ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL
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1. Figura 2 10 28 2 4 2 3 4 Diagramas de tiempo de lectura de un dato Para la lectura de un dato hay que poner el bit RS 1L el bit RW 1L y en el bit E se debe generar un pulso que va OL a 1L y luego a OL que dure por lo menos 450 ns El diagrama de tiempo es presentado en la figura 2 11 140ns gt s7 YY a NI 450ns Figura 2 11 29 2 4 2 3 5 Circuito de conexi n lcd El LCD se halla conectado al PIC como se muestra en la figura 2 12 5V O prog principal PIC16F628A Figura 2 12 En este circuito se puede ver claramente que el LCD esta utilizando solo 4 l neas del bus para la comunicaci n tambi n se puede apreciar que el pin RW esta habilitado para la escritura de datos ya que en este proyecto no es necesario la lectura de datos que contenga el LCD 2 4 2 4 Optoacoplador Es un dispositivo de acoplamiento ptico denominado tambi n como optoaislador Un optoacoplador combina un dispositivo semiconductor formado por un fotoemisor un fotoreceptor y entre ambos hay un camino por donde se transmite la luz Todos estos elementos se encuentran dentro de un encapsulado que por lo general es del tipo DIP 2 4 2 4 1 Funcionamiento del Optoacoplador La se al de entrada es aplicada al fotoemisor y la salida es tomada del fotoreceptor Los optoacopladores son capaces de convertir una se al el ctrica en 30 una se al luminosa modulada y volver a convertirla en una se al2. 23 2 4 2 3 Led 16x2 El LCD o display de cristal l quido es un dispositivo que permite presentar cualquier tipo de car cter alfa num rico Cada celda de un LCD consta de una celda de 7 puntos de alto por 5 puntos de ancho en donde se puede visualizar cualquier car cter ASCII Se puede encontrar LCDs de 2 l neas por 8 caracteres 2x16 2x40 4x20 etc sin y con backlight iluminaci n de pantalla Para el proyecto se utiliz un LCD de 2 l neas por 16 caracteres en cada l nea sin backlight Este tipo de LCD consta de 14 pines de los cuales 8 son de entrada y salida de datos 3 sirven para manejar las comunicaciones en el bus de datos 2 son para la polarizaci n y 1 sirve para manejar el contraste Este LCD se puede conectar al PIC con un bus de 4 u 8 bits la diferencia est en el tiempo que se demora pues la comunicaci n a 4 bits primero env a los cuatro bits m s altos y luego los cuatro bits m s bajos mientras que la comunicaci n de 8 bits env a todo al mismo tiempo En este proyecto se est utilizando comunicaci n a 4 bits para ahorrarnos puertos del PIC En la tabla 2 1 se presenta la configuraci n est ndar de los pines de un LCD Descripci n GND Tierra de alimentaci n GND 3 Ve Piste det contaste aa cn ig RS Seleccion del registro control datos RS 0L entrada de una instrucci n RS 1L entrada de un dato 5 RAW Lectura escritura en LCD R W 0L escritura R W 1L lectura 24 E Habil
3. 12 1 24 MOTORES PASO NW BASO ana kaa nas aga Ga aga nal a aa ag ag a KA aa NEG mana 12 EN RR er dl EE 12 1242 FUNCION ET e areale aa 13 k25 SER VOMOTO RES ada 15 12 RR idee e erene 15 220 2 FUNCION AMI Oc nr dia 15 CAPITULO Il IMPLEMENTACI N DEL DISPOSITIVO 2 1 DIAGRAMA DE BLOQUES DEL OIBCUITO ene e ewan e awerni 17 2 2 PLANTEAMIENTO DEL PRONECTO ewan eee anna 18 2 3 PROYECCION DEL DISENO conc noncan conc corran cnn cann cinco 18 2 4 DISE O Y CONSTRUCCI N DEL SISTEMA AUTOMATIZADO DE Ue A e AN aa aan E BAE aga apa a a aa ana aa a kaa aaa 19 2 4 1 PARTES DE LA ESTRUCTURA DE LA MEZCLADORA 19 71 2 4 1 1 Funcionamiento mec nico del sistema rotacional 21 SA EE e 21 AMOO aia 21 DA OCA rasa 22 E e ON aa AA 23 2 4 2 3 1 Descripci n de pines del lcd 24 2 4 2 3 2 Diagramas de tiempo de escritura de una instruccion 26 2 4 2 3 3 Diagramas de tiempo de escritura de un dato 27 2 4 2 3 4 Diagramas de tiempo de lectura de un dato 28 2 4 2 3 5 Circuito de conexi n leg 29 2 4 2 4 e e E ele Ee e EE 29 2 4 2 4 1 Funcionamiento del COptoacoplador 29 2 4 2 4 2 Circuito de activaci n del optoacoplador PC817 30 2 4 2 4 3 Circuito de control del TI 31 2 4 2 7 Circuito del hardware a a a ag aa Ta aa Ga aa 32 2 4 3 IMPLEMENTACION DEL SOFTWARE 1 e0on aranan nana aee 33 2 431 Lenguaje Basic 33 2 4 3 2 Declaraciones
4. 45 SUBRUTINA TIEMPO CS Y MEN1 0 y MEN 0 OR F MEN gt A y X MEN y Llamar subrutina DATOS Sacar DEC X K K Llamar subrutina DATOS MEN1 OR MENTI Y MEN Sacar DEC X A Y Retorno de subrutina GOTO INICIO del TIEMPC programa principa Y gt Llamar subrutina DATOS Figura 2 20 MEN1 OR MEN z MEN Sacar DEC X 64 Y A Z MEN1 V Retorno de subrutina TIEMPC GOTO INICIO del programa principa y b Llamar subrutina DATOS Llamar subrutina DATOS MEN1 gt 0 AND E MEN lt D vi MEN1 OR V MEN1 MEN1 V F GOTO INICIO F y Retorno subrutina TIEMPC Figura 2 21 46 47 SUBRUTINA PROC_TIEMPO C3 TEMPO X F K 2 V TEMPO X A Y F du i TEMPO X 64 Y SA Z F TEMPOR TEMPO 3C Retorno subrutina PROC_TIEMPO Figura 2 22 48 SUBRUTINA DATOS KS IN OL IN 1L MEN1 PORTA Retor
5. PAP son ideales para la construcci n de mecanismos en donde se requieren movimientos muy precisos como rob tica en la tecnolog a aeroespacial en maquinarias tornos fresadoras bordadoras en computadores CDROM discos duros DVD s impresoras etc A diferencia de los motores de CC y AC los motores PAP tienen la ventaja de poder ser m s precisos en cuanto a su velocidad movimiento enclavamiento y giros y la se al que requieren para su funcionamiento es de naturaleza digital 13 1 2 4 2 Funcionamiento La mayor a de motores consta de un rotor y un estator En el rotor existen varios imanes permanentes alrededor del mismo En cambio en el estator existen varias bobinas Se puede diferenciar claramente dos clases de motores paso a paso de im n permanente los cuales son 1 Bipolares 2 Unipolares En la figura 1 4 se presenta el estator de un motor paso a paso En cambio en la figura 1 5 se puede visualizar el rotor de un motor paso a paso Figura 1 4 Figura 1 5 Los motores bipolares se caracterizan por tener dos bobinas los mismos que realizan los giros a trav s de una secuencia de pulsos e inversi n de la corriente en las bobinas La forma en como se logra realizar los giros en este tipo de motores es mucho m s dif cil que la forma como se controlan los giros de los motores unipolares Los motores unipolares a diferencia de los bipolares tienen 4 bobinas al energizar una de ellas se crea un campo
6. describe en resumen el manual de operaci n de la mezcladora autom tica Encender el dispositivo Seleccionar una de las tres velocidades seg n el producto a mezclar Ingresar el tiempo de operaci n Presionar la tecla asterisco para continuar QU A O e Seleccionar la opci n correspondiente para empezar el proceso o para cancelar NOTA El proceso puesto en marcha y la programaci n del tiempo pueden ser cancelados mediante la pulsaci n de la tecla numeral siempre y cuando se haya ingresado un n mero por lo menos del tiempo 59 CAPITULO II ANALISIS DE RESULTADOS 3 1 COMPORTAMIENTO DEL SISTEMA AUTOMATIZADO EN LA FASE EXPERIMENTAL 3 1 1 Prueba del sistema automatizado sin l quidos Una vez armada la estructura met lica para la mezcla e interconectado el motor y los circuitos de control y de potencia se procedi a realizar las pruebas inicialmente con una fuente de 44 Vcc Hecho esto se inicializ el sistema y se puso en marcha los tres tipos de velocidades en donde se pudo notar que las velocidades baja media y alta no estaban muy equiparadas entre s ya que estas dos ltimas parec an las mismas y la velocidad baja en cambio ten a muy poca velocidad como para mezclar alg n tipo de l quido Visto lo anterior se modific el programa para que genere las velocidades baja media y alta pero comprendidas en un rango del 30 60 y 90 respectivamente ya que inicialmente las velocidades estaban con
