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UNIVERSIDAD TECNICA DE AMBATO FACULTAD DE INGENIERIA EN SISTEMAS, ELECTRÓNICA E INDUSTRIAL PERÍODO ACADÉMICO: MARZO – AGOSTO/2012

FERIA DE PROYECTOS ESTUDIANTILES FISEI2012 1! P"#$% #$%&% “Simulación de un semáforo utilizando Arduino y Labview” Título: Carrera n niversitaria: Semestre y "aralelo: %rea Ac Acad&mica: Línea de )nvesti(ación: Alumnos:

Simulación de un semáforo !lectrónica y Co Comunicaciones #uinto Semestre "aralelo “$” !lectrónica 'i 'i(ital !lectrónica Aldaz 'ario Arias C*ristian $ayas +erardo ,illa(rán Stalin -umizaca -umizaca .os&

'ocente 'ocent e Tutor del "royecto:

)n(eniero )n(enie ro Luis /oma0uero

2! I'("#) I'("#)* * &*+ &*+ #"#"-*.$ *.$": ": T$+" Simulación de un semáforo utilizando Arduino y Labview1 Labview1 R*)*' I'$#"&..3' Se buscab buscaba a conoce conocerr el "osibl "osible e funcio funcionam namient iento o de dos sem semáfo áforo ross sincronizados en diferentes situaciones es decir2 cuando la "rimera avenida tiene más 3u4o de autos 0ue la otra avenida y su viceversa5 tiem"os i(uales entre ambos semáforos5 y semáforos "ara la noc*e5 se *ace *ace uso de la interfac interface e de Lab,iew Lab,iew y usando usando como como medio de comunicación un arduino 6e(a "ara la (eneración de "ulsos y demás se usó contadores de d&cadas5 un inte(rado 7775y multi"le8ores1 multi"le8ores1 M%$*#%+* - M*$"&"+"4%  )nte(rado 777  )nte(rado 9;< =contador de d&cadas>  6ulti"le8or 9 a ; <9ls;7?

;


    

'iodos Led 'iodos ;@9; Transistores A Besistencias de  5;D5 Ca"acitores

M*$"&"+"4% SEMAFORO INTELIGENTE n semáforo inteli(ente es a0uel cuyo funcionamiento se (estiona dinámicamente5 teniendo en cuenta el estado real de las variables 0ue le afectan5 es decir5 0ue en función del tráEco del momento =información 0ue "uede obtener a trav&s de sensores o cámaras im"lantadas 4unto al semáforo>5 y teniendo en cuenta toda la red de semáforos relacionados5 determina el tiem"o 0ue tiene 0ue estar el semáforo en ro4oFámbarFverde en cada momento1 +racias a esto5 se consi(ue un tráEco más 3uido5 0ue se ada"ta "or com"leto a las necesidades de cada momento1

LOGICA DIFUSA Para el sistema de semáforo inteligente, la técnica más común es el uso del controlador de lógica difusa. La tecnología de lógica difusa permite a la aplicación de las reglas de la vida real similar a la manera en que la que los seres humanos podrían pensar. Por ejemplo, los seres humanos podrían pensar de la siguiente manera para controlar la situación del tráfico en un cruce seguro: si el tráfico es más pesado en el norte o en el sur de los carriles ! el tráfico en el carril este u oeste es menor entonces el semáforo de"erá permanecer verde más tiempo en los carriles norte ! sur#. Lo que se desea lograr es: 

$eterminar la presencia ! ausencia de vehículos.






%antener la lu& verde por más tiempo en caso de ma!or flujo vehicular.  'i un carril está vacío, "uscar un carril con vehículos ! colocar dicho carril en verde. (l controlador de lógica difusa de"e ser dise)ado para cualquier intersección. (n el semáforo controla dos parámetros: 

La cantidad de tráfico en el lado de llegada.  La cantidad de tráfico en el lado de cola. 'i el norte ! el lado sur es verde, entonces este sería el lado de llegada mientras que el oeste ! el lado este se considera como el lado de espera ! viceversa. La varia"le de salida difusa seria la e*tensión necesaria de la lu& verde de acuerdo al flujo en el tráfico de llegada. +sí, so"re la "ase de las condiciones de tráfico actuales, las reglas difusas se pueden formular de modo que la salida del controlador difuso e*tenderá o no la lu& verde actual. 'i no ha! ninguna e*tensión de la lu& verde actual, el estado del semáforo cam"iara inmediatamente, permitiendo que el tráfico procedente a la fase alternativa.

