

MSSP USART

Módulo CAD de 10 bits

5 canales

Repertorio de instrucciones

35

y

Tabla 5 – Prestaciones periféricas del pic 16f876

32

Figura 33 – Diagrama interno del PIC 16f876 4.3.3 PATILLAJE:

Figura 34 – Patillaje del PIC 16f876

33

Nombre de la

Nº

Nº

Tipo Familia

patilla

Descripción

DIP SOIC I/O/P Entrada

OSC1/CLKIN

9

9

I

de

cristal

ST/CMOS oscilador/entrada

reloj

externo. Salida del oscilador. Esta patilla

saca

¼

de

la

frecuencia de reloj de la OSC2/CLKOUT

10

10

O

patilla OSC1, e indica la duración

del

ciclo

de

instrucción. Entrada de reset por nivel bajo, entrada de tensión -MCLR/Vpp/ THV

1

1

I/P

ST

de programación o alta tensión

de

prueba

de

control. El puerto A es un puerto bidireccional RA0 puede ser, también, RA0/AN0

2

2

I/O

TTL la entrada analógica 0. RA1 puede ser, también,

RA1/AN1

3

3

I/O

TTL la entrada analógica 1. RA2 puede ser la entrada analógica 2 o la tensión

RA2/AN2/VREF-

4

4

I/O

TTL negativa

de

referencia

analógica. RA3/AN3/VREF+

5

5

I/O

TTL

RA3 puede serla entrada

34

analógica 3 o la tensión positiva

de

referencia

analógica. RA4 puede ser, también, la entrada de reloj del RA4/T0CKI

6

6

I/O

ST Temporizador 0. La salida es en drenador abierto. RA5 puede ser, también, la entrada analógica 4 o la

RA5/-SS/AN4

7

7

I/O

TTL selección de servidor para el puerto serie síncrono.

El puerto B es bidireccional y puede programarse la conexión interna de resistencias a +Vcc RB0 puede ser, también, RB0/INT

21

21

I/O

TTL/ST la interrupción externa.

RB1

22

22

I/O

TTL

RB2

23

23

I/O

TTL RB3 puede ser, también,

RB3/PGM

24

24

I/O

TTL

la

entrada

de

programación. Patilla RB4

25

25

I/O

de

cambio

de

TTL interrupción activa. Patilla

RB5

26

26

I/O

de

cambio

de

TTL interrupción activa.

RB6/PGC

27

27

I/O

TTL/ST

Cambio

de

activa

o

interrupción reloj

para

programación en serie.

35

Cambio RB7/PGD

28

28

I/O

TTL/ST

activa

de o

interrupción dato

para

programación en serie. El puerto C es un puerto bidireccional RC0 puede ser, también, la salida de oscilación del RC0/T1OSO/T1CKI

11

11

I/O

ST Timer1 o la entrada de reloj del Timer1. RC1 puede ser, también, la entrada de oscilación del Timer1, la entrada de

RC1/T1OSI/CCP2

12

12

I/O

ST Captura2,

salida

de

Comparación2 o salida de PWM2. RC2 puede ser, también, la entrada de Captura1, RC2/CCP1

13

13

I/O

ST salida de Comparación1 o salida de PWM1. RC3 puede ser, también, entrada de reloj síncrono

RC3/SCK/SCL

14

14

I/O

ST serie o salida del bloque SPI en modo I2C. RC4 puede ser, también, el dato de entrada en

RC4/SDI/SDA

15

15

I/O

ST

modo SPI o el dato de entada salida en modo I2C.

36

RC5 puede ser, también, RC5/SDO

16

16

I/O

ST

el dato de salida en modo SPI. RC6 puede ser también, el

RC6/TX/CK

17

17

I/O

ST reloj de la USART. RC7 puede ser, también,

RC7/RX/DT

18

18

I/O

ST el dato de la USART. Conexión

Vss

8,19

8,19

P

-

circuitos

de

0V

para

lógicos

y

entradas/salidas. Alimentación positiva para VDD

20

I = Entrada;

O = Salida;

- = No utilizado;

20

P

-

I/O = Entrada o salida;

TTL = Entrada de ese tipo;

lógica y entradas/salidas. P = Alimentación ST = Entrada tipo Trigger de

Schmitt TABLA 6 : DESCRIPCIÓN DEL PATILLAJE DEL PIC16F876

4.3.4 ORGANIZACIÓN DE LA MEMORIA: Existen tres bloques de memoria: la Memoria de Programa, la Memoria de Datos y la EEPROM de datos. Las dos primeras poseen buses separados, lo que permite el acceso simultáneo. El PIC16F876 tiene un Contador de Programa (PC) de 13 bits, capaz de direccionar una memoria de 8K palabras, siendo cada palabra de una longitud de 14 bits.

