INTRODUCCIÓN
El objetivo de este proyecto es diseñar e implementar un sistema de control de temp emperatu atura a través de la comunicaci ación entre el senso ensorr LM35 con el microcontrolador 16F88! el cual maneja los datos proporcionados por el sensor para mostrarlos por la pantalla de visuali"ación L#$% En el presente trabajo& las partes y 'unciones del mismo& aplicaciones en el campo industrial (e da un detalle sobre las )erramientas de )ard*are+ sensor LM35& el ,-# 16F88!& el modu modulo lo de L#$& L#$& boto botone nera rass y
el pro. pro.ra rama mado dorr ,-#/ ,-#/-0 -0 % !dem2 !dem2ss de las
)erram )erramien ientas tas de so't*a so't*are+ re+ Flo*co Flo*code de ,ro 'or ,-#& ,-#& ue propor proporcio cionan nan in'orm in'ormació ación n necesario para lo.rar ue el sistema 'uncione correctamente% !demas !demas se trata trata del diseño diseño e implem implementa entació ción n del proye proyecto& cto& empe"and empe"ando o con una prueba para conocer el 'uncionamiento del LM35& la de visuali"ación L#$%% (e desarrolló un dia.rama de bloues ue detalla los elementos de nuestro proyecto
DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PROYECTO Antecedentes En el mundo& se vive un proceso tecnoló.ico de continuo cambio& promoviendo la innovació innovación& n& la calidad en muc)os muc)os aspectos aspectos para mejorar mejorar los distintos sectores productivos de los pa4ses en desarrollo& esto se s e lo.ra con el an2lisis detallado de los problemas provocados por la 'alta de recursos para una inmediata solución& por lo cual se debe usar nuevos avances tecnoló.icos para prevenir distintos problemas de sobrecalentamiento de dispositivos en el sector electrónico industrial%
#ontrolar #ontrolar la temperatura temperatura del ambiente ambiente para evitar ue dispositivos dispositivos electrónicos& electrónicos& indust industrial riales es y servido servidores res al moment momento o de sobreca sobrecalen lentars tarsee para para evitar evitar daños daños y pérdidas de in'ormación con'i.urando alarmas en base a las temperaturas m2imas ue el dispositivo puede tener un correcto 'uncionamiento%
Este proyecto tiene como 'inalidad buscar contrarrestar el sobrecalentamiento de disp dispos osit itiv ivos os elec electr trón ónic icos os de in'o in'orm rmac ació ión n
pro. pro.ra rama mand ndo o alar alarma mass
microcontrolador 16'88!& de'inido en el sensor s ensor LM35%
con con un
SENSOR DE TEMPERATURA CON EL INTEGRADO LM35 Descripción:
El sensor de temperatura LM35 tiene una precisión calibrada de 17# y un ran.o de captura de 557 a 1597#% El sensor presenta di'erentes encapsulados pero el m2s com:n es el to;& siendo similar a un transistor simple de tres pines& dos de ellos para alimentarlo y el tercero entre.a un valor de tensión proporcional a la temperatura medida por el dispositivo%
FIGURA 1..- Encas!"ad# LM35 t#-
%$La salida es lineal y euivale a 19m<=7# por lo tanto+ y 1599m< > 1597# y 59m< > 57#
y 559m< > 557# Funcionamiento:
!l medir la temperatura se utili"a un volt4metro calibrado para traducir el ran.o de la temperatura en voltaje% El LM35 'unciona en el ran.o de alimentación comprendido entre ? y 39 voltios% ,odemos conectarlo a un conversor !naló.ico=$i.ital y tratar la medida di.italmente& almacenarla o procesarla con un Microontrolador o similar% Aplicaciones:
El sensor de temperatura puede ser usado para compensar un dispositivo de medida sensible a la temperatura ambiente& re'ri.erar partes delicadas de un robot o para monitorear temperaturas en el transcurso de un trayecto de eploración% Ejemplo de circuito de prueba circuito de prueba+ El si.uiente montaje es un medidor de temperatura de ? canales usando un ,-#16F8! y un L#$ para mostrar los datos% ,ara una medida real con el conversor !naló.ico=$i.ital se )a dispuesto un .enerador de tensión de re'erencia ajustable modelo LM336 eterno al pic& con lo cual la medida de temperatura es eacta% El ran.o de medidas ue soporta este montaje es solo de temperaturas positivas y abarca desde 97 a 1597#%
FIGURA 1..- En e" LCD se &!est'an "#s ( cana"es T1)RA*+ T%)RA1+ T3)RA%+ T()RA5.
