TEMA:
Modulo V
AUTORES:
COORDINADOR DE MÓDULO:
FECHA:
LOJA - EUADOR
2
Tabla de contenidos Capítulos……………………………………………………………..……………. pág. Tabla de Contenidos ........................................................................................ 2 1. Resumen ....................................................................................................... 3 2. Introducción ................................................................................................. 4 3. Revision de literatura .................................................................................. 5 3.1 Capítulo I: Labview ..................................................................................... 5 3.1.1. Descripción ........................................................................................ 5 3.1.2. Caracteriticas ..................................................................................... 6
3.2 Capítulo II: Tarjeta de adquisición de datos ............................................. 8 3.2.1. Adquisición Adquisición de datos ........................... .............. .......................... .......................... .......................... .................... ....... 8 ............. ...................... ......... 9 3.3 Capítulo III: Modelamiento y montaje del sistema .......................... 3.3.1. Planteamiento Planteamiento del diseño .......................... ............. .......................... ........................... .......................... .............. 9 3.3.2. Diseño del del cartel de texto pasante pasante ......................... ............ .......................... .......................... ............... 9 3.3.3. Desarrollo ...................... ......... .......................... .......................... .......................... .......................... ........................... ................ .. 9 3.3.4. Programa en Labview ........................................................................ 3 3.3.5. Circuito para encendido de de la matriz ........................... .............. ......................... .................... ........ 16
4. Materiales y Métodos ................................................................................. 17 4.1. Materiales ........................................................................................... 17 4.2. Métodos .............................................................................................. 18
5. Resultados .................................................................................................. 19 6. Discusión .................................................................................................... 20 7. Conclusiones ............................................................................................. 21 8. Recomendaciones ..................................................................................... 22 9. Bibliografía ................................................................................................. 23 10. Anexos ...................................................................................................... 24
3
Cartel de Texto Pasante Utilizando Matriz de Leds en Labview. 1. RESUMEN. Se utilizaron muchas fuentes de consulta, tanto en libros, revistas, folletos e internet hasta encontrar el diseño apropiado y que esté acorde a nuestras expectativas. Luego con la ayuda de Labview se procedió a realizar la programación, la cual una vez comprobada se pudo conectar la tarjeta Daq; con los drivers instalados, respectivamente. De esta manera se pudo hacer la conexión entre el software y el hardware (matriz del leds). Después se elaboró la programación del PIC 16F876A con la ayuda del programa Flowcode y su respectiva simulación en Proteus, para verificar si su funcionamiento era el requerido. Posterior a eso y con todos los programas previamente comprobados en simulación, se procedió a verificar si los materiales necesarios para su implementación estaban disponibles en nuestra ciudad. Algunos fueron de fácil adquisición mientras que otros como la Daq fue proporcionada por un docente de la carrera. Después se realizó el circuito impreso con la ayuda de Proteus, para inmediatamente imprimirlo en papel de fototransfrencia y quemarlo en la placa baquelita. A continuación, cada dispositivo fue ensamblado y soldado en la placa. Finalmente se elaboró una estructura externa, para mejorar su apariencia y mostrar una de las múltiples aplicaciones que puede ofrecer; por último se hicieron los arreglos respectivos para que todos los elementos estén seguros.
4
2. INTRODUCCIÓN. Con motivo de fortalecer la formación científico técnica en cada uno de los estudiantes, la Universidad Nacional de Loja, el Área de Energía las Industrias y los Recursos Naturales no Renovables la carrera de Ingeniería en Electrónica y Telecomunicaciones, ha previsto la creación de proyectos teórico – prácticos que permitan el desenvolvimiento y la práctica creativa de los estudiantes en la rama de la electrónica que podrá estar vinculada a cada una de sus posibles aplicaciones como son: las telecomunicaciones, el control automático y la electromedicina. En el presente informe se quiere destacar las actividades realizadas desde el inicio hasta la culminación del proyecto. En este proyecto se realizó consultas sobre cada uno de los principales componentes del proyecto, así como de los conceptos básicos de funcionamiento. También se detalla todo el proceso de diseño del circuito impreso de control y construcción del proyecto; y todos los materiales utilizados con su respectivo valor comercial. En el transcurso de este módulo se ha venido recibiendo clases de algunas materias entre ellas: Electrónica de Potencia y Software para Monitoreo y Control, esta última; debido a sus múltiples aplicaciones y ventajas incentivó en gran parte para la implementación del cartel de texto pasando mediante Labview. Los dispositivos empleados para fabricar este texto pasante son: resistencias, PIC’s programables, transistores, registros, Daq, matriz de leds y compuertas
principalmente. Gracias a la realización del mismo se pudo desarrollar distintas habilidades prácticas en los estudiantes, además de conocer el impacto ambiental que ocasionará el mismo.
5
3. REVISIÓN DE LA LITERATURA. 3.1.
CAPÍTULO I: Labview.
