“DISEÑO Y PROGRAMACION DE CONTROLADOR DE TEMPERATURA CON PT100 / RTD”
Ocupa Flores Mannevar
“17 DE JUNIO DE 2014
SERVICIO NACIONAL DE ADIESTRAMIENTO EN TRABAJO INDUSTRIAL
APELLIDOS: Ocupa Flores
NOMBRES: Mannevar
CARRERA: Electrónica Industrial
SEMESTRE/CICLO: 5° Semestre/Ciclo
PROFESOR Y/O TUTOR: Cesar Vera Gutiérrez
PROYECTO: “Diseño y Programación de controlador de temperatura con PT100 / RTD”
FECHA DE PRESENTACION: “17 de junio de 2014 ”
¿Qué es un LCD? La definición mas clara de un LCD es: una pantalla de cristal liquido que visualiza unos ciertos caracteres. Para poder hacer funcionar un LCD, debe de estar conectado a un circuito impreso en el que estén integrados los controladores del display y los pines para la conexión del display. Sobre el circuito impreso se encuentra el LCD en sí, rodeado por una estructura metálica que lo protege. En total se pueden visualizar 2 líneas de 16 caracteres cada una, es decir,
2x16=32 A pesar de que el caracteres. display sólo puede visualizar 16 caracteres por línea, puede almacenar en total 40 por línea. Es el usuario el que especifica qué 16 caracteres son los que se van a visualizar. Tiene un consumo de energía de menos de 5mA y son ideales para dispositivos que requieran una visualización pequeña o media. En la siguiente tabla se muestran los caracteres mas importantes que es capaz de representar la pantalla LCD. No estan representados los caracteres correspondientes a los códigos desde el $80 hasta el $FF, que corresponden a símbolos extraños. Los códigos comprendidos entre el 0 y el 7 están reservados para que el usuario los defina. 2.1-Los caracteres del LCD El LCD dispone de una matriz de 5x8 puntos para representar cada carácter. En total se pueden representar 256 caracteres diferentes. 240 caracteres están grabados dentro del LCD y representan las letras mayúsculas, minúsculas, signos de puntuación, números, etc... Existen 8 caracteres que pueden ser definidos por el usuario. Código Carac. Código Carac. Código Carac. Código Carac. Código Carac. Código Carac. $20 Espacio $30 0 $40 $50 P $60 ` $70 p $21 ! $31 1 $41 A $51 Q $61 a $71 q $22 $32 2 $42 B $52 R$62 b $72 r $23 # $33 3 $43 C$53 S $63 c $73 s $24 $ $34 4 $44 D $54 T$64 d $74 t $25 % $35 5 $45 E$55 U $65 e $75 u $26 &$36 6 $46 F $56 V $66 f $76 v $27 $37 7 $47 G $57 W $67 g $77 w $28 ) $38 8 $48 H $58 X $68 h $78 x $29 ( $39 9 $49 I $59 Y $69 I $79 y $2A * $3A :$4A J $5A Z $6A j $7A z “
‘
$2B $2C $2D $2E $2F
+ , . /
$3B $3C $3D $3E $3F
;$4B < $4C =$4D >$4E ?$4F
K
$5B $5C L M $5D N $5E O $5F
OSCILADORES COLPITTS A CRISTAL DE 4 MHz RESUMEN
[
$6B $6C ] $6D ^ $6E $6F
k
n o
$7B { l $7C m $7D $7E $7F
| }
En el siguiente laboratorio se Presenta un informe con relación a un circuito oscilador a cristal y luego con la respectiva inductancia, se caracteriza por utilizar como elemento principal un cristal de cuarzo, el cual es el encargado de determinar la frecuencia de oscilación de 4MHz. Haciendo los cálculos pertinentes con la formula F = L *C da como resultado una frecuencia de 8 MHz. Es de gran importancia la realización de prácticas como está, pues los osciladores tienen muchas aplicaciones dentro de las comunicaciones electrónicas, como portadora de alta frecuencia, alimentadores de piloto, relojes y circuitos de sincronización. INTRODUCCIÓN Mediante este laboratorio se pretende conocer el funcionamiento de los osciladores a cristal y con su inductancia en especial el oscilador colpitts. En esta práctica es de gran importancia la habilidad en el manejo de las Variaciones de algunos condensadores y resistencia, para lograr una buena sincronización de la frecuencia, con el fin de que está permanezca estable. A través de los conceptos adquiridos a lo largo de la carrera, en las asignaturas de comunicaciones queremos enriquecer más nuestros conocimientos durante esta y las próximas practicas a realizar. Funcionamientos Este circuito se comporta como un oscilador con retroalimentación (es una ruta para que la energía se propague nuevamente de la salida a la entrada), donde la mayoría de los osciladores a cristal e inductancia utilizan condensadores externos para cumplir la función de realimentación. El condensador C1 (variable) actúa como trimmer y se utiliza para ajustar la frecuencia del cristal al valor deseado. El cristal es el encargado de determinar la frecuencia a 4MHz. La inductancia es la encargada de determinar la frecuencia a 8 MHz. El divisor capacitivo formado por C2 y C3 provee la realimentación positiva de voltaje necesaria para generar las oscilaciones. El transistor es el encargado de amplificar la señal de entrada. El condensador 0.01µF es el encargado de filtrar el ruido del circuito. Con este circuito se obtiene una señal sinusoidal con una frecuencia de 4MHz. Para poder establecer la sincronización de la frecuencia es necesario realizar diferentes Variaciones en los condensadores C2, C3 y la resistencia R.
