DEDICATORIA
Dedicamos la presente tesis:
A nuestros Padres y Hermanos porque ellos fueron nuestros impulso, motivo motivo y su considerada compresión en toda nuestra carrera estudiantil; a sus palabras de aliento sus consejos y sobre todo su amor incondicional para nuestras vidas, en los momentos más difíciles y en todo este trabajo porque siempre estuvieron ahí.
AGRADECIMIENTO
Agradecemos a Dios ser maravilloso, quien supo guiarnos por el buen camino, darnos fuerza para seguir adelante y no desmayar en los problemas que se presentaban. Enseñándonos Enseñándonos a encarar encarar las adversidades
sin perder perder nunca la
dignidad ni desfallecer en el intento. Al Ing. Juan Fernández gerente general de la empresa La Feria Del Sur por su total apoyo en el desarrollo de este proyecto. Al técnico té cnico Juan Jiménez por brindar su apoyo total y su amistad en la elaboración de este proyecto. Al instructor Xavier Quea por brindar su apoyo apoyo en la redacción de este proyecto. A nuestros padres por haberme brindado la oportunidad de estudiar la carrera y por su esfuerzo, dedicación y entera confianza.
Gracias por todo su apoyo.
AGRADECIMIENTO
Agradecemos a Dios ser maravilloso, quien supo guiarnos por el buen camino, darnos fuerza para seguir adelante y no desmayar en los problemas que se presentaban. Enseñándonos Enseñándonos a encarar encarar las adversidades
sin perder perder nunca la
dignidad ni desfallecer en el intento. Al Ing. Juan Fernández gerente general de la empresa La Feria Del Sur por su total apoyo en el desarrollo de este proyecto. Al técnico té cnico Juan Jiménez por brindar su apoyo total y su amistad en la elaboración de este proyecto. Al instructor Xavier Quea por brindar su apoyo apoyo en la redacción de este proyecto. A nuestros padres por haberme brindado la oportunidad de estudiar la carrera y por su esfuerzo, dedicación y entera confianza.
Gracias por todo su apoyo.
PRESENTACIÓN
El siguiente proyecto está realizado por: Vargas Condori Américo, de 20 años de edad, identificado con ID de SENATI 000659618, participante del programa técnicos Industriales de la carrera de Electrotecnia Industrial. Actualmente estudiante de SENATI. Torres Colque Abel Rosi, de 21 años de edad inidentificado con ID de SENATI 000589509, participante del programa técnicos industriales de la carrera electrotecnia industrial. Actualmente estudiante de de SENATI.
RESUMEN
Estamos viviendo en el siglo XXI y los avances tecnológicos nos permiten observar sistemas y aplicaciones electrónicas que no podíamos visualizar hace algunos años.
En este proyecto se desarrollara un circuito electrónico capaz de detectar la condición de los sensores de barrera de las fotocopiadoras.
Se usara el regulador integrado de voltaje lm7805 para la alimentación del circuito.
También el Schmitt trigger 74ls14 para amplificar la señal ya que estos sensor no proporciona señales digitales puras y enviarla al microcontrolador PIC 16f876.Se usara dos pulsadores, el primero se usara para escoger la marca de la fotocopiadora y el segundo para seleccionar. Seguidamente se visualizara en el LCD las marcas de las fotocopiadoras y el estado del sensor.
INDICE GENERAL Dedicatoria…………………………………………………………………………………1 Agradecimientos……………………………………………………………....................2 Presentación……………………………………………………………………………….3 Resumen………………………………………………………………….……………......4 Índice general…………………………………………………….………………………..5 1. Introducción……………………………………………………………………………..9 2. Generalidades…………………………………………………………………………10 2.1 Denominación del proyecto…………………………………………...……10 2.2 Antecedentes………………………………………………………………...10 2.3 Problema planteado…………………………………………………………10 2.4 Justificación del problema…………………………………………….….…10 2.5 Objetivos……………………………………………………………….……..11 2.5.1Objetivos específicos………………………………………….…..11 3. Marco de referencia………………………………………………………….……….12 3.1 Sensor……………………………………………………………….………..12 3.1.1 Definición de sensor…………………………………….…………12 3.2 Sensor fotoeléctrico……………………………………………….…………13 3.2.1 Definición de sensor fotoeléctrico………………………….…….13 3.2.2 Fuentes de luz para los sensores fotoeléctricos……….……….13 3.3 Tipos de sensores de luz:…………………………………………….….…14 3.3.1 Fotorresistor…………………………………………………….….14 3.3.2 Fotodiodo…………………………………………………….……..14 3.3.3 Fototransistor………………………………………………….……14 3.3.4 Célula fotoeléctrica…………………………………………….…..14 3.4 Usos de los sensores fotoeléctricos………………………………….……16 3.5 Clases de sensores fotoeléctricos…………………………………………16 3.5.1 Sensor réflex………………………………………………… …….16
3.5.3 Sensor de fibra óptica………………………………………….…18 3.5.4 Sensor de barrera…………………………………………..….…18 3.6 Optointerruptores…………………………………………………………….19 3.7 Tipos de Optointerruptores…………………………………………….……20 3.7.1 Optointerruptores Reflexivos……………………………………..20 3.7.2 Optointerruptores ranurados………………………………………20 3.8 Componentes que conforman el optointerruptor………………….………21 3.8.1 Fototransistor………….…………………………………….……..21 3.8.1.1 Conexión………………………………………….………22 3.8.2 Led emisor de luz infrarroja………………………………….…...23 3.8.2.1 Configuración y conexión…………………………….…24 3.9 Conexión del optointerruptor……………………………………………..…25 4.0 Microcontrolador Pic…….......................................................................26 4.1 Osciladores para microcontroladores pic………………………………....27 4.1.1 Oscilador XT……………………………………………………..…27 4.1.2 RC Oscilador con resistencia y condensador…………………..28 4.1.3 Oscilador tipo LP (low power)…………………………………....28 4.1.4 Oscilador tipo "HS":( High Speed)…………………….…………28 4.2 Ventajas de los microcontroladores………………………………..….….29 4.3 Microcontrolador pic 16f876………………………………………….…....30 4.3.1 Características…………………………………………………….31 4.3.2 Prestaciones de periféricos………………………………………32 4.3.3 Patillaje…………………………………………………………….33 4.3.4 Organización de la memoria……………………………………37 4.4 Lenguajes de programación………………………………………………40 4.5 Tipos de lenguaje para programar……………………………………….41 4.5.1 Lenguaje ensamblador………………………………………….41 4.5.1.1 Desventajas…………………………………………….42 4.5.2 Lenguaje C……………………………………………………….44
4.5.2.2 Desventajas……………………………………………….45 4.6 Compilador para microcontroladores pic………………………………....46 4.6.1 Compilador ccs c…………………………………………………...46 4.6.1.1 Introducción……………………………………………………….46 4.6.1.2 Entorno de trabajo………………………………………………..47 4.7 Estructura de un programa con el compilador ccs c…………………..…51 4.7.1 Introducción……………………………………………………….…51 4.7.2 Tipos de datos………………………………………………………52 4.7.3 Variables…………………………………………………………….52 4.7.4 Operadores………………………………………………………….53 4.7.5 Funciones……………………………………………………….…...54 4.8 Modulo LCD…………………………………………………………….…….54 4.8.1 Introducción…………………………………………………….…..54 4.8.2 Características Principales……………………………………..…55 4.8.3 Funcionamiento…………………………………………………....55 4.8.4 Controlar Contraste………………………………………………..57 4.8.5 Descripción de sus pines………………………………………....58 4.9 Funciones definidas en lenguaje c para lcd…………………………… ...59 5.0 Inversor schmitt trigger 40106………………………………………….….63 5.0.1 Introducción………………………………………………………...63 5.1 Reguladores integrados de voltaje……………………………………….64 5.1.1 Introducción………………………………………………………..64 5.1.2 Reguladores fijos………………………………………………….65 5.1.3 Características de las fuentes con reguladores integrados….66 5.1.4 Corriente que este tipo de dispositivo es capaz de entregar…66 5.2 Desarrollo del proyecto…………………………………………………….67 5.2.1 Introducción………………………………………………………..67 5.3 Situación inicial…………………………………………………..….68 5.3.1 Identificación de los componentes del sensor……………….….68
5.4.1 Fuente de alimentación…………………………………...72 5.4.2 Etapa de restructuración de señal de sensor……… .…72 5.4.3 Etapa de control………………………………………..…73 5.4.4 Etapa de visualización………………………………….…73 5.5 Diagrama del circuito electrónico…………………………………...74 5.6 Construcción y ensamblaje………………………………………..…75 5.6.1 Elaboración del circuito en PCB……………………….….75 5.6.2 Imprimir el circuito en papel cuche…………………….…76 5.6.3 Traslado del circuito impreso ala baquelita…………..…76 5.6.4 Elaboración de los agujeros para los componentes……79 5.6.5 Soldar los componentes a la placa………………………79 5.7 Programar el pic…………………………………………………..…81 5.7.1 Programa para el pic 167876………………………….…82 5.7.2 Diagrama de flujo……………………………………….…85 5.8 Elaboración del maletín…………………………………………….86 5.9 Manual del usuario……………………………………………….…89 6.0 Manual de mantenimiento………………………………………….93 6.1 Precaución de seguridad…………………………………………...93 6.2 Mantenimiento preventivo……………………………………….…93 7.0 Pruebas y resultados……………………………………………….93 7.1 Introducción………………………………………………….93 7.2 Pruebas………………………………………………………93 7.2.1 Pruebas de cableado…………………………….93 7.3 Resultados………………………………………………….94 7.4 Evaluación económica…………………………………………….95 7.5 Planificación del proyecto………………………………………...97 7.6 Conclusiones……………………………………………………….97 7.7 Recomendaciones…………………………………………………98 7.8 Anexo………………………………………………………………………99
CAPITULO 1 INTRODUCCIÓN
En este trabajo desarrollaremos un circuito electrónico que nos p ermita probar de la manera más simple los sensores de barrera de las fotocopiadoras y así facilitar el trabajo del técnico al momento de reparar una fotocopiadora. A lo largo de este trabajo, se explicara todos los pasos a seguir, los diseños realizados y una explicación del porque la existencia de los elementos del circuito , asociándolo a una teoría complementaria que ayudara a entender su funcionamiento.