FIGURA..- C,'c!,t# a'&ad# en e" s,&!"ad#' P'#te!s
FIGURA. - P'!ea de te&e'at!'a
En la industria se utili"a este circuito
para evitar
el calentamiento de distintos
dispositivos & ayudar a con'i.urar alarmas& y lle.ar a corre.ir errores en un sistema de medición de temperatura inteli.ente mediante el cual se toman decisiones se.:n los datos obtenidos dependiendo de alarmas y reuerimientos previamente con'i.urados%
FUNDAMENTO TEÓRICO Re!e',&,ent#s a'a a",cac,/n de" P'#0ect# El proyecto se lo puede dividir en dos partes esenciales+ (o't*are y @ard*are% El so't*are para la pro.ramación de temperaturas con sus alarmas utili"ando el sensor inteli.ente LM35 en comunicación one*ire es el MiAro# ,ro 'or ,-# y para la simulación del sistema se usa la )erramienta ,roteus versión % (ervice ,acA %
FIGURA - Re!e',&,ent#s de" P'#0ect# S#2ta'e4
En el @ard*are estamos usando el sensor de temperatura
LM35 junto con el micro
controlador 16F88! el cual nos permite el in.reso de los valores m4nimos y m2imos de temperatura por el teclado matricial ?? y mostrar en la pantalla L#$ 16 para el monitoreo del sistema& al 'inal si la temperatura del ambiente sobrepasa
la establecida la m2ima se enciende un ventilador para retornar la estabilidad al sistema%
FIGURA %. Re!e',&,ent#s de" P'#0ect# a'da'e4
e''a&,entas de s#2ta'e F"#c#de
FIGURA- Ent#'n# de F"#c#de
67!8 es !n C#&,"ad#'9 Bn
c#&,"ad#' es un pro.rama in'orm2tico ue traduce un pro.rama escrito en
un len.uaje de pro.ramación a otro len.uaje de pro.ramación& .enerando un pro.rama euivalente ue la m2uina ser2 capa" de interpretar% Bsualmente el se.undo len.uaje es len.uaje de m2uina& pero también puede ser simplemente teto% Este proceso de traducción se conoce como compilación% Bn compilador es un pro.rama ue permite traducir el códi.o 'uente de un pro.rama en len.uaje de alto nivel& a otro len.uaje de nivel in'erior Ct4picamente len.uaje de m2uinaD% $e esta manera un pro.ramador puede diseñar un pro.rama en un len.uaje muc)o m2s cercano a cómo piensa un ser )umano& para lue.o compilarlo a un pro.rama m2s manejable por una computadora%
FIGURA %.(.- D,a:'a&a a "#!es de "a #e'ac,/n de !n !en c#&,"ad#'
PROTEUS PROTEUS es una )erramienta so't*are ue permite la simulación de circuitos electrónicos con microcontroladores% (us reconocidas prestaciones lo )an convertido en el m2s popular simulador so't*are para microcontroladores ,-#%
Esta )erramienta permite simular circuitos electrónicos complejos inte.rando inclusive desarrollos reali"ados con microcontroladores de varios tipos& en una )erramienta de alto desempeño con unas capacidades .ra'icas impresionantes%
,resenta una 'iloso'4a de trabajo semejante al (,-#E& arrastrando componentes de una barra e incrust2ndolos en la aplicación& es muy sencillo de manejar y presenta una inter'a" .r2'ica ami.able para un mejor manejo de las )erramientas proporcionadas por el ,roteus%
FIGURA %.5.- Inte'2a; G'<2,ca P'#te!s
%.%.%.1. ARES o Advanced R outin. and Editin. So't*are CSoftware de Edición y Ruteo AvanzadoD es la )erramienta de enrutado &ubicación y edición de componentes& se utili"a para la 'abricación de placas de circuito impreso& permitiendo editar .eneralmente& las capas super'icial C0op #opperD& y de soldadura Cottom #opperD%