3.1.1. Descripción. LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) es un sistema de desarrollo basado en programación gráfica orientado a desarrollar aplicaciones para instrumentación que integra una serie de librerías para comunicación con instrumentos electrónicos con tarjetas de adquisición de datos, sistemas de adquisición, etc. Los programas realizados en LabVIEW se Ilaman instrumentos virtuales "Vls", ya que tienen la apariencia de los instrumentos reales, sin embargo, poseen analogías con funciones provenientes de lenguajes de programación. Los VIs contienen una interface interactiva de usuario, la cual se llama panel frontal, ya que simula el panel de un instrumento físico. Se puede ingresar datos usando el teclado o el ratón y tener una visualización de los resultados en la pantalla del computador. El Panel Frontal es la interface hombre-maquina de un VI. Los VIS reciben instrucciones de un diagrama de bloques construido en lenguaje G el cual suministra una solución grafica a un problema de programación. El diagrama de bloques es el código fuente de un VI. Además LabVIEW puede ser usado con poca experiencia en programación pues utiliza metodologías familiares a técnicos, ingenieros, doctores y la comunidad científica en general. Cada VI de LabVIEW cuenta con dos interfaces: panel frontal y diagrama de bloques. Estas cuentan con paletas que contienen los objetos necesarios para implementar y desarrollar tareas. La figura 1 muestra estas interfaces dentro de un entorno Windows.
6
Figura 1. Interfaces de un VI.
3.1.2. Características. Panel frontal. Es la interface gráfica que simula el panel de un instrumento real, permite la entrada y la salida de datos, puede contener pulsadores, perillas, botones, gráficos en general controles e indicadores.
Figura 2. Panel Frontal de una aplicación.
Los controles son objetos que sirven para entrar datos al programa y pueden ser manipulados por el usuario. Los controles son variables de entrada. Los indicadores sirven para presentar los resultados entregados por el
7
programa y no pueden ser manipulados por el usuario. Los indicadores son variables de salida.
Diagrama de bloques. El diagrama de bloques contiene el código fuente grafico del VI, posee funciones y estructuras que relacionan las entradas con las salidas creadas en el panel frontal. En un diagrama se distinguen: terminales, que representan los controles e indicadores del panel. Funciones y subVls, que realizan tareas específicas. Estructuras y cables que determinan el flujo de los datos en el programa. En general, cualquiera de estas partes del diagrama de un VI se denomina NODO.
Figura 3. Diagrama de Bloques de una aplicación.
8
3.2.
Capítulo II: Tarjeta de adquisición de datos.
3.2.1. Adquisición de Datos. La adquisición de datos o adquisición de señales consiste en la toma de muestras del mundo real (sistema analógico) para generar datos que puedan ser manipulados por un ordenar u otras electrónicas (sistema digital). Consiste, en tomar un conjunto de señales físicas, convertirlas en tensiones eléctricas y digitalizarlas de manera que se puedan procesar en una computadora. Se requiere una etapa de acondicionamiento, que adecua la señal a niveles compatibles con el elemento que hace la transformación a señal digital. El elemento que hace dicha transformación es el módulo de digitalización o tarjeta de adquisición de datos (DAQ).
Figura 4. Tarjeta de adquisición de datos (Daq).
Figura 5. Pines de la Daq.
9
3.3.
Capítulo III: Montaje y modelamiento del sistema.
3.3.1. PLANTEAMIENTO DEL DISEÑO. Se propone diseñar un texto pasante controlado por LabView mediante conexión serial entre este y una tarjeta DAQ6008. El cartel de texto pasante debe cumplir con las siguientes funciones: Se deberá ingresar un texto en la computadora, la comunicación entre LabView y la matriz física se realiza mediante la tarjeta DAQ, que a la vez deberá activar los transistores que encenderán los LED deseados en la matriz. Primero se debe crear la fuente y luego guardarla antes de transmitir los datos. La palabra o frase escrita no puede contener signos de puntación, exclamación o interrogación.
3.3.2. DISEÑO DEL CARTEL DE TEXTO PASANTE. Una vez enviadas las señales por
la DAQ es necesaria una etapa de
amplificación para poder encender la matriz, esta está conformada por 12 transistores 2N2222 que actúan como interruptores, activados por los pulsos de la DAQ, y alimentados por un cargador de 15v a 800mA.
3.3.3. DESARROLLO.
Realizar el programa necesario para poder crear fuente y guardar fuente y que sea posible ingresar el texto en Labview.
Implementar transistores y resistencias para el control de la matriz.
Hacer las conexiones para la DAQ y la matriz.
Incorporar el resto de detalles para su adecuado funcionamiento y su correcta presentación.
Una de las aplicaciones que puede tener un trabajo de este tipo puede ser presentar un mensaje o advertencia en una avenida, por ejemplo para indicar porque calles es más conveniente transitar. También puede servir para mostrar una señal de peligro o incluso en vayas.
10
3.3.4. PROGRAMA EN LABVIEW Evento: Abrir fuente.
Evento: Array Booleano.
Evento: Crear letra.
11
Evento: Guardar.
Interfaz.
Evento: Nueva fuente.
12
Evento: Stop.
Evento: Abrir fuente desde la matriz simulada.
Interfaz.
13
Evento: Refrescar.
Evento: Salir.
