Display en Hélice La publicidad es un elemento que actualmente se encuentra en prácticamente todas partes. Su función no es otra que atraer potenciales clientes. El funcionamiento de un display en hélice se basa en la capacidad el ojo humano de retener una imagen por una fracción de segundo. Al colocarse un arreglo de LEDs en una línea vertical y haciendo uso de un motor, los LEDs del arreglo van cambiando en fracciones de segundo dando la ilusión de ser un mensaje mientras el motor gira, modificando el patrón en el que se prenden y apagan los LEDs en determinadas posiciones. Gracias al fenómeno existente de la capacidad del ojo humano de retener esas imágenes, una imagen en movimiento aparenta ser continua.
Realizar el diseño, codificación y construcción del display en hélice.
o o o o o o o
Diseñar el circuito requerido. Adaptar y ensamblar el circuito a un motor. Realizar el código para el microcontrolador. Seleccionar y programar el microcontrolador. Realizar la simulación del programa y el circuito. Desarrollar la placa con el circuito impreso necesario. Comprobar que el circuito presente una imagen estática para el ojo humano.
En la actualidad, la programación es un arma que nos permite simplificar muchos aspectos de la electrónica analógica y digital, reduciendo así muchos aspectos como costos y complejidad de determinados proyectos. No obstante, el uso de microcontroladores es muy importante en el estudio de sistemas electrónicos y es necesario tener conocimientos acerca de los mismos, su programación, montaje, simulación, así mismo comprender el funcionamiento de un grabador para microcontroladores y fundamentos básicos de uso de motores.
El fenómeno visual que nos ocupa, persistencia de visión o persistencia retiniana fue descubierto por el científico belga Joseph-Antoine Ferdinand Plateau, que demostraría como una imagen permanece en la retina humana una décima de segundo antes de desaparecer por completo.
Según sus estudios, esto permitiría que veamos la realidad como una secuencia de imágenes ininterrumpidas y que podamos calcular fácilmente la velocidad y dirección de un objeto que se desplaza, si no existiese, veríamos pasar la realidad como sucesión de imágenes independientes y estáticas. Plateau creyó descubrir que nuestro ojo ve con una cadencia de 10 imágenes por segundo. En virtud de dicho fenómeno, las imágenes se superponen en la retina y el cerebro las "enlaza" como una sola imagen visual, móvil y continua. En el cine en blanco y negro, se pasaban 18 imágenes por segundo segundo porque se decía que era el mínimo para poder crear e l efecto de movimiento, las películas actuales se proyectan a 24 imágenes por segundo, e incluso a 25 para adaptarse mejor a la frecuencia utilizada en televisión. Dicha característica de nuestro ojo provoca que las imágenes que se observan no se borren instantáneamente. Este hecho, hace que las imágenes que se visualizan, queden guardadas por un instante en el cerebro. Por ejemplo, al hacer girar una cerilla podemos lograr que ésta parezca formar un círculo de fuego en el aire, al igual que si se hace con un LED encendido. Si a dicho LED o a un conjunto de ellos los activamos de manera apropiada en tiempo y forma, obtendremos, gracias a la persistencia de nuestra visión, imágenes que parecen estar volando en el aire. Este fenómeno ya se conocía en la antigüedad, pero entonces no se contaba con las posibilidades que ahora poseemos para realizar películas. A pesar de ello, muchos inventores, aun careciendo de medios técnicos adecuados, se esforzaron en re presentar imágenes en movimiento. Fue forzoso empezar con imágenes dibujadas. Algunos de los experimentos realizados en tiempos remotos pueden sernos muy útiles para iniciar los ensayos con que conseguir el efecto del movimiento. En este caso prescindimos totalmente de la cámara y obtenemos resultados muy directos.