37

El vector de reset se encuentra en la dirección 0000h, queriendo esto decir que tras un reset al dispositivo el PC se cargará con esa cantidad. El vector de la interrupción se encuentra situado en la dirección 0004h. En la figura 35 se representa esquemáticamente el mapa de memoria del chip.

Mapa de Memoria de Programa y Pila.

Figura 35 –Mapa de memoria La Memoria de Datos se fracciona en cuatro bancos: banco 0, banco 1, banco 2 y banco 3.

38

Cada banco puede seleccionarse con los bits RP0 y RP1 del Registro de Funciones Especiales (SFR). RP1:RP0

Banco

00

0

01

1

10

2

11

3

Tabla 7 – Banco de datos Cada banco tiene una extensión de 128 bytes (7Fh). Las posiciones más bajas de cada banco se reservan para el registro SFR. Tanto SFR como el GPR (Registro de Propósito General) se implementan como una RAM estática. Los registros que son muy utilizados dentro del SFR, se duplican en otros bancos para evitar los continuos cambios de éstos en los programas.

39

4.4 LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN: El microcontrolador ejecuta el programa cargado en la memoria Flash. Esto se denomina el código ejecutable y está compuesto por una serie de ceros y unos, aparentemente

sin

significado.

Dependiendo

de

la

arquitectura

del

microcontrolador, el código binario está compuesto por palabras de 12, 14 o 16 bits de ancho. Cada palabra se interpreta por la CPU como una instrucción a ser ejecutada durante el funcionamiento del microcontrolador. Todas las instrucciones que el microcontrolador puede reconocer y ejecutar se les denominan colectivamente Conjunto de instrucciones. Como es más fácil trabajar con el sistema de numeración hexadecimal, el código ejecutable se representa con frecuencia como una serie de los números hexadecimales denominada código Hex. En los microcontroladores PIC con las palabras de programa de 14 bits de anchura, el conjunto de instrucciones tiene 35 instrucciones diferentes.

Figura 36 – Programación de microcontrolador

40

4.5 TIPOS DE LENGUAJE PARA PROGRAMAR: 4.5.1 LENGUAJE ENSAMBLADOR: Como el proceso de escribir un código ejecutable era considerablemente arduo, en consecuencia fue creado el primer lenguaje de programación denominado ensamblador (ASM). Siguiendo la sintaxis básica del ensamblador, era más fácil escribir y comprender el código. Las instrucciones en ensamblador consisten en las abreviaturas con significado y a cada instrucción corresponde una localidad de memoria.

Un

programa

denominado

ensamblador

compila

(traduce)

las

instrucciones del lenguaje ensamblador a código máquina (código binario). Este programa compila instrucción a instrucción sin optimización. Como permite controlar en detalle todos los procesos puestos en marcha dentro del chip, este lenguaje de programación todavía sigue siendo popular.

Figura 37 – Lenguaje ensamblador

41

4.5.1.1 DESVENTAJAS: A pesar de todos los lados buenos, el lenguaje ensamblador tiene algunas desventajas: -

Incluso una sola operación en el programa escrito en ensamblador consiste en muchas instrucciones, haciéndolo muy largo y difícil de manejar.

-

Cada tipo de microcontrolador tiene su propio conjunto de instrucciones que un programador tiene que conocer para escribir un programa

-

Un programador tiene que conocer el hardware del microcontrolador para escribir un programa Programa escrito en C (El mismo programa compilado al código ensamblador):

Figura 38 – Desventaja del lenguaje ensamblador en comparación al lenguaje “C”

Los lenguajes de programación de alto nivel (Basic, Pascal, C etc.) fueron creados con el propósito de superar las desventajas del ensamblador. 42

En lenguajes de programación de alto nivel varias instrucciones en ensamblador se sustituyen por una sentencia. El programador ya no tiene que conocer el conjunto de instrucciones o características del hardware del microcontrolador utilizado. Ya no es posible conocer exactamente cómo se ejecuta cada sentencia, de todas formas ya no importa. Aunque siempre se puede insertar en el programa una secuencia escrita en ensamblador. Si alguna vez ha escrito un programa para un microcontrolador PIC en lenguaje ensamblador, probablemente sepa que la arquitectura RISC carece de algunas instrucciones. Por ejemplo, no hay instrucción apropiada para multiplicar dos números. Por supuesto, para cada problema hay una solución y éste no es una excepción gracias a la aritmética que permite realizar las operaciones complejas al descomponerlas en un gran número operaciones más simples. En este caso, la multiplicación se puede sustituir con facilidad por adición sucesiva (a x b = a + a + a + ... + a). Ya estamos en el comienzo de una historia muy larga... No hay que preocuparse al utilizar uno de estos lenguajes de programación de alto nivel como es “C”, porque el compilador encontrará automáticamente la solución a éste problema y otros similares. Para multiplicar los números a y b, basta con escribir a*b.