7. el ctrica La gran ventaja de un optoacoplador reside en el aislamiento el ctrico que puede establecerse entre los circuitos de entrada y salida Los fotoemisores que se emplean en los optoacopladores de potencia son diodos que emiten rayos infrarrojos IR y los fotoreceptores pueden ser tiristores o transistores Cuando aparece una tensi n sobre los terminales del diodo IR este emite un haz de rayos infrarrojo que transmite a trav s de una peque a gu a ondas de pl stico o cristal hacia el fotorreceptor La energ a luminosa que incide sobre el fotorreceptor hace que este genere una tensi n el ctrica a su salida Este responde a las se ales de entrada que podr an ser pulsos de tensi n Para este proyecto se utiliza el optoacoplador fototransistor PC817 ECG3098 el cual separa la etapa de control de la de potencia 2 4 2 4 2 Circuito de activaci n del optoacoplador PC817 En la figura 2 13 se puede ver el circuito utilizado para activar el optoacoplador PC817 TIP122 Figura 2 13 31 De acuerdo a las caracter sticas del optoacoplador utilizado se encuentra que puede soportar una corriente directa de hasta 60 mA Para calcular el valor de la resistencia R1 cuya finalidad es limitar la corriente que pasa por el LED del optoacoplador se tiene que tomar como referencia el valor del voltaje que sale de un pin del PIC que es de 5V Cuando el PIC se alimenta con una fuente de 5V la corriente m xima que entrega el
8. el BASIC mientras que el bajo nivel es el mas pr ximo al lenguaje de maquina como c digo binario ensamblador etc Para el presente proyecto y por la facilidad de programaci n del PIC se utilizo el lenguaje programaci n PIC BASIC PRO PBP por tener declaraciones especiales entre ellas PWM LCDOUT etc las cuales son muy tiles para el desarrollo de cualquier tipo de proyecto 2 4 3 2 Declaraciones del compilador pbp 2 44 El PBP es un lenguaje de programaci n tipo BASIC el cual tiene 83 instrucciones disponibles que se detallan en la tabla 2 2 con una breve explicaci n DECLARACION APLICACION Inserta una l nea en c digo ensamblador ADCIN Lee el conversor anal gico ASM ENDASM Inserta una secci n de c digo ensamblador BRANCH GOTO computado equivale a ON GOTO BRANCHL BRANCH fuera de p gina BRANCH largo _ 17 D nga BUTTON Anti rebote y auto repeticion de entrada en el pin especificado CALL Llamada a subrutina de ensamblador CLEAR Hace cero todas las variables A _r__ Cuenta el n mero de pulsos en un pin 34 DISABLE DEBUG Deshabilita el procesamiento de ON DEBUG Desa procesamiento de ONDER HIGH Saca un 1 l gico 5 V por un pin HSERIN Entrada serial asincr nica hardware HSEROUT Salida serial asincr nica hardware Lee bytes de dispositivos 12C Graba bytes de dispositivos 12C LOW Hace 0 l gico 0 V un pin espec fico ON DEBUG Ejecuta un DEBUG en BASIC 35 Graba un
9. en espera del ingreso del tiempo Luego de haber ingresado el tiempo deseado ver figura 2 34 se tiene dos opciones que no se muestran en el LCD las cuales son controladas por dos teclas Ver figura 2 35 Figura 2 34 Figura 2 35 La tecla numeral cancela el proceso y regresa al inicio del programa volviendo a mostrar las opciones del men principal La tecla asterisco contin a con la ejecuci n normal del programa y se presenta en el LCD un men final de selecci n como el de la figura 2 36 57 Figura 2 36 La opci n 1 de este men inicia el proceso y despliega en el LCD un mensaje con la velocidad seleccionada y el tiempo de operaci n ver figura 2 37 Cuando el proceso est en marcha se lo puede cancelar antes de que termine el tiempo programado mediante la tecla numeral Una vez terminado todo el proceso el programa vuelve a su estado inicial Figura 2 37 2 6 DESCRIPCI N DE SU FUNCIONAMIENTO Una vez arrancado el proceso luego de haber seleccionado alguna de las opciones del men y los tiempos de funcionamiento el PIC env a una serie de ciclos PWM de 5 milisegundos cada uno durante todo el tiempo que dure el proceso Los anchos de pulsos PWM que genera el PIC son diferentes en cada caso dependiendo de la velocidad seleccionada Estos pulsos controlan al TIP122 mediante el optoacoplador haci ndolo funcionar como DRIVER del motor DC 58 2 7 MANUAL DE USUARIO A continuaci n se
10. magn tico que hace que el polo opuesto del im n permanente que se encuentra en el estator se oriente hacia la bobina energizada Al ir energizando individualmente cada una de las bobinas en el orden f sico alrededor del estator logramos que el motor gire La anterior secuencia de 14 activaci n de bobinas se denomina WAVE DRIVE Un ejemplo de esta secuencia se presenta en la tabla 1 2 en ella s lo una de las bobinas se energiza Tabla 1 2 No es muy recomendada la secuencia de la tabla 1 2 ya que el torque de esta secuencia es mucho menor que el torque obtenido en la denominada secuencia normal En la figura 1 6 se puede visualizar gr ficamente la secuencia WAVE DRIVE Figura 1 6 La secuencia m s recomendable es la llamada secuencia normal que consiste en activar dos bobinas f sicamente adjuntas Con ello se logra que el rotor gire a la mitad de las dos bobinas energizadas obteni ndose un mayor torque La secuencia normal se presenta en la tabla 1 3 Tabla 1 3 15 En la figura 1 7 se puede ver gr ficamente como es la secuencia normal al ji biesu HID Han y df BiH ck ei gg a ei Ni ae IBU Figura 1 7 1 2 5 SERVOMOTORES 1 2 5 1 Descripci n Los servos son un tipo especial de motor que se caracterizan por su capacidad para posicionarse de forma inmediata en cualquier posici n dentro de su rango de operaci n Para ello el servo espera un tren de pulsos que se corresponde
11. un microcontrolador en cualquier proyecto reduce el tama o de complejidad del mismo no se requieren muchos componentes para hacerlo funcionar y es muy preciso en los tiempos de operaci n para el cual est programado 3 Es necesario utilizar un optoacoplador para aislar la etapa de control y la de potencia para evitar da os a los circuitos integrados 4 El sistema automatizado est dise ado para manejar un motor DC sin embargo el circuito y el programa pueden ser modificados para que manejen un motor AC de mayor potencia 5 Para el correcto funcionamiento del PIC16F628 es necesario configurar la manera en que trabajar el p rtico A ya que de f brica viene configurado como an logo y no como digital como lo est el p rtico B 6 Para el manejo del teclado es recomendable utilizar un microcontrolador en lugar del decodificador de teclado 74C922 ya que este ltimo es susceptible a fallos en cualquier momento porque depende mucho de la relaci n que existe entre capacitores utilizados para su funcionamiento 67 3 6 CONCLUSIONES E De acuerdo a las pruebas realizadas se pudo determinar las velocidades y los tiempos de operaci n para la fabricaci n productos qu micos en una cantidad determinada 8 litros El sistema automatizado est dise ado para realizar mezclas de hasta 8 litros sin embargo se lo puede utilizar en cantidades de 20 litros siempre y cuando los l quidos a tratar sean sueltos y no muy