Un microcontrolador (abreviado μC, UC o MCU) 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. Un microcontrolador incluye incluye en su interior las tres principales unidades funcionales funcionales de una computadora: unidad central de procesamiento, memoria y pe riféricos de entrada/salida. Algunos microcontroladores pueden utilizar palabras de cuatro bits y funcionan a velocidad de reloj con frecuencias tan bajas como 4 kHz, con un consumo de baja potencia (mW o microvatios). Por lo general, tendrá la capacidad para mantener la funcionalidad a la espera de un evento como pulsar un botón o de otra interrupción, el consumo de energía durante el sueño (reloj de la CPU y los periféricos de la mayoría) puede ser sólo nanovatios, lo que hace que muchos de de ellos sean muy adecuados para aplicaciones aplicaciones con batería de larga duración. Otros microcontroladores pueden servir para roles de rendimiento crítico, donde sea necesario actuar más como un procesador digital de señal (DSP), con velocidades de reloj y consumo de energía más altos. Cuando es fabricado, el microcontrolador no contiene datos en la memoria ROM. Para que pueda controlar algún proceso es necesario generar o crear y luego grabar en la EEPROM o equivalente del microcontrolador algún programa, el cual puede ser escrito en lenguaje ensamblador u otro lenguaje para microcontroladores; sin embargo, para que el programa pueda ser grabado en la memoria del microcontrolador, debe ser codificado en sistema numérico hexadecimal que es finalmente el sistema
que hace trabajar al microcontrolador cuando éste es alimentado alimentado con el voltaje adecuado y asociado a dispositivos analógicos y discretos para su funcionamiento.
Un microcontrolador normalmente se compone de los siguientes elementos: o o o o o
o
Procesador o CPU. Memoria RAM para almacenar los datos. Memoria de programa tipo ROM/PROM/EPROM/EEPROM/Flash R OM/PROM/EPROM/EEPROM/Flash.. Líneas de Entrada/Salida para comunicarse con el exterior. Diversos módulos para el control de periféricos (temporizadores, (temporizadores, puertos serie y paralelo, ADC: Conversores Analógico/Digital, DAC: Conversores Digital/Analógico, etc.). Generador de impulsos de reloj que sincronizan el funcionamiento de todo el sistema.
Los microcontroladores son diseñados para reducir el coste económico y el consumo de energía de un sistema en particular. Por eso el tamaño de la unidad central de procesamiento, la cantidad de memoria y los periféricos incluidos dependerán de la aplicación. El control de un e lectrodoméstico sencillo como una batidora batidora utilizará un procesador muy pequeño pequeño (4 u 8 bits) porque sustituirá a un autómata finito (modelo computacional computacional que realiza cómputos en forma automática automática sobre una entrada para producir una salida). En cambio, un reproductor de música y/o vídeo digital (MP3 o MP4) requerirá de un procesador de 32 bits o de 64 bits y de uno o más códecs de señal digital digital (audio y/o vídeo). vídeo). El control de un sistema de frenos ABS (Antilock Brake System) se basa normalmente en un microcontrolador de 16 bits, al igual que el sistema de control electrónico del motor en un automóvil. Los microcontroladores representan la inmensa mayoría de los chips de computadoras vendidos, sobre un 50% son controladores "simples" "simples" y el restante corresponde corresponde a DSP más especializados. Un microcontrolador difiere de una unidad central de procesamiento normal, debido a que es más fácil convertirla en una computadora en funcionamiento, con un mínimo de circuitos integrados externos de apoyo. La idea es que el circuito integr ado se coloque en el dispositivo, enganchado a la fuente de energía y de información que necesite, y eso es todo. Un microprocesador tradicional no le permitirá hacer esto, ya que espera que todas estas tareas sean manejadas por otros chips. Hay que agregarle los módulos de entrada y salida (puertos) y la memoria para almacenamiento de información. información. Uno típico tendrá un generador de reloj integrado y una pequeña cantidad de memoria de acceso aleatorio PROM/EPROM/EEPROM/Flash, con lo que para hacerlo funcionar todo lo que se necesita son unos pocos programas de control y un cristal de sincronización. Los microcontroladores disponen generalmente también de una gran variedad de dispositivos de entrada/salida, como convertidor analógico digital, temporizadores o timers, UARTs (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) Receiver-Transmitter) y buses de interfaz serie especializados, frecuentemente, estos dispositivos integrados pueden ser controlados por instrucciones de procesadores especializados. Los modernos microcontroladores frecuentemente incluyen un lenguaje de programación integrado, como el lenguaje de programación BASIC que se utiliza bastante con este propósito.Los microcontroladores negocian la velocidad y la flexibilidad para facilitar su uso. Debido a que se utiliza bastante sitio en el chip para incluir funcionalidad, como los dispositivos de entrada/salida o la memoria que incluye el microcontrolador, se ha de prescindir de cualquier otra circuitería.
