INDICE
INTRODUCCION
2
MODO DE USO
3
DESARROLLO
5
SENSADO DE TEMPERATURA
5
ETAPA DE MUESTREO
7
BLOQUE DE CONTROL
10
ANEXOS PROGRAMACION
BIBLIOGRAFIA
13
21
1
INTRODUCCION. En el siglo XX, se volvió indispensable el uso de incubadoras para neonatos (recién nacidos) en alto riesgo o prematuros, tanto en hospitales públicos como en clínicas privadas, para lograr una reducción en la tasa de mortalidad infantil. Los problemas en los bebés prematuros están relacionados con la inmadurez de sus sist sistem emas as orgá orgáni nico cos, s, por por lo cual cual nece necesi sita tan n cuid cuidad ados os espe especi cial ales es en la sala sala de neonatos hasta cuando sus sistemas orgánicos se hayan desarrollado lo suficiente como para mantenerlos con vida sin necesidad de brindarles apoyo especializado. Estos cuidados pueden durar semanas o meses dependiendo que tan prematuro sea el bebé. En la actualidad existe una gran variedad de dichos equipos en el mercado, algunos más o menos complejos que otros, pero todos trabajan para el mismo fin y controlan controlan las mismas mismas variables principales, principales, o sea la temperatur temperatura a y la circulació circulación n de aire en el habitáculo. Algunos equipos tienen la opción de controlar otros parámetros como la saturación de oxigeno en la sangre, la humedad dentro del habitáculo, entre otras. El objetivo de este proyecto es realizar un prototipo de control de incubadora, siguiendo las normas vigentes al caso, que nos sirva de base para empezar a diseñar seriamente un control con el fin de poder comercializarlo en el futuro. En este proyect ecto, nos basamos en la norma rma IRAM 4220-2-19 de APARATOS ELEC ELECTR TROM OMED EDIC ICOS OS – INCU INCUBA BADO DORA RAS S DE BEBE BEBES, S, asi asi como como tamb tambié ién n en los los manuales de la marca MEDIX de los modelos TR-306(Incubadora de transporte – Manual de servicio Técnico) y PC-305(Incubadora de terapia intensiva – Manual de usuario). Como se dijo, esto es sólo un prototipo. un prototipo.
2
MODO DE USO. Este sistema cuenta con un indicador de temperatura en display, control microprocesado de temperatura, alarma acústica, alarmas visuales de temperatura y de falla en ventilador de recirculación de aire. El control trabaja en un rango de temperatura fijo que va de 20º a 37ºC con opción de ser extendida a 39ºC. La lectura de temperatura en el recinto se visualiza en display en un rango que va de 20º a 45ºC, con una precisión de 0.1ºC (un decimal).
Al encenderse el sistema, aparece en display la temperatura que se mide en el habitáculo. Por defecto la temperatura de set es de 30ºC, por lo cual, si la misma fuese menor a este valor, al encenderse el sistema arranca el control de calefacción. En caso de que la temperatura sensada este 3ºC por debajo o 1ºC por encima de la temperatura seteada se enciende la alarma por temperatura. Si la temperatura es mayor:
Suena la alarma acústica intermitentemente. Se enciende en forma intermitente el indicador de alarma TEMP. AIRE. Se apagan la resistencia calefactora junto con el ventilador de recirculación de aire.
Si la temperatura es menor:
Suena la alarma acústica intermitentemente. Se enciende en forma intermitente el indicador de alarma TEMP. AIRE.
3
Se enciende la resistencia calefactora (potencia máxima) junto con el ventilador de recirculación de aire.
En ambos casos la alarma acústica se puede silenciar oprimiendo el pulsador RESET ALARMA, transcurridos 10 minutos y si la falla no se corrige vuelve a sonar la alarma. Para modificar la temperatura en el habitáculo, se debe presionar el botón SET_TEMP, al hacerlo se visualiza en el display la temperatura de set actual (sin decimales), la misma se modifica apretando los botones (+) o (-), una vez seleccionada la temperatura deseada, se debe aceptar con el botón SET (de otro modo los cambios no producen), y presionando el botón MUESTRA, vuelve a mostrar en display la temperatura del habitáculo.
Ante una falla en la circulación de aire, se enciende la alarma correspondiente, la cual, al igual que la alarma anterior, consta de una indicación sonora y una visual. Esta alarma trabaja como sigue:
Suena la alarma acústica intermitentemente. Se enciende en forma intermitente el indicador de alarma falla de aire. Se interrumpe la potencia del calefactor a través de un circuito de relé.
