INSTITUTO INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE SAN SA N MARTÍN MA RTÍN TEXMELUCAN
CARRERA: INGENIERÍA EN ELECTROMECÁNICA
MATERIA: MICROCONTROLADORES
UNIDAD V
“ REPORTE DE EXAMEN V – ENCENDIDO DE FOCO FOCO POR MEDIO DE RELEVADORES Y SENSOR DE PROXIMI PROXIMIDAD” DAD”
SEMESTRE: 8°
GRUPO: “A”
ALUMNOS: AL UMNOS: LUIS CORTEZ CALDERON, SERGIO LÓPEZ RAMÍREZ, OSCAR ZEMPOALTECA GUTIÉRREZ, OSCAR EMILIO RODRÍGUEZ PÉREZ
CATEDRÁTICO: ING. DIEGO MAURICIO REYES HERNÁNDEZ 01/05/2014
Camino a la Barranca de Pe sos S/N, San Lucas Atoyatenco, C.P. 74120, San Martín T exmelucan, Pue. Tel. (01 248) 1 11 11 32, Fax (01 248) 1 11 11 33, 33, Remarcación de 4 dígitos dígitos 3295 y 3296 www.itssmt.edu.mx,, e-mail:
[email protected] www.itssmt.edu.mx
Certificado No. CERT-0059564
Certificado No. ECMX-0013/11-MA
Reg. No. MEGINMUJERES 11/060-122
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ÍNDICE INTRODUCCIÓN………………………………………………………………………………..…3
OBJETIVO OBJ ETIVO……………………… ……………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………….4 ……………….4
MARCO TEÓRICO……………………………………………………………………………...…4
APARAT APA RATOS OS E INSTRUMENTOS……………………………………………………...............11
PROCEDIMIENTO………...……………………………………………………………………..11
ACTIVIDADES, ACTIVIDA DES, DATOS DAT OS Y RESULTADOS…………………..……………………………….12 RESULTA DOS…………………..……………………………….12
CONCLUSIONES……………………………………………………...…………………………22
REFERENCIAS………………………………………………………………...…………………21
ITSSMT
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Examen ENCENDIDO RELEVADORES
5 DE Y
FOCO
POR
SENSOR
DE
MEDIO
DE
PROXIMIDAD
PROGRAMADO EN ARDUINO 1.- INTRODUCCIÓN
La materia de Microcontroladores proporciona al estudiante los conocimientos necesarios para poder realizar la automatización de algún proceso industrial e incluso podrá crear su propio proyecto.
Un Microcontrolador es un circuito integrado programable que integra en un solo chip las unidades de memoria para el almacenamiento de datos, aritmética – lógica para el cálculo de operaciones, las unidades de entrada y salida para comunicación con otros periféricos, temporizadores y el controlador de interrupciones.
Tal es el caso del microcontrolador Arduino, el cual aparte de ser una placa de adquisición de datos funge como microcontrolador debido a su chip Atmel, el cual se va a ocupar para realizar diferentes prácticas mediante un lenguaje de programación, en este caso el lenguaje “C”.
Este microcontrolador en combinación con el lenguaje a utilizar permite crear, cargar y grabar fácilmente cualquier instrucción gracias a que el Arduino tiene un sistema de grabado llamado Boot Loader, el cual almacena el programa o las instrucciones hasta que sean remplazadas de una manera fácil, rápida y sencilla, desplazando al PIC y a sus laboriosas operaciones de grabado. ITSSMT
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2.- OBJETIV OBJ ETIVO O
Encender un foco de 127 VCA utilizando un relevador y un sensor de proximidad capacitivo programado en Arduino, con el fin de observar su comportamiento de este.
3.- MARCO TEÓRICO Microcontrolador
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 en su interior las tres principales unidades funcionales de una computadora: unidad central de procesamiento, memoria y periféricos de entrada/salida.
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 con el voltaje adecuado y asociado a dispositivos analógicos y discretos para su funcionamiento.