PASOS PARA LOGRAR UN ÓPTIMO DISEÑO EN CONTROL DE FLUJO VEHICULAR OBSERVAR: 

er todas las direcciones donde se mueve el tránsito.  er los estados de los vehículos -en movimiento parado o vacío.  /a! vehículos0 cuantos1

PROCESAR DATOS: 

+nali&ar las prioridades de las avenidas ! dar paso a la de ma!or preferencia.  $eterminar la mejor secuencia.  'i no ha! transito utili&ar el algoritmo tradicional.

CASO EN QUE HAY TRANSITO. 

2o dejar atascada una dirección de tránsito.

COMUNICACIÓN

?




Preguntar si las calles están congestionadas.  (l estado del semáforo en dicha calle. 

LABVIEW

Lab,)!G es un entorno de "ro(ramación (ráEca5 0ue tiene "or ob4eto desarrollar a"licaciones de medida5 control y automatización1 Se com"one de un (ran nHmero de *erramientas con las cuales el usuario "uede crear a"licaciones sin utilizar len(ua4e de "ro(ramación con una estructura tradicional ='el Bio y Lázaro5 ;?>1 !ste software fue creado "or @ational )nstruments en el aIo ;JK "ara sistemas o"erativos 6ac "rimeramente5 "ero no fue *asta en ;JJ en 0ue se introdu4o al mercado con el entorno Gindows ='el Bio y Lázaro5 ;?>1 Lab,)!G "resenta la novedad 0ue su "ro(ramación es (ráEca mediante blo0ues5 lo 0ue *ace 0ue sea sencillo desarrollar a"licaciones =+onzález y /radines5 <> Mtra de las características de este software es la dis"onibilidad "ara comunicarse con otros dis"ositivos como tar4etas insertables5 /LCNs5 arduinos5 bluetoot* entre otros1 Además 0ue tiene la ca"acidad de interactuar con otros software como 6atlabOSimulinD y AutoCA' =+onzález y /radines5 <>1 ARDUINO Arduino no /ara la realización del "resente "royecto se decidió utilizar el Arduino no "or su facilidad de comunicación con Lab,)!G B 5 "or lo 0ue se comentara sus características "rinci"ales1 Arduino no está basado en el microcontrolador ATme(a?K5 cuenta con ;9 "ines di(itales los cuales se "ueden utilizar como entradas o salidas y  como salidas /G6 =/ulse Gidt* 6odulation> o en es"aIol 6odulación "or Anc*o de /ulso 5 tambi&n cuenta con un conector de alimentación5 conector S$ =cone8ión con una /C> y un botón de reset =Arduino5 ;?>1 !n la E(ura 19 se observa la vista frontal del Arduino no y en ella se "uede a"reciar las distintas "artes de este dis"ositivo1 !n el cuadro 1; se muestran los datos de es"eciEcaciones "ara el Arduino no =Arduino5 ;?>1

CIRCUITO INTEGRADO 555 !l dis"ositivo 777 es un circuito inte(rado muy estable cuya función "rimordial es la de "roducir "ulsos de tem"orización con una (ran "recisión y 0ue5 además5 "uede funcionar como oscilador1 Pue

9


inventado "or la marca Si(netics =a*ora /*ili"s> y introducido en el mercado en el aIo ;J<1

C"'64#%.3' B*$%7+* !sta conE(uración lo 0ue *ace es (enerar una onda cuadrada o un "ar"adeo1 !l circuito es el si(uiente:

Figura 1.Circuito

de un bioestable con un 555

La frecuencia del "ar"adeo o tiem"o 0ue dura el led encendido se "uede calcular con la si(uiente ecuación: T Q ln=> R=B;B>RC U