La alarma acústica NO se puede silenciar oprimiendo el pulsador RESET ALARMA.
4
DESARROLLO. Este proyecto es un prototipo que usa un control ON-OFF de temperatura, el cual necesita muchos cambios y mejoras para poder usarse en una incubadora neonatal real. Este sistema cuenta con una unidad microprocesada para mostrar temperatura en display u otra para el control en sí mismo. La unidad de muestreo en display de temperatura se hizo independiente del control porque asi se especifica en la norma IRAM 4220-2-19. Para el sensado de temperatura se armo interfaz para adaptar la señal de salida del sensor de temperatura a niveles de 0-5V que se puedan reconocer el la entrada de los microcontroladores utilizados. A efectos de simplificar se uso la misma interfaz para la unidad de control y la de muestreo. A continuación se muestra circuito eléctrico utilizado para la simulación en proteus, puede verse que consta de tres bloque separados (la interfaz del sensor, el bloque de control y la etapa de muestreo), los cuales se interconectan entre si. BLOQUE DE CONTROL D11
INTERFAZ SENSOR
señal acondicionada
Interfazsensor
Ventilador
Calefactor
Alarma Acustica señal acondicionada
sensor A puerto A/D
s a m r a l a y a i c n e t o p e d a d i l a s n o i c a t n e s e r p e r
Potcalefaccion
D9
Alarma temp aire Fallaventilador Ventilador
D1
D7
31.0
Salida de datos LM335
a d a n o i c i d n o c a l a ñ e s
LM335
p8
Fallavent
p7
1_B
Reset alarma
p6
2_B 3_B
extensión39ºC
p5
4_B
set
p4
Alarma Acustica
1b
D8
2b 3b Alarma tempaire
4b
D10
temp++
p3 p2 p1
temp--
Q1_b
muestra
Q2_b Q3_b
set_temp
b1 Fallaventilador
b2 b3
PIC16F877A
Control de Displays
Pulsadores de control FALLAVENT
p8
RESET ALARMA
ETAPA DE MUESTREO
p7
EXT_39ºC
p6 1B
2b
p5
2B
3b
++
4b
p4
QD QE
p2
p1
SET_TEMP(2)
b2 b3
R8 1k
R1
R2
R3
R4
R5
1k
1k
1k
1k
1k
R6 1k
QE QF
QF
Q1b Q2b Q3b
Display 1 Display 2 Display 3
R7 1k
QD
QG
QG b1
SET_TEMP
QC
QC
4B
p3
MUESTRA
QB
QB
3B
Entrada de datos --
QA
QA
1b SET
p2 p1
Muestra Set_temp
VALUE=5
1 2 3 QA QB QC QD QE QF QG
QA QB QC QD QE QF QG
QA QB QC QD QE QF QG
Interfazsensor 1
2
3
PIC16F873A
DIAGRAMA GENERAL DE SIMULACION
El funcionamiento detallado de cada uno de los distintos bloques se explica a continuación. Sensado de Temperatura. Para el sensado de temperatura se utilizo el sensor integrado LM335, el cual tiene una salida lineal con una variación en la tensión de salida de 10mV/ºC. Los valores de salida de este sensor van desde 0V para 0ºK(-273ºC) en adelante. Como el rango de lectura que se programo va de 20-45ºC, necesitamos saber la salida del sensor para estos valores de temperatura, se tiene:
5
Ahora bien estos valores no son los adecuados para enviar a la entrada del conversor AD del micro, entonces se hace una conversión lineal para llevar las variaciones que van de 2.93V a 3.18V a otras que van de 0V a 5V. Esto lo logramos con el bloque interfaz sensor, el circuito eléctrico se detalla a continuación.
R11
R13
10k
24k
U6(V-) VALUE=-22 4 5
R9(2) VALUE=22
sensor
R9 10k
D1 31.0
R10 10k
U6
U6(OP)
U5(V-) VALUE=-22 4 5
2 6 3
R12
U5
2 6
1k2
A puerto A/D
3
7 1
LM741 LM335
7 1
LM741
R14 9k012 ) 2 + 2 V = ( 6 E U U L A V
D2 1N4007
D3 - ZENER 1N4733A
) 2 + 2 V = ( 5 E U U L A V
R14(1) R14(1) VALUE=22
El diagrama consta de dos Amp. Operacionales, el primero se configura como inversor y el segundo como sumador para dar la escala necesaria de 0-5V a su salida. Debe notarse que el circuito es solo de simulación, en el circuito práctico que se hizo se coloco a la salida del sensor un filtro pasa bajos, el cual es seguido por un operacional configurado como seguidor de tensión, a modo seguir la variaciones de tensión evitando un consumo innecesario de corriente.