CAPITULO 2 GENERALIDADES
2.1.- DENOMINACIÓN DEL PROYECTO: Diseño
y fabricación de un probador de sensores de barrera para las
fotocopiadoras konika minolta BH 200, 250, 350.
2.2.-ANTECEDENTES: El probador de sensores esta, basado en mejorar y facilitar el servicio técnico de la empresa, esta será la primera vez que se realizara.
2.3.-PROBLEMA PLANTEADO: En la empresa la Feria del sur se presentan fallas en las fotocopiadoras las cuales son por diferentes motivos como las gomas están gastadas, los ejes están duros, el motor está dañado, la placa se bloqueó o el sensor está mal, para lo cual se necesita un probador de sensores para verificar que este dispositivo se encuentra en buen estado y pasar a verificar los otros componentes que pueden estar fallando.
2.4.- JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA: - Debido a los diferentes problemas con los sensores en las fotocopiadoras es necesario tener una manera de como verificar si estos están en buen estado. - Para demostrar al cliente que el sensor de su fotocopiadora está dañado y necesita cambiarlo. - Para facilitar el trabajo del técnico al momento de detectar fallas. - Para reducir tiempo de trabajo al técnico cuando se presente la falla de sensor.
2.5 OBJETIVOS: Realizar el diseño y fabricación de un probador de sensores barrera para fotocopiadoras con el propósito de optimizar los procedimientos de verificación de operatividad y diagnóstico de fallas, de modo que se consiga reducir costos y tiempo en labores de mantenimiento. 2.5.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS: - Elaborar el diseño de la placa de los circuitos electrónicos. - Tener bien en claro el procedimiento para la construcción de placas impresas. - Conocer el funcionamiento de componentes y dispositivos electrónicos a usar. . - Realizar el diseño para que el probador sea portable.
CAPITULO 3 MARCO TEORICO 3.1 SENSOR: 3.1.1 DEFINICIÓN: Un sensor es un dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas o químicas, llamadas variables de instrumentación, y transformarlas en va riables eléctricas. Las variables de instrumentación pueden ser por ejemplo: temperatura, intensidad lumínica, distancia, aceleración, inclinación, desplazamiento, presión, fuerza, torsión, humedad, movimiento, etc. Una magnitud eléctrica puede ser una resistencia eléctrica (como en una RTD), una capacidad eléctrica (como en un sensor de humedad), una Tensión eléctrica (como en un termopar), una corriente eléctrica (como en un fototransistor), etc. Un sensor se diferencia de un transductor en que el sensor está siempre en contacto con la variable de instrumentación con lo que puede decirse también que es un dispositivo que aprovecha una de sus propiedades con el fin de adaptar la señal que mide para que la pueda interpretar otro dispositivo. Un sensor también puede decirse que es un dispositivo que convierte una forma de energía en otra.
3.2 SENSORES FOTOELÉCTRICOS: 3.2.1 DEFINICIÓN: Un sensor fotoeléctrico es un dispositivo electrónico que responde al cambio en la intensidad de la luz. Estos sensores requieren de un componente emisor que genera la luz, y un componente receptor que percibe la luz generada por el emisor. Todos los diferentes modos de censado se basan en este principio de funcionamiento. Están diseñados especialmente para la detección, clasificación y posicionado de objetos; la detección de formas, color es y diferencias de superficie.
Figura 2 – Sensores fotoeléctricos 3.2.2 FUENTES DE LUZ PARA LOS SENSORES FOTOÉLECTRICOS: COLOR
CARACTERISTICAS
INFRARROJO
No visible, son relativamente inmunes a la luz ambiente artificial. Generalmente se utilizan para detección en distancias largas y ambientes con presencia de polvo.
ROJO
Al ser visible es más sencilla la alineación. Puede ser afectado por luz ambiente intensa, y es de uso general en aplicaciones industriales.
VERDE
Al ser visible es más sencilla la alineación. Puede ser afectado por luz ambiente intensa, generalmente se utiliza esta fuente de luz para detección de marcas.
3.3 TIPOS DE SENSORES DE LUZ: 3.3.1 FOTORRESISTOR: Es un componente electrónico cuya resistencia varía en función de la luz. Por ejemplo. El valor de resistencia eléctrica de un LDR es bajo cuando hay luz incidiendo en él (puede descender hasta 50 ohms) y muy alto cuando está a oscuras (varios megaohmios).
Figura 3 – Símbolo del Fotorresistor
Figura 4 – Fotorresistor físico
3.3.2 FOTODIODO: Es un dispositivo que conduce una cantidad de corriente eléctrica proporcional a la cantidad de luz que lo incide (lo ilumina).
Figura 5 – Símbolo del fotodiodo
Figura 6 – Fotodiodo físico
3.3.3 FOTOTRANSISTOR: Se
llama fototransistor a
un transistor sensible
a
la
luz,
normalmente
a
los infrarrojos. La luz incide sobre la región de base, generando portadores en ella.
Figura 7 – Fototransistor físico
Figura 8 – Símbolo del Fototransistor
3.3.4 CELULA FOTOÉLECTRICA: Una célula fotoeléctrica, también llamada celda, fotocélula o célula fotovoltaica, es un dispositivo electrónico que permite transformar la energía lumínica (fotones) en energía eléctrica (flujo de electrones libres) mediante el efecto fotoeléctrico, generando energía solar fotovoltaica.
Figura 9 – Símbolo de la célula fotoeléctrica Figura 10 – Célula fotoeléctrica física
3.4 USOS DE LOS SENSORES FOTOÉLECTRICOS:
o
3.5 CLASES DE SENSORES FOTOLÉCTRICOS: 3.5.1 SENSOR RÉFLEX: Cuando la luz es reflejada por un reflector especial cuya particularidad es que devuelve la luz en el mismo ángulo.
Figura 11 –Sensor réflex VENTAJAS
DESVENTAJAS
Distancia de detección moderada
Menor alcance de detección
Más económico
Menor margen
Fácil instalación
Es
capaz
de
detectar
reflejos
indeseables de objetos
Tabla 2 – Ventajas y desventajas del sensor réflex 3.5.2 SENSOR AUTO RÉFLEX: Cuando el emisor tiene un lente que polariza la luz en un sentido y el receptor otro que la recibe mediante un lente con polarización a 90 ° del primero. Con esto, el control no responde a objetos muy brillosos que pueden reflejar la señal emitida (5m de alcance).
Figura 12 –Sensor auto réflex VENTAJAS
DESVENTAJAS
No es necesario un reflector
Difícil de aplicar si el fondo está cerca del objeto
Fácil alimentación
Corto alcance
Detección de todo tipo de objetos
Tabla 3 – Ventajas y desventajas del sensor auto réflex
3.5.3 SENSORES DE FIBRA ÓPTICA: En este tipo, el emisor y receptor están interconstruídos en una caja que puede estar a varios metros del objeto a censar. Para la detección emplean los cables de fibra óptica por donde circulan los haces de luz emitido y recibido. La mayor ventaja de estos sensores es el pequeño volumen o espacio ocupado en el área de detección.
Figura 13 –Sensor de fibra óptica 3.5.4 SENSORES DE BARRERA: Cuando existe un receptor y un emisor apuntados uno al otro. Tiene este método el más alto rango de detección (hasta unos 60 m). Se usa para detectar ausencia de objetos en pequeñas y largas distancias.
Figura 14 – Sensor de barrera
Figura 15 –Uso del sensor de barrera
VENTAJAS
DESVENTAJAS
Elevado margen para ambientes contaminados
Más costoso
Largo alcance
No es capaz de detectar objetos transparentes
No se ve afectado por objetos de segunda superficie La alimentación es importante Detección muy precisa
Tabla 4 – Ventajas y desventajas del sensor de barrera 3.6 OPTOINTERRUPTORES: Está formado por dos componentes. Un led emisor de luz infrarroja y un fototransistor sensible a esta luz. Los dos están montados en una pequeña estructura plástica, que les da soporte y permite el paso de la luz inf rarroja entre ambos componentes, Diseñada para detectar la presencia de un objeto que se interponga en el camino óptico entre ellos.