Especificaciones Técnicas ƒ Cristal de 4MHz ƒ Capacitor variable ƒ Capacitores C2 de 25 pF, C3 de 100 pF, 0.01µF y 47µF ƒ Resistencia R de 1 kΩ, 10 kΩ y 22 kΩ ƒ Transistor 2N2222
RESULTADOS
Inicialmente se obtuvo una señal sinusoidal con los valores del circuito implementado, pero los picos positivos y negativos no estaban claramente definidos. Para poder obtener la onda ideal mostrada en la figura 1, fue necesario variar los valores de algunos dispositivos, como fueron: C 2 = 25 pF ⇒ 56 pF C 3 = 100 pF ⇒ 25 pF R = 1k ⇒ 22 k
CONCLUSIONES Observamos que a medida que aumentábamos el valor de la resistencia (R), el voltaje pico a pico disminuía en la señal de salida. Deducimos que es necesario realizar diferentes variaciones en los condensadores C2 y C3 (en el rango de los pF) y la resistencia R para obtener la sincronización de la frecuencia de 4MHz. Los condensadores utilizando la inductancia también deben variar, pero este en el rango de los µF, para obtener la frecuencia de 8 MHz +/- con una diferencia de entre 1.3 HMS. Concluimos que una vez entra en funcionamiento el oscilador, la parte de retroalimentación (C2 y C3), genera una señal de salida de CA, en la cual una pequeña porción. Nuevamente a la entrada, donde se amplifica, esta a su vez Conocido como un proceso regenerativo donde la salida depende de la entrada. CONTROLADOR DE TEMPERATURA CON PT100 / RTD
INTRODUCCION: En el presente proyecto veremos cómo diseñar, construir y programar un controlador de temperatura con PT100, lo que nos servirá para controlar la temperatura y poder controlarlo según nuestro criterio, claro sin alterar las funciones de la programación. DEFINICIONES: Transferencia de calor:es el intercambio de energía calorífica. Se puede realizar por uno o varios de los siguientes medios: - Conducción:por difusión entre materiales sólidos o fluidos. - Convección:por el movimiento de un fluido entre dos puntos. - Radiación:por ondas electromagnéticas. Flujo calorífico:es la cantidad de calor transferida a través de una superficie unidad por unidad de tiempo. Capacidad calorífica:es la cantidad de calor necesaria para aumentar un grado la temperatura de un sistema o de un cuerpo. Resistencia térmica: es la oposición que presenta un cuerpo a la transmisión del calor a su través. Es igual a la diferencia de temperatura entre las caras opuestas del cuerpo dividido por el flujo calorífico que lo atraviesa. Conductividad térmica: es la relación entre la velocidad temporal del flujo calorífico por unidad de área y el gradiente negativo de temperatura por unidad de espesor en la dirección del flujo calorífico.
Constante de tiempo térmica:es el tiempo necesario para que la temperatura de un cuerpo cambie un63.2% entre el valor inicial y final de temperatura cuando el cuerpo se somete a una función escalón. Punto de ebullición: es la temperatura de equilibrio entre las fases líquida y vapor de una determinada sustancia. Punto de congelación: es la temperatura de equilibrio entre las fases liquida y sólida de una determinada sustancia. CONTROL DE TEMPERATURA CON PT100 / RTD PT100 /RTD ES UN PT 100? Un Pt100 es un sensor de temperatura. Consiste en un alambre de platino que a 0 °C tiene 100 ohms y que al aumentar la temperatura aumenta su resistencia eléctrica. Un Pt100 es un tipo particular de RTD (Dispositivo Termo Resistivo) El incremento de la resistencia no es lineal pero si creciente y característico del platino de tal forma que mediante tablas es posible encontrar la temperatura exacta a la que corresponde. Principio de funcionamiento del sensor PT-100 se basa en su funcionamiento en la variación de resistencia a cambios de temperaturas del medio. El elemento consiste en un arrollamiento muy fino de platino bobinado entre capas de material aislante y protegido por un material cerámico. El material que forma el conductor (platino) posee un coeficiente de resistencia alfa ( ), el que determina la variación de resistencia por cada grado que cambia su temperatura.
o
CARACTERÍSTICAS DEL PLATINO COMPARADAS CON OTROS MATERIALES:
LAS PT100:_ PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO El sensor PT-100 se basa en su funcionamiento en la variación de resistencias a cambio de temperatura de medición. El elemento consiste en un arrollamiento muy fino de platino bobinado entre capas de material aislante y protegido por un material cerámico. El material que forma el conducto “palatino” posee un coeficiente de resistencia alta, el que determina la variación de resistencia por cada grado que cambia sui temperatura…
INSTRUMENTACION INDUSTRIAL
Rt = R0(1 + aT)
Rt = Resistencia en Ω a 0°C T = temperatura
natural
R0 = resistencia en Ω a T° C a = coeficiente
de temperatura
Características de platino comparadas con otros materiales
Metal
Resistividad µ Ω/cm
Coeficiente de t° Ω /Ω, °c
Intervalo útil de temp °c
Resist 0°c Ω
Precisión °c
Platino Níquel
9.83 6.38
cobre
1.56
0.003850 0.0063 a 0.0066 0.00425
-200 a 950 -15 a 300
25,100,130 100
0.01 0,50
-200 q 120
10
0.10
Coeficiente térmico sensible al calor de usuario = 0,00385. Y sus propiedades: En 0°C la resistencia es RT = 100 En 100°C la resistencia es RT= 138.5
Si suponemos que la resistencia Rs fuente = 1K y esfuerzo fuente Vs = voltaje de 5V entre los dos lados del sensor RTD en cada uno de los extremos de la gama de temperaturas de funcionamiento son los siguientes:
En 0°C,
VT = 454 mV
En 100°C,
VT = 608 mV
Si se utilizó un altavoz operaciones de ganado (la apertura) es igual a 5, el grado en que ve una parte Almjul A / D será igual a:
5 x 454 = 2270 mV en 5 x 608 = 3040 Puesto que el convertidor de 10 bits, rango completo es de 5V de tensión o de la exactitud de cada bit correspondiente es:
1 LSB = 5000/1024 = 4.88mV 3040 – 2270 = 770mV , si 770mV / 100 = 7.70mV / °C Entonces será la precisión del sistema (sensibilidad), acerca de un grado Celsius. No convertir el voltaje entre los dos lados de la RTD sensible a formato digital. La resistencia se calcula utilizando la ecuación Rt delicada:
Dónde tensión Vt entre los dos lados de la delicada y Vs = 5 V y R = 1k, la compensación se obtiene:
La temperatura se calcula a partir de la ecuación:
Donde T es la temperatura en grados medidos en porcentajes, y RT es la resistencia cuando la temperatura sensible t, y:
¿Dónde se puede calcular la temperatura t Bmalomah resistencia Rt.