6
J1
1 2 3
1: -22V 2: GND 3: +22V
Seguidor de tension
4 5
Filtro pasa Bajo
U1
2
R1
R2
10k
3M3
J3
1
3 2 1
PRES1
6 3 LM741 7 1
10k
1
2
2
C1
3
33nF 3
Conector sensor
Potenciometro para calibrar sensor
R4
R7
R8
12k
12k
10k
4 5
R3 10k
4 5
U2
2
R5
6 3 7 1
6
1k2
LM741
PRES2 1
1
3 2
3 1k
U3
2
R6 8k2
3
LM741 7 1
2
J2 2 1
D2 1N4007
Conector de salida hacia la entrada del conversor A/D
CONN-H2
D3 - ZENER 1N4733A
CIRCUITO PRACTICO
Etapa de muestreo. Como se dijo antes, la unidad bloque de muestreo en display se hizo independientemente del control porque asi lo especifica la norma IRAM 4220-2-19. En vista de los componentes que se pueden conseguir en el mercado de la zona, y debido al costo de los mismos, se opto por usar un PIC16f873A ya que de este modo el costo se hacía menor que si se usaban componentes discretos para visualizar un valor analógico en display. Como se aprecia en el diagrama general de simulación en proteus que se muestra al principio, el bloque de muestreo tiene 5 conjuntos de líneas de entrada y un conjunto de líneas de salida.
Un conjunto se usa como E/S de alimentación eléctrica para los displays. El conjunto de entrada de datos consta de cuatro líneas de datos provenientes del bloque de control, estas se usan para transmitir información cuando se quiere mostrar en display la temperatura de seteo, o dicho de otra forma estas líneas llevan el código BCD de la temperatura de seteo para que se visualice en display. El conjunto de control de displays se usa para controlar los mismos desde el bloque de control cuando se está seteando temperatura. Por último quedan dos líneas que proviene de los pulsadores de control y la entrada correspondiente a la señal acondicionada por la interfaz del sensor para conectarla al ADC.
7
A continuación se detalla diagrama eléctrico correspondiente al bloque de muestreo: 4B
Entrada de datos
3B 2B 1B
U1 rc0
2 3 5 6 11 10 14 13
rc1 rc2 rc3
rb3
1 15
rb2
1A 1B 2A 2B 3A 3B 4A 4B
4
1Y
U2
7
2Y
7 1 2 6
9
3Y
12
4Y
3 4 5
A/B E 74HC157
R26
4k7
4k7
R18 4k7
R19
4k7
R20
R21 R22
R23
4k7
4k7
4k7
4k7
R24 4k7
13 12 11 10 9 15 14
QA QB QC QD QE QF QG
LT BI LE/STB
R30
R29
220
220
R28 220
1k
4 1
5 1
0 1
9
1 1
Q1
QB
ra0
2 3 4 5 6 7 1
C1 33p
XT1
4MHz
OSC1/CLKIN OSC2/CLKOUT
RB0/INT RB1 RB2 RB3/PGM RB4 RB5 RB6/PGC RB7/PGD
RA0/AN0 RA1/AN1 RA2/AN2/VREF-/CVREF RA3/AN3/VREF+ RA4/T0CKI/C1OUT RA5/AN4/SS/C2OUT RC0/T1OSO/T1CKI MCLR/Vpp/THV RC1/T1OSI/CCP2 RC2/CCP1 RC3/SCK/SCL RC4/SDI/SDA RC5/SDO RC6/TX/CK RC7/RX/DT
21 22 23 24 25 26 27 28 11 12 13 14 15 16 17 18
QE
15
QF
14
1 b r
Q3
rb2 rb3
2N2222
R42
Q1
R43
1k2
QG
Salida Codigo 7 segmentos
2N2222
Q2
Q1
2N2222
Display 1
Q2
R44
1k2
1k2
Display 2
Q3
Display 3
Retorno catodo de displays 3
rc0 rc1 rc2 rc3
4
0 1
1_b
Q1b
2_b
U7:A
U7:B
4030
4030
U7:C
Q2b
3_b
Q3b
4030
Control de Displays 1
2
5
6
8
PIC16F873A PROGRAM=..\Programas\Programa7seg CCS\Control7segmentos.hex
C2 33n
QD
9 Q3
9 10
QC
10 Q2
rb0 rb1 ra0
3 1
QA
11
Set_temp Muestra Interfazsensor
2 1
R26(1) VALUE=5
12
0 b r
220
220
220
220
13
U3
R32
R31
R25 4k7
R34
R33
4511
R27
1k
R16 R17
A B C D
9
1_b
R35 4k7
R35(1)
2_b 3_b
VALUE=5
U7:D R36 4k7
R37 R38 4k7