Figura 16 – Uso del optointerruptor
Figura 17 – Optointerruptor físico
3.7 TIPOS DE OPTOINTERRUPTORES: 3.7.1 REFLEXIVOS:
Figura 18 – optointerruptor reflexivo
3.7.2 RANURADOS:
Figura 19 – Optointerruptor Ranurado
3.8 COMPONENTES QUE CONFORMAN EL OPTOINTERRUPTOR: 3.8.1 FOTOTRANSISTOR: Los fototransistores combinan en un mismo dispositivo la detección de luz y la ganancia. Su construcción es similar a la de los transistores convencionales, excepto que la superficie superior se expone a la luz a través de una ventana o lente. Se
llama fototransistor a
un transistor sensible
a
la
luz,
normalmente
a
los infrarrojos. La luz incide sobre la región de base, generando portadores en ella. Esta carga de base lleva el transistor al estado de conducción Un fototransistor es, en esencia, lo mismo que un transistor normal, solo que puede trabajar de 2 formas diferentes: Como un transistor normal con la corriente de base Ib (modo común). Como fototransistor, cuando la luz que incide en este elemento hace las veces de corriente de base. Ip (modo de iluminación). Se pueden utilizar las dos en forma simultánea, aunque el fototransistor se utiliza principalmente con el pin de la base sin conectar. Ib = 0 Si se desea aumentar la sensibilidad del transistor, debido a la baja iluminación, se puede incrementar la corriente de base Ib, con ayuda de polarización externa. El circuito equivalente de un fototransistor, es un transistor común con un fotodiodo conectado entre la base y el colector, con el cátodo del fotodiodo conectado al colector del transistor y el ánodo a la base.
Figura 20 – 20 – Fototransistor físico
Figura 21 – 21 – Símbolo Símbolo del Fototransistor
3.8.1.1 CONECCION: Existen dos maneras de conectar el fototransistor como se ven en las figuras f iguras
Figura 22 – 22 – Fototransistor Fototransistor conexión 1
Figura 23 – 23 – Fototransistor Fototransistor conexión 2
3.8.2 LED EMISOR DE LUZ INFRARROJA: Este LED emite un tipo de radiación electromagnética llamada infrarroja, que es invisible para el ojo humano porque su longitud de onda es mayor a la del espectro visible.
Figura 24 - Led infrarrojo
Este LED emite un tipo de radiación electromagnética llamada infrarroja, que no es invisible para el ojo humano porque su longitud de onda es mayor a la del espectro visible.
Figura 25 – 25 – Espectro Espectro de la luz visible por el hombre
Ya que no podremos ver a simple vista si nuestro emisor está funcionando (al polarizarlo), tendremos que comprobarlo utilizando alguna cámara de fotografía o video digital, como la de nuestro celular.
Figura 26 – 26 – Visualización Visualización del led infrarrojo sin cámara y con cámara
3.8.2.1 CONFIGURACIÓN Y CONEXIÓN: Su conexión es de la misma manera que un diodo led.
Figura 27 - Configuración del led infrarrojo
3.9 CONEXIÓN DEL OPTOINTERRUPTOR: Existen dos maneras de conectar el optointerruptor 1.
Figura 29 – Conexión del optointerruptor 1
2.
4.0 MICROCONTROLADOR PIC: Un micro controlador 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, sus partes o componentes principales son: Memoria ROM: memoria de solo lectura Memoria RAM: memoria de acceso aleatorio Memoria FLASH: Se trata de una memoria no volátil, de bajo consumo, que se puede escribir y borrar. Funciona como una ROM y una RAM pero consume menos y es más pequeña. Líneas de entradas y salidas (I/O) también llamados puertos Lógica de control coordina la interacción entre los demás bloques.
Figura 30 - Microcontrolador PIC.
En la figura 30 se puede observar la estructura interna de un micro controlador, y como se puede apreciar posee un circuito externo de reloj el cual indica al micro la velocidad a la que debe trabajar. Este circuito se le conoce como oscilador o reloj, es muy simple pero de vital importancia para el funcionamiento del
Ya que sin él no podríamos ejecutar las órdenes o líneas de instrucción que se encuentran programadas en el mismo.
4.1 OSCILADORES PARA MICROCONTROLADORES PIC: 4.1.1 OSCILADOR TIPO “XT”: Para frecuencias no mayores de 4 Mhz.: En la imagen siguiente figura se puede observar la configuración del circuito.
Figura 31 –Oscilador XT
La condición básica importante para que este oscilador funcione es que los condensadores C1 y C2 deberán ser iguales. En la tabla anterior se detallan algunos valores de C1 y C2. Nota: Frec.de Osc. = Frecuencia de oscilación
4.1.2 RC OSCILADOR CON RESISTENCIA Y CONDENSADOR.
Figura 32 - Oscilador con resistencia y condensador
Según las recomendaciones de Microchip R puede tomar valores entre 5k y 100k, y C superior a 20pF en la figura 32.
4.1.3 OSCILADOR TIPO LP (LOW POWER): Para frecuencias entre 32 y 200 Khz. Este oscilador es igual que el anterior, con la diferencia de que el PIC trabaja de una manera distinta. Este modo está destinado para trabajar con un cristal de menor frecuencia, que, como consecuencia, hará que el PIC consuma menos corriente. 4.1.4 OSCILADOR TIPO "HS":(HIGH SPEED): Para frecuencias comprendidas entre 4 y 20 MHz. Habremos de usar esta configuración cuando usemos cristales mayores de 4 MHz. La conexión es la misma que la de un cristal normal.
El microcontrolador como se ha visto anteriormente es un microcomputador, el cual necesita de periféricos de entrada y salida para su correcta utilización. Las entradas dependiendo de su aplicación pueden ser: Sensores, Teclados, Pulsadores switch. Las salidas igualmente dependiendo de la aplicación pueden ser LCD, Leds display, Relés, Computadoras.
4.2 VENTAJAS DE LOS MICROCONTROLADORES: 1. Aumento de servicios y utilidades para el usuario. Aumento de la fiabilidad. 2. Reducción de tamaño en el producto acabado. Mayor flexibilidad 3. Bajo costo económico
4.3 MICROCONTROLADOR PIC 16F876: 4.3.1 CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES: -
CPU tipo RISCC de altas prestaciones.
-
Repertorio de 35 instrucciones de una palabra.
-
Todas las instrucciones son de un único ciclo, excepto las de salto, que llevan dos.
-
Velocidad de trabajo de 20 Mhz, con un ciclo de instrucción de 200 ns.
-
Memoria de programa tipo flash de 8K palabras.
-
Memoria de datos de 368 bytes.
-
Memoria EEPROM de datos de 256 bytes.
-
Patillaje compatible con PIC16C73B/74B/76/77.
-
Hasta 14 fuentes de interrupción.
-
Pila por hardware de 8 niveles.
-
Modos de direccionamiento directo, indirecto y relativo.
-
Reset de conexión (POR).
-
Temporización de conexión y temporización de inicio de oscilación.
-
Circuito supervisor (watchdog).
-
Código de protección programable.
-
Tecnología de alta velocidad y bajo consumo en la memoria CMOS EEPROM/FLASH.
-
Programación in-situ vía serie con dos patillas.
-
Posibilidad de programación in-situ, vía serie, mediante tensión simple de 5 voltios.
-
Acceso para lectura o escritura a la memoria de programa.
-
Gran margen de alimentación entre 2 y 5,5 voltios.
-
Corriente de salida de 25 mA.
-
Bajo consumo:
Menor de 2 mA a 5V y 4 Mhz.
4.3.2 PRESTACIONES DE PERIFÉRICOS: -Timer0: Temporizador-Contador de 8 bits, con Predivisor también de 8 bits. -Timer1: Temporizador-Contador de 16 bits con Predivisor, que puede trabajar con reloj externo en el modo reposo (sleep). -Timer2: Temporizador-Contador de 8 bits con registro de período de la misma longitud, con Predivisor y Postdivisor. -Dos módulos de Captura y Comparación y uno PWM (modulación por ancho de impulso: La captura es de 16 bits, con resolución máxima de 12,5 ns. La comparación es de 16 bits, con resolución máxima de 200 ns. El bloque PWM tiene una resolución máxima de 10 bits. -
Convertidor multicanal analógico digital de 10 bits.
-Puerto serie síncrono (SSP), con modo Maestro (SPI) e I2C (maestro/servidor). -Transmisor Receptor Universal Síncrono Asíncrono (USART/SCI) con detección de 9 bits y de dirección. -Circuito de detección de BROWN-OUT (bajada de tensión).
PRESTACIONES
PIC16F876
Frecuencia de trabajo
Continua20Mhz.