El microcontrolador utilizado en este proyecto es de la familia PIC, tipo RISC fabricados fabricados por Microchip Technology Inc. y derivados del PIC1650, originalmente desarrollado por la división de microelectrónica de General Instrument. El nombre actual no es un acrónimo. En realidad, el nombre completo es PICmicro, aunque generalmente se utiliza como Peripheral Interface Controller (controlador de interfaz periférico).El PIC original se diseñó para ser usado con la nueva C PU de 16 bits CP16000. Siendo en ge neral una buena CPU, ésta tenía malas prestaciones de entrada y salida, y el PI C de 8 bits se desarrolló en 1975 para mejorar el rendimiento del sistema quitando quitando peso de E/S a la CPU. El PIC utilizaba utilizaba microcódigo simple almacenado en ROM para realizar estas tareas; y aunque el término no se usaba por aquel entonces, se trata de un diseño RISC que ejecuta una instrucción cada 4 ciclos del oscilador. oscilador. En 1985 la división de microelectrónica de General Instrument se separa como compañía independiente que es incorporada como filial (el 14 de diciembre de 1987 cambia el nombre a Microchip Microchip Technology y en 1989 es adquirida por un grupo de inversores) y el nuevo propietario canceló casi todos los desarrollos, que para esas fechas la mayoría estaban obsoletos. El PIC, sin embargo, se mejoró con EPROM para conseguir un controlador de canal programable. Hoy en día multitud de PICs vienen con varios periféricos incluidos (módulos de comunicación serie, UARTs, núcleos de control de motores, etc.) y con memoria de programa desde 512 a 32.000 palabras (una palabra corresponde a una instrucción en lenguaje ensamblador, y puede ser de 12, 14, 16 ó 32 bits, dependiendo de la familia específica de PICmicro).
Sus principales características son:
Repertorio de 35 Instrucciones. Todas las instrucciones se ejecutan en un solo cic lo excepto las de salto que necesitan dos. Versiones para bajo consumo (16LF84A), de 4 MHz (PIC16F84A-04) y 20 MHz (PIC16F84A-20). Un ciclo máquina del PIC son 4 ciclos de reloj, por lo cual si tenemos un PIC con un cristal de 4 MHz, se ejecutarán 1 millón de instrucciones por se gundo. Memoria de programa Flash de 1 K x 14 bits. Memoria RAM dividida en 2 áreas: 22 registros de propósito específico (SFR) y 68 de propósito general (GPR) como memoria de datos. 15 registros de funciones especiales. Memoria de datos RAM de 68 bytes (68 registros de proposito general). Memoria de datos EEPROM de 64 bytes. Contador de programa de 13 bit (lo que en teoría permitiría direcc ionar 4 KB de memoria, aunque el 16F84 solo dispone de 1KB de memoria implementada). Pila con 8 niveles de profundidad. Modos de direccionamiento directo, indirecto y relativo. ALU de 8 bits y registro de trabajo W del que normalmente recibe un operando que puede ser cualquier registro, memoria, puerto de Entrada/Salida o el propio código de instrucción. 4 fuentes de interrupciones: A través del pin RB0/INT. o Desbordamiento del temporizador TMR0. o Interrupción por cambio de estado de los pins 4:7 del Puerto B. o Completada la escritura de la memoria EEPROM. o 1.000.000 de ciclos de borrado/escritura de la m emoria EEPROM. 40 años de retención de la memoria EEPROM.