4k7
R39 4k7
R40
R41
12
4k7
4k7
13
11
4030
R36(1) VALUE=5
Si se observa el esquema, puede verse que el micro usado es un PIC16F873A, el cual trabaja en una frecuencia de 4MHz. La entrada de señal analógica proveniente de la interfaz del sensor se conecta al pin 2 del micro para ser convertida a un valor digital. Dicho valor se procesa mediante el ADC interno del micro, el cual da una salida de conversión de 10 bits, cuyos valores van desde 0 a 1023 (10n). Una vez obtenido el valor de la señal de entrada en el ADC interno, esta se procesa y se manda en código BCD al CI4511, el cual es un Driver y conversor BDC/7Segmentos, para ser mostrado en display. El CI 74HC157 conectado antes del CI 4511 es un multiplexor cuádruple de 2x1 canales, se usa para seleccionar que datos se deben mostrar, los datos correspondientes a la temperatura que salen del PIC16F873A o los correspondientes a la temperatura de seteo proveniente del bloque de control. El multiplexor se comanda, para que habilite uno u otro canal de datos, con el PICF16F873A mediante los pulsadores MUESTRA y SET_TEMP. Si se observa el circuito eléctrico, se ve que las salidas de control de los displays 7 segmentos se manejan con los transistores Q1, Q2 y Q3, y estos a su vez se controlan por medio de las compuertas X-OR conectadas a sus bases. Dichas compuertas cumplen la función de aislar las señales de control de display que provienen del Pic16F873A y del bloque de control de modo que no se den las dos a la vez y pueda ocasionarse un mal funcionamiento.
8
Los resistores conectados a la entrada del 74HC157 y de las compuertas X-OR, y que se conectan a Vd = 5V cumplen la función de interfaz de lógica TTL a lógica CMOS. Esto se hizo asi porque el microcontrolador maneja niveles de tensión TTL, mientras que El 74HC157 y las X-OR(CD4030) manejan niveles de tensión CMOS. A continuación se muestra el esquema eléctrico práctico utilizado para hacer la placa de muestreo, en el mismo se distinguen dos bloques internos los cuales se muestran más abajo.
CONMUTADOR J1
5V gnd+ E
1 2 3 4
1B 2B
datos set temp
3B 4B A/B
J5
1A 2A 3A 4A
Vin 1 - GND 2 - 5V
QA
QA
QB
QB QC QD QE
QC QD QE QF
QF QG
QG dp
dp
DRIVER 7 SEGMENTOS
1 2
U9 C-501G
U8 C-501G QA QB QC QD QE QF QG
7 6 4 2 1 9 10 5
a b c d e f g dp
7 6 QC 4 QD 2 QE 1 QF 9 QG10 dp 5 QA QB
a b c d e f g dp
3 8
U10 C-501G 7 6 QC 4 QD 2 QE 1 QF 9 QG 10 5 QA
a b c d e f g dp
QB
3 8 3 8
3 8
3 8 3 8
Q3 2N2222
R17 1k2
SENSOR TEMPERATURA
2N2222
Q2
Q1 2N2222 R18 1k2
3
R19 1k2
4
0 1
U7:A 4030
U7:B 4030
U7:C 4030
1 1
U7:D 4030
E R42
A/B 5V
rc0
4k7
J2 6 5 4 3 2 1
gnd+
rc1
reset
rc2
Muestra
rc3
1
2
5
6
8
9
R34 2 1
3 1
4k7 R35
set_temp
4k7 Q1a
pulsadores sensor R12 1k
R2 1k
R36
Q2a Q3a
4k7 R37
PIC 16F873A
4k7 R38 1 2 3
4k7 J7 1 2
R39 sensor
J8 controldisplays
1 - sensor 2 - GND
4k7
DIAGRAMA GENERAL PRACTICO
C1
33p X1 C2
4MHz U3
33n
9 10
gnd+
sensor
2 3 4 5 6 7 1
reset
SENSOR TEMPERATURA
OSC1/CLKIN OSC2/CLKOUT
RB0/INT RB1 RB2 RB3/PGM RB4 RB5 RB6/PGC RB7/PGD
RA0/AN0 RA1/AN1 RA2/AN2/VREF-/CVREF RA3/AN3/VREF+ RA4/T0CKI/C1OUT RA5/AN4/SS/C2OUT RC0/T1OSO/T1CKI MCLR/Vpp/THV RC1/T1OSI/CCP2 RC2/CCP1 RC3/SCK/SCL RC4/SDI/SDA RC5/SDO RC6/TX/CK RC7/RX/DT