Borrados y retardos
POR, BOR (PWRT, OST)
Memoria de programa tipo 8K flash (palabras de 14 bits) Memoria de datos (bytes)
368
Memoria de datos EEPROM
256
Interrupciones
13
Puertos de entrada salida
PUERTOS A, B, C
Temporizadores
3
Módulos Captura/Comparación/PWM
2
Comunicaciones serie
MSSP USART
Módulo CAD de 10 bits
5 canales
Repertorio de instrucciones
35
y
Tabla 5 – Prestaciones periféricas del pic 16f876
Figura 33 – Diagrama interno del PIC 16f876 4.3.3 PATILLAJE:
Figura 34 – Patillaje del PIC 16f876
Nombre de la
Nº
Nº
Tipo Familia
patilla
DIP
Descripción
SOIC I/O/P
Entrada OSC1/CLKIN
9
9
I
de
cristal
ST/CMOS oscilador/entrada
reloj
externo. Salida del oscilador. Esta patilla
saca
¼
de
la
frecuencia de reloj de la OSC2/CLKOUT
10
10
O
patilla OSC1, e indica la duración
del
ciclo
de
instrucción. Entrada de reset por nivel bajo, entrada de tensión -MCLR/Vpp/ THV
1
1
I/P
ST
de programación o alta tensión
de
prueba
de
control. El puerto A es un puerto bidireccional RA0 puede ser, también, RA0/AN0
2
2
I/O
TTL la entrada analógica 0. RA1 puede ser, también,
RA1/AN1
3
3
I/O
TTL la entrada analógica 1. RA2 puede ser la entrada analógica 2 o la tensión
RA2/AN2/VREF-
4
4
I/O
TTL negativa analógica.
de
referencia
analógica 3 o la tensión positiva
de
referencia
analógica. RA4 puede ser, también, RA4/T0CKI
6
6
I/O
ST
la entrada de reloj del Temporizador 0. La salida es en drenador abierto. RA5 puede ser, también, la entrada analógica 4 o la
RA5/-SS/AN4
7
7
I/O
TTL selección de servidor para el puerto serie síncrono.
El puerto B es bidireccional y puede programarse la conexión interna de resistencias a +Vcc RB0 puede ser, también, RB0/INT
21
21
I/O
TTL/ST la interrupción externa.
RB1
22
22
I/O
TTL
RB2
23
23
I/O
TTL RB3 puede ser, también,
RB3/PGM
24
24
I/O
TTL
la
entrada
de
programación. Patilla RB4
25
25
I/O
de
cambio
de
TTL interrupción activa. Patilla
RB5
26
26
I/O
de
cambio
de
TTL interrupción activa. Cambio de interrupción
RB6/PGC
27
27
I/O
TTL/ST
activa
o
reloj
para
programación en serie.
Cambio de interrupción RB7/PGD
28
28
I/O
TTL/ST
activa
o
dato
para
programación en serie. El puerto C es un puerto bidireccional RC0 puede ser, también, la salida de oscilación del RC0/T1OSO/T1CKI
11
11
I/O
ST Timer1 o la entrada de reloj del Timer1. RC1 puede ser, también, la entrada de oscilación del Timer1, la entrada de
RC1/T1OSI/CCP2
12
12
I/O
ST Captura2,
salida
de
Comparación2 o salida de PWM2. RC2 puede ser, también, la entrada de Captura1, RC2/CCP1
13
13
I/O
ST salida de Comparación1 o salida de PWM1. RC3 puede ser, también, entrada de reloj síncrono
RC3/SCK/SCL
14
14
I/O
ST serie o salida del bloque SPI en modo I 2C. RC4 puede ser, también, el dato de entrada en
RC4/SDI/SDA
15
15
I/O
ST
modo SPI o el dato de entada salida en modo I2C.
RC5 puede ser, también, RC5/SDO
16
16
I/O
ST
el dato de salida en modo SPI. RC6 puede ser también, el
RC6/TX/CK
17
17
I/O
ST reloj de la USART. RC7 puede ser, también,
RC7/RX/DT
18
18
I/O
ST el dato de la USART. Conexión de 0V para
Vss
8,19 8,19
P
-
circuitos
lógicos
y
entradas/salidas. Alimentación positiva para VDD
20
I = Entrada;
O = Salida;
- = No utilizado;
20
P
-
I/O = Entrada o salida;
TTL = Entrada de ese tipo;
lógica y entradas/salidas. P = Alimentación ST = Entrada tipo Trigger de
Schmitt TABLA 6 : DESCRIPCIÓN DEL PATILLAJE DEL PIC16F876
4.3.4 ORGANIZACIÓN DE LA MEMORIA: Existen tres bloques de memoria: la Memoria de Programa, la Memoria de Datos y la EEPROM de datos. Las dos primeras poseen buses separados, lo que permite el acceso simultáneo. El PIC16F876 tiene un Contador de Programa (PC) de 13 bi ts, capaz de direccionar una memoria de 8K palabras, siendo cada palabra de una longitud de 14 bits.
El vector de reset se encuentra en la dirección dirección 0000h, queriendo queriendo esto decir decir que tras un reset al dispositivo el PC se cargará con esa cantidad. El vector de la interrupción se encuentra situado en la dirección 0004h. En la figura 35 se representa esquemáticamente el mapa de memoria del chip.
Mapa de Memoria de Programa y Pila.
Figura 35 – 35 –Mapa Mapa de memoria La Memoria de Datos se fracciona en cuatro bancos: banco 0, banco 1, banco 2 y banco 3.
Cada banco puede seleccionarse con los bits RP0 y RP1 del Registro de Funciones Especiales (SFR). RP1:RP0
Banco
00
0
01
1
10
2
11
3
Tabla 7 – Banco de datos Cada banco tiene una extensión de 128 bytes (7Fh). Las posiciones más bajas de cada banco se reservan para el registro SFR. Tanto SFR como el GPR (Registro de Propósito General) se implementan como una RAM estática. Los registros que son muy utilizados dentro del SFR, se duplican en otros bancos para evitar los continuos cambios de éstos en los programas.
4.4 LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN: El microcontrolador ejecuta el programa cargado en la memoria Flash. Esto se denomina el código ejecutable y está compuesto por una serie de ceros y unos, aparentemente
sin
significado.
Dependiendo
de
la
arquitectura
del
microcontrolador, el código binario está compuesto por palabras de 12, 14 o 16 bits de ancho. Cada palabra se interpreta por la CPU como una instrucción a ser ejecutada durante el funcionamiento del microcontrolador. Todas las instrucciones que el microcontrolador puede reconocer y ejecutar se les denominan colectivamente Conjunto de instrucciones. Como es más fácil trabajar con el sistema de numeración hexadecimal, el código ejecutable se representa con frecuencia como una serie de los números hexadecimales denominada código Hex. En los microcontroladores PIC con las palabras de programa de 14 bits de anchura, el conjunto de instrucciones tiene 35 instrucciones diferentes.
Figura 36 – Programación de microcontrolador
4.5 TIPOS DE LENGUAJE PARA PROGRAMAR: 4.5.1 LENGUAJE ENSAMBLADOR: Como el proceso de escribir un código ejecutable era considerablemente arduo, en consecuencia fue creado el primer lenguaje de programación denominado ensamblador (ASM). Siguiendo la sintaxis básica del ensamblador, era más fácil escribir y comprender el código. Las instrucciones en ensamblador consisten en las abreviaturas con significado y a cada instrucción corresponde una localidad de memoria. Un programa denominado ensamblador compila (traduce) las instrucciones del lenguaje ensamblador a código máquina (código binario). Este programa compila instrucción a instrucción sin optimización. Como permite controlar en detalle todos los procesos puestos en marcha dentro del chip, este lenguaje de programación todavía sigue siendo popular.
4.5.1.1 DESVENTAJAS: A pesar de todos los lados buenos, el lenguaje ensamblador tiene algunas desventajas: -
Incluso una sola operación en el programa escrito en ensamblador consiste en muchas instrucciones, haciéndolo muy largo y difícil de manejar.
-
Cada tipo de microcontrolador tiene su propio conjunto de instrucciones que un programador tiene que conocer para escribir un programa
-
Un programador tiene que conocer el hardware del microcontrolador para escribir un programa Programa escrito en C (El mismo programa compilado al código ensamblador):
Figura 38 – Desventaja del lenguaje ensamblador en comparación al lenguaje “C”
Los lenguajes de programación de alto nivel (Basic, Pascal, C etc.) fueron creados
En lenguajes de programación de alto nivel varias instrucciones en ensamblador se sustituyen por una sentencia. El programador ya no tiene que conocer el conjunto de instrucciones o características del hardware del microcontrolador utilizado. Ya no es posible conocer exactamente cómo se ejecuta cada sentencia, de todas formas ya no importa. Aunque siempre se puede insertar en el programa una secuencia escrita en ensamblador. Si alguna vez ha escrito un programa para un microcontrolador PIC en lenguaje ensamblador, probablemente sepa que la arquitectura RISC carece de algunas instrucciones. Por ejemplo, no hay instrucción apropiada para multiplicar dos números. Por supuesto, para cada problema hay una solución y éste no es una excepción gracias a la aritmética que permite realizar las operaciones complejas al descomponerlas en un gran número operaciones más simples. En este caso, la multiplicación se puede sustituir con facilidad por adición sucesiva (a x b = a + a + a + ... + a). Ya estamos en el comienzo de una historia muy larga... No hay que preocuparse al utilizar uno de estos lenguajes de programación de alto nivel como es “C”, porque el compilador encontrará automáticamente la solución a éste problema y otros similares. Para multiplicar los números a y b, basta con escribir a*b.