F'."'%)*'$" &*+ 7*$%7+* ."' *+ 555 !ste circuito tiene dos estados estables en la salida: ,cc y v1 Consta de dos entradas y una sola entrada1 )nicialmente tenemos el circuito con la salida en nivel ba4o5 si "ulsamos /; enviamos un im"ulso al com"arador inferior este im"ulso *ará ba4ar la tensión de referencia 0ue tiene este com"arador a menos tensión de ;O?de ,cc enviando este com"arador un im"ulso al 3i" 3o"5 0ue nos sacara un  0ue la salida nos invertirá teniendo ,cc en la "atilla ? o salida del 7775 se 0uedara en este estado indeEnidamente *asta 0ue "ulsemos /1 !n este momento enviamos un im"ulso al com"arador su"erior5 este im"ulso es mayor 0ue la tensión de referencia de dic*o com"arador o sea mayor de O? de ,cc entonces el 3i" 3o" se cambiara de estado dando un uno 0ue la salida nos invertirá sacando el circuito v5 0uedando en este estado indeEnidamente *asta 0ue volvamos a "ulsar /; volviendo a re"etirse el "roceso anterior1 B; va conectada de ,cc al com"arador inferior así lo mantiene a mas tensión de ;O? de ,cc y cuando "ulsamos /; 0ue esta conectado entre el com"arador inferior y masa *acemos 0ue dic*o com"arador ten(a v de esta manera se conectara el com"arador inferior1

7


Figura 3.Circuito

de funcionamiento del Bioestable con el CI 555

B esta conectada al com"arador su"erior y a masa manteniendo así el com"arador con menos tensión de ,cc "ermaneciendo así desactivado5 y cuando "ulsamos /5 se activa "or 0ue / esta conectado a ,cc lo 0ue "rovoca 0ue se su"ere la tensión de referencia a mas de O? de ,cc y enviara un im"ulso al 3i" 3o"1

C!I! 8019 !ste es un circuito inte(rado de ; "ines 0ue se utiliza "ara contar "or d&cadas binarias y crear secuencias de luces sincronizadas5 la distribución de los "ines es como se observa en el datas*eet de al lado se utilizan el "in K y ; "ara alimentación siendo K "ara ne(ativo y ; "ara "ositivo5 desde el "in  *asta el once son las salidas aun0ue no están en orden como se observa en la ima(en5 el "in ; llamado carry out se utiliza "ara montar el circuito en cascada con otros seria como otra salida5 el "in ;? clocD in*ibit es utilizado "ara "ausar la secuencia =este debe ir conectado a tierra y si recibe una seIal "ositiva detiene el conteo y al volver a ne(ativo lo "one en marc*a de nuevo desde el mismo "unto>5 el "in ;9 clocD es la entrada "ara un tren de "ulsos "ara determinar la velocidad de la secuencia5 el "in ;7 reset sirve "ara limitar el numero de d&cadas del conteo = normalmente se conecta a ne(ativo "ero si se 0uiere limitar el conteo el "in de la ultima d&cada deseada y se conecta con esta>1




R*+$%&" - D.3' Se "uede concluir 0ue "ara la realización de este "royecto es necesario y de vital im"ortancia el inte(rado 777 0ue es el 0ue (enera "ulsos "ro"orcionándolos al contador de d&cadas 0ue mediante la conE(uración necesaria entenderán los ledNs en un tiem"o y manera determinada1 C"'.+"'*: !s la "arte Enal del informe1 Constituye la res"uesta 0ue "ro"one el investi(ador o em"rendedor "ara el "roblema 0ue ori(inó el traba4o desarrollado5 de acuerdo con los datos reco(idos y la teoría a"licada1 R*.")*'&%."'* Su(erencias de los autores res"ecto al "royecto1 R*(*#*'.% )ncluir BLVs =formato A/A>1 B7+"4#%(% Las referencias biblio(ráEcas se escriben con el si(uiente modelo: A"ellido y nombre del autor5 título del libro o revista5 lu(ar5 editorial5 aIo de edición5 nHmero5 volumen y "á(inas =formato A/A> F"$"4#%(% - 4#6.": )ncluir al(unas foto(rafías5 es0uema o "lanos en los 0ue se "ueda observar el desarrollo y la elaboración del "royecto "or "arte de los inte(rantes del e0ui"o1

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