43

4.5.2 LENGUAJE “C”: El lenguaje C dispone de todas las ventajas de un lenguaje de programación de alto nivel (anteriormente descritas) y le permite realizar algunas operaciones tanto sobre los bytes como sobre los bits (operaciones lógicas, desplazamiento etc.). Las características de C pueden ser muy útiles al programar los microcontroladores. Además, C está estandarizado (el estándar ANSI), es muy portable, así que el mismo código se puede utilizar muchas veces en diferentes proyectos. Lo que lo hace accesible para cualquiera que conozca este lenguaje sin reparar en el propósito de uso del microcontrolador. C es un lenguaje compilado, lo que significa que los archivos fuentes que contienen el código C se traducen a lenguaje máquina por el compilador. Todas estas características hicieron al C uno de los lenguajes de programación más populares.

Figura 39 – Lenguaje C

44

4.5.2.1 VENTAJAS: -

Es un lenguaje de alto nivel más cercano a la máquina.

-

Puedes construir rutinas matemáticas fácilmente.

-

Puede ser de ayuda al combinarlo con Ensamblador sobre todo en la gama alta.

-

Se pueden crear macros con este lenguaje, para después simplificar el código en diferentes desarrollos.

-

Es aceptado por la empresa fabricante Microchip, incluso ellos tienen algunos compiladores C. 4.5.2.2 DESVENTAJAS:

-

Los programas al compilarlos pueden resultar un poco extensos y pesados por ello debe tenerse en cuenta la capacidad de memoria de programa del PIC a utilizar.

-

Con este lenguaje tampoco se puede controlar del todo los tiempos y los registros bit a bit.

45

4.6 COMPILADOR PARA MICROCONTROLADORES PIC: Un compilador convierte

el lenguaje de alto nivel a instrucciones en código

máquina. 4.6.1 COMPILADOR CCS C 4.6.1.1 INTRODUCCIÓN -

Es un compilador para el lenguaje C

-

Dispone de una amplia librería de

funciones predefinidas, comandos de

procesados y ejemplos -

Suministra los controladores driver para

diversos dispositivos como LCD,

convertidores AD, relojes en tiempo real, etc... -

Los programas son editados y copilados en el entorno PC.

Figura 40 – Compilador

46

4.6.1.2 ENTORNO DE TRABAJO: El entorno de trabajo en CCW en PCW Y PCWH permite compilar y también suministrar una gran variedad de herramientas auxiliares en la figura 41 se muestra los distintos elementos básicos del entorno de trabajo. Existen dos formas de iniciar una sesión: abriendo un fichero de código fuente o creando un proyecto.

Figura 41 - Entorno de trabajo

Para abrir un fichero fuente directamente se realiza una pulsación sobre el icono para el manejo de ficheros como se ve en la figura 42 y aparece un menú donde podemos crear, guardar o cerrar ficheros. Con el comando NEW podemos crear un fichero fuente, un proyecto, un fichero RTF o un fichero de diagrama de flujo.

47

Figura 42 - Los menús para el manejo de ficheros Con la opción NEW SOURSE FILE, el programa pide el nombre del nuevo fichero y crea una nueva ventana en blanco donde podemos a empezar a escribir. Figura 43.

Figura 43 - Fichero fuente nuevo

Si se ejecuta el comando PROJECT WIZARD, tras pedir el nombre del nuevo proyecto aparecerá la ventana de configuración con dos pestañas, una para configurar las distintas opciones que se muestran en la barra de la izquierda figura 44 y otra donde se muestra el código resultante de la configuración figura 45. Recorriendo las distintas opciones (General, Comunications,etc…) se llega a obtener el código configuración deseado figura 46

tras lo cual ya podemos

empezar a escribir el resto del código del programa

48

Debemos observar cómo se incluye un fichero de cabecera *.h donde se encuentra la configuración del dispositivo.

Figura 44 – Ventana de las configuración de las opciones

Figura 45 – Ventana de configuración del código resultante

49

Figura 46 - El código después de una configuración

50

4.7 ESTRUCTURA DE UN PROGRAMA EN C CON EL COMPILADOR CCS C: 4.7.1 INTRODUCCIÓN: Para escribir un programa en C con el CCS C se deben tener en cuenta una serie de elementos básicos de su estructura. -

Directivas de procesado: Controlan la conversión del programa a código maquina por parte del compilador.

-

Programas o funciones: Conjunto de instrucciones. Puede haber uno o varios; en cualquier

caso siempre debe haber

uno definido como principal mediante la

inclusión de la llamada main (). -

Instrucciones: Indica cómo debe comportarse el PIC en todo momento.

-

Comentarios: Permiten describir lo que significa cada línea del programa.