12. DO n TRES OL PORTA 6 y Retorno subrutina BARRIDO n CUATRO OL PORTA B y Retorno subrutina BARRIDO CF Figura 2 27 52 53 SUBRUTINA ANTIREBOTES e UNO OL y Llamar subrutina SONIDO DOS OL if Llamar subrutina SONIDO TRES OL d Llamar subrutina SONIDO CUATRO OL Llamar subrutina SONIDC Retorno subrutina ANTIRREBOTES Figura 2 28 54 SUBRUTINA SONIDO C3 SIRENA 1L PAUSE y SIRENA OL y Retorno subrutina SONIDO Figura 2 29 55 2 5 MODOS DE OPERACI N Y PROGRAMACI N El presente proyecto tiene tres modos de operaci n que son velocidad baja media y alta respectivamente como se ilustra en la figura 2 30 Figura 2 30 Para escoger cualquier opci n del men principal se tiene que ingresar el n mero correspondiente a cada opci n el programa no permite ingresar cualquier otro Una vez escogida la velocidad nos despliega un mensaje en el LCD con la opci n seleccionada y un mensaje para ingresar el tiempo Ver figuras 2 31 2 32 y 2 33 Figura 2 31 Figura 2 32 S6 Figura 2 33 Los mensajes de las figuras 2 31 2 32 y 2 33 est n
13. ESCUELA POLIT CNICA NACIONAL ESCUELA DE FORMACI N TECNOL GICA SISTEMA AUTOM TICO PROGRAMABLE PARA LA MEZCLA DE PRODUCTOS QUIMICOS PROYECTO PREVIO A LA OBTENCI N DEL T TULO DE TECN LOGO EN ELECTR NICA Y TELECOMUNICACIONES CHRISTIAN RAMIRO ROJAS G MEZ JOS LUIS BARRERA PEPIN S DIRECTOR ING ALC VAR COSTALES Quito Abril 2006 DECLARACI N Nosotros Christian Ramiro Rojas G mez y Jos Luis Barrera Pepinos declaramos bajo juramento que el trabajo aqu descrito es de nuestra autor a que no ha sido previamente presentada para ning n grado o calificaci n profesional y que hemos consultado las referencias bibliogr ficas que se incluyen en este documento A trav s de la presente declaraci n cedemos nuestros derechos de propiedad intelectual correspondientes a este trabajo a la Escuela Polit cnica Nacional seg n lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual por su Reglamento y por la normatividad institucional vigente Christian Ramiro Rojas G mez Jos Luis Barrera Pepinos CERTIFICACI N Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Christian Ramiro Rojas G mez y Jos Luis Barrera Pepinos bajo mi supervisi n Ing Alcivar Costales DIRECTOR DE PROYECTO RESUMEN En algunas empresas la elaboraci n de productos qu micos se lo realiza de forma manual como es el caso de KIMPRAC en donde se ha visto la necesidad de contar con un sistema que realice el mismo trabajo de forma aut
14. INICIALIZACION DEL PIC MEN1 VAR BYTE X VAR BYTE Y VAR BYTE Z VAR BYTE TEMPO VAR WORD TEMPOR VAR WORD VAR WORD IN VAR PORTA 7 OUT VAR PORTB 1 O C Il o NXX I nnn DO OO INICIALIZACION LCD MEN F MEN1 lt gt 1 AND MEN1 lt gt 2 AND MEN1 lt gt 3 Desplegar en LCD el MENU Llamar subrutina DATOS Figura 2 16 41 n MEN1 1 OPCION lt Llamar subrutina TIEMPC Llamar subrutina PROC_TIEMPO Llamar subrutina ELECCION y OPCION 1 TIEMPO i 0 to TEMPOR y Sacar pulsos PWM en OUT PORTA V L Figura 2 17 MEN1 2 V y OPCION 2 Llamar subrutina TIEMPO Llamar subrutina PROC_TIEMPO Llamar subrutina ELECCION y OPCION 2 TIEMPO y i 0 to TEMPOR Sacar pulsos PWM en OUT PORTA V L Figura 2 18 43 MEN1 3 V OPCION 3 Llamar subrutina TIEMPO Llamar subrutina PROC_TIEMPO Llamar subrutina ELECCION y OPCION 3 TIEMPO y F i 0 to TEMPOR y Sacar pulsos PWM en OUT PORTA v gt U GOTO INICIO 4 END Figura 2 19 44
15. LADO DE TECLADO PIC 1 PIC 2 LCD 16X2 OPTO CIRCUITO DE ACOPLADOR POTENCIA ACTUADOR MOTOR Figura 2 1 18 2 2 PLANTEAMIENTO DEL PROYECTO El control automatizado corresponde a un sistema de control para la mezcla de productos qu micos en la Empresa KIMPRAC En donde la mezcla de estos productos puede variar entre dos o m s componentes La obtenci n del producto terminado se lleva a cabo despu s de un tiempo determinado de mezcla constante en donde el resultado es el producto final como por ejemplo shampoo cera desinfectante cloro l quido jab n l quido etc Los tiempos de mezcla para la obtenci n del producto final dependen de e Las cantidades y el espesor de los productos utilizados en la mezcla e El tipo de producto que se quiera obtener 2 3 PROYECCI N DEL DISE O El proyecto esta orientado a resolver los problemas de tiempo y calidad en la fabricaci n de productos qu micos el cual puede ser aplicado en el sector de las peque as y medianas empresas Si las empresas que no tienen un sistema automatizado para la fabricaci n de sus productos qu micos tomaran en cuenta este proyecto se beneficiarian mucho con las ventajas con las ventajas que trae la automatizaci n de procesos ya que este proyecto adem s de ser sencillo puede ser adaptado para realizar mezclas en mayores cantidades Con este proyecto se intenta fomentar y apoyar la automatizaci n de procesos no solo en la i
16. PIC por cada uno de sus pines que es de 25 mA Tomando en cuenta lo anterior se toma como referencia una corriente de 12 mA para un funcionamiento normal del PIC y del LED del optoacoplador Por lo tanto el valor de la resistencia limitadora R1 ser igual a VEC Vis R IMITADORA tee SV 12V R LIMITADORA DMA R IMITADORA 31790 Entonces aproximando el valor de la resistencia a valores comerciales est ndar se tiene R imrrapora 33092 2 4 2 4 3 Circuito de control del TIP 122 El TIP122 es transistor de tipo NPN en configuraci n Darlington el cual por sus especificaciones el ctricas se utiliza para manejar aplicaciones switching como por ejemplo el control de motores mediante pulsos El circuito detallado anteriormente de la figura 2 13 sirve para activar el TIP122 de una manera segura mediante el optoacoplador el cual es activado por uno de los pines del PIC 32 2 4 2 7 Circuito del hardware En la figura 2 14 se muestra el circuito de control y potencia del proyecto SPRI 10uF teclado 4x3 F Eaj ron E2 teclado 5V prog principal PIC16F628A LE W RS E D7 D6 D5 D4 Vss ii Vo VDD 80V 0 1uF OL SL TIP122 Figura 2 14 33 2 4 3 IMPLEMENTACION DEL SOFTWARE 2 4 3 1 Lenguaje Basic Para la programaci n del PIC 16F628A se puede utilizar lenguajes de alto o bajo nivel El lenguaje de alto nivel es el que se acerca al lenguaje humano como por ejemplo
17. UMPHRIES James 1996 Electr nica industrial dispositivos equipos y sistemas para procesos y comunicaciones industriales 1ra edici n Paraninfo Espa a 2 MALONEY Timothy 2006 Electr nica industrial moderna 5ta edici n Prentice Hall M xico 3 RAMOS Guillermo 2002 Electr nica industrial y automatizaci n 1ra edici n Tomo 1 CEKIT S A Colombia 4 RASHID Muhammad 1995 Electr nica de Potencia circuitos dispositivos y aplicaciones 2da edici n Prentice Hall M xico 5 WILLIAMS Arthur 1994 Manual de Circuitos Integrados selecci n dise o y aplicaciones 1ra edici n MacGraw Hill M xico DIRECCIONES ELECTRONICAS http www mecanique co uk code studio index html http frino com ar pdf manual PBP pdf http www ic prog com index1 htm http www todorobot com ar productos motores motores htm 70 CONTENIDO RE UMEN E 1 INTRODUCCION WEE 2 CAPITULO FUNDAMENTOS TE RICOS Y CONCEPTUALES SR a ORO At AN aas OCRE ERP VU GE o Ka aaa Aa IG aga a A 7 1 1 1 CARACTER STICAS DEL PIC 16F628A u s 7 LAA DISIIDUSION de DINOS E 7 1 1 1 2 Organizaci n de memoria a ana a a aa a aaa 8 1 2 CLASIFICACI N DE MOTORES EL CTRICOS eran een anna e awanan 10 1 2 1 INTRODUCCION 000nenaenn aao 10 12 2IMOTORES AG liceo 10 EA e E 10 12 22 FUNCIONAMIENTO EE 10 123 MOTORES e 11 23 RE eieiei EE 11 123 2 P UNCION MIENTO oe
18. byte en el registro Mide el ancho de pulso en un pin RANDOM Genera n mero pseudo aleatorio RCTIME Mide el ancho de pulso en un pin READ Lee byte de un chip EEPROM READCODE Lee palabra desde un c digo de memoria RESUME Contin a la ejecuci n despu s de una interrupci n REVERSE Convierte un pin de salida en entrada o viceversa Conviene un pin de sa an erada o cera SOUND Genera un tono o ruido blanco en un pin STOP Detiene la ejecuci n del programa SWAP Intercambia los valores de dos variables TOGGLE Hace salida a un pin y cambia su estado USBIN Entrada de USB USBINIT Inicializar USB WRITE Graba bytes en un chip EEPROM WRITECODE Escritura palabra en c digo de memoria XOUT Salida X 10 Tabla 2 2 36 2 4 3 4 Programa principal El programa principal en su inicio se encarga de la inicializaci n del PIC definici n de variables y constantes y configuraci n del LCD Una vez realizada la inicializaci n del programa se despliega en el LCD un men con tres opciones para la selecci n de velocidades baja media y alta Luego el PIC entra en una serie de lazos repetitivos para la obtenci n de datos que son ingresados a trav s del teclado El programa principal maneja tambi n a trav s de un pin del PIC la salida de pulso PWM que activar el circuito de potencia Dado a que se est utilizando el oscilador Interno del PIC que es 4 MHZ se tiene que la duraci n de cada ciclo del pulso PWM es de 5