Tablas de Pt100 Como medir una temperatura con una Pt100 y un ohmímetro. Medir con el ohmnímetro la resistencia de la Pt100. Si se conoce la resistencia de los cables, restársela a lo medido y con este valor buscar la temperatura en la tabla. Por ejemplo: Se tiene un Pt100 que mide 137.5 ohms en los terminales.
Se sabe que cada cable tiene 1.5 ohms. ( luego el par tiene 3 ohms Entonces la resistencia de la PT100 sín la de los cables es 134.5 ohms, en la tabla se encuentra que esta resistencia corresponde a un poco más de 89 °C.
TERMOCUPLA milivolts °C
J 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
-210 -200 -190 -180 -170 -160 -150 -140 -130 -120 -110
-8.096 -7.890 -7.659 -7.402 -7.122 -6.821 -6.499 -6.159 -5.801 -5.426 -5.036
-7.912 -7.683 -7.429 -7.151 -6.852 -6.532 -6.194 -5.837 -5.464 -5.076
-7.934 -7.707 -7.455 -7.180 -6.883 -6.565 -6.228 -5.874 -5.502 -5.115
-7.955 -7.731 -7.482 -7.209 -6.914 -6.598 -6.263 -5.910 -5.540 -5.155
-7.976 -7.755 -7.508 -7.237 -6.944 -6.630 -6.297 -5.946 -5.578 -5.194
-7.996 -7.778 -7.533 -7.265 -6.974 -6.663 -6.331 -5.982 -5.615 -5.233
-8.017 -7.801 -7.559 -7.293 -7.004 -6.695 -6.365 -6.018 -5.653 -5.272
-8.037 -7.824 -7.584 -7.321 -7.034 -6.727 -6.399 -6.053 -5.690 -5.311
-8.057 -7.846 -7.609 -7.348 -7.064 -6.758 -6.433 -6.089 -5.727 -5.349
-8.076 -7.868 -7.634 -7.375 -7.093 -6.790 -6.466 -6.124 -5.764 -5.388
-100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0
-4.632 -4.215 -3.785 -3.344 -2.892 -2.431 -1.960 -1.481 -0.995 -0.501 0.000
-4.673 -4.257 -3.829 -3.389 -2.938 -2.478 -2.008 -1.530 -1.044 -0.550 -0.050
-4.714 -4.299 -3.872 -3.433 -2.984 -2.524 -2.055 -1.578 -1.093 -0.600 -0.101
-4.755 -4.341 -3.915 -3.478 -3.029 -2.570 -2.102 -1.626 -1.141 -0.650 -0.151
-4.795 -4.383 -3.958 -3.522 -3.074 -2.617 -2.150 -1.674 -1.190 -0.699 -0.201
-4.836 -4.425 -4.001 -3.566 -3.120 -2.663 -2.197 -1.722 -1.239 -0.748 -0.251
-4.876 -4.467 -4.044 -3.610 -3.165 -2.709 -2.244 -1.770 -1.288 -0.798 -0.301
-4.916 -4.508 -4.087 -3.654 -3.210 -2.755 -2.291 -1.818 -1.336 -0.847 -0.351
-4.956 -4.550 -4.130 -3.698 -3.255 -2.801 -2.338 -1.865 -1.385 -0.896 -0.401
-4.996 -4.591 -4.172 -3.742 -3.299 -2.847 -2.384 -1.913 -1.433 -0.945 -0.451
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
0.000 0.507 1.019 1.536 2.058 2.585 3.115 3.649 4.186 4.725
0.050 0.558 1.070 1.588 2.111 2.638 3.168 3.702 4.239 4.780
0.101 0.609 1.122 1.640 2.163 2.691 3.221 3.756 4.293 4.834
0.151 0.660 1.174 1.693 2.216 2.743 3.275 3.809 4.347 4.888
0.202 0.711 1.225 1.745 2.268 2.796 3.328 3.863 4.401 4.942
0.253 0.762 1.277 1.797 2.321 2.849 3.381 3.917 4.455 4.996
0.303 0.813 1.329 1.849 2.374 2.902 3.435 3.971 4.509 5.050
0.354 0.865 1.381 1.901 2.426 2.956 3.488 4.024 4.563 5.105
0.405 0.916 1.432 1.954 2.479 3.009 3.542 4.078 4.617 5.159
0.456 0.967 1.484 2.006 2.532 3.062 3.595 4.132 4.671 5.213
100 110 120 130 140 150 160 170 180 190
5.268 5.812 6.359 6.907 7.457 8.008 8.560 9.113 9.667 10.222
5.322 5.867 6.414 6.962 7.512 8.063 8.616 9.169 9.723 10.277
5.376 5.921 6.468 7.017 7.567 8.118 8.671 9.224 9.778 10.333
5.431 5.976 6.523 7.072 7.622 8.174 8.726 9.279 9.834 10.388
5.485 6.031 6.578 7.127 7.677 8.229 8.781 9.335 9.889 10.444
5.540 6.085 6.633 7.182 7.732 8.284 8.837 9.390 9.944 10.499
5.594 6.140 6.688 7.237 7.787 8.339 8.892 9.446 10.000 10.555
5.649 6.195 6.742 7.292 7.843 8.394 8.947 9.501 10.055 10.610
5.703 6.249 6.797 7.347 7.898 8.450 9.003 9.556 10.111 10.666
5.758 6.304 6.852 7.402 7.953 8.505 9.058 9.612 10.166 10.721
200 210 220 230 240 250 260 270 280 290
10.777 11.332 11.887 12.442 12.998 13.553 14.108 14.663 15.217 15.771
10.832 11.387 11.943 12.498 13.053 13.608 14.163 14.718 15.273 15.827
10.888 11.443 11.998 12.553 13.109 13.664 14.219 14.774 15.328 15.882
10.943 11.498 12.054 12.609 13.164 13.719 14.274 14.829 15.383 15.938
10.999 11.554 12.109 12.664 13.220 13.775 14.330 14.885 15.439 15.993
11.054 11.609 12.165 12.720 13.275 13.830 14.385 14.940 15.494 16.048
11.110 11.665 12.220 12.776 13.331 13.886 14.441 14.995 15.550 16.104
11.165 11.720 12.276 12.831 13.386 13.941 14.496 15.051 15.605 16.159
11.221 11.776 12.331 12.887 13.442 13.997 14.552 15.106 15.661 16.214
11.276 11.831 12.387 12.942 13.497 14.052 14.607 15.162 15.716 16.270
300 310 320 330
16.325 16.879 17.432 17.984
16.380 16.934 17.487 18.039
16.436 16.989 17.542 18.095
16.491 17.044 17.597 18.150
16.547 17.100 17.653 18.205
16.602 17.155 17.708 18.260
16.657 17.210 17.763 18.316
16.713 17.266 17.818 18.371
16.768 17.321 17.874 18.426
16.823 17.376 17.929 18.481
340 350 360 370 380 390
18.537 19.089 19.640 20.192 20.743 21.295
18.592 19.144 19.695 20.247 20.798 21.350
18.647 19.199 19.751 20.302 20.853 21.405
18.702 19.254 19.806 20.357 20.909 21.460
18.757 19.309 19.861 20.412 20.964 21.515
18.813 19.364 19.916 20.467 21.019 21.570
18.868 19.420 19.971 20.523 21.074 21.625
18.923 19.475 20.026 20.578 21.129 21.680
18.978 19.530 20.081 20.633 21.184 21.736
19.033 19.585 20.137 20.688 21.239 21.791
400
21.846
21.901
21.956
22.011
22.066
22.122
22.177
22.232
22.287
22.342
Conexión de la pt-100