13 pins de E/S con control individual de dirección. PortA de 5 bits . PortB de 8 bits . Contador/Temporizador TMR0 de 8 bits con divisor programable. Power-on Reset (POR). Power-up Timer (PWRT). Oscillator Start-up Timer (OST). Watchdog Timer (WDT). Protección de código. Modo de bajo consumo SLEEP. Puede operar bajo 4 modos diferentes de oscilador. Programación en serie a través de dos pins. Tecnología de baja potencia y alta velocidad CMOS Flash/EEPROM. Características eléctricas máximas (no deben ser superadas y de mantenerse por un tiempo en algún máximo puede dañarse al PIC) Temperatura ambiente máxima para funcionamiento de -55°C to +125°C. o Tensión máxima de VDD respecto a VSS de -0,3 a +7,5V. o Tensión de cualquier patilla con respecto a VSS (excepto VDD, MCLR, y RA4) de -0,3V a o (VDD + 0.3V). Tensión en MCLR con respecto a VSS -0,3 a +14V. o Tensión en RA4 con respecto a VSS -0,3 a +8,5V. o Disipación de potencia total de 800 mW. o Máxima corriente de salida a VSS 150 mA. o Máxima corriente de salida de VDD 100 m A. o Máxima corriente del puerto "A" como fuente, 50 mA. o Máxima corriente del puerto "A" como sumidero, 80 mA. o Máxima corriente del puerto "B" como fuente, 100 mA. o Máxima corriente del puerto "B" como sumidero, 150 mA. o Máxima corriente que puede suministrar una sóla salida como fuente o sumidero, 25 mA. o Rango de alimentación: 16LF84A: de 2 a 5,5 V en configuración de oscilador XT, RC y LP. o 16F84A: o de 4 a 5,5 v en configuración de oscilador XT, RC y LP. de 4,5 a 5.5 v en configuración de oscilador HS. Consumo típico: 16LF84A: o de 1 a 4 mA en configuración de oscilador RC y XT (F OSC=2 MHz, VDD=5,5V). de 15 a 45 μA en configuración de oscilador LP (FOSC=32kHz, VDD=2V, WDT deshabilitado). 16F84A: o de 1,8 a 4.5 mA m A en configuración de oscilador RC y XT (FOSC=4 MHz, VDD=5,5V). de 3 a 10 mA en configuración de oscilador RC y XT durante la programación de la FLASH (FOSC=4MHz, VDD=5,5V). 16F84A-20: de 10 a 20 mA en configuración de oscilador HS (FOSC=20 MHz, VDD=5,5V). o
Nombre
Nº Tipo Descripción
OSC1/CLKIN
16 I
Entrada del oscilador a cristal/Entrada de la fuente de reloj externa
OSC2/CLKOUT 15 O
Salida del oscilador a cristal. En el modo RC, es una salida con una frecuencia de ¼ OSC1
MCLR
4
Reset/Entrada del voltaje de programación.
RA0
17 I/O
Puerto A bidireccional, bit 0
RA1
18 I/O
Puerto A bidireccional, bit 1
RA2
1
I/O
Puerto A bidireccional, bit 2
RA3
2
I/O
Puerto A bidireccional, bit 3
RA4/T0CKI
3
I/O
También se utiliza para la entra de reloj para el TMR0
RB0/INT
6
I/O
Puerto B bidireccional, bit Puede seleccionarse para entrada de interrupción externa
RB1
7
I/O
Puerto B bidireccional, bit 1
RB2
8
I/O
Puerto B bidireccional, bit 2
RB3
9
I/O
Puerto B bidireccional, bit 3
I/P
0
RB4
10 I/O
Puerto B bidireccional, Interrupción por cambio de estado
bit
4
RB5
11 I/O
Puerto B bidireccional, Interrupción por cambio de estado
bit
5
RB6
12 I/O
Puerto B bidireccional, Interrupción por cambio de estado
bit
6
RB7
13 I/O
Puerto B bidireccional, Interrupción por cambio de estado
bit
7
Vss
5
Tierra de referencia
Vdd
14 P
P
Alimentación
Para transferir el código de un ordenador al PIC normalmente se usa un dispositivo llamado programador. programador. La mayoría de PICs que Microchip distribuye hoy en día incorporan ICSP (In Circuit Serial Programming, programación serie incorporada) o LVP (Low Voltage Programming, programación a bajo voltaje), lo que permite programar el PIC directamente direc tamente en el circuito destino. Para la ICSP se usan los pines RB6 y RB7 (En algunos modelos pueden usarse usarse otros pines como el GP0 y GP1 o el RA0 y RA1) como reloj y datos y el MCLR para activar el modo programación aplicando un voltaje de 13 voltios. Existen muchos programadores de PICs, desde los más simples que dejan al software los detalles de comunicaciones, a los más complejos, que pueden verificar el dispositivo a diversas tensiones de alimentación e implementan en hardware casi todas las funcionalidades. Muchos de estos programadores complejos incluyen ellos mismos PICs preprogramados como interfaz para enviar las órdenes al PIC que se desea programar. Uno de los programadores más simples es el TE20, que utiliza la línea TX del puerto RS232 como alimentación y las líneas DTR y CTS para mandar o recibir datos cuando el microcontrolador está en modo programación. El software de programación puede ser el ICprog, muy común entre la gente que utiliza este tipo de microcontroladores, como t ambién entornos de programación basados en intérpretes BASIC que nos facilitan la vida. 2.2.4.3.1 Grabadores PICStart Plus (puerto serie y USB) o o o o o o o o o o o
Promate II (puerto serie) MPLAB PM3 (puerto serie y USB) ICD2 (puerto serie y USB) ICD3 (USB) PICKit 1 (USB) IC-Prog 1.06B PICAT 1.25 (puerto USB2.0 para PICs y Atmel) WinPic 800 (puerto paralelo, serie y USB) PICKit 2 (USB) PICKit 3 (USB) usado en este proyecto.