19. del compilador pbp 2 A4 33 2 4 3 4 Programa PEN Alsa 36 24 35 Sin TEMPE aa lia 37 2 4 3 6 Subrutina PROC_TIEMPO nenun aa 38 2 4 3 7 Subrutina DATOS sasalain lakan UNANG 39 2 4 8 8 Subrutna ELECCI N EE 39 2 4 3 9 Programa Ieclado ii 39 2 4 3 10 Suprutina BARRIDO sevi AG nan 40 2 4 3 11 Subrutina ANTIRREBOTE versiointi 40 243 12 UBtINa SONIDO WEE 40 2 5 MODOS DE OPERACI N Y PROGRBAMACION aane aana nenen aane nana 55 2 6 DESCRIPCI N DE SU FUNCIONAMIENTO unan 57 2 7 MANUAL DE USUARIO cla 58 72 CAPITULO Ill ANALISIS DE RESULTADOS 3 1 COMPORTAMIENTO DEL SISTEMA AUTOMATIZADO EN LA FASE EXPERIMENTA Sopa odia 59 3 1 1 Prueba del sistema automatizado sin l quidos 59 3 1 2 Prueba del sistema automatizado con l quido aaa aea anane e nane 59 3 2 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO Y TIEMPOS DE OPERACI N 62 3 2 1 Shampoo de manzanila clearance 62 322 SUaVIZaMic de TOPA ea 62 3 29 LIMPIA VIGI OS aras adi 62 3 24 Det gene aa a 63 3 2 5 Desengrasante l quido eaaa nenen a anana nana a eaaa a anana nane eee 63 3 2 0 DEesmiecranie allinea 63 2 Shampoo de Mano ee ai 64 3 3 ANALISIS DE LOS RESULTADOS usan 64 SN E RE EE 65 3 5 COMENTARIO EE 66 KO e e Rei 67 DETALLE DE COSTOS PARA LA IMPLEMENTACI N DEL SISTEMA 68 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS i 69 DIRECCIONES ELECTRONICA Sissi ela 69 ANEXO 1 Programa y subrutina
20. e programa se encarga de la lectura de datos provenientes de un teclado hexadecimal El programa principal inicializa el PIC y define las variables correspondientes para la simulaci n de un decodificador de teclado 40 El diagrama de flujo que explica el programa principal del TECLADO se presenta en la figura 2 25 2 4 3 10 Subrutina BARRIDO Es la encargada de sacar por el portico A un dato el cual ya esta preestablecido para cada tecla que se presione Para entender su funcionamiento hay que fijarse cual es la fila que esta el BAJO y esta es la fila que se esta barriendo ver Anexo 3 si una de las condiciones encuentra la igualdad esa es la tecla pulsada El diagrama de flujo para esta subrutina est en las figuras 2 26 y 2 27 2 4 3 11 Subrutina ANTIRREBOTE Esta subrutina se encarga de frenar el ingreso de datos mientras la tecla est presionada solo permite el paso de un dato por cada pulsaci n de las teclas El diagrama de flujo que explica esta subrutina est en la figura 2 28 2 4 3 12 Subrutina SONIDO Esta subrutina genera una frecuencia de 1KHz por un pin del PIC el cual est conectado a un parlante para producir sonido cuando se presione una tecla La subrutina est programada de manera que el tiempo de duraci n del sonido sea igual al tiempo que se mantiene presionada la tecla En la figura 2 28 est detallado el diagrama de flujo que explica el funcionamiento PROGRAMA PRINCIPAL C3
21. er un pin que permita poner los pines que est n conectados al bus en alta impedancia Esto se hace para poder determinar a cual de los dispositivos se desea enviar la informaci n o cual dispositivo se desea que env e un dato Esto es lo que hace el pin E Cuando E OL el m dulo se desconecta del bus pero cuando E 1L los pines del LCD se conectan al bus BUS DE DATOS El bus de datos de un m dulo LCD es bidireccional Se puede enviar informaci n al LCD y tambi n podemos recibir informaci n del LCD Todo depende de c mo se manejan las l neas RS R W y E Una ventaja importante que tienen la mayor a de los LCDs es que se puede trabajar solamente con las 4 l neas m s significativas del bus para enviar datos de 4 en 4 bits de esta forma se ahorran pines de control del microcontrolador Todo depende de la inicializaci n del LCD 26 2 4 2 3 2 Diagramas de tiempo de escritura de una instrucci n Para la escritura de una instrucci n hay que poner el bit RS OL el bit RAW OL y en el bit E se debe generar un pulso que va de OL a 1L y luego a OL que dure por lo menos 450ns Este diagrama de tiempo es presentado en la figura 2 9 140ns Figura 2 9 24 2 4 2 3 3 Diagramas de tiempo de escritura de un dato Para la escritura de un dato hay que poner el bit RS 1L el bit RW OL y en el bit E se debe generar un pulso que va OL a 1L y luego a OL que dure por lo menos 450 ns El diagrama de tiempo es presentado en la figura 2 10
22. es caracter sticas en relaci n al producto de muestra 62 3 2 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO Y TIEMPOS DE OPERACI N A continuaci n se presentan la velocidad y los tiempos de operaci n ptimos para la fabricaci n de algunos productos los cuales fueron realizados para cantidades de 8 litros 3 2 1 Shampoo de manzanilla Para la fabricaci n de shampoo se mezclaron los siguientes ingredientes Texap n N70 Dietanolamida de coco Betaina Glicerica Lamepol Vitamina E Aceite de silic n Aroma de manzanilla Colorante Trieta nolamida Acido citrico Preservante Velocidad ptima utilizada media Tiempo de operaci n 8 minutos 3 2 2 Suavizante de ropa Para la fabricaci n del suavizante de ropa se mezcl los siguientes productos Belfacin Preservante Colorante Espesante Acido c trico Velocidad ptima utilizada alta Tiempo de operaci n 30 minutos 3 2 3 Limpia vidrios Para la fabricaci n del limpia vidrios se mezclaron los siguientes ingredientes Butil Glicol Non Aroma Agua fria Colorante Velocidad ptima utilizada baja Tiempo de operaci n 6 minutos 63 3 2 4 Detergente l quido Para la fabricaci n de detergente l quido se mezcl los siguientes ingredientes Agua fr a Acido lineal Nonil Laurel Texapon N70 Butil Glicol Formol Sosa C ustica Aroma Citrato de Sodio Velocidad ptima utilizada media Tiempo de operaci n 8 minutos 3 2 5 Desengrasante l quido Pa
23. eso del tiempo y tiene la opci n de continuar con la ejecuci n normal del programa El diagrama de flujo de esta subrutina es mostrado en las figuras 2 20 y 2 21 38 2 4 3 6 Subrutina PROC_TIEMPO Esta subrutina procesa el tiempo real de operaci n de acuerdo a los datos ingresados en las variables X Y Z y K tomados de la subrutina TIEMPO El proceso del tiempo depende de la variable K la cual cuenta cuantos n meros se han ingresado y seg n esto realiza una de las siguientes operaciones Si K 1 quiere decir que se ha ingresado un solo n mero el cual se almacena en la variable X correspondiendo en este caso a las unidades en donde el tiempo es igual a las unidades TEMPO X Si K 2 quiere decir que se han ingresado dos n mero los cuales se almacenan en las variable X y Y respectivamente en donde las decenas corresponde a la variable X y las unidades a la variable Y el calculo del tiempo para este caso se lo realiza de la siguiente manera TEMPO X 10 Y Si K 3 quiere decir que se han ingresado tres numero los cuales se almacenan en las variable X Y y Z respectivamente en donde las centenas para este caso es la variable X las decenas la variable Y y la unidades la variable Z El c lculo del tiempo lo realiza de la siguiente manera TEMPO X 100 Y 10 Z Como la variable TEMPO procesa el tiempo en segundos y debid