Existen 3 modos de conexión para las Pt100, cada uno de ellos requiere un instrumento lector distinto. El objetivo es determinar exactamente la resistencia eléctrica R (t) del elemento sensor de platino sin que influya en la lectura la resistencia de los cables Rc.
Con 2 hilos Con 2 hilos El modo más sencillo de conexión (pero menos recomendado) es con solo dos cables. En este caso las resistencias de los cables Rc1 y Rc2 que unen la Pt100 al instrumento se suman generando un error inevitable. El lector medirá el total R(t)+Rc1+Rc2 en vez de R(t). Lo único que se puede hacer es usar cable lo más grueso posible para disminuir la resistencia de Rc1 y Rc2 y así disminuir el error en la lectura.
Con 3 hilos
Con 3 hilos El modo de conexión de 3 hilos es el más común y resuelve bastante bien el problema de error generado por los cables. requisito es que los tres cables tengan la misma El único resistencia eléctrica pues el sistema de medición se basa (casi siempre) en el "puente de Wheatstone". Por supuesto el lector de temperatura debe ser para este tipo de conexión.
Con 4 hilos
Con 4 hilos El método de 4 hilos es el más preciso de todos, los 4 cables pueden ser distintos (distinta resistencia) pero el instrumento lector es más costoso.
Ventajas del PT100
Los Pt100 siendo levemente más costosos y mecánicamente no tan rígidos como las termocuplas, las superan especialmente en aplicaciones de bajas temperaturas. (-100 a 200 °). Los Pt100 pueden fácilmente entregar precisiones de una décima de grado con la ventaja que la Pt100 no se descompone gradualmente entregando lecturas erróneas, si no que normalmente se abre, con lo cual el dispositivo medidor detecta inmediatamente la falla del sensor y da aviso. Además la Pt100 puede ser colocada a cierta distancia del medidor sin mayor problema (hasta unos 30 metros ) utilizando cable de cobre convencional para hacer la extensión.
Corriente de Excitación
Cualquiera que sea el método de conexión, se debe hacer pasar una cierta corriente I por el elemento sensor de modo de poder medir su resistencia. Esta corriente I llamada "corriente de excitación" la suministra el instrumento lector y es del orden de 0.1 mA a 2 mA dependiendo del modelo y marca del equipo. Un problema que puede ocurrir es que la "corriente de excitación” genere por efecto
Joule (P=I*I*R) un calentamiento del elemento sensor aumentando su temperatura y produciendo así un error en la lectura. Corriente de excitación
Este problema es más pronunciado mientras más pequeña sea la Pt100 (menor capacidad de disipación del calor generado) y a la vez mientras se esté midiendo
en un medio menos conductor de calor. Por ejemplo es mayor cuando se mide temperatura en el aire que cuando se la mide en el agua. Valores típicos del error producido en un Pt100 son del orden de 0.5°C por miliwatt generado cuando la Pt100 está en aire sin circular y 0.05°C con la misma Pt100 en agua. CONTROL GENERAL Los leds se usan como indicadores en muchos dispositivos y en iluminación. Los primeros leds emitían luz roja de baja intensidad, pero los dispositivos actuales emiten luz de alto brillo en el espectro infrarrojo, visible y ultravioleta. Debido a sus altas frecuencias de operación sonse también en tecnologías de comunicaciones. Los leds infrarrojos también usan enútiles unidades de control avanzadas remoto de muchos productos comerciales incluyendo televisores e infinidad de aplicaciones de hogar y consumo doméstico. CARACTERÍSTICAS: _ La resistencia a la termo-PT100 (comúnmente llamado “PT100″) es adecuado para los elementos sensibles a la temperatura para medir la temperatura dada su especial sensibilidad, precisión y fiabilidad. Disponible en cualquier forma, tamaño y materiales, la PT100 se aplican habitualmente en todos los campos de aplicación donde la temperatura máxima de trabajo es = / <650 º C (1200 ° F). VENTAJAS Y DESVENTAJAS DENTRO DE LAS PRINCIPALES VENTAJAS ESTÁN: Presentan una muy buena adaptación a entornos industriales. Detectan sin ninguna necesidad de contacto físico con el objeto. Son sensores para la detección exclusiva de objetos metálicos. Consideración de datos de corta duración. Ventajas de RTD
Alta precisión Mejor linealidad No requiere compensación por junta fría Los hilos no requieren especial extensión
Desventajas de la utilización de sensores de proximidad inductivos: Solo se pueden utilizar para la detección de objetos metálicos, lo que imposibilita totalmente utilizarlos para la detección en otro tipo de material no metálico. Su alcance se puede considerar bastante débil, su rango de detección alcanza apenas los 40 mm. Esto limita mucho a la hora de instalar el dispositivo, ya que puede haber lugares donde no se posea el espacio suficiente para ubicarlo o cumplir la distancia mínima requerida para realizar la edición. Desventajas de RTD
El límite de temperatura máxima es el más bajo El tiempo de respuesta sin el termo pozo es bajo (El tiempo de respuesta es esencialmente equivalente cundo cualquier tipo de sensor es montado sin el terpopozo)
PIC 18F4550
MICROCONTROLADORES PIC
o
Familias de micro controladores PIC
PIC10: micro controladores de 8 bits, de bajo coste, de 6 pines y bajas prestaciones PIC12: micro controladores de 8 bits, de bajo coste, de 8 pines y bajas prestaciones.