2.2.2.1.1. Forma Manual
Ejecutando !GE( directamente& y ubicando cada componente en el circuito% 0ener cuidado al $G#& $esi.n Gules #)ecAer C
2.2.2.1.2. Forma Automática
El propio pro.rama puede tra"ar las pistas& si se .uarda previamente el circuito en -(-(& y )aciendo clic en el 4cono de !GE(& en el pro.rama& el pro.rama compone la Hetlist
%.%.%.1.3. M8t#d# 1 A!t#'#!te'4 1% ,oner (ILI los componentes en la board % Especi'icar el 2rea de la placa Ccon un rect2n.ulo& tipo Joard Ed.eJD 3% @acer clic en J!utorouterJ& en la barra de botones superior 1% Editar la estrate.ia de ruteo en JEdit (trate.iesJ ?% @acer clic en JI/J
M8t#d# % E"ect'a A!t#'#!te'4 Btili"ando el módulo Electra CElectra !uto GouterD& el cual& una ve" colocados los componentes tra"ar2 autom2ticamente las pistas reali"ando varias pasadas para optimi"ar el resultado%
#on !res adem2s se puede tener una visuali"ación en 3$ del ,# ue se )a diseñado& al )aber terminado de reali"ar la ubicación de pie"as& capas y ruteo& con la )erramienta J3$
%$FIGURA %.- Inte'2a; G'<2,ca ARES
FIGURA %.=.- >,sta 3D P,stas en A'es
1.1. e''a&,entas de ?a'da'e 1.1.1. Es
Sens#' de Te&e'at!'a Inte",:ente LM35 un
dispositivo
en
encapsulado
Ktipo transistor ,G35 o Ktipo
inte.rado ((I, Cen lu.ar del tradicional botónD y permite medir temperaturas desde 55# to 815# en incrementos de 9%5# con ; bits de precisión en un tiempo t4pico de 99 ms% El sistema opera sobre la ya tradicional inter'a" de un no siendo imprescindible
conductor C1 *ire
busD&
alimentación eterna y teniendo un n:mero de serie
en GIM de 6? bits& lo ue permite tener un
conjunto
de
termómetros
conectados por medio del bus de un conductor y ser interro.ados de a uno por su n:mero de serie& como si se trataran de botones%
FIGURA .- P'esentac,/n C,'c!,ta"
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO. El LM35& tiene& adem2s del n:mero de serie y de la inter'a" de un conductor&
un circuito
medidor de temperatura y dos re.istros ue pueden
emplearse como alarmas de m2ima y de m4nima temperatura% Este termómetro se basa en un par de osciladores de 'recuencia proporcional a la temperatura El oscilador de 'recuencia proporcional a la alta temperatura act:a como )abilitación C.ateD del conteo del oscilador de 'recuencia proporcional a la baja
temperatura%
Eiste
un
circuito
C(lope
!ccumulatorD
encar.ado
de
compensar las alinealidades de la variación de 'recuencia de los osciladores con la temperatura%
FIGURA %.13. P,c 1@F= -
Desc',c,/n de "#s P,nes B P,nes F!nc,#na"es •
#omo puede observarse en el pin G!3+ G!3=!H3=
•
(i.ni'ica ue tiene varias 'uncionalidades+ G!3 ,ort ! entrada=salida di.ital 3 !H3 Entrada analó.ica 3
•
•
#1-H Entrada positiva de comparador #1
•
Estas caractr4sticas no pueden usarse en 'orma simult2nea pero pueden cambiarse durante la operación %
LCD G'<2,ca. ,antalla en la cual& se pueden presentar caracteres& s4mbolos especiales y .r2'icos% (u especi'icación viene dada en p4eles% ,or ejemplo 18 6?%
TERMINALES DE CONEIÓN Los terminales de coneión de las pantallas L#$ de caracteres )an sido estandari"ados& siendo .eneralmente compatibles pin a pin con lo mostrado en la tabla +
Te'&,na"
N#&'e
F!nc,/n
Desc',c,/n
1 3 ? 5 6 8 ; 19 11 1 13 1?