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Ard Ar d uino ui no
Arduino es una plataforma de hardware libre, basada en una placa con un microcontrolador y un entorno de desarrollo, diseñada para facilitar el uso de la electrónica en proyectos multidisciplinares.
El hardware consiste en una placa con un microcontrolador Atmel AVR y puertos de entrada/salida. Los microcontroladores más usados son el Atmega168, Atmega328, Atmega1280, ATmega8 por su sencillez y bajo coste que permiten el desarrollo de múltiples diseños.
Por otro lado el software consiste en un entorno de desarrollo que implementa el lenguaje de programación Processing/Wiring y el cargador de arranque que es ejecutado en la placa.
Arduino puede tomar información del entorno a través de sus entradas y controlar luces, motores y otros actuadores. El microcontrolador en la placa Arduino se programa mediante el lenguaje de programación Arduino (basado en Wiring) y el entorno de desarrollo Arduino (basado en Processing). Los proyectos hechos con Arduino pueden ejecutarse sin necesidad de conectar a un computador.
Fig. 1 Arduino uno ITSSMT
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Lenguajes Lenguajes de Programación
La plataforma Arduino se programa mediante el uso de un lenguaje propio basado en el lenguaje de programación de alto nivel Processing. Sin embargo, es posible utilizar otros lenguajes de programación y aplicaciones populares en Arduino, debido a que Arduino usa la transmisión serial de datos soportada por la mayoría de los lenguajes mencionados.
Para los que no soportan el formato serie de forma nativa, es posible utilizar software intermediario que traduzca los mensajes enviados por ambas partes para permitir una comunicación fluida. Algunos ejemplos son:
C
C++ (mediante libSerial o en Windows)
C#
Java
Liberlab (software de medición y experimentación)
Mathematica
Matlab
Processing
Pure Data
Python
Ruby
Scratch for Arduino Arduino (S4A): Entorno gráfico gráfico de programación, programación, modificación del entorno para niños Scratch, del MIT)
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Sensor Sensor de Proximidad
Un sensor de proximidad es un transductor que detecta objetos o señales que se encuentran cerca del elemento sensor.
Existen varios tipos de sensores de proximidad según el principio físico que utilizan. Los más comunes son los interruptores de posición, los detectores capacitivos, los inductivos y los fotoeléctricos, como el de infrarrojos.
Sensor Capacitivo
La función del detector capacitivo consiste en señalar un cambio de estado, basado en la variación del estímulo de un campo eléctrico. Los sensores capacitivos detectan objetos metálicos, o no metálicos, midiendo el cambio en la capacitancia, la cual depende de la constante dieléctrica del material a detectar, su masa, tamaño, y distancia hasta la superficie sensible del detector.
Los detectores capacitivos están construidos en base a un oscilador RC. Debido a la influencia del objeto a detectar, y del cambio de capacitancia, la amplificación se incrementa haciendo entrar en oscilación el oscilador. El punto exacto de ésta función puede regularse mediante un potenciómetro, el cual controla la realimentación del oscilador.
La distancia de actuación en determinados materiales, pueden por ello, regularse mediante el potenciómetro. La señal de salida del oscilador alimenta otro amplificador, el cual a su vez, pasa la señal a la etapa de salida. Cuando un objeto conductor se acerca a la cara activa del detector, el objeto actúa como un condensador.
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El cambio de la capacitancia es significativo durante una larga distancia. Si se aproxima un objeto no conductor, (>1) solamente se produce un cambio pequeño en la constante dieléctrica, y el incremento en su capacitancia es muy pequeño comparado con los materiales conductores.
Este detector se utiliza comúnmente para detectar material no metálico: papel, plástico, madera, etc. ya que funciona como un condensador.
Fig. 2 Sensor Sensor d e proxi midad capacitivo
Relevador
El relé o relevador es un dispositivo electromecánico. Funciona como un interruptor controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de una bobina y un electroimán, se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes.
Dado que el relé es capaz de controlar un circuito de salida de mayor potencia que el de entrada, puede considerarse, en un amplio sentido, como un amplificador eléctrico.