PIC16: micro controlador dey8prestaciones bits, con gran variedad de número dé pines medias. PIC18: micro controlador de 8 bits, con gran variedad de número dé pines y prestaciones medias/altas. PIC24: micro controladores de 16 bits ds PIC’s
Los Micro controladores PIC tienen dualidad de componentes internos, que comprende los registros, temporizadores, la Memoria y otros dispositivos integrados, y un mundo exterior, que consta de otros dispositivos, como LCD, Teclados, altavoces, sensores. Con el fin de comunicarse con estos dispositivos el micro controlador utiliza sus pines, también llamados I / O. El número de estas líneas I / O es una de las de las Dispositivos y sensores son conectados a él. En nuestro caso, utilizaremos el micro controlador PIC18F4550, dispositivo de 40 pines, un Pin MCLR, cuatro de alimentación y dos para el oscilador. El resto de los 33 pines de I / O están disponibles para la conexión de otros dispositivos. La operación de los pines "puede coincidir con la organización de 8bits, todos ellos de forma similar a los registros, agrupados en cinco puertos llamados A, B, C, D y E. con varias características en común: • Por razones prácticas, que muchos Pines I/ O tienen dos o tres funciones. En caso de que
alguna de estas funciones alternativas se encuentre activa, el pin no se pueden utilizar simultáneamente como entrada / salida. • Cada puerto tiene su
"satélite", es decir, un Registro correspondiente TRIS: TRISA, TRISB, TRISC etc., que determina el rendimiento, pero no el contenido de los bits del puerto. En la configuración de algunos bits del registro TRIS (bit = 0), el pin del puerto correspondiente se habilita como salida. Del mismo modo, mediante el establecimiento de algunos bits del registro TRIS (bit = 1), el pin del puerto correspondiente está configurado como entrada. Esta regla es fácil de recordar 0 = salida, 1 = entrada.
Otros lenguajes de programación requieren volver a establecer los bits adecuados de los registros TRIS antes de usar el puerto. Aunque este método es compatible con BASIC PROTON, un simple comando hace lo mismo. Device 18F4550 ' Vamos a utilizar un dispositivo de núcleo de 16 bits XTAL 4 ADCON1 =%10000000 TRISA =1 En este programa, el comando de salida se ha fijado para todo el puerto PORTC, y el comando de entrada para el Bit menos significativo del puerto PORTE.0. Esto práctica también se puede utilizar en los registros asociados TRISC y TRISE asociados. Pines A/D Como hemos visto, cada pin de un micro controlador tiene más de una función. Aunque la mayoría de los datos y la comunicación son en formato digital, las características analógicas son también muy importantes. Un gran número de sensores trabajan con salidas de tipo analógica. Así, que la entrada analógica es esencial para trabajar con estos dispositivos. El PIC18F4550 tiene un número de pines, que pueden adquirir datos analógicos, los mismos pines también pueden ser configurados como digitales, si no son usados en función analógica. PORTA Es el Puerto más utilizado para adquirir datos analógicos. Por defecto, este puerto, es configurado como análogo, cuando el procesador se restablece. Con el fin de habilitar la totalidad del Puerto A, o determinados pines, como digital, algunos registros tienen que ser configurados. Al igual un que registro el registro TRISA, que dirección de pines individuales, hay también ADCON0. Esteconfigura registro latiene tres bits que corresponden a los 7 canales de entrada analógica. Internamente hay un Convertidor de análogo/digital, por lo que sólo se puede acceder a un canal la vez. Al cambiar el número en el registro ADCON0 todos los canales están incluidos en la muestra, uno por uno si se desea. En caso de que no quiere aplicar la función analógica en todos, los pines del Pic 18F4550 se utiliza el siguiente comando: ALL_DIGITAL true Esto configura todas las líneas como digital y activa la función de apagado analógico. Esto se implementa en el registro ADCON1. Si usted necesita una combinación de pines analógicos y digitales, entonces tendrá que jugar con este registro. Con el fin de usar un pin como entrada analógica el bit de TRIS correspondiente se debe establecer como 1, o con el comando INPUT, de modo que pueda adquirir los datos analógicos. PORTB : _Es el segundo puerto comúnmente más utilizado. Estees también un puerto bidireccional, y tiene asociado un Registro TRISB. Los bits del registro TRISB correspondiente a los bits PORTB determinan si el pin del puerto actuará como entrada o salida. Este puerto no tiene entradas analógicas, sin embargo, se asocian varias funciones de otros con alfileres individuales, de estas funciones se hará referencia en las secciones apropiadas.