Figura 47 - Estructura de un programa

51

4.7.2 TIPOS DE DATOS:

Tabla 8 – Tipos de datos 4.7.3 VARIABLES: Las variables se utilizan para nombrar posiciones de memoria RAM -

Se deben declarar antes de utilizarlas indicando : tipo_de_datos nombre; Ejemplo: int a;

-

El valor inicial es opcional y podemos definir varias variables por línea separándolas con el signo ,

float a=1.1,b;

-

No debemos olvidar terminar la línea con el signo

-

Para almacenar un dato en una variable una vez definida, usamos el signo =

52

Ejemplo: 1. float temperatura; //definición de la variable 2. char letra; //definición de la variable 3. temperatura=35.3; //asignación de valor 4. letra=„d‟; //asignación de valor

4.7.4 OPERADORES

Ejemplo: int a=2,b=5,c; a++; //a=3; b=b*a+1; //b=16; c=a+b+b%a; //c=20; Asignación de Multiplicación: x*=y ; // Es lo mismo que x=x*y; Asignación de División: x/=y ; // Es lo mismo que x=x/y;

53

4.7.5 FUNCIONES: Son bloques de sentencias. Todas las sentencias se deben enmarcar dentro de las funciones. -

Una función puede ser invocada desde una sentencia de otra función

-

Una función puede devolver un valor a la sentencia que la ha llamado

-

La función además de devolver un valor puede recibir parámetros o argumentos. 4.8 MODULO LCD: 4.8.1 INTRODUCCIÓN: La pantalla de cristal líquido o LCD (Liquid Crystal Display) es un dispositivo Controlado de visualización grafico para la presentación de caracteres, símbolos o incluso dibujos (en algunos modelos), es este caso dispone de 2 filas de 16 caracteres cada una y cada carácter dispone de una matriz de 5x7 puntos (pixeles), aunque los hay de otro número de filas y caracteres. Este dispositivo está gobernado internamente por un microcontrolador y regula todos los parámetros de presentación, este modelo es el más comúnmente usado y esta información se basará en el manejo de este u otro LCD compatible

Figura 48 – Modulo LCD

54

4.8.2 CARACTERISTICAS PRINCIPALES: -Pantalla de caracteres ASCII, además de los caracteres Kanji y griegos. -Desplazamiento de los caracteres hacia la izquierda o la derecha. -Proporciona la dirección de la posición absoluta o relativa del carácter. -Memoria de 40 caracteres por línea de pantalla. -Movimiento del cursor y cambio de su aspecto. -Permite que el usuario pueda programar 8 caracteres. -Conexión a un procesador usando un interfaz de 4 u 8 bits 4.8.3 FUNCIONAMIENTO: Para comunicarse con la pantalla LCD podemos hacerlo por medio de sus pines de entrada de dos maneras posibles, con bus de 4 bits o con bus de 8 bits. En la siguiente figura vemos las dos maneras posibles de conexionar el LCD con un PIC. Diagrama para modo de 4 bits. Las conexiones para el modo de 4 bits en un PIC16F88 se muestran a continuación. Se utilizan los primeros 4 bits del puerto A (RA0-RA3) como bus de datos. RB0 como señal de habilitación (E) y RB1 como señal de selección de registro (RS).

55

Figura 49 - Conexionado con bus de 4 bits

Diagrama para modo de 8 bits. Las conexiones para el modo de 8 bits son algo más complicadas, ya que requerimos las 8 líneas de datos activas. En este caso utilizaremos los 8 bits del puerto B, aunque se puede usar cualquier combinación de pines con nuestra librería. RA0 ahora funciona como señal de selección de registro (RS) y RA1 como señal de habilitación (E).

56

Figura 50 - Conexionado con bus de 8 bit

4.8.4 CONTROLAR CONTRASTE EN EL LCD:

Figura 51 – Conexión del LCD para controlar el contraste

Como puede apreciarse el control de contraste se realiza al dividir la alimentación de 5V con una resistencia variable de 5k ,10K.

57

4.8.5 DESCRIPCIÓN DE SUS PINES:

Figura 52 – Pines del LCD PIN Nº

SIMBOLO

DESCRIPCIÓN

1

Vss

Tierra de alimentación GND

2

Vdd

Alimentación de +5V CC

3

Vo

Contraste del cristal líquido. ( 0 a +5V ) Selección del registro de control/registro de datos:

4

RS

RS=0 Selección registro de control RS=1 Selección registro de datos Señal de lectura/escritura:

5

R/W

R/W=0 Escritura (Write) R/W=1 Lectura (Read) Habilitación del módulo:

6

E

E=0 Módulo desconectado E=1 Módulo conectado

7-14

D0-D7

Bus de datos bidireccional.

Tabla 9 – Descripción de los pines del LCD

58

4.9 FUNCIONES DEFINIDAS EN LENGUAJE C PARA LCD: LCD_INIT(); Es la primera función debe ser llamada Borra el LCD

y lo configura

en el formato de 4 bits , con dos líneas y con

caracteres de 5 x 8 puntos, en modo encendido, cursor apagado y sin parpadeo Configura el LCD con un autoincremento del puntero de direcciones y sin desplazamiento del Display real. LCD_GOTOXY(BYTE X,BYTE Y); Indica la posición de acceso al LCD. -

(1,1) indica la primera posición de la primera línea

-

(1,2)indica la primera posición y segunda fila LCD_GETC (BYTE X,BYTE Y); Leer el carácter de la posición (x, y). LCD_PUTC (CHAR S); S es una variable de tipo char. Esta función escribe en la posición correspondiente .Además se indica.