24. espesos La fabricaci n de productos utilizando este sistema automatizado de mezcla mejora notoriamente la calidad del producto terminado Por tanto el sistema implementado cumple con los requerimientos necesarios para la fabricaci n de ciertos productos qu micos que se realizaban antes de forma manual 68 DETALLE DE COSTOS PARA LA IMPLEMENTACI N DEL SISTEMA A continuaci n se detalla el costo de los materiales utilizados Precio Precio Cantidad C digo PA unitario total 2 PIC16F628A DEE EE HA 1 Teclado matricial 4x3 1 89 80 980 14 TPR E 154 ET 1 OptoacopladorPC817 260 260 1 MotorDC 6sav IL 2000 2000 1 Transformadort2V 350 350 1 Transformador55v__ 870 870 2 Puente de diodos2A 250 500 2 2 Portafusible IL 015 030 2 Fusie LL 010 020 Capacitor 200V 2 00 2 00 1 Capacitor_______2200uF 16V 0 30 030 E tO BOO 1 Capacitor 3 3 10uF 16v 8015 015 2 Capacitor JO1uF 010 020 6 Resistencia 4k7 002 012 1 Diodoled_ LL 010 010 4 Diodo1N4007_ 1 012 012 1 Disipador LL 500 500 1 Baquelita LL 150 150 3 PercloruroF rrico 043 129 2 Cajas met licas 800 16 00 1 Estructura met lica 6000 6000 dt Vais LL 2000 2000 Subtotal 182 66 IVA 12 21 92 TOTAL 204 58 69 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 1 H
25. extremo del eje se encuentra la mariposa que es la que se encargar de batir la mezcla y el otro extremo del eje se une al eje del motor el cual provoca el movimiento del sistema eje mariposa mediante otro boc n dise ado especialmente para dicho acoplamiento 2 4 2 HADWARE 2 4 2 1 Motor El motor utilizado en ste proyecto es de tipo C C Su funcionamiento se basa en la interacci n entre el campo magn tico del im n permanente y el generado por las bobinas ya sea una atracci n o una repulsi n hacen que el eje del motor comience su movimiento Para controlar la velocidad de este motor se utiliza una se al de tipo PWM Modulaci n por Ancho de Pulso que consiste en enviar a los terminales de control un tren de pulsos los cuales var an en mayor o menor medida el tiempo en que se mantiene el nivel alto de esos pulsos manteniendo la frecuencia constante Los par metros del motor utilizado son lo siguientes Voltaje m x 65 Vcc Velocidad 3200 rpm 22 2 4 2 2 Teclado El teclado es un arreglo de pulsantes en forma matricial para de esa forma ahorrar l neas de control para su manejo El teclado utilizado en el presente proyecto es 12 teclas formado por una matriz de 4 filas por 3 columnas En la figura 2 7 y figura 2 8 se presentan el teclado y el esquema de c mo est constituido el mismo y a qu pines del microcontrolador est conectado ELLA A T BO J LA RB RB2 RB3 COLUMNA 1 Figura 2 8
26. figuradas en un 10 50 y 90 del voltaje total de la fuente de alimentaci n 3 1 2 Prueba del sistema automatizado con l quido Para realizar las pruebas de funcionamiento del sistema el fabricante nos facilit una muestra de 30 litros de un producto qu mico l quido semi terminado suavizante de gran espesor Se eligi dicho producto ya que este es uno de los que tiene mayor volumen en comparaci n con el resto de productos shampoo desinfectantes jab n l quido etc y era el que mayor dificultad presentaba al realizar la mezcla de forma manual porque los ingredientes no se mezclaban en su totalidad Por tanto si el sistema lograba el objetivo de mezcla con este producto tambi n lo har a con el resto de productos de menor espesor 60 Se tom una muestra de 8 litros de dicho producto y se lo prob con las tres velocidades obteniendo los siguientes resultados Para las velocidades baja media y alta se observ que no hab a mezcla alguna del producto a pesar de que el eje giraba a las velocidades establecidas La primera observaci n que se tuvo fue que el motor no se deten a pese al volumen del producto pero sin embargo no hab a mezcla por lo que se detect que el problema radicaba en la disposici n de las aspas ya que no estaban moviendo la suficiente cantidad de producto para producir la mezcla por estar colocadas de una manera casi horizontal respecto a la base Por lo tanto se procedi a modificar la inclinac
27. i n de las aspas ubic ndolas casi perpendiculares a la base y se volvi a realizar las pruebas con las tres velocidades Una vez terminadas las pruebas se observ que en la velocidad baja no hab a ning n moviendo del l quido a pesar de la modificaci n de las aspas En cambio en la velocidad media se not un ligero movimiento del l quido solamente en el centro del recipiente el cual no era suficiente para arrastrar el resto del l quido para obtener una mezcla homog nea La velocidad alta provoc un movimiento de l quido similar al de la velocidad media pero en mayor grado pero de igual manera no ten a la suficiente fuerza para mezclar todo el producto hasta obtener homogeneidad Finalizadas las pruebas anteriores se determin que la etapa de control de las velocidades del motor funcionaba correctamente as como tambi n se logr establecer que la mezcla del producto tomado como referencia depende de la velocidad con que gire el motor y de la disposici n de las aspas En vista de que el motor no ten a la suficiente velocidad para hacer la mezcla con la fuente de alimentaci n de 44 Vcc se opt por elevar el valor del voltaje de la fuente de poder que alimenta a la etapa de potencia de 44 Vcc a 80 Vcc para aumentar las velocidades de mezcla respectivas Una vez modificada la fuente de alimentaci n se realiz nuevamente las pruebas de funcionamiento de la etapa de control y de potencia sin ning n tipo de 61 pr
28. i n de productos l quidos espesos como el suavizante utilizado de muestra por lo que se determina que esta velocidad es la ptima para elaboraci n de este tipo de productos En cambio la velocidad media es utilizada en la fabricaci n de productos que presentan un nivel de espesor menor El tiempo de operaci n en esta velocidad aumenta si que quiere obtener los mismos resultados que con la velocidad alta Cabe destacar que los tiempos descritos anteriormente pueden variar dependiendo de la cantidad del producto que se vaya a fabricar 65 3 4 VENTAJAS De acuerdo a las pruebas y a la fabricaci n de los productos realizados anteriormente se pudo observar que las ventajas son las siguientes Optimizaci n del tiempo en la fabricaci n de productos Mejora de la calidad del producto terminado Liberaci n de carga de trabajo al operario pudiendo realizar otras tareas mientras el proceso est en marcha Mayor seguridad del operario al no estar en contacto f sico con los productos qu micos Ahorro de recursos econ micos 66 3 5 COMENTARIOS 1 Por la facilidad de manejo y la amplia gama de instrucciones que presenta para la programaci n de PICs se emple el Lenguaje de programaci n PIC Basic Pro programa que tiene implementadas muchas instrucciones que realizan procesos complejos como la generaci n de PWM a trav s de un pin del PIC generaci n de tonos DTMF entre otros 2 El empleo de
29. incluso puede ser distinto entre uno y otro pulso Se suelen emplear valores entre 10 ms y 30 ms Si el intervalo entre pulso y pulso es inferior al m nimo puede interferir con la temporizaci n interna del servo causando un zumbido y la vibraci n del brazo de salida Si es mayor que el m ximo entonces el servo pasar a estado dormido entre pulsos Esto provoca que se mueva con intervalos peque os Es importante destacar que para que un servo se mantenga en la misma posici n durante un cierto tiempo es necesario enviarle continuamente el pulso correspondiente De este modo si existe alguna fuerza que le obligue a abandonar esta posici n intentar resistirse Si se deja de enviar pulsos o el intervalo entre pulsos es mayor del m ximo entonces el servo perder fuerza y dejar de intentar mantener su posici n de modo que cualquier fuerza externa podr a desplazarlo 17 CAPITULO II IMPLEMENTACI N DEL DISPOSITIVO 2 1 DIAGRAMA DE BLOQUES DEL CIRCUITO En la figura 2 1 se muestra el diagrama de bloques del circuito en donde el PIC 1 es el encargado de recibir los datos que ingresa el usuario por el teclado El PIC 2 realiza la visualizaci n en el LCD de la informaci n tal como men s entrada de datos y resultados Tambi n tiene la funci n de accionar al motor el cual esta conectado al circuito de potencia y este a su vez esta interconectado al circuito de control mediante un optoacoplador DECODIFICADOR TEC