4.5.2 LENGUAJE “C”: El lenguaje C dispone de todas las ventajas de un lenguaje de programación de alto nivel (anteriormente descritas) y le permite realizar algunas operaciones tanto sobre los bytes como sobre los bits (operaciones lógicas, desplazamiento etc.). Las características de C pueden ser muy útiles al programar los microcontroladores. Además, C está estandarizado (el estándar ANSI), es muy portable, así que el mismo código se puede utilizar muchas veces en diferentes proyectos. Lo que lo hace accesible para cualquiera que conozca este lenguaje sin reparar en el propósito de uso del microcontrolador. C es un lenguaje compilado, lo que significa que los archivos fuentes que contienen el código C se traducen a lenguaje máquina por el compilador. Todas estas características hicieron al C uno de los lenguajes de programación más populares.
Figura 39 – Lenguaje C
4.5.2.1 VENTAJAS: -
Es un lenguaje de alto nivel más cercano a la máquina.
-
Puedes construir rutinas matemáticas fácilmente.
-
Puede ser de ayuda al combinarlo con Ensamblador sobre todo en la gama alta.
-
Se pueden crear macros con este lenguaje, para después simplificar el código en diferentes desarrollos.
-
Es aceptado por la empresa fabricante Microchip, incluso ellos tienen algunos compiladores C. 4.5.2.2 DESVENTAJAS:
-
Los programas al compilarlos pueden resultar un poco extensos y pesados por ello debe tenerse en cuenta la capacidad de memoria de programa del PIC a utilizar.
-
Con este lenguaje tampoco se puede controlar del todo los tiempos y los registros bit a bit.
4.6 COMPILADOR PARA MICROCONTROLADORES PIC: Un compilador convierte
el lenguaje de alto nivel a instrucciones en código
máquina. 4.6.1 COMPILADOR CCS C 4.6.1.1 INTRODUCCIÓN -
Es un compilador para el lenguaje C
-
Dispone de una amplia librería de
funciones predefinidas, comandos de
procesados y ejemplos -
Suministra los controladores driver para
diversos dispositivos como LCD,
convertidores AD, relojes en tiempo real, etc... -
Los programas son editados y copilados en el entorno PC.
Figura 40 – Compilador
4.6.1.2 ENTORNO DE TRABAJO: El entorno de trabajo en CCW en PCW Y PCWH permite compilar y también suministrar una gran variedad de herramientas auxiliares en la figura 41 se muestra los distintos elementos básicos del entorno de trabajo. Existen dos formas de iniciar una sesión: abriendo un fichero de código fuente o creando un proyecto.
Figura 41 - Entorno de trabajo
Para abrir un fichero fuente directamente se realiza una pulsación sobre el icono para el manejo de ficheros como se ve en la figura 42 y aparece un menú donde podemos crear, guardar o cerrar ficheros. Con el comando NEW podemos crear un fichero fuente, un proyecto, un fichero RTF o un fichero de diagrama de flujo.
Figura 42 - Los menús para el manejo de ficheros Con la opción NEW SOURSE FILE, el programa pide el nombre del nuevo fichero y crea una nueva ventana en blanco donde podemos a empezar a escribir. Figura 43.
Figura 43 - Fichero fuente nuevo
Si se ejecuta el comando PROJECT WIZARD, tras pedir el nombre del nuevo proyecto aparecerá la ventana de configuración con dos pestañas, una para configurar las distintas opciones que se muestran en la barra de la izquierda figura 44 y otra donde se muestra el código resultante de la configuración figura 45. Recorriendo las distintas opciones (General, Comunications,etc …) se llega a obtener el código configuración deseado figura 46 empezar a escribir el resto del código del programa
tras lo cual ya podemos
Debemos observar cómo se incluye un fichero de cabecera *.h donde se encuentra la configuración del dispositivo.
Figura 44 – Ventana de las configuración de las opciones
Figura 46 - El código después de una configuración
4.7 ESTRUCTURA DE UN PROGRAMA EN C CON EL COMPILADOR CCS C: 4.7.1 INTRODUCCIÓN: Para escribir un programa en C con el CCS C se deben tener en cuenta una serie de elementos básicos de su estructura. -
Directivas de procesado: Controlan la conversión del programa a código maquina por parte del compilador.
-
Programas o funciones: Conjunto de instrucciones. Puede haber uno o varios; en cualquier caso siempre debe haber uno definido como principal mediante la inclusión de la llamada main ().
-
Instrucciones: Indica cómo debe comportarse el PIC en todo momento.
-
Comentarios: Permiten describir lo que significa cada línea del programa.
Figura 47 - Estructura de un programa
4.7.2 TIPOS DE DATOS:
Tabla 8 – Tipos de datos 4.7.3 VARIABLES: Las variables se utilizan para nombrar posiciones de memoria RAM -
Se deben declarar antes de utilizarlas indicando : tipo_de_datos nombre; Ejemplo: int a;
-
El valor inicial es opcional y podemos definir varias variables por línea separándolas con el signo ,
float a=1.1,b;
-
No debemos olvidar terminar la línea con el signo
-
Para almacenar un dato en una variable una vez definida, usamos el signo =
Ejemplo: 1. float temperatura; //definición de la variable 2. char letra; //definición de la variable 3. temperatura=35.3; //asignación de valor 4. letra=„d‟; //asignación de valor
4.7.4 OPERADORES
Ejemplo: int a=2,b=5,c; a++; //a=3; b=b*a+1; //b=16; c=a+b+b%a; //c=20; Asignación de Multiplicación: x*=y ; // Es lo mismo que x=x*y; Asignación de División: x/=y ; // Es lo mismo que x=x/y;
4.7.5 FUNCIONES: Son bloques de sentencias. Todas las sentencias se deben enmarcar dentro de las funciones. -
Una función puede ser invocada desde una sentencia de otra función
-
Una función puede devolver un valor a la sentencia que la ha llamado
-
La función además de devolver un valor puede recibir parámetros o argumentos. 4.8 MODULO LCD: 4.8.1 INTRODUCCIÓN: La pantalla de cristal líquido o LCD (Liquid Crystal Display) es un dispositivo Controlado de visualización grafico para la presentación de caracteres, símbolos o incluso dibujos (en algunos modelos), es este caso dispone de 2 filas de 16 caracteres cada una y cada carácter dispone de una matriz de 5x7 puntos (pixeles), aunque los hay de otro número de filas y caracteres. Este dispositivo está gobernado internamente por un microcontrolador y regula todos los parámetros de presentación, este modelo es el más comúnmente usado y esta información se basará en el manejo de este u otro LCD compatible
Figura 48 – Modulo LCD
4.8.2 CARACTERISTICAS PRINCIPALES: -Pantalla de caracteres ASCII, además de los caracteres Kanji y griegos. -Desplazamiento de los caracteres hacia la izquierda o la derecha. -Proporciona la dirección de la posición absoluta o relativa del carácter. -Memoria de 40 caracteres por línea de pantalla. -Movimiento del cursor y cambio de su aspecto. -Permite que el usuario pueda programar 8 caracteres. -Conexión a un procesador usando un interfaz de 4 u 8 bits 4.8.3 FUNCIONAMIENTO: Para comunicarse con la pantalla LCD podemos hacerlo por medio de sus pines de entrada de dos maneras posibles, con bus de 4 bits o con bus de 8 bits. En la siguiente figura vemos las dos maneras posibles de conexionar el LCD con un PIC. Diagrama para modo de 4 bits. Las conexiones para el modo de 4 bits en un PIC16F88 se muestran a continuación. Se utilizan los primeros 4 bits del puerto A (RA0-RA3) como bus de datos. RB0 como señal de habilitación (E) y RB1 como señal de selección de registro (RS).
Figura 49 - Conexionado con bus de 4 bits
Diagrama para modo de 8 bits. Las conexiones para el modo de 8 bits son algo más complicadas, ya que requerimos las 8 líneas de datos activas. En este caso utilizaremos los 8 bits del puerto B, aunque se puede usar cualquier combinación de pines con nuestra librería. RA0 ahora funciona como señal de selección de registro (RS) y RA1 como señal de habilitación (E).
Figura 50 - Conexionado con bus de 8 bit
4.8.4 CONTROLAR CONTRASTE EN EL LCD:
Figura 51 – Conexión del LCD para controlar el contraste
Como puede apreciarse el control de contraste se realiza al dividir la alimentación de 5V con una resistencia variable de 5k ,10K.
4.8.5 DESCRIPCIÓN DE SUS PINES:
Figura 52 – Pines del LCD PIN Nº SIMBOLO
DESCRIPCIÓN
1
Vss
Tierra de alimentación GND
2
Vdd
Alimentación de +5V CC
3
Vo
Contraste del cristal líquido. ( 0 a +5V ) Selección del registro de control/registro de datos:
4
RS
RS=0 Selección registro de control RS=1 Selección registro de datos Señal de lectura/escritura:
5
R/W
R/W=0 Escritura (Write) R/W=1 Lectura (Read) Habilitación del módulo:
6
E
E=0 Módulo desconectado E=1 Módulo conectado
7-14
D0-D7
Bus de datos bidireccional.