Ener.4a Ener.4a !juste #ontraste #omando #omando #omando E=( E=( E=( E=( E=( E=( E=( E=(
Ge'erencia 9 <% NH$ 5 < $#
TALA %.( Ta"a de Desc',c,/n de Te'&,na"es de C#ne,/n de" LCD .-
Es!e&a de c#ne,#nes
FIGURA
.-
Es!e&a de c#ne,#nes de "a anta""a LCD.
1.%.
A":#',t&# de" &,c'#c#nt'#"ad#' INICIO
Inicialización de parámetros
Captura de datos del DS1820 y mostrar por la LCD
$emp%ma&"
no
si
#nciende 'entilador y muestra alarma en LCD
si
#nciende un led y muestra alarma en LCD
no
)eset
no
$emp%min"
no
si
resiona tecla !"
si In(reso de temperatura ma&ima
$emp%ma& correcta"
si
In(reso de temperatura minima
no $emp%min correcta"
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 1% Lo.ramos construir un sistema ue permite el control de la temperatura en un sistema cerrado a través del sensor inteli.ente LM35& a través de dispositivos como los microcontroladores para manipular los datos obtenidos y proporcionar las alarmas necesarias al sistema% % El sensor de temperatura LM35 utili"a el protocolo de comunicación one*ire ue permite reali"ar una comunicación serial asincrónica entre un dispositivo maestro y uno o varios dispositivos esclavos& utili"ando un :nico pin de E=( del microcontrolador% 3% Los valores de la temperatura m2ima y m4nima se .uardan en distintas variables para lue.o su posterior comparación y comprobar si el sistema est2 estable& si se desestabili"a el sistema& se encender2 un ventilador para lo.rar volver a su estado estable% ?% Las rutinas del protocolo one*ire proporcionadas por el pro.rama miAroc pro 'or pic nos permiten convertir los datos proporcionados
por el sensor LM35 de bits a valores tipo c)ar& para estos poder enviar a las 'unciones ue permiten la visuali"ación de los mensajes en la pantalla L#$% 5% #uando se in.resa los valores de los ran.os m2imos y m4nimo de temperatura por el teclado ??& se debe procurar ue estos valores sean acordes a los par2metros del sensor de temperatura LM35 ue solo soporta valores de temperatura entre 55 o# y 15 o# para ue el sistema ten.a un per'ecto 'uncionamiento% 6%
ANEOS
ILIOGRAFA
1% OiAipedia& 1Oire +
?ttHHes.,,ed,a.#':H,,H1-J,'e & Fec?a de C#ns!"ta + 9=11=919 % % (cribd & ,rotocolo 1 Oire
?ttHH.sc',d.c#&Hd#cH%((%1$1HP'#t#c#"#-1-J,'e Fec?a de C#ns!"ta 1=11=919% ?ttHH.&,'#e.c#&Hen:H'#d!ctsHK,eH=H&,'#c-'#-2#'-,cH Fec?a de C#ns!"ta 3=11=919%
3% Microc)ip & @oja de $atos ,-# 16F88
?ttHH1.&,c'#c?,.c#&Hd#n"#adsHenHDeK,ceD#cH(1%$1F.d2 Fec?a de C#ns!"ta 5=11=919 %
?% (ystroni & @oja de $atos (ensor LM35& $(18(9
?ttHH.s0st'#n,.c#&HRes#!'ceHLM35.d2 Fec?a de C#ns!"ta 5=11=919 %
5% -n.% Marcelo E% Gomeo& $ispositivos de Medición de 0emperatura y @erramientas de $esarrollo