30. itaci n E 0L m dulo desconectado E 1L m dulo conectado Bit menos significativo bus de datos bidireccional ional Bit mas significativo bus de datos bidireccional Alimentaci n del backlight 5Vcc Tierra GND del backlight Tabla 2 1 2 4 2 3 1 Descripci n de pines del lcd GND Y VCC Estos dos pines sirven para la polarizaci n del LCD El voltaje de polarizaci n es de 5V Cabe decir que se necesita un determinado tiempo que esta en el orden de los milisegundos para que el LCD alcance el voltaje de polarizaci n PIN Vo Este pin sirve para manejar el contraste del LCD esto depende del voltaje que se env e al mismo Por lo general lo que se hace es conectar los dos terminales no variables de un potenci metro a los pines de polarizaci n del LCD para que de esa forma el voltaje en el terminal variable del potenci metro pueda variar entre O y 5 voltios y esta se al es la que se env a al pin CONT PIN RS El pin RS determina si es una instrucci n RS 0L o un dato RS 1L lo que se esta recibiendo a trav s de los pines del bus de datos 25 PIN R W El pin R W determina si se escribir un dato en el LCD RW OL o si se leer del m dulo LCD R W en caso de la lectura del LCD el cursor indica que car cter es el que se va ha enviar desde el LCD PIN E Hay veces que se conecta m s de un dispositivo al p rtico de un microcontrolador debido a ello cada dispositivo conectado al mismo bus tiene que ten
31. los cuales corrigen la deformaci n del campo original introducida por la presencia de la armadura Este efecto se denomina reacci n de armadura 12 Las cubiertas o campanas colocadas a lado y lado del compartimiento de los polos de campo soportan los cojinetes o rodamientos La armadura que gira dentro de este compartimiento de acero consiste b sicamente de un n cleo cil ndrico hecho de l minas de acero acoplado al eje Su superficie exterior tiene una serie de ranuras donde se colocan las bobinas del devanado rot rico Estas ltimas est n soldadas al conmutador el cual est tambi n montado en el eje Las escobillas presionan contra el conmutador mediante resortes especialmente dise ados 1 2 3 2 Funcionamiento Cuando un conductor por el que fluye una corriente continua es colocado bajo la influencia de un campo magn tico se induce sobre l el conductor una fuerza que es perpendicular tanto a las l neas de campo magn tico como al sentido del flujo de la corriente Para controlar el sentido del flujo de la corriente en los conductores se usa un conmutador que realiza la inversi n del sentido de la corriente cuando el conductor pasa por la l nea muerta del campo magn tico La fuerza con la que el motor gira el par motor es proporcional a la corriente que hay por los conductores A mayor tensi n mayor corriente y mayor par motor 1 2 4 MOTORES PASO A PASO 1 2 4 1 Descripci n Los motores paso a paso
32. milisegundos y como el proceso est programado para que genere 200 ciclos de PWM se obtiene que el per odo total del PWM es de 1 seg Town ciclos tiempo Town 200 5 mseg Towy l geg Por tanto la frecuencia de operaci n de todos los PWM utilizados en este proceso ser de Frecuencia 1Hz La variaci n de velocidad no depende de la frecuencia de los pulsos PWM sino m s bien del ancho del pulso del ciclo en alto y bajo Para la velocidad alta se establece para cada ciclo un 90 del pulso en alto y el 10 en bajo Para la velocidad media un 60 del pulso en alto y para la velocidad baja un 30 en alto Ver figura 2 15 37 SV 90 OV 10 0V 40 30 5V i 0V 70 Figura 2 15 Los diagramas de flujo que explican el programa principal del cual se desprenden las dem s subrutinas se presentan en las figuras 2 16 2 17 2 18 y 2 19 2 4 3 5 Subrutina TIEMPO Esta es la subrutina encargada de tomar datos provenientes del teclado y para indicar en el LCD el tiempo de duraci n del proceso La subrutina TIEMPO esta programada para aceptar el ingreso de 3 n meros como m ximo los cuales son enviados a las variables X vi i respectivamente Tambi n se incluye una variable K que act a como contador por cada numero ingresado que sirve para el proceso de obtenci n del tiempo real de operaci n Esta subrutina tambi n permite cancelar las opciones seleccionadas previamente en pleno ingr
33. n con el movimiento a realizar Est n generalmente formados por un amplificador un motor la reducci n de engranaje y la realimentaci n todo en una misma caja de peque as dimensiones El resultado es un servo de posici n con un margen de operaci n de 180 aproximadamente Disponen de tres conexiones el ctricas Vcc GND y entrada de control El orden de las conexiones depende del fabricante del servo Es importante identificar las conexiones ya que un voltaje de polaridad contraria podr a da ar el servo 1 2 5 2 Funcionamiento El control de un servo se limita a indicar en que posici n se debe situar Estas ordenes consisten en una serie de pulsos La duraci n del pulso indica el ngulo de giro del motor Cada servo tiene sus m rgenes de operaci n que se corresponden con el ancho del pulso m ximo y m nimo que el servo entiende Los valores m s generales corresponden con valores entre 1 ms y 2 ms que dejar an 16 al motor en ambos extremos El valor 1 5 ms indicar a la posici n central mientras que otros valores del pulso lo dejan en posiciones intermedias Estos valores suelen ser los recomendados sin embargo es posible emplear pulsos menores de 1 ms o mayores de 2 ms pudi ndose conseguir ngulos mayores de 180 Si se sobrepasan los l mites de movimiento del servo ste comenzar a emitir un zumbido indicando que se debe cambiar la longitud del pulso El periodo entre pulso y pulso no es cr tico e
34. ndustria qu mica sino tambi n en cualquier tipo de industria que requiera soluciones r pidas y eficaces a sus problemas de tal manera que el producto interno ecuatoriano sea competitivo y de exportaci n 19 2 4 DISE O Y CONSTRUCCI N DEL SISTEMA AUTOMATIZADO DE MEZCLA Los siguientes temas tienen por objeto explicar la estructura funcionamiento y dise o del hardware as como tambi n explicar y representar en diagramas de flujo los programas y subrutinas usados por los microcontroladores en cada uno de los circuitos Cabe mencionar que los diagramas de flujo deben ser analizados en conjunto con el c digo de programa que se incluye en los anexos 2 4 1 PARTES DE LA ESTRUCTURA DE LA MEZCLADORA Las partes principales de la estructura met lica con la que cuenta este proyecto son base y poste eje y brazo m vil boc n aspas que se encuentran en las figuras 2 2 2 3 2 4 y 2 5 respectivamente Figura 2 2 Figura 2 3 20 Figura 2 4 Figura 2 5 La base es utilizada para la colocaci n del recipiente de mezcla tambi n sirve de apoyo para el poste el cual sostiene al brazo ajustable que puede variar su altura En la figura 2 6 se puede apreciar el proyecto terminado Figura 2 6 PA 2 4 1 1 Funcionamiento mec nico del sistema rotacional El eje est fijado al brazo ajustable mediante un sistema de boc n hecho con rulemanes para que dicho eje pueda girar libremente a las velocidades programadas En un