Tabla 9 – Descripción de los pines del LCD
4.9 FUNCIONES DEFINIDAS EN LENGUAJE C PARA LCD: LCD_INIT(); Es la primera función debe ser llamada Borra el LCD y lo configura en el formato de 4 bits , con dos líneas y con caracteres de 5 x 8 puntos, en modo encendido, cursor apagado y sin parpadeo Configura el LCD con un autoincremento del puntero de direcciones y sin desplazamiento del Display real. LCD_GOTOXY(BYTE X,BYTE Y); Indica la posición de acceso al LCD. -
(1,1) indica la primera posición de la primera línea
-
(1,2)indica la primera posición y segunda fila LCD_GETC (BYTE X,BYTE Y); Leer el carácter de la posición (x, y). LCD_PUTC (CHAR S); S es una variable de tipo char. Esta función escribe en la posición correspondiente .Además se indica.
-
\f se limpia el LCD.
-
\n el cursor va a la posición (1,2).
-
\b el cursor retrocede una posición.
El compilador C ofrece una función más versátil para trabajar con el LCD.
Printf (string, values…..) Printf (fname, string, values…) String es una cadena o un array de caracteres, valúes es una línea de variables separadas por comas y fname es un función. El formato es %nt donde n es opcional y puede ser: 1. 1-9: para especificar el número de caracteres 2. 01-09: para indicar la cantidad de ceros ala izquierda. 3. 1.1-9.9: para coma flotante Donde” t” puede indicar: c
carácter
s
cadena o carácter
u
entero sin signo
d
entero con signo
Lu
entero largo sin signo
Ld
entero largo con signo
x
entero hexadecimal (minúsculas)
X
entero hexadecimal (mayúsculas)
Lx
entero largo hexadecimal (minúsculas)
Lx
entero largo hexadecimal (mayúsculas)
f
flotante con truncado
e
flotante con redondeo
w
entero sin signo con decimales insertados. La primera cifra indica el total y la segunda cifra indica el número de decimales Los formatos más usados son los siguientes FORMATO
VALOR= 0X12
VALOR=0XFE
%03U
018
254
%u
18
254
%2u
18
*
%5
18
254
%d
18
-2
%x
12
fe
%X
12
FE
%4X
0012
00FF
%3.1w
1.8
25.4
Tabla 10 – Formatos mas usados El driver LCD.C está pensado en trabajar con el PORTD O EL PORTB por defecto
#define use_portb_lcdTRUE, //
D0
ENABLE
//
D1
rs
//
D2
rw
//
D4
d4
//
D5
d5
//
D6
d6
//
D7
d7
// LCD pins D0-D3 are not used //
#define use_portb_lcd TRUE
Se puede trabajar con otros puertos modificando el fichero LCD.C.
5.0 INVERSOR SCHMITT TRIGGER: 5.0.1 INTRODUCCIÓN: Algunos sensores no proporcionan señales digitales puras y es necesario conformar dichas señales antes de aplicarlas al microcontrolador, como en el ejemplo que se muestra en la Figura 53.
Figura 53 - Señales de entrada y salida de un circuito Trigger Schmitt
Una forma sencilla de conformar una señal en digital es mediante puertas Trigger Schmitt, como las que tiene el circuito integrado 74LS14. Este dispositivo contiene seis inversores Trigger Schmitt encapsulados.
PARAMETRO
VDD
MINIMO
TIPICO
+TV
5.0 10 15 5.0 10 15
2.2 4.6 6.8 0.9 2.5 4.0
2.9 5.9 8.8 1.9 3.9 5.8
−TV
MAXIM O 3.6 7.1 10.8 2.8 5.2 7.4
Tabla 11 – Parámetros En esta tabla observamos los Valores de V para el 74LS14 (todos los valores en volteos) Estos circuitos son de gran utilidad cuando se desea controlar un circuito digital con señales que no lo son o señales digitales con una señal de ruido sumada.
5.1 REGULADORES INTEGRADOS DE VOLTAJE: 5.1.1 ITRODUCCIÓN: Todo dispositivo electrónico, desde una supercomputadora hasta un simple circuito electrónico,
debe
necesariamente
poseer
una
parte
esencial
para
su
funcionamiento. Nos referimos a la fuente de alimentación. En efecto, diseñada y realizada de mil formas distintas, siempre se encuentra presente en todo equipo electrónico cualquiera sea su uso o complejidad. Es por esto que a la hora de realizar cualquier circuito electrónico práctico, el diseñador debe necesariamente realizar una fuente de alimentación acorde a las necesidades del circuito. La mayoría de las veces se le exigía a ésta que mantuviera la tensión de salida constante para cualquier condición de uso (léase distintas corrientes de salida y distintas tensiones de entrada). En muchas ocasiones diseñar tal fuente resultaba una tarea bastante difícil y tediosa. Se debían asumir compromisos que relacionaban la complejidad del diseño con la estabilidad del mismo. Así, por ejemplo, una pequeña fuente que requería pocos componentes presentaba una regulación pésima, mientras que una que ofrecía una buena estabilidad, precisaba una cantidad faraónica de componentes y, por consiguiente, aumentaba el tiempo y el costo del diseño. Afortunadamente las empresas diseñadoras de componentes han puesto fin a esta peripecias, presentando, hace ya algunos años, los reguladores integrados. Estos dispositivos de gran utilidad aúnan todas las ventajas de una completa fuente de alimentación en un solo encapsulado reduciendo el problema de un buen diseño a unos pocos componentes. Veamos, ahora, un poco más en profundidad de qué
5.1.2 REGULADORES FIJOS: En la mayoría de las aplicaciones se requiere una tensión fija y estable de un determinado valor. La línea de reguladores ideales para este tipo de necesidades es la conocida como LM78XX. Las primeras letras y dos números corresponden a la denominación, mientras que las dos últimas XX deben ser reemplazados por la tensión de salida requerida. Las tensiones disponibles de observan en la siguiente tabla 12:
Tabla 11 – Tensiones de salida Cada uno de estos dispositivos posee sólo tres terminales, uno corresponde a la entrada de tensión no regulada, otro es la salida regulada y el restante es la masa, común a ambos. En cuanto al encapsulado, conviene aclarar que, si bien están disponibles en varios tipos, generalmente se los suele encontrar en el encapsulado del tipo TO-220, correspondiente a una corriente de salida de 1 Amper. Resumiendo, y para comprender completamente la simplicidad de una fuente de alimentación de este tipo, sólo basta observar el diseño de la siguiente figura 54.
Como se observa, sólo fueron agregados dos capacitores al circuito integrado. Explicaremos la función de cada uno de ellos. C1, que se halla a la entrada del regulador, filtra la tensión de posibles transitorios y picos indeseables, mientras que C2, que se encuentra a la salida, disminuye la tensión de rizado de salida, a la vez que evita oscilaciones. En cuanto a la tensión de entrada, se puede ver que es de un rango muy amplio. Por ejemplo, si el regulador elegido es uno de 12 voltios (LM7812), la tensión de entrada podrá ser de entre 15 y 39 voltios. 5.1.3
CARACTERÍSTICAS
DE
LAS
FUENTES
CON
REGULADORES
INTEGRADOS: -
la regulación de línea, que es un parámetro que establece cuánto varía la tensión de salida frente a variaciones en la tensión de entrada. Es posible comprobar que para un cambio de 20 voltios a la entrada se produce una variación de sólo 4 milésimas de voltio a la salida, con lo cual, podemos suponerla inmune a los cambios de tensión de entrada.
-
La regulación de carga, que indica cuánto varía la tensión de salida cuando la corriente varía de un mínimo al máximo. Nuevamente los resultados obtenidos son excelentes: para una variación de corriente de 1,5 amperes, la tensión de salida solamente se modifica en 10 milésimas de voltio. 5.1.4 CORRIENTE QUE ESTE TIPO DE DISPOSITIVO ES CAPAZ DE ENTREGAR: Para un LM7805 ésta adopta un valor de 2 amperios. Si, en cambio, se trata de un LM7808 a un 7815 ésta es de 1,5A, mientras para reguladores de tensión superiores la corriente es de 1,2A.
Es importante aclarar que estos valores son válidos cuando se utiliza un disipador adecuado y cuando la tensión de entrada no es superior en más 15 voltios con respecto a la de salida. Es decir que Vent-Vsal<15V. Igualmente veremos algunos métodos para obtener mayor corriente de salida de estos dispositivos. Otra característica importante de esta línea es la protección térmica y contra corriente excesiva: cuando la corriente que atraviesa al integrado adquiere un valor demasiado elevado o cuando su temperatura es excesiva, el integrado disminuye la tensión de salida en forma automática a cero. Debido a estas últimas características estos dispositivos son casi indestructibles.