-

\f se limpia el LCD.

-

\n el cursor va a la posición (1,2).

-

\b el cursor retrocede una posición.

El compilador C ofrece una función más versátil para trabajar con el LCD. Printf (string)

59

Printf (string, values…..) Printf (fname, string, values…) String es una cadena o un array de caracteres, valúes es una línea de variables separadas por comas y fname es un función. El formato es %nt donde n es opcional y puede ser: 1. 1-9: para especificar el número de caracteres 2. 01-09: para indicar la cantidad de ceros ala izquierda. 3. 1.1-9.9: para coma flotante Donde” t” puede indicar: c

carácter

s

cadena o carácter

u

entero sin signo

d

entero con signo

Lu

entero largo sin signo

Ld

entero largo con signo

x

entero hexadecimal (minúsculas)

X

entero hexadecimal (mayúsculas)

Lx

entero largo hexadecimal (minúsculas)

Lx

entero largo hexadecimal (mayúsculas)

f

flotante con truncado

e

flotante con redondeo

60

w

entero sin signo con decimales insertados. La primera cifra indica el total y la segunda cifra indica el número de decimales Los formatos más usados son los siguientes FORMATO

VALOR= 0X12

VALOR=0XFE

%03U

018

254

%u

18

254

%2u

18

*

%5

18

254

%d

18

-2

%x

12

fe

%X

12

FE

%4X

0012

00FF

%3.1w

1.8

25.4

Tabla 10 – Formatos mas usados El driver LCD.C está pensado en trabajar con el PORTD O EL PORTB por defecto a menos que le indiquemos lo contrario mediante:

61

#define use_portb_lcdTRUE, //

D0

ENABLE

//

D1

rs

//

D2

rw

//

D4

d4

//

D5

d5

//

D6

d6

//

D7

d7

// LCD pins D0-D3 are not used //

#define use_portb_lcd TRUE

Se puede trabajar con otros puertos modificando el fichero LCD.C.

62

5.0 INVERSOR SCHMITT TRIGGER: 5.0.1 INTRODUCCIÓN: Algunos sensores no proporcionan señales digitales puras y es necesario conformar dichas señales antes de aplicarlas al microcontrolador, como en el ejemplo que se muestra en la Figura 53.

Figura 53 - Señales de entrada y salida de un circuito Trigger Schmitt

Una forma sencilla de conformar una señal en digital es mediante puertas Trigger Schmitt, como las que tiene el circuito integrado 74LS14. Este dispositivo contiene seis inversores Trigger Schmitt encapsulados.

PARAMETRO +TV

−TV

V

MINIMO

TIPICO

5.0 10 15 5.0

2.2 4.6 6.8 0.9

2.9 5.9 8.8 1.9

MAXIM O 3.6 7.1 10.8 2.8

10 15

2.5 4.0

3.9 5.8

5.2 7.4

DD

Tabla 11 – Parámetros En esta tabla observamos los Valores de V para el 74LS14 (todos los valores en volteos) Estos circuitos son de gran utilidad cuando se desea controlar un circuito digital con señales que no lo son o señales digitales con una señal de ruido sumada.

63

5.1 REGULADORES INTEGRADOS DE VOLTAJE: 5.1.1 ITRODUCCIÓN: Todo dispositivo electrónico, desde una supercomputadora hasta un simple circuito electrónico,

debe

necesariamente

poseer

una

parte

esencial

para

su

funcionamiento. Nos referimos a la fuente de alimentación. En efecto, diseñada y realizada de mil formas distintas, siempre se encuentra presente en todo equipo electrónico cualquiera sea su uso o complejidad. Es por esto que a la hora de realizar cualquier circuito electrónico práctico, el diseñador debe necesariamente realizar una fuente de alimentación acorde a las necesidades del circuito. La mayoría de las veces se le exigía a ésta que mantuviera la tensión de salida constante para cualquier condición de uso (léase distintas corrientes de salida y distintas tensiones de entrada). En muchas ocasiones diseñar tal fuente resultaba una tarea bastante difícil y tediosa. Se debían asumir compromisos que relacionaban la complejidad del diseño con la estabilidad del mismo. Así, por ejemplo, una pequeña fuente que requería pocos componentes presentaba una regulación pésima, mientras que una que ofrecía una buena estabilidad, precisaba una cantidad faraónica de componentes y, por consiguiente, aumentaba el tiempo y el costo del diseño. Afortunadamente las empresas diseñadoras de componentes han puesto fin a esta peripecias, presentando, hace ya algunos años, los reguladores integrados. Estos dispositivos de gran utilidad aúnan todas las ventajas de una completa fuente de alimentación en un solo encapsulado reduciendo el problema de un buen diseño a unos pocos componentes. Veamos, ahora, un poco más en profundidad de qué se trata esto.