21 22 23 24 25 26 27 28 11 12 13 14 15 16 17 18
Set_temp Muestra E A/B Q1a Q2a Q3a rc0 rc1 rc2 rc3
PIC16F873A
9
U1 2 3 5 6 11 10 14 13
1A 1B 2A 2B 3A 3B 4A 4B
1 15
A/B E
1A 1B 2A 2B 3A 3B 4A 4B
1Y 2Y 3Y 4Y
4 U2
7 7 1 2 6
9 12
3 4 5
A/B E 74HC157
A B C D LT BI LE/STB
13 12 11 10 9 15 14
QA QB QC QD QE QF QG
R33 R32 R30 R29 R21 R20
4511 R1
R11 4k7
R13 4k7
R14 4k7
R22 4k7
R23 4k7
R24 4k7
R25 4k7
R26 4k7
R27 4k7
R28 4k7
R15 1k
R16 1k
gnd+
220
R31
220
220
220
220
220
220
220
dp
QG
QF
QE
QD
QC
QB
QA
5V
CONMUTADOR
Se puede ver en los diagramas prácticos que la fuente de alimentación es externa, esto se pensó asi para poder implementar a futuro (dentro de la misma fuente general de alimentación) alguna protección por hardware por sobre carga y/o cortocircuito. Bloque de control. Este bloque es un control muy básico de temperatura que sirve para controlar un relé (el cual maneja la resistencia calefactora), una salida para el ventilador de recirculación de aire y algunas alarmas. El hecho de que controle un relé indica que se trata de un control ON-OFF. Ahora bien algo mejor sería usar un control PID, esto es una mejora para implementar a futuro. El corazón de este bloque es el Pic16F877A, el cual se encarga de convertir a un valor digital la señal que sale de la interfaz del sensor y de procesar dicho valor (al igual que lo hace el Pic16F873A en el bloque de muestreo) para tomarlo como referencia para controlar el calefactor. Se ve que del micro salen líneas reservadas para las alarmas. Estas se simulan mediante leds de indicación de distintos colores, asi como también el calefactor y el ventilador, pero en la práctica se uso un relé para la potencia. La condición de alarma que indica falla en la ventilación se simulo con una entrada digital mediante un pulsador debido a que no contábamos con un sensor adecuado para tal efecto, esto es un detalle a corregir a futuro.
A continuación se muestra el diagrama eléctrico de simulación de proteus del bloque de control.
10
C3 22p 8MHz
XT0
C4 22p
U4 13 14 interfaz sensor extensión 39ºC set temp ++ temp -muestra set_temp
2 3 4 5 6 7 8 9 10 1
OSC1/CLKIN OSC2/CLKOUT
RB0/INT RB1 RB2 RB3/PGM RB4 RB5 RB6/PGC RB7/PGD
RA0/AN0 RA1/AN1 RA2/AN2/VREF-/CVREF RA3/AN3/VREF+ RA4/T0CKI/C1OUT RA5/AN4/SS/C2OUT RC0/T1OSO/T1CKI RE0/AN5/RD RC1/T1OSI/CCP2 RE1/AN6/WR RC2/CCP1 RE2/AN7/CS RC3/SCK/SCL RC4/SDI/SDA MCLR/Vpp/THV RC5/SDO RC6/TX/CK RC7/RX/DT RD0/PSP0 RD1/PSP1 RD2/PSP2 RD3/PSP3 RD4/PSP4 RD5/PSP5 RD6/PSP6 RD7/PSP7
33 34 35 36 37 38 39 40 15 16 17 18 23 24 25 26 19 20 21 22 27 28 29 30
1_B 2_B 3_B 4_B Reset alarma Falla vent
Pot calefaccion Ventilador
Q1_b Q2_b Q3_b Alarma Acustica Alarma temp aire Falla ventilador
PIC16F877A
R15 RESET 16F877A
4k7
R15(1) VALUE=5
BLOQUE DE CONTROL
Se observa que el bloque de control no es más que el micro utilizado con sus respectivas E/S. A continuación se muestra el prototipo resultante de este proyecto, todas las etapas explicadas, salvo la de control (por estar en desarrollo aun) fueron llevadas a cabo en una placa de circuito impreso.