5.2 DESARROLLO DEL PROYECTO: 5.2.1 INTRODUCCIÓN: El probador de sensores de barrera consiste en circuito en el cual el técnico podrá conectar el sensor tanto dentro de la fotocopiadora (sin retirar el sensor del equipo) como afuera de la fotocopiadora(retirando el sensor a fuera del equipo). Este circuito que vamos a elaborar será portable para así ser de uso libre para llevarlo donde el cliente y mediante este probador de sensores de barrera darle a conocer que la falla de su fotocopiadora es este sensor y que va ser necesario que lo cambie. Se conectara el sensor en el circuito y se visualizara en una pantalla LCD si está bien o mal. 5.3 SITUACIÓN INICIAL: 5.3.1 IDENTIFICACIÓN DE LOS COMPONENTES DEL SENSOR: Examinaremos el sensor para ver que componentes tiene de emisor y receptor.
Figura 55 – Sensor de la fotocopiadora
Vemos que en el encapsulado en la parte de arriba nos indica unos símbolos de los cuales reconocemos el diodo (Figura 56) .Para verificar que es un diodo lo mediremos con el multímetro. (Figura 57).
Figura 56 – Sensor sin encapsulado
Figura 57 – Multímetro configurado para medir diodo
Figura 58 – Medición del diodo
Figura
59
–
Multímetro
midiendo diodo Verificamos con el multímetro que es un diodo y su conexión de ánodo y cátodo (figura 58), el multímetro nos deberá marcar (figura 59). Como sabemos que es un sensor fotoeléctrico, el diodo sería un elemento emisor en este sensor para lo cual sería un diodo infrarrojo.
Ahora veremos el otro componente que sería el receptor que podría ser un (fotodiodo, fototransistor, fotorresistencia) lo medimos con el multímetro lo colocamos en posición para medir diodos y medimos como vemos (figura 60).
Figura 60 – Midiendo el elemento receptor
No nos marca nada el multímetro eso quiere decir que no es un fotodiodo ahora veremos si es una fotorresistencia veremos el componente .Todas las fotorresistencias llevan un símbolo en la parte superior (figura 61) y como vemos en el sensor esta no lo tiene por ello decimos que no es una fotorresiste ncia.
Figura 61 – Símbolo de la fotorresistencia Ahora sabemos que es un fototransistor pero como vemos solo tiene 2 terminales, podría ser un fototransistor sin base solo tiene emisor y colector, colocamos el multímetro en posición para medir diodos, sabemos que no debe marcar nada entre
Figura 62 – Midiendo el fototransistor Ahora sabemos que tiene como emisor un diodo infrarrojo y de receptor un fototransistor comparando estos componentes con los diferentes componentes de sensores que ahí identificamos que es idéntico a un optointerruptor para lo cual usaremos su circuito para probar si es el correcto (figura 63). El sensor se armó con la configuración de la figura y dio como resultado que si funciona.
Figura 63- Conexión del optointerruptor para el sensor
5.4 ELABORACIÓN DEL CIRCUITO: Se elaborara el circuito con los correctos componentes para cada diferente etapa. 5.4.1 FUENTE DE ALIMENTACIÓN: Se usara el regulador integrado lm7805 (figura 54) al cual se le alimentara con una batería de 9 voltios. Este integrado tendrá en su salida 5v para alimentar al PIC16f876, al LCD y a los pulsadores (figura 64).
Figura 64 – LM7805 conectado 5.4.2 ETAPA DE RESTRUCTURACION DE SEÑAL DEL SENSOR Usaremos el Smith trigger 74ls14 (ver los datos del componente en el anexo) para recibir la señal del sensor e invertirla para luego enviarla al microcontrolador PIC (figura 65).
Figura 65 – 74LS14 conectado
5.4.3 ETAPA DE CONTROL: Se usara el Microcontrolador PIC 16f876 para controlar el circuito. Este PIC recibirá la señal del sensor atraves del Smith trigger 74LS14 y la mostrara en LCD. También tendrá 2 pulsadores 1 pulsador para ver
los tipos de
fotocopiadoras con las que trabaja y el otro para seleccionar el modelo de fotocopiadora (figura 66).
Figura 66 – Microcontrolador conectado 5.4.4 ETAPA DE VISUALIZACIÓN: Usaremos el LCD, se visualizara el estado del sensor como el modelo de fotocopiadora que se va a trabajar (figura 67).
5.5 DIAGRAMA DEL CIRCUITO ELECTRONICO:
5.6 CONSTRUCCIÓN Y ENSAMBLAJE: 5.6.1 ELABORACIÓN DEL CIRCUITO EN PCB: La construcción del circuito impreso se realizó con el programa PCB WIZARD, el cual da la posibilidad de conectar los componentes al igual que un programa de simulación de circuitos. El circuito en PCB salió de la siguiente manera (figura 69).
Figura 69 – Circuito PCB para imprimir
5.6.2 IMPRIMIR EL CIRCUITO EN PAPEL CUCHE: El circuito dibujado en PCB Wizard lo imprimimos en papel cuche (figura 70).
Figura 70 – Papel cuche con el circuito impreso 5.6.3 TRASLADO DEL CIRCUITO IMPRESO ALA BAQUELITA:
Cortamos la baquelita del tamaño del circuito que se imprimió en el papel cuche (figura 71).
Figura 71 – baquelita
Usamos una plancha para transferir el circuito impreso ala baquelita (figura 72) Uniremos la baquelita con el circuito impreso en el papel cuche con cinta
Procedemos a pasar la plancha por toda la baquelita unifórmenle hasta que el tóner del papel cuche se impregne en la baquelita.
Figura 72 – Planchando la baquelita
Una vez que quede impregnado procederemos a despegar el papel cuche, pondremos la baquelita en un pasillo con agua para que se remoje y luego lo despegaremos con la yema de los dedos con mucho cuidado (figura 73).
Figura 73 – Baquelita remojando
Luego de que se despegue el papel cuche procedemos a remojar con ácido férrico la baquelita (figura 74), para retirar el cobre de ella (figura 75).
Figura 74 – Baquelita remojada en acido férrico
Figura 75 – Baquelita libre de cobre
5.6.4 ELABORACIÓN DE LOS AUJEROS PARA LOS COMPONENTES: Procedemos a usar un taladro para crear los agujeros para los contactos delos componentes electrónicos en la baquelita (figura 76).
Figura 76 – Creando agujeros para los componentes electrónicos con el taladro 5.6.5 SOLDAR LOS COMPONENTES ALA PLACA: Procederemos a soldar los componentes electrónicos para lo cual usaremos: -
Una pistola para soldar(figura 77 )
-
Estaño(figura 78)
-
Lentes de seguridad (figura 79)
-
Pasta para soldar (figura 80)
Figura – 77
Figura – 78
Figura – 79
Figura - 80
Una vez soldado los componentes nos quedara así (figura 81).
Figura 81 –Placa con componentes electrónicos soldados.
5.7 PROGRAMAR EL PIC: Usaremos el grabador DPIC3 (figura 82) para lo cual se instalara su programa DPIC3 en el que se abrirá el archivo hex y se le hará clic en grabar pic (figura 83).
Figura 82 – Grabador DPIC3
Figura 83 – Programa para grabar DPIC3
5.7.1 PROGRAMACION EN C DEL PIC 16F876: #include <16F876.h> #fuses xt,nowdt
//Fusible
#use delay(clock=4000000) #include
// Reloj para el microcontrolador //Se incluye la librería lcd
#use standard_io(C) salida
//Declara que el puerto sea utilizado como entrada o
#use standard_io(A)
enum funciones {BH,BHK,BHJ};
//Asigna un valor a cada elemento
//BH = 0, BHK = 1, BHJ = 2
void BH200(void) { output_toggle(pin_C0);
//Función BH200 // pondrá a 1 el puerco c0
} void BH250(void){ output_toggle(pin_C1);
//Función BH250 // pondrá a 1 el puerco c1
} void BH350(void){ output_toggle(pin_C2);
//Función BH350 // Pondrá a 1 el puerco c2
} void run_func(int numfunc){ switch(numfunc){
//Asignación de la función a realizar //Viene dada por la variable ítem
case BH: BH200(); break; case BHK:
//Ejecuta el case o se sale del switch
break;
//Ejecuta el case o se sale del switch
case BHJ: BH350(); break;
//Ejecuta el case o se sale del switch
} } void main(){ char item;
//Variables de funciones
char n_menus = 3; lcd_init();
//Numero de funciones 3 //Inicializa el lcd
while (1) { if (input(PIN_A0) == 1){ item++;
//Detecta botón de selección
//Si se pulsa aumenta la variable
delay_ms(300);
//Para evitar rebotes
lcd_putc('\f'); } if (item > (n_menus-1)) { item = 0; } switch (item) {
//Si la variable supera el número de...