Pines RB6 y RB7 Estos pines merecen una nota especial. Los pines RB6 y RB7 del PORTB se utilizan también para la programación del micro controlador. RB3, LVP La mayoría de los programadores utilizan un alto voltaje en modo de programación, lo que significa que el micro controlador necesita 12V en el pin MCLR para la programación. Sin embargo, algunos programadores utilizan la baja tensión de Programación. Con el fin de utilizar un modo de programación de bajo voltaje, el pin RB3 debe estar conectado a VDD. Es criterio de cada programador colocar en '1 lógico ' este pin para utilizarlo en modo LVP. Así que mantenga esto en mente, mientras esté utilizando RB3 en sus proyectos. RB0 (Interrupción) Normalmente, el micro controlador ejecuta una instrucción a la vez, y mientras se está ejecutando una instrucción no puede controlar otro evento, como pulsar un botón o procedentes de señales. Este problema ha sido superado mediante el uso de interrupciones. Vamos a hablar de esto más adelante en la sección adecuada. RB0, se puede configurar mediante registros internos, no sólo para actuar como terminal de entrada, sino también para activar un evento de interrupción cada vez que su estado ha cambiado. Resistencias Internas Muchos dispositivos de entrada como interruptores, teclados, etc. requieren una resistencia pull-up, lo que da un «1» lógico al PIN cuando no hay '0 'en el dispositivo de entrada. PORTB tiene un grupo de resistencias internas que pueden ser activadas a través de funciones especiales, o el comando BASIC: Declare PORTB_PULLUPS true El Uso de un teclado matricial requiere de resistencias en las columnas. Si está conectado a otro puerto, el circuito de teclado debe tener sus resistencias. Sin embargo, se puede conectar directamente al PORTB, por sus pull-up resistencias internas. PORTC
PORTC es similar a PORTB, como bi-direccional también un puerto digital. Tiene un registro de TRISC asociados que determina la dirección de los pines del puerto. PORTC tiene un número de funciones adicionales relacionadas con sus pines. Por ejemplo se utilizan RC6 y RC7 para la comunicación USART. PORTD PORTD y el registro TRISD son los mismos que PORTC, otras funciones relevantes se discutirán en las correspondientes secciones del Tutorial, en algunos proyectos se utiliza este puerto para el LCD. PORTE y TRISE PORTE es un puerto de 4 bits de ancho, es tanto digital como analógico. Por defecto estos son analógicos, para utilizarlos como registro digital deberá estar configurado. O utilizar una declaración verdadera All_digital para habilitarlos de forma digital. Para Obtener mayor información del PIC 18f4550visite la siguiente página: http://www.scribd.com/doc/2940003/PIC18F4 550 REGISTROS DE FUNCION ESPECIAL: La memoria RAM de datos se compone de registros de propósito general (GPR’ s) y de registros de función especial (SFR’ s). Los SFR’ son los registros mediante los cuales se
pueden monitorizar/controlar el funcionamiento de la CPU y de las unidades funcionales del uC. Se distinguen dos conjuntos de SFR’ s: o
SFR’ asociados con el núcleo del uC
o
CPU: WREG, STATUS, BSR, etc... Interrupciones: INTCON, PIE1, PIR1, IPR1, etc... Reset: RCON
SFR’ asociados con las unidades funcionales:
Timers: T0CON, TMR1H, TMR1L, T1CON, etc... Convertidor A/D: ADRESH, ADRESL, ADCON0, ADCON1, etc... EUSART: TXREG, TXSTA, RCSTA, etc... CCP: CCPR1H, CCPR1L, CCP1CON, etc... MSSP: SSPSTAT, SSPDATA, SSPCFG, etc... Puertos de E/S: TRISA, PORTA, TRISB, PORTB, etc..
MEMORIA RAM DE DATOS: El uC PIC18F4550 dispone una memoria RAM de datos 2.048 bytes (8bancos de 256 bytes). Además dispone de 160 bytes dedicados a los registros de función especial (SFR’s) situados en la parte alta del banco 15. Para acceder a un byte de la memoria RAM de datos primero debe seleccionarse el banco al que pertenece al byte mediante el registro de selección de banco (BSR) y a continuación direccionar el byte dentro del banco. Además existe una modalidad de acceso rápido a las 96posiciones de la parte baja del banco 0y a los 160 bytes de SFR’s (banco de acceso rápido)
Los bancos 4, 5, 6 y 7 se utilizan también para el USB. MEMORIA RAM DE DATOS: El uC PIC18F4550 dispone una memoria RAM de datos 2.048 bytes (8bancos de 256 bytes). Además dispone de 160 bytes dedicados a los registrosde función especial (SFR’s) situados en la parte alta del banco 15. Para acceder a un byte de la memoria RAM de datos primero debe seleccionarse el banco al que pertenece el byte mediante el registro de selección de banco (BSR) y a continuación direccionar el byte dentro del banco. Además existe una modalidad de acceso SFR’s (banco de rápido a las 96posiciones de la parte baja del banco 0y a los 160 bytes de acceso rápido) Los bancos 4, 5, 6 y 7 se utilizan también para el USB.
MANEJO DE PUERTOS EN C Las líneas de entrada y salida (E/S) vienen distribuidas en varios puertos, cada uno de ellos posee funciones específicas y están distribuidos de la siguiente manera: PIC18F2550: ·
PUERTO A
7bits
·
PUERTO B
8bits
·
PUERTO C
8bits
·
PUERTO E
1bits
PIC18F4550:
·
PUERTO A
7bits
·
PUERTO B
8bits
·
PUERTO C
8bits
·
PUERTO D
8bits
·
PUERTO E
4bits
Para ambos dispositivos hay que tener algunas consideraciones especiales, al momento de utilizar los puertos como entrada o salida, estas consideración se enumeran a continuación. 1. El pin RA6 es compartido con el oscilador principal, en el caso de utilizar el oscilador interno, este pin puede ser utilizado como entrada o salida. 2. El pin RC3 no está implementado 3. Los pines RC4 y RC5 son utilizados por el transcribir del módulo USB, en el caso de que el modulo USB este deshabilitado, estos pines pueden ser utilizados únicamente como entradas. 4. El pin RE3 es compartido con la función de MASTER CLEAR (MCLR), en el caso que esta función sea deshabilitada este bit se puede utilizar únicamente como un pin de entrada (Schmitt Buffer Input), no admite ser salida.
POSICION DE MEMORIA DISEÑO DEL CIRCUITO EN PROTEUS DEFINICION Y CARACTERISTICAS Proteuses una compilación de programas de diseño y simulación electrónica, desarrollado por Labcenter Electrónicos que consta de los dos programas principales: Ares e Isis, y los módulos VSM y Electra.