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Relés Relés de Tipo Armad ura
Pese a ser los más antiguos siguen siendo los más utilizados en multitud de aplicaciones; un electroimán provoca la basculación de una armadura al ser excitado, cerrando o abriendo los contactos dependiendo de si es NA (normalmente abierto) o NC (normalmente cerrado).
Fig. 3 Relevador Relevador de 5 volt s
Transistor
El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor utilizado para producir una señal de salida en respuesta a otra señal de entrada. Cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. El término transistor es la contracción en inglés de transfer resistor (resistencia de transferencia).
Transist or 2N222 2N2222 2
El 2N2222, también identificado como PN2222, es un transistor bipolar NPN de baja potencia de uso general. Sirve tanto para aplicaciones de amplificación como de conmutación.
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Puede amplificar pequeñas corrientes a tensiones pequeñas o medias; por lo tanto, sólo puede tratar potencias bajas (no mayores de medio Watts). Puede trabajar a frecuencias medianamente altas.
Fig. 4 Transistor 2N2222
4.- APARATOS APA RATOS E INSTRUMEN INSTRUMENTOS TOS
1 microcontrolador Arduino
1 laptop
1 cable USB
1 foco de 127 VCA
1 sensor de proximidad capacitivo
1 cable con clavija
5 relevadores de 5 VCD
Software de Arduino
5 transistores 2N222
Cables para conexión
5.- PROCEDIMIENTO
1. Abrir el software de Arduino 2. Crear un nuevo proyecto 3. Empezar a escribir escribir código código o instrucciones ITSSMT
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4. Revisar código (compilar) 5. Seleccionar tarjeta tarjeta y puerto COM 6. Compilar y cargar 7. Crear etapa de potencia (placa de relevadores) 8. Conectar al Arduino Arduino la etapa de potencia (placa (placa con relevadores) 9. Conectar el foco a un relevador 10. Alimentar el común del relevador 11. Realizar conexiones necesarias n ecesarias entre Arduino y la placa de relevadores 12. Ver funcionamiento
6.- ACTIVIDADES, DATOS Y RESULTADOS
Para iniciar el examen, lo primero que se realizó fue abrir el programa de Arduino:
Fig. 5 Abriendo so ftw ftware are de Arduino ITSSMT
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Hecho lo anterior se creó un nuevo documento en blanco, en donde se va a ingresar todo el código fuente para controlar al sensor de proximidad capacitivo y este mande a activar una salida de Arduino, la cual va activar al relé, el cual postreramente va a activar al foco:
Fig. 6 Proyecto Proyecto en blanco
Ya que se creó el proyecto en blanco, se procedió a ingresar el código fuente en lenguaje “C”, en donde en primera instancia se declaró las variables a utilizar, así como el estado que van a tener, ya sea de salida o de entrada:
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Fig. 7 Declarando Declarando variables
Después de que se declararon las variables, se procedió a realizar el programa para controlar o leer el sensor, para lo cual se utilizó el condicional “if” y “else”, en donde también se mandó a activar las salidas del Arduino:
Fig. 8 Creando Creando prog rama ITSSMT
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Una vez que se terminó de realizar el programa, se procedió a compilar el mismo, esto con el fin de no encontrar problemas:
Fig. 9 Compi Compi lando prog rama
Una vez que se compiló el programa, y se observó que no existía ningún error, se procedió a cargarlo dentro del Arduino:
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Fig. 10 Cargando Cargando s ketch
Una vez que se realizó y cargó el programa dentro de Arduino, se procedió a crear la etapa de potencia por medio medio de relevadores de 5 VDC y transistores 2N2222, la cual se basó en el siguiente diagrama eléctrico creado en Proteus:
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Fig. 11 Diagrama Diagrama eléctrico y de con exión d e la etapa etapa de potencia
Como se observó en la imagen anterior, se mostró la forma de realizar la etapa de potencia, así mismo se vio la forma de conectar el microcontrolador Arduino así como los actuadores correspondiente.