64

5.1.2 REGULADORES FIJOS: En la mayoría de las aplicaciones se requiere una tensión fija y estable de un determinado valor. La línea de reguladores ideales para este tipo de necesidades es la conocida como LM78XX. Las primeras letras y dos números corresponden a la denominación, mientras que las dos últimas XX deben ser reemplazados por la tensión de salida requerida. Las tensiones disponibles de observan en la siguiente tabla 12:

Tabla 11 – Tensiones de salida Cada uno de estos dispositivos posee sólo tres terminales, uno corresponde a la entrada de tensión no regulada, otro es la salida regulada y el restante es la masa, común a ambos. En cuanto al encapsulado, conviene aclarar que, si bien están disponibles en varios tipos, generalmente se los suele encontrar en el encapsulado del tipo TO-220, correspondiente a una corriente de salida de 1 Amper. Resumiendo, y para comprender completamente la simplicidad de una fuente de alimentación de este tipo, sólo basta observar el diseño de la siguiente figura 54.

Figura 54 - Conexión

65

Como se observa, sólo fueron agregados dos capacitores al circuito integrado. Explicaremos la función de cada uno de ellos. C1, que se halla a la entrada del regulador, filtra la tensión de posibles transitorios y picos indeseables, mientras que C2, que se encuentra a la salida, disminuye la tensión de rizado de salida, a la vez que evita oscilaciones. En cuanto a la tensión de entrada, se puede ver que es de un rango muy amplio. Por ejemplo, si el regulador elegido es uno de 12 voltios (LM7812), la tensión de entrada podrá ser de entre 15 y 39 voltios. 5.1.3

CARACTERÍSTICAS

DE

LAS

FUENTES

CON

REGULADORES

INTEGRADOS: -

la regulación de línea, que es un parámetro que establece cuánto varía la tensión de salida frente a variaciones en la tensión de entrada. Es posible comprobar que para un cambio de 20 voltios a la entrada se produce una variación de sólo 4 milésimas de voltio a la salida, con lo cual, podemos suponerla inmune a los cambios de tensión de entrada.

-

La regulación de carga, que indica cuánto varía la tensión de salida cuando la corriente varía de un mínimo al máximo. Nuevamente los resultados obtenidos son excelentes: para una variación de corriente de 1,5 amperes, la tensión de salida solamente se modifica en 10 milésimas de voltio. 5.1.4 CORRIENTE QUE ESTE TIPO DE DISPOSITIVO ES CAPAZ DE ENTREGAR: Para un LM7805 ésta adopta un valor de 2 amperios. Si, en cambio, se trata de un LM7808 a un 7815 ésta es de 1,5A, mientras para reguladores de tensión superiores la corriente es de 1,2A.

66

Es importante aclarar que estos valores son válidos cuando se utiliza un disipador adecuado y cuando la tensión de entrada no es superior en más 15 voltios con respecto a la de salida. Es decir que Vent-Vsal (n_menus-1)) { item = 0; } switch (item) {

//Si la variable supera el número de...

//Funciones la inicializa //Se evalúa la expresión

case 0:

//Constante

//sentencia lcd_gotoxy(1,1);

//Indica la posición del lcd

printf(lcd_putc, "SENSOR BH 200");//Escribe en el lcd

break;

//Ejecuta el case

case 1: //Constante //sentencia 83

printf(lcd_putc, "SENSOR BH 250"); //Escribe en el lcd lcd_gotoxy(1,1); break;

//Indica la posición del lcd //Ejecuta el case

case 2:

//Constante

//sentencia printf(lcd_putc, "SENSOR BH 350");//Escribe en el lcd lcd_gotoxy(1,1); break;

//Indica la posición del lcd //Ejecuta el case o se sale del switch

}

if (input(PIN_A1) == 1)

//Si se pulsa el botón de selección

{ delay_ms(200); run_func(item);}

//Se llama a la función correspondiente

if (input(PIN_c7) == 1)

//Condición si el pinc7 es 1 se ejecuta

{ lcd_gotoxy(1,2); printf(lcd_putc, "

//Indica la posición del lcd SENSOR OFF ");//Escribe en el lcd

delay_ms(200); } else

//Si el pin c7 es o se ejecuta

{ lcd_gotoxy(1,2); printf(lcd_putc, "

//Indica la posición del lcd SENSOR ON ");//Escribe en el lcd

delay_ms(200); } } }

84

5.7.2 DIAGRAMA DE FLUJO:

85

5.8 ELABORACIÓN DEL MALETÍN: Usaremos un maletín para poner el circuito y volverlo portable (figura 84.85).

Figura – 84 Maletín

Figura - 85 Maletín abierto

86

Usaremos MDF para realizar la cubierta por donde se mostrara el LCD y podrá conectarse el sensor Para lo cual el diseño es el siguiente (figura 86).