o o o
Terusb1.0 Eclipse (PICs y AVRs. USB.) MasterProg (USB)
2.2.4.3.2 Depuradores integrados ICD (Serie) o o o
ICD2 (Serie ó full speed USB - 2M bits/s) ICD3 (High speed USB - 480M 4 80M bits/s)
2.2.4.3.3 Emuladores Proteus - ISIS o ICE2000 (puerto paralelo, convertidor a USB disponible) o o o o o o
ICE4000 (USB) PIC EMU ISEC PIC CDlite PIC Simulator
2.2.4.3.4 Compiladores o mikroC o o o
Pic C Compiler Assembler Micro Code Studio
El K150 es un programador de PICs de bajo costo que soporta los microcontroladores más populares de Microchip. El software es compatible con Windows98, Windows2000/NT, Windows XP, Windows Vista y Windows7. Este programador podría requerir algunos ajustes en la instalación y configuración de los drivers antes de funcionar adecuadamente en algunas computadoras. Contamos con una pequeña guía de instalación que sugerimos consultar antes de la adquisición de este producto a fin de revisar los cambios que implican la configuración del mismo. Por otra parte, al ser este un programador antiguo, no soporta bien los bits de configuración de algunos PIC18.
o
o
o
El motor monofásico universal es un tipo de motor eléctrico que puede funcionar tanto con corriente continua (C.C.) como con corriente alterna. (A.C.) Es similar a la de un motor en serie de corriente continua, aunque con muchas y variadas modificaciones: Los núcleos polares, y todo el circuito magnético, están construidos con chapas de hierro al silicio aisladas y apiladas para reducir la pérdidas de e nergía por corrientes parásitas que se producen a causa de las variaciones del flujo magnético cuando se co necta a una red de co rriente alterna. Menor número de espiras en el inductor con el fin de no saturar magnéticamente su núcleo y disminuir así las pérdidas por corrientes de Foucault y por histéresis, aumentar la intensidad de corriente y, por lo tanto, el par motor y mejorar el factor de potencia.
o
Mayor número de espiras en el inducido para compensar la disminución del flujo debido al menor número de espiras del inductor.
Al invertir la corriente continua del motor en serie, el sentido de rotación permanece constante. Si se aplica corriente alterna a un motor en serie, el flujo de corriente en la armadura y en el campo se invierte simultáneamente, el motor seguirá girando en e l mismo sentido.
Cuando el motor universal es conectado en C.A, su flujo varía cada medio ciclo. En la primera mitad de la onda de corriente alterna es denominada positiva, aquí la corriente en los devanados de la armadura tienen la dirección igual a las manecillas del reloj, es decir de izquierda a derecha, mientras que el flujo producto del devanado del campo tiene un sentido de derec ha a izquierda, así que el par desarrollado por el motor es contrario al de las manecillas m anecillas del reloj. En la segunda mitad de la onda de corriente alterna, denominada negativa, el voltaje aplicado invierte su polaridad, así mismo la corriente cambia su dirección y ahora está de derecha a izquierda, también el flujo producto de los polos está dirigido ahora de izquierda a derecha, el par de arranque no cambia su dirección, puesto que en la mitad negativa se invierten tanto la dirección de la corriente, como la del flujo.
Para llevar a cabo el desarrollo del proyecto, primero se debe especificar datos técnicos de los componentes y elementos seleccionados para el display.
El número de leds usados para el arreglo es de 8, esos se conectan a las patillas del Microcontrolador añadiendo resistencias en serie de 330 Ω para regular la corriente. Con ellos se dará forma al mensaje a mostrar.