35. no subrutina DATOS Figura 2 23 49 SUBRUTINA ELECCION KS MEN1 3 y MEN1 1 AND MEN1 2 V MENU FINAL Llamar subrutina DATOS MEN1 2 V GOTO INICIO Y Retornc subrutina ELECCION Figura 2 24 PROGRAMA TECLADO C3 Inicializaci n del PIC DATO VAR PORTA 7 SIRENA VAR PORTA 6 A VAR PORTB 0 B VAR PORTB 1 C VAR PORTB 2 D VAR PORTB 3 UNO VAR PORTB 4 DOS VAR PORTB 5 TRES VAR PORTB 6 CUATRO VAR PORTB 7 y Llamar subrutina BARRIDO Llamar subrutina ANTIREBOTES y DATO 1L PAUSE DATO OL y GOTO INICIO ES Figura 2 25 50 51 SUBRUTINA BARRIDO INICIO A 0L ON E PORTA e Retorno subrutinz BARRIDC E DOS OL PORTA 2 y Retorno subrutinz BARRIDC ja TRES OL PORTA d Retorno subrutinz BARRIDC n CUATRO OL PORTA A y Retorno subrutinz BARRIDC Ge Figura 2 26 ad O E UNO OL PORTA 4 y Retorno subrutina BARRIDO y DOS OL PORTA 5 y Retorno subrutina BARRI
36. o a que requiere manejar el tiempo en minutos se realiza una operaci n para que se repita el proceso del TEMPO 60 veces quedando de esta forma la variable TEMPOR en minutos as TEMPOR TEMPO 60 El diagrama de flujo es representado en la figura 2 22 39 2 4 3 7 Subrutina DATOS Es la encargada de leer los datos presentes en el p rtico A solo cuando detecte un cambio de estado 1L a OL en el pin A 7 que equivale a la variable IN Cuando no se ha presionado ninguna tecla la variable IN est en OL entrando de esta manera a un lazo repetitivo donde no realiza ninguna operaci n hasta que detecte un cambio de estado en dicha variable Al presionar una tecla la variable IN cambia de estado a 1L y entra a otro lazo repetitivo hasta que detecte nuevamente otro cambio de estado una vez que se sale de este lazo el programa lee los datos que est n presentes en el p rtico A y los env a a la variable MEN1 para posteriores procesos El diagrama de flujo que explica esta subrutina es el de la figura 2 23 2 4 3 8 Subrutina ELECCION Esta subrutina permite arrancar el proceso y o cancelar el mismo volviendo al inicio del programa El diagrama de flujo se muestra en la figura 2 24 Todo lo descrito anteriormente se halla programado en el PIC 2 del circuito del hardware como en la figura 2 14 El programa y subrutinas que se detallan a continuaci n est n programados en el PIC 1 2 4 3 9 Programa teclado Est
37. oducto En donde se pudo observar que las velocidades baja media y alta aumentaron considerablemente pero en el momento de aplicar la velocidad alta se not un alto recalentamiento del TIP122 encapsulado TO 220 el cual termin por quemarse a los pocos segundos de haberse inicializado en la esta velocidad por lo que se cambi el TIP122 encapsulado TO 220 por otro TIP122 pero con encapsulado TO 3 tipo sombrero que tiene mayor capacidad de disipaci n de potencia Para verificar el funcionamiento de nuevo TIP122 se volvi a realizar las mismas pruebas sin l quido en donde se observ que el TIP presentaba un calentamiento normal de trabajo el cual se pudo controlar mediante un disipador Solucionados todos los inconvenientes anteriores se procedi a realizar otra vez las pruebas pero ahora con el producto de muestra facilitado En la velocidad baja se observ que no realiza la mezcla deseada como en las pruebas anteriores En la velocidad media se not que el sistema ya ten a la velocidad necesaria para realizar la mezcla de una manera uniforme En la velocidad alta mejoraron los resultados notablemente en comparaci n con la velocidad media principalmente en los tiempos de operaci n reduci ndolos hasta en un treinta por ciento Una vez que el sistema ha superado todas las pruebas anteriores con el producto de muestra se concluye que el sistema est apto para mezclar cualquier producto qu mico l quido de similares o menor
38. om tica reduciendo al m nimo la intervenci n humana raz n por la cual el presente trabajo tiene por objetivo implementar un sistema autom tico para la mezcla de algunos productos qu micos l quidos permitiendo al usuario tener un mejor control en la fabricaci n de dichos productos Para lograr el objetivo propuesto se realiz el dise o e implementaci n de un sistema autom tico de mezcla el cual es capaz de trabajar a velocidades y tiempos definidos por el usuario Para lo cual se ha utilizado microcontroladores PIC16F628A opto acoplador PC817 TIP122 y un motor de corriente continua de 1 4 de HP El proyecto est conformado de dos etapas la de control y la de potencia La primera se encarga de recibir y procesar los datos ingresados a trav s del teclado y seg n la opci n seleccionada esta etapa puede reiniciarse o a su vez generar una serie de pulsos PWM durante un tiempo determinado los cuales son enviados a la etapa de potencia mediante un opto acoplador La etapa de potencia se encarga de controlar al motor de corriente continua mediante los pulsos PWM INTRODUCCI N La electr nica aplicada a la industria ha hecho posible automatizar muchos procesos disponer de dispositivos de seguridad m s efectivos y medir variables como la presi n la temperatura la velocidad etc con mayor exactitud que cualquier otro m todo disponible recursos que son asequibles en su mayor parte solo para empresas grandes en cambio a las
39. ontrol manuales traen como resultados ahorros significativos de energ a materiales mano de obra espacio y dinero Se pueden realizar operaciones en condiciones extremas riesgosas por ejemplo ensamblar tarjetas electr nicas a gran velocidad o manipular remotamente objetos dentro de un horno o en una atm sfera de gases t xicos As se mejora la seguridad del operario se reducen los riesgos de accidentes de trabajo y se consigue una mayor productividad Los beneficios anteriores y otros similares son posibles gracias al hecho de que los sistemas de control autom tico se dise an para conservar uno o m s par metros de un proceso dado dentro de l mites o tolerancias espec ficas con un m nimo de intervenci n humana Por todo lo dicho anteriormente la automatizaci n es esencial en grandes medianas y peque as empresas como es el caso de Kimprac en donde no se tiene un sistema para la mezcla de qu micos que funcione autom ticamente En el Cap tulo se hablar de algunos fundamentos te ricos que sirvieron para la elaboraci n del proyecto as como tambi n de las caracter sticas de los elementos utilizados En el Cap tulo Il se explicar c mo se dise o e implement este proyecto el software utilizado detallando tambi n los modos de operaci n y requerimientos para su correcto funcionamiento En el Capitulo Ill se exponen los resultados de las pruebas realizadas se analizan las ventajas y desventajas
40. or lo cual tiene que ser conectado a 5V funcionando de sta manera con una l gica inversa al resto de pines del p rtico es decir cuando ponemos 1L se apaga y OL se enciende Para los dem s puertos AO A1 A3 A6 A7 funcionan normalmente como el puerto B tanto como para las entradas y salidas RAZA MAWVREF e slk 18 st FRA41 4N1 RASVANSCMP1 se 2 IT HA PAWANG RA4 TOCKICMP2 pel 18P e RA7IOSCAICLKIN RASMCLRNVee Tae la CH 151 FRAGVOSCIACLKOUT Vas 15 H 141 von REWINT ape E 130 FB T105 PGO RBIRXODT 12 Jae RBOT1O0SONT1CKI PGC RBI TA CK He 13 11 RBS RB3 CCP1 ell 10 atte RB4 PGM Figura 1 1 1 1 1 2 Organizaci n de memoria El PIC16F628A posee un contador de programa de 13 bits capaz de direccionar un espacio de memoria de 8Kx14 Sin embargo nicamente los primeros 2Kx14 desde 0000h hasta 07FFh est n implementados Los vectores de reset e interrupci n est n en las direcciones 0000h y 0004h respectivamente La pila stack es de 8 niveles lo cual significa que puede soportar hasta 8 direcciones de retorno de subrutina La memoria RAM est dividida en 4 bancos los cuales contienen los registros de prop sito general y los registros de funciones especiales SFR que est n ubicadas en las primeras 32 localidades de cada banco Ver figura 1 2 PC lt 12 0 gt CALL RETURN 13 RETFIE RETLN Stack Level 1 Stack Level 2 Stack Level 8 000h BNG ES NI 0004 0005 Qn chi