4 mm 1.5 cm 4 cm 28 cm

8.5 cm

36 cm

Figura 86 – Diseño para el MDF Resultando de la siguiente manera (figura 87).

Figura 87 – MDF cortado

87

Ahora se procederá a montar todos los componentes (figura 88).

Figura 88 – Montaje de los componentes

88

5.9 MANUAL DE USUARIO: 1. Interruptor de encendido/apagado. 2. Botón de selección de modelo de fotocopiadora. 3. Botón de selección de fotocopiadora. 4. Led indicador de modelo de fotocopiadora (BH350). 5. Led indicador de modelo de fotocopiadora (BH250). 6. Led indicador de modelo de fotocopiadora (BH200). 7. Conector para los sensores. 8. Pantalla LCD para visualizar el estado del sensor.

Figura 89 – Montaje de los componentes

89

1. Encender el probador de sensores con el interruptor (figura 89,90).

Figura 89 – Probador apagado

Figura 90 – Probador encendido

2. Seleccionar el modelo de la fotocopiadora con el botón 2.Se visualizara en la pantalla lcd.(figura 91,92,93,94).

Figura 91 - Presionando el botón 2

Figura 92 – Visualizando el modelo de fotocopiadora Bizhub 350

Figura 93 – Bizhub 200

Figura 94 – Bizhub 250

90

3. Confirmar u elegir el modelo de fotocopiadora con el botón 3 (figura 95).Se encenderá el led del modelo de la fotocopiadora que se eligió (figura 96,97,98).

Figura 95 – Presionando el botón 3

Figura 96 – Led de BH 200 ON

Figura 97 – Led de BH 250 ON

Figura 98- Led de BH 350 ON

4. Conectar el sensor, con el actuador bloquear la señal del emisor al receptor para verificar el estado del sensor (figura 99).

Figura 99 –Conectando el sensor

91

5. Se visualizara en el LCD el estado del sensor una vez este cambie de off a on (figura 100,101). 6. El sensor estaría en perfectas condiciones, caso contrario estaría dañado.

Figura 100 - sensor obstruido

Figura 101 – Sensor sin obstruir

El probador será de total facilidad para que el técnico pueda llevarlo ande el cliente y ser usado con mucha facilidad (figura 102,103).

Figura 102 – Probador siendo trasladado

Figura 103 – Probador abierto

92

6.0 MANUAL DE MANTENIMIENTO: Las operaciones de mantenimiento y/o reparación del circuito probador de sensores deben ser ejecutadas por personal especializado. 6.1 PRECAUCIONES DE SEGURIDAD: Es esencial que las personas encargadas del mantenimiento y reparación tomen en cuenta las medidas de seguridad, a fin de reducir riesgos. 6.2 MANTENIMIENTO PREVENTIVO: Con el objeto de mantener el circuito electrónico en buenas condiciones, se vale del mantenimiento preventivo, el cual provee los medios para la conservación de sus elementos físicos, con una máxima eficiencia, seguridad y economía. Se le cambiaran las baterías al circuito cada mes para evitar deficiencias en la rutina de trabajo.

7.0 PRUEBAS Y RESULTADOS: 7.1 INTRODUCCIÓN: En el presente capitulo se hace la descripción de las pruebas de todos los elementos que componen el circuito electrónico, con la finalidad de verificar que se cumplan los objetivos perseguidos en el desarrollo del presente proyecto. 7.2 PRUEBAS: A continuación se describe las pruebas realizadas antes de poner en funcionamiento el probador de sensores. 7.2.1 PRUEBAS DE CABLEADO: Estas pruebas se realizan a cada dispositivo de control independiente.

93

Prueba de cableado de la tarjeta electrónica: Antes de ser construida la tarjeta electrónica, se realiza el circuito en un protoboard para verificar sus conexiones de funcionamiento, y distribución de pines tanto del PIC con el LCD (pantalla de cristal líquido). Una vez que la tarjeta esta lista con todos sus elementos electrónicos fijados, se utiliza un multímetro para comprobar la continuidad entre el Microprocesador y el LCD, los pulsadores y los leds, así mismo entre el sensor y el 74ls14. Pruebas de alimentación de voltaje a la tarjeta electrónica Mediante esta prueba se verificara el voltaje que envía el regulador sea el correcto y que les está llegando tano al Microprocesador, LCD, 74ls14, al sensor es el correcto solo 5V. 7.3 RESULTADOS: Los resultados del sistema del probador de sensores, son obtenidos una vez que se realizó las pruebas de funcionamiento, los mismos que se detallan a continuación: -

Los elementos de control y visualización utilizados para la construcción del probador de sensores, son los más recomendados ya que permiten un buen funcionamiento.