14
Evento: Timeout
Evento: Columnas
15
Evento: Dejar Espacio
Evento: Texto
16
3.3.5. CIRCUITO PARA ENCENDIDO DE LA MATRIZ. U1 7805 1
VI
VO D N G
3
Q1
R1
2N2222
2
10k
R24 10k
Q2
R2
2N2222 10k
R23 10k
Q3
R3
2N2222 10k
R22 10k
Q4
R4
2N2222 10k
R21 10k
Q5
R5
2N2222 10k
R20 10k
Q6
R6
2N2222 10k
R19 10k
Q7
R7
2N2222 10k
R18 10k
Q8
R8
2N2222 10k
R17
Q9
R9
10k
2N2222 10k
R16 10k
Q10
R10
2N2222 10k
R15 10k
Q11
R11
2N2222 10k
R14 10k
R12
Q12 2N2222
10k
R13 10k
17
4. MATERIALES Y MÉTODOS. 4.1.
Materiales.
26 resistencias de 220
12 transistores 2N222
1 tarjeta Daq 6008
1 matriz de LEDs bicolor
1 Led
2 metros de cable utp
1 regulador 7805
1 cargador de 15V a 800mA
Ω
18
4.2.
Métodos.
Método Experimental.
Se ha decidido utilizar este método debido a que el proceso a realizarse, tanto dentro de programación como en el montaje de los elementos; se basará en un proceso de prueba y error.
Método Computacional.
Este método describe que se utilizará todo aquello relacionado en software para simular, ya sea dentro de Labview o algún otro entorno que se hace útil y necesario.
Método de investigación bibliográfica.
Se seguirá este método para obtener información contenida en documentos. Debido a que describe conjunto de técnicas y estrategias que se emplean para localizar, identificar y acceder a documentos que contienen la información pertinente para la investigación.
19
5. RESULTADOS. Luego de muchas pruebas realizadas en Labview para el software, y en la matriz de leds se comprobó que si mostraba la letra o palabra escrita. Para la programación; siendo la parte fundamental de este proyecto, fue necesario tener conocimiento acerca de muchas herramientas que contiene Labview, así como tener presente el datasheet de la Daq 6008, es decir saber diferenciar las características de cada entrada y salida. Para así, poder aplicar los comandos en forma adecuada y en el puerto correspondiente. Como punto final a este proceso de construcción del texto pasante, se muestra que al momento de la palabra o la letra, la daq envía las señales y permite que aparezcan las mismas en la matriz, esta a su vez está alimentada por un cargador de 12V (800mA). El resto de elementos: transistores 2N222 y las resistencias de 220 amplifican la corriente para que se muestre con mayor intensidad el mensaje. El programa especificado en el Capítulo III muestra detalladamente las fases que se siguen la programación y la comunicación para mostrar el texto en la matriz.
20
6. DISCUSIÓN. El desarrollo en cuanto al diseño y construcción del proyecto ha sido satisfactorio en la mayor parte del mismo; para lo cual se emplearon todos los conocimientos adquiridos en el 5to Modulo, además de otras fuentes de investigación consultadas. Lo más importante a destacar es el software, además de componentes como la tarjeta de adquisición de datos (DAQ6008), ya que la misma facilito en gran parte la conexión serial entre LabView y el Hardware. Antes de decidir hacer uso de la DAQ6008, se iba a emplear un microcontrolador para que realizar la conexión serial, pero al analizar la complejidad de este tipo de conexión se optó por utilizar la tarjeta. La principal desventaja de esta tarjeta radica en el número de puertos digitales que posee, no siendo estos suficientes para controlar la matriz en su totalidad, por esto se decidió controlar 4 filas y 8 columnas.
21
7. CONCLUSIONES.
Los puertos digitales de la Daq 6008 no son suficientes para controlar la matriz 8x8.
La Daq no proporciona la suficiente corriente para controlar la matriz por si sola.
Labview ofrece una gran facilidad al momento de realizar la conexión serial, gracias a la daq.
Los transistores actúan como switch para mostrar de manera correcta la letra o palabra escrita.
22
8. RECOMENDACIONES.
Utilizar una fuente de poder capaz de entregar la corriente necesaria para la matriz.
Al momento de utilizar la Daq tener en cuenta la distribuacion de pines, ya que ésta es muy delicada.
Al programar, intentar ser lo mas eficiente posible para de esta manera ahorrar espacio y tiempo.
23
9. BIBLIOGRAFÍA.
Hart., Daniel W. ELECTRÓNICA DE POTENCIA. Pearson Educación, S.A.Madrid.2001. 3ra edición. Capítulo 3. Rectificadores de Media Onda: Fundamentos básicos de análisis. Consultado 5 de noviembre, 2012; 17:29
Muhammad H. Rashid “Electrónica de potencia: circuitos, dispositivos y aplicaciones”, 2a. Ed., Prentice Hall, cap 5 pp. 131-141
http://proton.ucting.udg.mx/tutorial/Manual_PIC16F87X/Manual_PIC16F 87X.pdf
24
10. ANEXOS. Datasheet Matriz De Leds Bicolor
25
Datasheet del transistor 2N222