//Funciones la inicializa //Se evalúa la expresión
case 0:
//Constante
//sentencia lcd_gotoxy(1,1);
//Indica la posición del lcd
printf(lcd_putc, "SENSOR BH 200");//Escribe en el lcd
break;
//Ejecuta el case
case 1: //Constante
printf(lcd_putc, "SENSOR BH 250"); //Escribe en el lcd lcd_gotoxy(1,1); break;
//Indica la posición del lcd //Ejecuta el case
case 2:
//Constante
//sentencia printf(lcd_putc, "SENSOR BH 350");//Escribe en el lcd lcd_gotoxy(1,1); break;
//Indica la posición del lcd //Ejecuta el case o se sale del switch
}
if (input(PIN_A1) == 1)
//Si se pulsa el botón de selección
{ delay_ms(200); run_func(item);}
//Se llama a la función correspondiente
if (input(PIN_c7) == 1)
//Condición si el pinc7 es 1 se ejecuta
{ lcd_gotoxy(1,2); printf(lcd_putc, "
//Indica la posición del lcd SENSOR OFF ");//Escribe en el lcd
delay_ms(200); } else
//Si el pin c7 es o se ejecuta
{ lcd_gotoxy(1,2); printf(lcd_putc, " delay_ms(200); } } }
//Indica la posición del lcd SENSOR ON ");//Escribe en el lcd
5.7.2 DIAGRAMA DE FLUJO:
5.8 ELABORACIÓN DEL MALETÍN: Usaremos un maletín para poner el circuito y volverlo portable (figura 84.85).
Figura – 84 Maletín
Figura - 85 Maletín abierto
Usaremos MDF para realizar la cubierta por donde se mostrara el LCD y podrá conectarse el sensor Para lo cual el diseño es el siguiente (figura 86).
4 mm 1.5 cm 4 cm 2 8 c m
8.5 cm
36 cm
Figura 86 – Diseño para el MDF Resultando de la siguiente manera (figura 87).
Figura 87 – MDF cortado
Ahora se procederá a montar todos los componentes (figura 88).
Figura 88 – Montaje de los componentes
5.9 MANUAL DE USUARIO: 1. Interruptor de encendido/apagado. 2. Botón de selección de modelo de fotocopiadora. 3. Botón de selección de fotocopiadora. 4. Led indicador de modelo de fotocopiadora (BH350). 5. Led indicador de modelo de fotocopiadora (BH250). 6. Led indicador de modelo de fotocopiadora (BH200). 7. Conector para los sensores. 8. Pantalla LCD para visualizar el estado del sensor.
Figura 89 – Montaje de los componentes
1. Encender el probador de sensores con el interruptor (figura 89,90).
Figura 89 – Probador apagado
Figura 90 – Probador encendido
2. Seleccionar el modelo de la fotocopiadora con el botón 2.Se visualizara en la pantalla lcd.(figura 91,92,93,94).
Figura 91 - Presionando el botón 2
Figura 92 – Visualizando el modelo de fotocopiadora Bizhub 350
Figura 93 – Bizhub 200
Figura 94 – Bizhub 250
3. Confirmar u elegir el modelo de fotocopiadora con el botón 3 (figura 95).Se encenderá el led del modelo de la fotocopiadora que se eligió (figura 96,97,98).
Figura 95 – Presionando el botón 3
Figura 96 – Led de BH 200 ON
Figura 97 – Led de BH 250 ON
Figura 98- Led de BH 350 ON
4. Conectar el sensor, con el actuador bloquear la señal del emisor al receptor para verificar el estado del sensor (figura 99).
Figura 99 –Conectando el sensor
5. Se visualizara en el LCD el estado del sensor una vez este cambie de off a on (figura 100,101). 6. El sensor estaría en perfectas condiciones, caso contrario estaría dañado.
Figura 100 - sensor obstruido
Figura 101 – Sensor sin obstruir
El probador será de total facilidad para que el técnico pueda llevarlo ande el cliente y ser usado con mucha facilidad (figura 102,103).
Figura 102 – Probador siendo trasladado
Figura 103 – Probador abierto
6.0 MANUAL DE MANTENIMIENTO: Las operaciones de mantenimiento y/o reparación del circuito probador de sensores deben ser ejecutadas por personal especializado. 6.1 PRECAUCIONES DE SEGURIDAD: Es esencial que las personas encargadas del mantenimiento y reparación tomen en cuenta las medidas de seguridad, a fin de reducir riesgos. 6.2 MANTENIMIENTO PREVENTIVO: Con el objeto de mantener el circuito electrónico en buenas condiciones, se vale del mantenimiento preventivo, el cual provee los medios para la conservación de sus elementos físicos, con una máxima eficiencia, seguridad y economía. Se le cambiaran las baterías al circuito cada mes para evitar deficiencias en la rutina de trabajo.
7.0 PRUEBAS Y RESULTADOS: 7.1 INTRODUCCIÓN: En el presente capitulo se hace la descripción de las pruebas de todos los elementos que componen el circuito electrónico, con la finalidad de verificar que se cumplan los objetivos perseguidos en el desarrollo del presente proyecto. 7.2 PRUEBAS: A continuación se describe las pruebas realizadas antes de poner en funcionamiento el probador de sensores. 7.2.1 PRUEBAS DE CABLEADO: Estas pruebas se realizan a cada dispositivo de control independiente.
Prueba de cableado de la tarjeta electrónica: Antes de ser construida la tarjeta electrónica, se realiza el circuito en un protoboard para verificar sus conexiones de funcionamiento, y distribución de pines tanto del PIC con el LCD (pantalla de cristal líquido). Una vez que la tarjeta esta lista con todos sus elementos electrónicos fijados, se utiliza un multímetro para comprobar la continuidad entre el Microprocesador y el LCD, los pulsadores y los leds, así mismo entre el sensor y el 74ls14. Pruebas de alimentación de voltaje a la tarjeta electrónica Mediante esta prueba se verificara el voltaje que envía el regulador sea el correcto y que les está llegando tano al Microprocesador, LCD, 74ls14, al sensor es el correcto solo 5V. 7.3 RESULTADOS: Los resultados del sistema del probador de sensores, son obtenidos una vez que se realizó las pruebas de funcionamiento, los mismos que se detallan a continuación: -
Los elementos de control y visualización utilizados para la construcción del probador de sensores, son los más recomendados ya que permiten un buen funcionamiento.
-
El probador de sensores está construido para ser una herramienta de vital importancia para el técnico, con la cual facilitara su trabajo en la detección de fallas de las fotocopiadoras.
7.4 EVALUACIÓN ECONÓMICA:
ITEM
DESCRIPCION
UNIDAD
Microcontrolador 1
CANTIDAD
PRECIO
PRECIO
UNITARIO
TOTAL
Pza.
1
S/ 15.00
S/ 15.00
Diodo led 5 mm
Pza.
3
S/ 0.50
S/ 1.50
Batería duracell
Pza.
1
S/ 10.00
S/ 10.00
pic 16f876
2
3
de 9 v Baquelita 20 x20
cm
1
S/ 5.00
S/ 5.00
Ácido férrico
Litro
½L
S/ 5.00
S/ 5.00
Estaño
m
3m
S/ 1.00
S/ 3.00
Display LCD
Pza.
1
S/ 15.00
S/ 15.00
Circuito integrado
Pza.
1
S/ 1.00
S/ 1.00
Regulador lm7805 Pza.
1
S/1.00
S/ 1.00
4
5
6
7
8
74LS14
9
95
Condensador de 10
Pza.
1
S/ 0.50
S/ 0.50
Pza.
1
S/ 0.50
S/ 0.50
Papel cuche
Pza.
1
S/ 0.50
S/ 0.50
Resistencias de ¼
Pza.
10
S/ 0.05
S/0.50
1uf Condensador de
11
33uf
12
13
batió
14
MDF 50cm x 50cm Pza.
1
S/ 5.00
S/ 5.00
Lija fina de 10cm x Pza. 10cm
1
S/ 2.00
S/ 2.00
16
Pulsadores NO
Pza.
2
S/ 2.00
S/ 4.00
17
Interruptor
Pza.
1
S/1.50
S/1.50
18
Maletín
Pza.
1
S/ 10.00
S/ 10.00
15
TOTAL
S/ 81.00
96
7.5 PLACNIFICACIÓN DEL PROYECTO:
7.6 CONCLUSIONES: La presente sección detalla las conclusiones a la que se ha llegado luego de haber construido el probador de sensores. -
Se diseñó el circuito electrónico en PCB Wizard en correcto orden y se transfirió a la placa de baquelita exitosamente.
-
Se identificó el funcionamiento de los componentes electrónicos adecuados para elaborar el circuito electrónico.
-
Se instaló el probador de sensores un una maletín para que de esta manera se pueda trasladar con el técnico a diferentes servicios.
-
Se determinó que el probador de sensores facilita el trabajo del técnico, disminuyendo el tiempo de detección de fallas. 97
-
La elaboración del probador de sensores ayuda a que el cliente no desconfié del técnico, proporcionando su total confianza.
7.7 RECOMENDACIONES: -
La elaboración del circuito electrónico en PCW wizard debe ser lo más ordenado.
-
Al momento de grabar el PIC, verifique que el grabador este configurado para la cantidad de pines de su microcontrolador.
-
Probar el circuito en protoboard para evitar fallas en la placa electrónica.
-
Los elementos electrónicos deben estar correctamente soldados en la baquelita, comprobando que no tengan continuidad, uno con otro.
-
Cortar el MDF de acuerdo a los planos, con mucho cuidado para evitar lesiones.
-
Usar lo EPP adecuados para cada procedimiento que presente riesgo.
-
Realizar las perforaciones de la placa con mucho cuidado.
98
ANEXO
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