ISIS El Programa ISIS, Intelligent Schematic Input System (Sistema de Enrutado de Esquemas Inteligente) permite diseñar el plano eléctrico del circuito que se desea realizar con componentes muy variados, desde simples resistencias, hasta alguno que
otro microprocesador o micro controlador, incluyendo fuentes de alimentación, generadores de señales y muchos otros componentes con prestaciones diferentes. Los diseños realizados en Isis pueden ser simulados en tiempo real, mediante el módulo VSM, asociado directamente con ISIS. El módulo VSM Una de las prestaciones de Proteus, integrada con ISIS, es VSM, el Virtual System Modeling (Sistema Virtual de Modelado), una extensión integrada con ISIS, con la cual se puede simular, en tiempo real, con posibilidad de más rapidez; todas las características de varias familias de micro controladores, introduciendo nosotros mismos el programa que controlará el micro controlador y cada una de sus salidas, y a la vez, simulando las tareas que queramos que lleve a cabo con el programa. Se pueden simular circuitos con micro controladores conectados a distintos dispositivos, como motores, leds, teclados en matriz, etc. entre del otras, las familias de PIC's PIC10,Combina PIC12, PIC16, PIC18, de PIC24 y dsPIC33. ISIS Incluye, es el corazón entorno integrado PROTEUS. un entorno diseño de una potencia excepcional con una enorme capacidad de controlar la apariencia final de los dibujos. ARES ARES, o Advanced Routing andEditing Software (Software de Edición y Ruteo Avanzado); es la herramienta de enrutado, ubicación y edición de componentes, se utiliza para la fabricación de placas de circuito impreso, permitiendo editar generalmente, las capas superficial (Top Copper), y de soldadura (Bottom Copper).
Forma Manual Ejecutando ARES directamente, y ubicando cada componente en el circuito. Tener cuidado al DRC, Design Rules Checker (Verificador de Reglas de DISEÑO) Proteus es una potente herramienta usada por los mecatronicos Forma Automática El propio programa puede trazar las pistas, si se guarda previamente el circuito en ISIS, y haciendo clic en el ícono de ARES, en el programa, el programa compone la Netlist Método 1 (Autorouter) 1. Poner SOLO los componentes en la board 2. Especificar el área de la placa (con un rectángulo, tipo "Board Edge") 3. Hacer clic en "Autorouter", en la barra de botones superior 1. Editar la estrategia de ruteo en "Edit Strategies" 4. Hacer clic en "OK" Método 2 (Electra Autorouter) Utilizando el módulo Electra (Electra Auto Router), el cual, una vez colocados los componentes trazará automáticamente las pistas realizando varias pasadas para optimizar el resultado. Con Ares además se puede tener una visualización en 3D del PCB que se ha diseñado, al haber terminado de realizar la ubicación de piezas, capas y ruteo, con la herramienta "3D Visualization", en el menú output, la cual se puede demorar, solo haciendo los trazos un periodo de tiempo un poco más largo que el de los componentes, los cuales salen al empezar la visualización en 3D. PROGRAMACION EN PROTON COMPILER El Proton Plus IDE es un elemento de programación basado en Basic estructurado orientado a la entrada y salida de señales. La utilización de sencillas instrucciones de alto nivel, permite programar los microcontroladores para controlar cualquier aplicación llevada a cabo por un proceso. Las instrucciones de PBASIC PROTON PLUS IDE permiten controlar las líneas de (entrada/salida), realizar temporizadores, realizar transmisiones serie asíncrona, utilizar el protocolo SPI, programar pantallas LCD, capturar señales analógicas, emitir sonidos, etc.. y todo ello en un sencillo entorno de programación que facilita la creación de estructuras condicionales y repetitivas con instrucciones como IF..THEN o FOR…NEXT y la
creación de etiquetas de referencia. INSTRUCCIONES DE PROGRAMACION Una vez seleccionado el PIC con el que se va a trabajar aparecerá en la sección de CodeCP Explorer la carpeta con sus características de operación obteniendo información cuando se abre la carpeta del PIC seleccionado esto es aplicable para todos. Device 18F4550
Configuración del oscilador: para operar con un oscilador externo se utiliza el comando XTAL 4 =X siendo X el rango de trabajo del oscilador por ejemplo: XTAL 4 XTAL 8
' OSCILADOR DE 4 MHZ ' OSCILADOR DE 8 MHZ
Definición de salidas: se utiliza el comando Declare precedido del LCD_DTPIN y del pin del pic a utilizar, por ejemplo: Declare LCD_DTPIN = PORTC.4 Declare LCD_ENPIN = PORTC.1 Declare LCD_RSPIN = PORTC.0 Retardos: esta función realiza según número deesciclos especificado en los valores posibles van desde 1 a retardos 100. Un ciclo deelinstrucción igualde a 4instrucción periodos de reloj. DelayMS tiempo Esta función realiza retardos del valor especificado en time. Dicho valor de tiempo es en milisegundos y el rango es 0-1000 sirve para obtener retardos más largos así como retardos ‘variables’.
Ejemplos: DelayMS 500 DelayMS 1000 DelayUS time.
' esperar 500ms ' TIEMPO DE RETARDO 1000ms 1 segundo
Esta función realiza retardos del valor especificado en time. Dicho valor es e microsegundos y el rango va desde 0 a 1000. Print At 1,1, " INTEGRANTES " Print At 2,1, "ELECTRONICA 5" ' TIEMPO DE RETARDO 1000ms DelayMS 1000 Cls
Goto: comando para crear un bucle cerrado y continuación del programa. Nuestro primer ejemplo quedaría así: TITILAR UN LCD POR EL PUERTO C DEL PIC 18f4550 CADA 1000 msg Device 18F4550 ' Vamos a utilizar un dispositivo de núcleo de 16 bits ' OSCILADOR DE 4 MHZ XTAL 4 'Número 10-bits requerida Declare ADIN_RES 10 'TIPO DE LED ALFANUMERICO" Declare LCD_TYPE = 0 Declare LCD_DTPIN = PORTC.4 'LOS BYTS DE DATOS EMPEZARAN DESDE PUERTO D4,D5,D6,D7" Declare LCD_ENPIN = PORTC.1 'E SE HABILITA EN c 1" Declare LCD_RSPIN = PORTC.0 'RS SE HABILITA EN c O" Declare LCD_INTERFACE = 4 'METODO DE INTERFACE ES DE 4 BYTS" Declare LCD_LINES = 2 CAPTURA DE IMAGEN DEL PROGRAMA DESARROLLO DEL PROYECTO Como primer paso para diseñar mi controlador de temperatura con pt100, se debe diseñar en el programa de simulación virtual PROTEUS, ya que a este se le puede agregar el código “hex”, al PIC
que utilizamos.