El Microcontrolador seleccionado para el proyecto es el modelo PIC 16F86A, por su bajo costo y por tener los puertos de entrada y salida mínimos necesarios el desarrollo del proyecto.
o
o
o
RA1: Usado como puerto de entrada de pulsos, conectado al fototransistor encargado de recibir dichos pulsos, dados sensor óptico (Led infrarrojo). Bloque “RB”: Todo el bloque de puertos B se utiliza co mo salida, es decir, los puertos RB0 a RB7 son puertos de salida, siendo conectado cada uno a un LED. OSC1/CLK y OSC2/CLK: Usado como entrada y salida del oscilador de cristal de cuarzo de 6MHz, usado como reloj.
El motor usado es un motor monofásico universal, utilizado con entrada a 220 V. Para regular la velocidad del motor se hace uso de un dimmer regulador de corriente alterna.
El motor elegido puede ser usado para corriente alterna o continua. Para este fin, se usará con tensión directa de la línea y se añade un dimmer para controlar su velocidad de acuerdo sea necesario para tener el mensaje más nítido.
La placa de los leds a usar consta de 8 leds, conectados al Microcontrolador con resistencias limitants de 330 Ω. Está alimentada con una batería de 4.2 V. El objetivo de la placa de leds es determinar el tiempo en el que se encienden y apagan los leds, la placa principal gira y gracias a la persistencia retiniana nos permite apreciar el mensaje.
Este es un dimmer (variador de "tensión" para corriente alterna en 220V); no solo recorta en te nsión sino que varía su forma de onda, por lo que no debemos utilizar el circuito con cargas electrónicas, este circuito está diseñado para carcas resistivas (resistencias, lámparas, u otros). En el circuito se hace uso de un Triac BT137-600 8A en este caso, ya que permite controlar cargas de hasta 1500W, normalmente usando disipadores de las dimensiones necesarias. Los capacitores deben ser de 400V mínimamente.
Placa para leds y microcontrolador
Placa para dimmer del motor
El compilador escogido para el proyecto es Micro Code Studio. El programa nos permite seleccionar el Microcontrolador a utilizar, en nuestro caso, el PIC 16F86A El software del programador es muy intuitivo y sencillo de utilizar. En la parte superior vamos a encontrarnos con: o
o o
o
FILE. Menú con opciones para el manejo de archivos y configuración de la placa (tipo de programador y puerto COM). PROGRAMMER. Comandos para la programación de los microcontroladores. OPTIONS. Opciones y herramientas varias que dispone el programador. Desde aquí se puede elegir por ejemplo la programación ICSP. HELP. Menú de ayuda.
En la ventana principal disponemos de botones de acceso a las funciones más usadas y un diagrama que nos explica como colocar nuestro microcontrolador en el zócalo ZIF. o o o o o o o o
LOAD. Carga el archivo HEX. HEX. MERGE. Une archivos HEX. REFRESH. Vuelve a cargar el archivo HEX. SAVE. Guarda lo que vemos en pantalla en un archivo archivo HEX. PROGRAM. Graba el chip. VERIFY. Verifica el chip. CALIB. Setea o lee el valor OSCAL de algunos chips. READ. Lee el contenido del chip.
o o o o
BLANK. Borra el contenido del chip. FUSES. Permite editar la configuración de los "fuses" del chip. CHIP SELECTOR. Lista desplegable para elegir el m icrocontrolador. CANCEL. Cancela la operación en curso.
Para realizar los cálculo necesarios, es posible cre ar una matriz, tomando valores de 0 y 1 para indicar el valor de los leds que van a e ncenderse, pero el método descrito a continuación puede ahorrar tiempo y muchas líneas de código, visualizando valores binarios para los 8 LEDs. Como ejemplo tomamos la letra A:
Los números en la columna de la hoja de cálculo “A” muestran el valor binario para cada uno de los LED cuando se encienden. Los valores de LED son 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, y 128. Al encender múltiples LED simplemente estamos añadiendo el total de cada uno de los LEDs encendidos usando la suma. Para sumar una columna de estado de los LED en la hoja de cálculo se utiliza la fórmula de Excel: = (C9) + (C8 * 2) + (C7 * 4) + (C6 * 8) + (C5 * 16) + (C4 * 32) + (C3 * 64) + (C2 * 128) (Para la primera columna de la letra “A”) La imagen anterior muestra el resultado de utilizar la hoja de cálculo para crear un píxel de ancho por 7 8 píxeles de altura forma de la letra "A". Dado que el carácter “A” es de 7 píxeles de ancho, se necesita escribir los valores enteros para cada una de las 7 columnas de píxeles en la pantalla LED. Teniendo los resultados en la fila 13, de acuerdo con la hoja de cálculo, a la salida de la letra "A" tenemos que enviar los valores enteros 31, 36, 68, 132, 68, 36, y 31 a puerto “B” en el microcontrolador.