También se pudo observar la configuración, las pistas y las uniones correspondientes entre el microcontrolador, relevador y los transistores, así como la conexión de los actuadores con su respectivo nivel de voltaje y tipo de corriente.
Una vez que se realizó el diagrama anterior se tuvo como producto la siguiente placa, la cual es el conjunto de transistores y relevadores, y esta se aplicó para activar a diversos actuadores de distintos niveles de corriente y voltaje, tal es el caso del foco de 127 VCA:
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Fig. 11 Etapa de potencia
Como se mostró antes, se pudo apreciar la etapa de potencia, en donde se controló uno foco de 127 VCA mediante una señal enviada desde Arduino a la base del transistor 2N2222, la cual al activarse, deja fluir la corriente hacia el relevador de 5 VCD, haciendo que este conmute sus contactos NA y NC, provocando que encienda un actuador a través de sus contactos, y el común en donde se conecta la fuente del actuador.
Una vez que se realizó la etapa de potencia, se procedió a conectar el Arduino con la placa de potencia así como el actuador que es el foco de 127 VCA, como a continuación se muestra:
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Fig. 12 Conexión del Ardui no con la etapa de potencia
Hecho lo anterior se procedió a anexar el sensor de proximidad capacitivo, el cual tiene la función de mandar a activar y desactivar el foco a través de los contactos NA y NC del relevador, al detectar algún objeto frente de él:
Fig. 13 Senso Sensorr de proxim idad capacitivo ITSSMT
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Ya que se anexó todos los componentes, se procedió a realizar pruebas para corroborar que funcione correctamente, lo cual dio como resultado el óptimo funcionamiento de los circuitos implementados:
Fig. 14 Foco Foco apagado
En la imagen imagen anterior se observa cómo cómo están apagados los focos, esto se se debe a que el sensor de proximidad capacitivo no detecta ningún objeto.
Fig. 15 Foco Foco encendido ITSSMT
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En la imagen anterior se observó cómo enciende el foco, esto se debe a que el sensor detectó algún objeto frente a él, esto se debe a la programación se realizó en lenguaje “C” en el software de Arduino.
Hecho la anterior es como se culminó el examen, el cual consistió el mandar a activar un foco de 127 VCA por medio de relevadores que fueron activados por transistores a través de las salidas del Arduino.
7.- CONCLUSIONES
Al término de esta práctica de alcanzo al 100 por ciento el objetivo principal, el cual era mandar a encender un foco de 127 VCA mediante la utilización de un transistor, un relevador y en sensor de proximidad capacitivo el cual debía estar previamente programada y controlador por Arduino.
Para ello se construyó una placa, en donde llevaba una etapa de potencia, la cual nos sirvió para mandar a encender el foco o a cualquier tipo de actuador de diferente tipo de corriente, mediante la excitación de la base del transistor proveniente de las salidas del microcontrolador Arduino, el cual controlaba al relé.
Ya que, por medio de los contactos del relevador, hacíamos ese cambio de corriente, dando como resultado la activación o desactivación del actuador actuador o del foco a través de la señal recibida por el sensor de proximidad.
En conclusión podemos decir que esta práctica – examen, nos fue me mucha ayuda, ya que a través de un sensor de ON/OFF pudimos mandar a activar a un actuador de diferente tipo de corriente por medio de la utilización de transistores y relevadores. ITSSMT
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8.- REFERENCIAS
Wikipedia.
(2014).
Microcontrolador .
Recuperado
de
http://es.wikipedia.org/wiki/Microcontrolador , consultado el 02 de Mayo de 2014.
Wikipedia.
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consultado el 02 de Mayo de 2014.
Wikipedia.
(2014).
Sensor
de
proximidad.
Recuperado
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http://es.wikipedia.org/wiki/Sensor_de_proximidad,, consultado el 02 de Mayo de 2014. http://es.wikipedia.org/wiki/Sensor_de_proximidad
Wikipedia. (2014). Relevador . Recuperado de http://es.wikipedia.org/wiki/Rel%C3%A9 http://es.wikipedia.org/wiki/Rel%C3%A9,, consultado el 02 de Mayo de 2014.
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