-

El probador de sensores está construido para ser una herramienta de vital importancia para el técnico, con la cual facilitara su trabajo en la detección de fallas de las fotocopiadoras.

94

7.4 EVALUACIÓN ECONÓMICA:

ITEM

DESCRIPCION

UNIDAD

Microcontrolador 1

CANTIDAD

PRECIO

PRECIO

UNITARIO

TOTAL

Pza.

1

S/ 15.00

S/ 15.00

Diodo led 5 mm

Pza.

3

S/ 0.50

S/ 1.50

Batería duracell

Pza.

1

S/ 10.00

S/ 10.00

pic 16f876

2

3

de 9 v Baquelita 20 x20

cm

1

S/ 5.00

S/ 5.00

Ácido férrico

Litro

½L

S/ 5.00

S/ 5.00

Estaño

m

3m

S/ 1.00

S/ 3.00

Display LCD

Pza.

1

S/ 15.00

S/ 15.00

Circuito integrado

Pza.

1

S/ 1.00

S/ 1.00

Regulador lm7805 Pza.

1

S/1.00

S/ 1.00

4

5

6

7

8

74LS14

9

95

Condensador de 10

Pza.

1

S/ 0.50

S/ 0.50

Pza.

1

S/ 0.50

S/ 0.50

Papel cuche

Pza.

1

S/ 0.50

S/ 0.50

Resistencias de ¼

Pza.

10

S/ 0.05

S/0.50

1uf Condensador de

11

33uf

12

13

batió

14

MDF 50cm x 50cm Pza.

1

S/ 5.00

S/ 5.00

Lija fina de 10cm x Pza. 10cm

1

S/ 2.00

S/ 2.00

16

Pulsadores NO

Pza.

2

S/ 2.00

S/ 4.00

17

Interruptor

Pza.

1

S/1.50

S/1.50

18

Maletín

Pza.

1

S/ 10.00

S/ 10.00

15

TOTAL

S/ 81.00

96

7.5 PLACNIFICACIÓN DEL PROYECTO:

7.6 CONCLUSIONES: La presente sección detalla las conclusiones a la que se ha llegado luego de haber construido el probador de sensores. -

Se diseñó el circuito electrónico en PCB Wizard en correcto orden y se transfirió a la placa de baquelita exitosamente.

-

Se identificó el funcionamiento de los componentes electrónicos adecuados para elaborar el circuito electrónico.

-

Se instaló el probador de sensores un una maletín para que de esta manera se pueda trasladar con el técnico a diferentes servicios.

-

Se determinó que el probador de sensores facilita el trabajo del técnico, disminuyendo el tiempo de detección de fallas.

97

-

La elaboración del probador de sensores ayuda a que el cliente no desconfié del técnico, proporcionando su total confianza.

7.7 RECOMENDACIONES: -

La elaboración del circuito electrónico en PCW wizard debe ser lo más ordenado.

-

Al momento de grabar el PIC, verifique que el grabador este configurado para la cantidad de pines de su microcontrolador.

-

Probar el circuito en protoboard para evitar fallas en la placa electrónica.

-

Los elementos electrónicos deben estar correctamente soldados en la baquelita, comprobando que no tengan continuidad, uno con otro.

-

Cortar el MDF de acuerdo a los planos, con mucho cuidado para evitar lesiones.

-

Usar lo EPP adecuados para cada procedimiento que presente riesgo.

-

Realizar las perforaciones de la placa con mucho cuidado.

98

ANEXO

99

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

110

111

112

113

114

7.9 BIBLIOGRAFIA: - Compilador C CCS Y simulador PROTEUS para microcontroladores PIC Eduardo García Breijo -

Análisis de circuitos con sensores ópticos

Juan Andrés de Alba Moreno -

Sensores y Detectores

Francisco Torres

Páginas web: -

-

-

https://www.google.com.pe/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=8&ca d=rja&uact=8&ved=0CDcQFjAH&url=https%3A%2F%2Fes.scribd.com%2Fdoc%2 F81546437%2FSENSORES-OPTICOS&ei=AJiNVYf2JcnjQGM34HADw&usg=AFQjCNHnuyt5ObU4aEg_azqDbvC6WpqDkQ&sig2=Bod9zKf Xk_K-6eCPCTN7jg&bvm=bv.96782255,d.cWw https://www.google.com.pe/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=16&c ad=rja&uact=8&ved=0CDQQFjAFOAo&url=https%3A%2F%2Fwww.bitmakers.co m%2FSensores%2FSensores-Opticos-Digitales.html&ei=KJiNVcnaIoGqAHgjaOIBQ&usg=AFQjCNHP9SnuLMZD3Wy7vTiYG7UrOWVnA&sig2=uYcNTlVADibgjTmO-pzpBg&bvm=bv.96782255,d.cWw http://www.youtube.com/watch?v=avivPkTaQgI

115