Después de empujar un valor entero para PORTB le decimos al microcontrolador para hacer una pausa por un momento de 1ms. Esto evitará que cada columna de píxeles visibles en la pantalla POV por un período de 1 ms. El código C para el carácter "A" se escribe como A: HIGH portB portb = 31 gOSUB pausa1 portb = 36 goSUB pausa1 portb = 68 goSUB pausa1 portb = 132 goSUB pausa1 portb = 68 goSUB pausa1 portb = 36 goSUB pausa1 portb = 31 goSUB pausa1
:
Donde luego se anota el valor de cada columna con un intermedio de una pausa1 (de 1ms). Las Hojas de cálculo de todas las letras se muestran a continuación
Se adjunta la simulación realizada en el software Proteus 8.4 en el CD.
Tipo
Cantidad
Costo Individual
Costo total
Microcontrolador 16F86A
1
35
35
LED de alto brillo
8
2
16
Resistencias ¼ W
8
0.3
2.5
Resistencias ½ W
4
0.5
2
Potenciómetro
1
3.5
3.5
Capacitores poliéster
2
3
6
Placa virgen
1
20
20
TRIAC
1
12
12
Diac
1
2
2
Fototransistor
1
4
4
Led infrarrojo
1
3
3
Quemador de ISCP K150
1
150
150
Motor AC
1
40
40
Madera y armazón
1
30
30
TOTAL
BS. 326
El funcionamiento del display giratorio e s muy sencillo. El motor gira independientemente del comportamiento de la placa, pero consta de una posición inicial, dada por un led infrarrojo. La placa de leds no inicia las oscilaciones a menos que haya pasado por el punto inicial, donde el fototransistor ubicado en la base de la placa y a su vez, alineado con el led infrarrojo, capta la señal dada por él y envía esta información al microcontrolador. De esta forma también aseguramos un mensaje más nítido. Una vez se ha detectado la posición inicial, el arreglo de leds inicia las oscilaciones que nos permiten leer el mensaje programado previamente en el Microcontrolador. El dimmer del motor se utiliza para poder modificar su velocidad, ya sea aumentando o disminuyendo la nitidez, longitud y visibilidad del mensaje que se muestra. Es muy importante tomar en cue nta la velocidad a la que funciona el motor, ya que puede afectar la visualización en diferentes maneras como se r: o
o
El tiempo de respuesta del Led infrarrojo es muy lento y el pulso no llega a ser suficiente para ser leído por el Microcontrolador. Al usar una velocidad muy lenta, la visibilidad del display se reduce considerablemente, puesto que para llevar a cabo la persistencia retiniana se requiere de una velocidad considerable.
Las fotografías y el resultado final del proyecto se muestran a continuación:
Al ser la persistencia retiniana un fenómeno del ojo humano, el resultado no es apreciado de igual manera en medios digitales.
El proyecto fue concluido de manera exitosa. Los detalles a tomar en cuenta, ya sea el tiempo de oscilación y el tamaño de la placa dependen de cada caso particular; teniendo en cuenta el uso de un motor en corriente alterna se puede usar placas principales y arreglos de LEDs mayores, siempre que se tenga en cuenta un contrapeso adecuado y el peso de la propia placa. De cualquier forma, el proyecto a mayor escala no es recomendable debido a que requieren un motor de mayor potencia y m ayor velocidad.