El diseño de nuestro circuito quedaría así:
2° PASO Como segundo paso tendríamos que programar al pic, el que voy a utilizar será el PIC 18F4550, teniendo como salidas los siguientes puertos: PUERTO A: PUERTO - RA0/AN0 es el pin de ingreso de la señal del PT100. PUERTO C: PUERTO - PORTC.0, 1, 4, 5, 6,7 será la salida de pulsos de LCD para los registros de desplazamiento (del mensaje) que irán conectados entre sí. PUERTO – PORTE.4 será el punto de reinicio del circuito El pic ira conectado a un oscilador externo de 4 MHz (pines 13 y 14), irán conectados en serie dos condensadores cerámicos de 22 pF cada uno y conectados a tierra.
PROGRAMACION EN PROTON IDE Para la programación del Pic 16f4550, utilizamos el programa Proton Ide, este programa es muy fácil de usar ya que utiliza instrucciones simples y fáciles de memorizar. Lo primero que se debe hacer al programar es definir que PIC vamos a utilizar (Device), yo utilizare el 18F4550, luego especificamos que oscilador externo utilizaremos (XTAL), utilizare uno de 4 MHz.
Después de haber hecho esto procederemos a habilitar las compuertas para nuestro LCD, es decir habilitarlos. Después de habilitar, a nuestro LCD / variables, etc… iniciamos la programación y calculos,
quedaría la programación completa así: Device 18F4550 XTAL 4 Declare ADIN_RES 10 Declare LCD_TYPE = 0 Declare LCD_DTPIN = PORTC.4 Declare LCD_ENPIN = PORTC.1 Declare LCD_RSPIN = PORTC.0 Declare LCD_INTERFACE = 4 Declare LCD_LINES = 2 Dim rtdv As Float Dim rtdr As Float Dim temp As Float Dim y As Float Dim z As Float Dim p As Float Dim q As Float ADCON1 =%10000000 TRISA =1
' Vamos a utilizar un dispositivo de núcleo de 16 bits ' OSCILADOR DE 4 MHZ 'Número 10-bits requerida 'TIPO DE LED ALFANUMERICO" 'LOS BYTS DE DATOS EMPEZARAN DESDE PUERTO D4,D5,D6,D7" 'E SE HABILITA EN c 1" 'RS SE HABILITA EN c O" 'METODO DE INTERFACE ES DE 4 BYTS"
'VARIABLES Y ‘VARIABLES Z ‘VARIABLES p
'VARIABLES q ' PUERTO registro de dirección de hardware.
Print At 1,1, " INTEGRANTES " Print At 2,1, "ELECTRONICA 5" DelayMS 1000 ' TIEMPO DE RETARDO 1000ms Cls Print At 1,1, " CONL DE " Print At 2,1, "TEMPERATURA" DelayMS 1000 ' TIEMPO DE RETARDO 1000ms Cls 1,1, " OCUPA MANNEVAR Print At 2,1, FLORES" " DelayMS 1000 ' TIEMPO DE RETARDO 1000ms Cls Print At 1,1, "RTD Pt100." ‘TIEMPO DE RETARDO 1000ms INICIO: rtdv = ADIn 0 ' SE ALMACENA EN CERO rtdv = rtdv * 5 /65536 rtdv = rtdv/5 z= 5.0 - rtdv rtdr = rtdv * 1000.0/ z p= rtdr-100.0 y = 0.15274 - (p * 0.0002310) If y >= 0 Then q = Sqr y EndIf temp = (q-0.39083)/(-0.0001155) Print At 2,1 ,DEC1 temp, " C " DelayMS 100 GoTo INICIO End
CAPTURA DE LA PROGRAMACION Como podemos ver la programación esta echa onde utilizamos instrucciones simples y así poder programar sin la necesidad de ser un experto. A continuación veremos la simulación del controlador de temperatura con PT100.
SIMULACION DE LA MATRIZ
Como podemos ver la simulación en el programa esta funcionando, esto quiere decir que hemos hecho la programación correctamente y que al simularla en Proteus ha funcionado correctamente como pueden darse cuenta en la imagen superior. A continuación veremos cómo armamos nuestra matriz, en el programa de diseño EAGLE (he utilizado la versión 5.11.0 Profesional).
GRABACION DEL PIC CON PUERTO USB UTILIZANDO PicKit2 Después de haber diseñado nuestro circuito, haber realizado la programación del PIC, y luego haber diseñado nuestra placa impresa, necesitamos grabar en el PIC en físico, es decir agregarle el código Hex, al PIC, esto lo hacemos a través de conexión por USB ya que hoy en día ya no se utilizan las conexiones en paralelo o en puerto serial. La grabación del Pic se realiza con el programa de grabación llamado PicKit2, la ventana de programación seria así:
LINKOGRAFIA: -
http://www.slideshare.net/angelicarinconc/que-es-un-pt100-1 http://es.scribd.com/doc/185632724/Rtd-Pt100-Informe-Ieee http://www.intech.co.nz/products/temperature/typert.html http://www.acdc.co.za/rhomberg/docs/RTD_PT100temp.pdf http://www.thermibel.be/documents/pt100.xml?lang=en
BIBLIOGRAFIA: -
Manual de Instrucciones de Proton Compiler. Manual básico de Proton Ide.