41. p Program Memory PIC16F627 and PIC16F628 03FFh On chip Program Memory PIC16F628 only O7FFh aa Figura 1 2 10 1 2 CLASIFICACI N DE MOTORES EL CTRICOS 1 2 1 INTRODUCCI N Los motores el ctricos son dispositivos que convierten energ a el ctrica en energ a mec nica Los motores se utilizan principalmente como actuadores Los motores el ctricos se dividen en dos clases generales de corriente cont nua CC y de corriente alterna AC 1 2 2 MOTORES A C 1 2 2 1 Descripci n Hay dos tipos de motores el ctricos de corriente alterna el motor s ncrono y el motor a inducci n Cada uno de estos tipos puede usar corriente monof sica o trif sica En aplicaciones industriales los motores trif sicos son los m s comunes debido a su mayor eficacia que los motores monof sicos El motor s ncrono es mucho menos generalizado que el motor a inducci n pero se usa en unas aplicaciones especiales que requieren una velocidad absolutamente constante o una correcci n del factor de potencia Los motores a inducci n y los motores s ncronos son similares en muchos aspectos pero tienen algunos detalles diferentes 1 2 2 2 Funcionamiento Los imanes de barras tienen polos Norte y Sur cuando se les deja girar el polo Norte indicar el Norte ya que los polos opuestos se atraen por consecuencia el polo Norte de la tierra es en realidad un polo Sur magn tico El estator del motor CA contiene un n mero de bobina
42. peque as empresas se les hace un poco dif cil acceder a estos beneficios de la electr nica debido a sus bajos recursos econ micos oblig ndolos a que su producci n sea realizada de forma manual poniendo en riesgo la integridad f sica de la persona que lo est realizando ya que puede sufrir alg n accidente sino toma las debidas precauciones adem s de que se pone en riesgo a que el producto terminado no sea apto para su uso perdiendo tiempo y dinero La fabricaci n de productos qu micos en el Ecuador tales como ceras shampoo detergentes qu micos etc se la realiza mediante dos mecanismos diferentes autom tico y o manual La producci n automatizada de cualquier producto trae muchos beneficios como por ejemplo Liberar al operario de realizar labores mon tonas o peligrosas y de intervenir f sicamente en el proceso minimizando la posibilidad de cometer errores y permiti ndole realizar una labor nica de supervisi n vigilancia del mismo Se pueden ejecutar acciones que est n m s all de la habilidad humana normal como medir y controlar con precisi n grandes fuerzas y temperaturas o manipular objetos muy peque os Se reducen costos porque se pueden obtener productos de cualquier grado de complejidad muy uniforme con variaciones m nimas de calidad y caracter sticas entre ellos y ajustado a tolerancias muy estrictas Estas condiciones que ser an imposibles o dif ciles de conseguir mediante t cnicas de c
43. ra la fabricaci n de desengrasante l quido se mezclaron los siguientes productos Metasilicato Acido ramificado Nonil Butil Glicol Agua sosa C ustica Aroma Velocidad ptima utilizada baja Tiempo de operaci n 15 minutos 3 2 6 Desinfectante Para la fabricaci n del desinfectante se mezcl los siguientes ingredientes Natrosol Agua Trieta nolamida Acido Citrico Noni Glicerina Amonio Aroma Colorante Velocidad ptima utilizada media para los cinco primeros productos Tiempo de operaci n 10 minutos Velocidad ptima utilizada baja con el resto de productos Tiempo de operaci n 5 minutos 64 3 2 7 Shampoo de manos Para la fabricaci n del shampoo de manos se mezclaron los siguientes productos Texap n N70 Glicerina Betaina Dietanolamida de coco Amonio Preservante Formol Colorante Aroma Espesante Velocidad ptima utilizada media Tiempo de operaci n 11 minutos 3 3 AN LISIS DE LOS RESULTADOS Para la fabricaci n de productos l quidos sueltos se pudo determinar que la velocidad baja es la m s ptima debido a que no se requieren grandes esfuerzos para mezclarse en comparaci n con la media y alta ya que por sus altas velocidades tienden a esparcir el l quido fuera del recipiente Cabe destacar tambi n que la velocidad baja es utilizada para la fabricaci n de muestras de productos en menor cantidad 4 litros La velocidad alta tiene un gran desempe o en la fabricac
44. s de alambre enrollado alrededor y a trav s de las ranuras del estator Siempre hay m s ranuras que bobinas y por eso las bobinas son trenzadas de manera bastante compleja Cuando las bobinas se ponen bajo corriente se genera un campo magn tico rotativo a dentro del estator La velocidad de rotaci n depende del n mero de bobinas o del n mero de polos 11 1 2 3 MOTORES C C 1 2 3 1 Descripci n Los motores DC son m quinas muy vers tiles que se utilizan principalmente cuando se requiere el control preciso de la velocidad o la posici n de una carga Adem s pueden ser acelerados o desacelerados r pidamente su direcci n de giro puede ser f cilmente invertida y proporcionan un par de arranque m s alto que el de otros motores Todo esto los hace muy tiles en rob tica m quinas herramientas veh culos etc En la figura 1 3 se muestran las partes principales de un motor DC El mismo consta de una parte estacionaria o estator y de una parte rotatoria o rotor Esta ltima se denomina tambi n armadura El estator aloja las piezas polares o polos de campo que son los imanes o electroimanes encargados de producir el campo magn tico principal Conmutador Cojinete Campana Campana Ensamble del rotor Eje del rotor Armaz n Figura 1 3 En la mayor a de los casos se utilizan tambi n unos polos auxiliares llamados interpoles o polos de conmutaci n ubicados entre los polos principales
45. s en lenguaje PBP del programa principal ANEXO 2 Programa y subrutinas en lenguaje PBP del programa teclado ANEXO 3 Hojas de datos de los fabricantes de los dispositivos electr nicos utilizados
46. y as como tambi n los comentarios y conclusiones del proyecto terminado CAPITULO I FUNDAMENTOS TE RICOS Y CONCEPTUALES 1 1 El PIC 16F628A El PIC16F628A de Microchip es un potente microcontrolador CMOS FLASH de 8 bits capaz de operar con frecuencias de reloj hasta de 20 MHz f cil de programar ya que tiene 35 instrucciones 1 1 1 CARACTER STICAS DEL PIC 16F628A El PIC16F628A tiene una memoria de datos EEPROM de 128 bytes una memoria de programa de 2048 bytes una memoria de datos RAM de prop sito general de 224 bytes 2 comparadores an logos 16 pines de entrada salida una referencia de voltaje programable y tres temporizadores Las ventajas de ste microcontrolador sobre otros PICs se puede visualizar en la Tabla 1 1 MA PIC16f84A PIC16F627 PIC16F628 Memoria de programa 1024 1024 2048 Compare TE Tabla 1 1 1 1 1 1 Distribuci n de pines La distribuci n de pines del PIC16F628A se muestra en la figura 1 1 Los pines del puerto A est n configurados para que trabajen anal gicamente por default El registro CMCON del PIC controla 8 modos de operaci n para los comparadores en donde uno de estos modos apaga los comparadores para que el puerto A funcione en forma digital esto se logra colocando el valor de 7 en el registro CMCON Hay que tomar en cuenta que el puerto A 5 es solo de entrada es decir se puede utilizar para un pulsador pero no para encender un led y el puerto A 4 es de colector abierto p
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