1
2
3
Introducción .......................................................................................................................................... 1
1.1
Objetivo Objet ivo General Gene ral .................................... .................. ................................... .................................. ................................... ................................... ................................... .................. 1
1.2
Objetivos Objet ivos específicos especí ficos .................................. ................. ................................... ................................... ................................... ................................... ............................. ............ 1
1.3
Justificación Justific ación ................................... .................. .................................. ................................... ................................... ................................... .................................... .......................... ........ 1
Teoría Teorí a .................................. ................. ................................... ................................... ................................... ................................... ................................... ................................... .......................... ......... 1 2.1
Persistencia de visión o Persistencia retiniana retiniana .................. ............................ ................... .................. .................. .................. .................. ............. .... 1
2.2
Microcontrola Microc ontroladores dores ................................. ................ ................................... ................................... ................................... ................................... ................................ ............... 2
2.2.1
Introducción Introd ucción ................................... ................. ................................... .................................. ................................... ................................... ................................... .................. 2
2.2.2
Partes del microcontrolador ................... ............................ .................. .................. .................. .................. .................. .................. .................. ............... ...... 3
2.2.3
Característic Caract erísticas as .................................. ................. ................................... ................................... ................................... ................................... ................................ ............... 3
2.2.4
Microcontrola Microc ontroladores dores PIC .................................. ................. .................................. ................................... .................................... ................................... ................. 4
2.3
Grabador Grabado r de PIC .................................. ................ ................................... ................................... ................................... .................................. ................................... ..................... ... 8
2.4
Motor universal univers al monofásico monofás ico ................................... .................. .................................. ................................... .................................... ................................... ................. 8
2.4.1
Principio de funcionamiento en corriente continua .................. ........................... .................. .................. .................. ................ ....... 9
2.4.2
Principio de funcionamiento en corriente alterna .................. ........................... .................. .................. .................. .................. ........... 9
Diseño ................................. ................ ................................... ................................... ................................... ................................... ................................... ................................... .......................... ......... 9 3.1 3.1.1
Leds ................................. ................ .................................. ................................... ................................... ................................... .................................... ................................ .............. 9
3.1.2
Microcontrola Microc ontrolador dor ................................... .................. ................................... ................................... ................................... ................................... .......................... ......... 9
3.1.3
Motor ................................. ................ .................................. ................................... ................................... ................................... .................................... ........................... ......... 10
3.2
4
5
Especificacio Especi ficaciones nes .................................. ................ ................................... ................................... ................................... .................................. ................................... ..................... ... 9
Diseño de los circuitos circui tos ................................... .................. ................................... ................................... ................................... ................................... ........................ ....... 10
3.2.1
Diseño de la placa principal principa l .................................. ................ ................................... ................................... .................................... ........................... ......... 10
3.2.2
Dimmer ................................. ................ .................................. ................................... ................................... ................................... .................................... ........................ ...... 10
3.3
Circuitos Circui tos Impresos Impres os.................................. ................ ................................... .................................. ................................... ................................... ................................. ................ 11
3.4
Programa Progr ama ................................. ................ .................................. ................................... ................................... ................................... .................................... .............................. ............ 11
3.4.1
Desarrollo Desar rollo del programa program a ................................. ................ .................................. ................................... .................................... ................................. ............... 11
3.4.2
Compilado Compilad o y grabado ................................... .................. ................................... ................................... ................................... ................................... ................... 12
Cálculos Cálcul os .................................. ................. ................................... ................................... ................................... ................................... ................................... ................................... ..................... .... 13 4.1
Tiempo de Oscilación Oscilac ión .................................. ................. ................................... ................................... ................. ¡Error! Marcador no definido.
4.2
Dimmer ................................... .................. .................................. ................................... ................................... .................... ... ¡Error! Marcador no definido.
Gráficas Gráfic as .................................. ................. ................................... ................................... ................................... ................................... ................................... ................................... ..................... .... 15
6
Diagrama Diagra ma de Bloques .................................. ................ ................................... ................................... ................................... .................................. ................................... .................... 16
7
Simulación Simulac ión ................................. ................ ................................... ................................... ................................... ................................... ................................... ................................... ................... 16
8
Presupuesto Presu puesto ................................. ................ ................................... ................................... .................................. ................................... .................................... ................................. ............... 16
9
Funcionamiento Funcion amiento ................................. ................ .................................. ................................... ................................... ................................... .................................... ........................... ......... 17
10
Acabado ................................... .................. ................................... ................................... .................................. ................................... .................................... ................................. ............... 17
11
Conclusiones Concl usiones .................................. ................. .................................. ................................... ................................... ................................... .................................... ........................... ......... 18