11
Observación sobre los microcontroladores utilizados. Si se ven los diagramas eléctricos se puede ver que de los dos microcontroladores ninguno se usa de modo de sacar el mayor provecho debido a que no se utilizan todos los pines de todos los puertos. Esto es porque en un futuro se agregaran más funciones que demanden mayor cantidad de pines E/S, asi que estos micros pueden servir para tal caso. Ambos microcontroladores tienen un ADC interno de 10 bits, de modo que el valor de temperatura que se lee en display es igual (teóricamente) al que tiene como referencia el control de temperatura.
12
ANEXOS. Programación Para este proyecto usamos el lenguaje de programación CCS, el cual puede trabajarse en conjunto con MPLAB para bajar los programas al respectivo microcontrolador. A continuación se muestran los códigos de programación que se usaron en este proyecto.
Programa para el Pic del bloque de muestreo: #include <16F873A.h> #device adc = 10 /*Con esto defino el modulo ADC(siempre se define despues de definir el pic chip a usar, si lo defino en otro momento no compila)*/ #use delay(clock=4000000) #fuses XT, NOWDT, PROTECT #opt 9
//uso la maxima optimizacion de codigo
#use fast_io(a) #use fast_io(b) #use fast_io(c)
//Selecciono los puertos A,B,y C como E/S digitales
#byte porta = 0x05 #byte portb = 0x06 #byte portc = 0x07 int aux1;
//Numero de 8 bits sin signo
int flagtemp = 0; int cont = 0; void muestra(float); void borrado(); Dec2Bcd(int); #int_rtcc void interrup_temp() {cont ++; if(cont == 31) {flagtemp = 1; cont = 0; } set_timer0(0x00); } void main() {float b = 0.02441; float a;
//como no me da para temporizar 2 segundos uso un //loop De 61 vueltas para lograrlo, De este modo temporizo //exactamente hasta 1.998848 segundos //T = 4* Tosc* (256 -N10)* Rango del Divisor de Frec * loop
//Defino un numero de 32 bits en punto flotante
13
setup_adc_ports(RA0_RA1_RA3_ANALOG); setup_adc(adc_clock_div_32); set_adc_channel(0); setup_counters(rtcc_internal, rtcc_div_256); /*clock interno, preescaler al TMR0, divido por 256*/ enable_interrupts(global); enable_interrupts(int_rtcc); set_timer0(0x00);
/*habilito permiso de interrupciones por desbordamiento del TMR0*/ //inicializo el TMR0 en cero
set_tris_a(0x01); set_tris_b(0x03); set_tris_c(0x00); aux1 = 0; output_bit(pin_b2, 0); output_bit(pin_b3, 0); output_bit(pin_b5, 0); output_bit(pin_b6, 0); output_bit(pin_b7, 0); do {if (flagtemp == 1) {a = read_adc() * b + 20; flagtemp = 0; }
//En estas lineas se procesa el valor analogico //que entra al ADC interno del micro
muestra(a); //llama a la funcion de muestra en display if(input(pin_b0) && (aux1 == 0)) //Si aprieto el boton de Set_temp desahibilito {aux1 = 1; //las salidas a los transistores del Pic16F873A borrado(); //para que entren los datos del bloque de control } }while(true); } /*esta Funcion se encarga de mostrar la temperatura en display*/ void muestra(float valor_temp) {int De, U, dec, aux; /*Aca esta la definicion de parametros*/ De = (int) (valor_temp/10); //decenas U = (int)(valor_temp - 10*De); //Unidades aux = 10*De + U; dec = (int)(10*valor_temp - 10*aux); //decimales /*Ahora convierto los parametros a codigo BCD*/ De = Dec2Bcd(De); //muestra decenas U = Dec2Bcd(U); //muestra unidades dec = Dec2Bcd(dec); //muestra decimales /*Aca viene la rutina de muestreo en display*/ output_c(De);
14
output_bit(pin_b5, 1); delay_ms(15); output_bit(pin_b5, 0); output_c(U); output_bit(pin_b6, 1); delay_ms(20); output_bit(pin_b6, 0); output_c(dec); output_bit(pin_b7, 1); delay_ms(15); output_bit(pin_b7, 0); return; } /*esta es la funcion que transfiere el control de los displays al Pic16F877A que esta en bloque de control*/ void borrado() {do {output_bit(pin_b5, 0); output_bit(pin_b6, 0); output_bit(pin_b7, 0); output_bit(pin_b3, 1); if(input(pin_b1) && (aux1 == 1)) {delay_ms(100); aux1 = 0; output_bit(pin_b3, 0); return; } }while(true); }
/*Funcion para convertir a codigo BCD*/ Dec2Bcd(int valor) {int aux2; aux2 = valor & 0x0F; return(aux2); }
15
Programa para el Pic del bloque de control: #include <16F877A.h> #device adc = 10 #use delay(clock=8000000) #fuses HS, NOWDT, NOPROTECT #opt 9
//uso la maxima optimizacion de codigo
#priority rtcc, timer1
//Priorizo interrupcion del TMR0 antes que la del TMR1
#use fast_io(a) #use fast_io(b) #use fast_io(c) #use fast_io(d) #use fast_io(e)
//Selecciono los puertos A,B,C, D y E como E/S digitales
#byte porta = 0x05 #byte portb = 0x06 #byte portc = 0x07 #byte portd = 0x08 #byte porte = 0x09
int set = 30; int flagtemp = 0; int reset_alarma = 0; int cont = 0; int cont1 = 0; int aux1, aux2, aux3; int aux0 = 37; float a;
#int_rtcc void interrup_temp() {cont ++; if(cont == 31) {flagtemp = 1; cont = 0; } set_timer0(0x00); }
//como no me da para temporizar 2 segundos uso un // loop De 61 vueltas para lograrlo, De este modo temporiz o // exactamente hasta 1.998848 segundos // T = 4* Tosc* (256 -N10)* Rango del Divisor de Frec * loop
#int_timer1 void interrup_TIMER1() {cont1 ++; if (cont1 == 38) {cont1 = 0; reset_alarma = 0; output_low(pin_d4); output_low(pin_d5); }
16
if (((int)a <= aux3) && ((int)a >= aux2)) reset_alarma = 0; set_timer1(0x00); }
set_temp(int); Dec2Bcd(int); void alarma(int); void main() {int salida; float b = 0.02441; setup_adc_ports(RA0_RA1_RA3_ANALOG); setup_adc(ADC_CLOCK_DIV_32); set_adc_channel(0); setup_timer_0(RTCC_INTERNAL|RTCC_DIV_256); /*clock interno, preescaler al TMR0, divido por 256*/ set_timer0(0x00 ); //inicializo el TMR0 en cero setup_timer_1(T1_INTERNAL|T1_DIV_BY_8); /*clock interno, preescaler al TMR1, divido por 8*/ enable_interrupts(global); enable_interrupts(INT_RTCC); enable_interrupts(INT_TIMER1);
//Habilito interrupciones globales //Habilito interrupcion por desbordamiento de TMR0 //Habilito interrupcion por desbordamiento de TMR1
set_tris_a(0xFF); set_tris_b(0xF0); set_tris_c(0x00); set_tris_d(0x00); set_tris_e(0xF); output_c(0x00); output_d(0x00); aux1 = 0; do {aux2 = set-3; aux3 = set+1; if (flagtemp == 1) {a = read_adc() * b + 20; flagtemp = 0; } if (input(pin_e2) && (aux1 == 0)) {delay_ms(100); aux1 = 1; set_temp(set); }
//Llamada a funcion set_temp()
17
/* las siguientes lineas son para controlar el calefactor*/ if ((int)a < (set-1)) //Defino el arranque del calefactor {salida = 1; //con una histerisis de 1ºC } if ((int)a >= set) {salida = 2; } /* las siguientes lineas son De llamada a las funciones De alarma*/ if ((int)a < aux2) //Lamada alarma de temp_aire por debajo de 3ºC del set {if (reset_alarma == 0) {alarma(1); salida = 1; } else {alarma(2); salida = 1; } } if ((int)a > aux3) //Lamada alarma de temp_aire por encima de 1ºC del set {if (reset_alarma == 0) {alarma(1); salida = 2; } else {alarma(2); salida = 2; } } if (((int)a <= aux3) && ((int)a >= aux2)) {if (!input(pin_b5)) {output_low(pin_d4); output_low(pin_d5); output_low(pin_d6); } }
//Si se está en condiciones normales //normales apago todos los bits //de alarma.
if (input(pin_b5)) //Llamada a funcion alarma falla_ventilacion {alarma(3); salida = 2; } /*Las siguientes lineas son de encendido y apagado del calefactor y el ventilador de recirculacion*/ switch (salida) {case 1:{output_bit(pin_c2, 1); output_bit(Pin_c3, 1); break;} case 2:{output_low(pin_c2); output_low(Pin_c3); break;} }
18
}while(true); }
/*Funcion de seteo de temperatura*/ set_temp(int temp) {int De, U; output_bit(pin_d3, 0); //deshabilito el tercer display do {De = (int) temp/10; //decenas U = (int)(temp-10*De); //Unidades De = Dec2Bcd(De); U = Dec2Bcd(U); /*muestro las decenas*/ output_b(De); output_bit(pin_d1, 1); delay_ms(20); output_bit(pin_d1, 0); /*muestro las unidades*/ output_b(U); output_bit(pin_d2, 1); delay_ms(20); output_bit(pin_d2, 0); if(input(pin_a5)) {delay_ms(20); if (input_state(pin_a5)) temp++; } if(input(pin_e0)) {delay_ms(20); if (input_state(pin_e0)) temp--; } /*Extension del rango de temperatura*/ if(input(pin_a2)) {delay_ms(20); if (input_state(pin_a2) && (aux0 == 37)) aux0 = 39; if (input_state(pin_a2) && (aux0 == 39)) aux0 = 37; } if (temp < 20) temp = 20; if (temp >= aux0) temp = aux0; if(input(pin_a4)) set = temp;
19
if (input(pin_e1) && (aux1 == 1)) {output_bit(pin_d1, 0); output_bit(pin_d2, 0); output_bit(pin_d3, 0); aux1 = 0; return(set);} }while(true); }
/*Funcion para convertir de Decimal a BCD9*/ Dec2Bcd(int valor) {int aux2; aux2 = valor & 0x0F; return(aux2); }
/* La siguiente funcion engloba todas las alarmas programadas*/ void alarma(int tipo) {switch (tipo) {case 1: // Alarma temp_aire {output_toggle(pin_d4); output_toggle(pin_d5); delay_ms(500); if(input(pin_b4)) // Pulsador De RESET ALARMA {output_low(pin_d4); //reseteo la alarma acustica reset_alarma = 1; set_timer1(0x00); // Habilito el TMR1 para que empiece a contar } break;} case 2: // Alarma temp_aire con nla acustica reseteada {output_low(pin_d4); output_toggle(pin_d5); delay_ms(500); break;} case 3: // Alarma falla ventilacion {output_toggle(pin_d4); output_toggle(pin_d6); delay_ms(500); break; } } }
20
Bibliografía o o o o
o o
o o
o o
o
o o o
o
o o
Datasheet transistor 2n2222. Datasheet transistor TIP 122. Datasheet Amp. Op. LM 741. Datasheet microcontrolador PIC16F877A. Datasheet microcontrolador PIC16F873A. Datasheet 74HC157 - multiplexor cuádruple de 2 a 1. Datasheet M74HC4511 - BCD to 7 segment latch decoder driver. Datasheet CD4030 - cuádruple XOR.
Tutorial para crear componentes en Proteus. Compilador C CCS y Simulador Proteus Para Microcontroladores Pic - Eduardo García Breijo. Manual de usuario del compilador PCW de CCS - Escrito por Andrés Cánovas López. Manual_PIC16F87X_FIRTEC. Curso PIC16f877 en español.pdf. Amplificadores operacionales y circuitos integrados y lineales 5º edición – Robert F. Coughlin – Frederick F. Driscoll.
Norma IRAM 4220-2-19 de APARATOS ELECTROMEDICOS – INCUBADORAS DE BEBES. Manual de usuario de la incubadora para terapia intensiva modelo PC-305. Manual de servicio técnico de la incubadora de transporte modelo TR-306.
21
