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ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL
FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA
SISTEMA MECATRÓNICO PARA COBERTORES DE PISCINA O SECADO DE GRANO
PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO EN ELECTRÓNICA Y CONTROL
ANA LUCIA MIRANDA BONE [email protected]
EDGAR VICENTE VIVANCO HERRERA
DIRECTOR: MSc. LUIS TAPIA [email protected]
Quito, septiembre del 2009
2
3
DECLARACIÓN Nosotros, ANA LUCIA MIRANDA BONE y EDGAR VICENTE VIVANCO HERRERA, declaramos bajo juramento que el trabajo aquí descrito es de nuestra autoría; que no ha sido previamente presentada para ningún grado o calificación profesional; y, que hemos consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este documento. A través de la presente declaración cedemos nuestros derechos de propiedad intelectual correspondientes a este trabajo, a la Escuela Politécnica Nacional, según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la normatividad institucional vigente. ______________________ ___________________ ANA LUCIA MIRANDA EDGAR VIVANCO
4
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por ANA LUCIA MIRANDA BONE y EDGAR VICENTE VIVANCO HERRERA, bajo mi supervisión.
________________________ MSc. LUIS TAPIA
DIRECTOR DEL PROYECTO
5
AGRADECIMIENTO
A DIOS por estar siempre conmigo guiando mi camino, a mis padres VICTOR
MIRANDA y LUISA BONE, por ser el pilar de mi vida y apoyarme siempre
durante toda mi carrera profesional, a mis hermanas (Luisa, Maida, Letty) por
darme animo y empujarme a seguir adelante a Jhon Becerra por estar siempre
conmigo impulsándome y dándome apoyo, a todos mis queridos amigos que
siempre estuvieron en los buenos y malos momentos de mi vida universitaria.
Al ingeniero Gilberto Montoya por permitirme realizar el proyecto de titulación en
su prestigiosa empresa “Talleres de Ingeniería” TIMEESCI CIA. LTDA, y confiar
en nuestras capacidades y darnos toda su confianza.
Al Msc. Luis Tapia por ser una excelente persona y aceptar ser nuestro director
de tesis, guiarnos y dirigirnos durante toda la elaboración del proyecto.
Ana Lucia Miranda Bone.
6
AGRADECIMIENTO
A DIOS la guía en mi caminar.
Al Ing. Gilberto Montoya y los compañeros que conforman la Empresa Talleres de
Ingeniería TIMEESCI CIA. LTDA., Por todo el apoyo sincero he incondicional para
la culminación con éxito de este proyecto de titulación.
A mis padres Vicente y Rosa, mi Primo Alejandro y Esposa, que durante el tiempo
que he llevado en la culminación de mi carrera me han extendido su mano y han
sido un pilar fundamental para la culminación con éxito de mi formación
académica.
Edgar Vivanco.
7
DEDICATORIA
A mi querido hijo JUAN MARTIN,
a quien amo con todo mi corazón
y es mi razón de vivir, por él,
de ahora en adelante voy a luchar
para darle todo lo mejor
del mundo.
En este trabajo puse toda
mi dedicación, esfuerzo y
perseverancia para que mi bebe,
el día de mañana se
sienta orgulloso de mi.
A mis padres
por su esfuerzo y dedicación.
8
Ana Lucia Miranda Bone.
DEDICATORIA
Mi querida hija Heidy Valeria, serás la luz
Que cada día iluminara mi caminar, que
este triunfo se convierta en una de tus
grandes satisfacciones.
Edgar Vivanco.
9
CONTENIDO
CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN
1.1 ANTECEDENTES………………………………………………………………..1
1.2 ALCANCES DEL PROYECTO………………………………………………….1
1.3 PLANTEAMIENTO DEL PROYECTO…………………………………………2
1.4 RESUMEN…………………………………………………………………..........4
CAPITULO 2: FUNDAMENTO TEORICO
2.1 CONCEPTOS BASICOS………………………………………………………..5
2.1.1 CONTROL AUTOMATICO……………..………………….……………...…9
2.1.1.1 ACTUADORES Y SENSORES………..………………..……………12
2.2 DESCRIPCIÓN DEL MÓDULO....….…………………………………...........15
2.2.1 CARACTERISTICAS GENERALES……………………………………..17
2.3 ELEMENTOS Y COMPONENTES DEL MODULO………….………….......18
2.3.1 DESCRIPCIÓN DEL HARDWARE DEL MODULO….…………………18
2.3.1.1 DESCRIPCIÓN DEL SOFTWARE IMPLEMENTADO....................29
2.3.1.1.1 DESCRIPCIÓN DEL SOFTWARE DE PROGRAMACIÓN…30
CAPITULO 3: DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DEL MÓDULO
3.1 CARACTERÍSTICAS DEL SISTEMA…………………………………...........34
3.1.2 DISEÑO DE LA PARTE ELECTRÓMECANICA DEL MÓDULO.........35
3.1.2.1 DISEÑO DE LOS SENSORES Y ACTUADORES DEL MÓDULO..41
3.1.2.1.1 DIAGRAMA DE FLUJO DEL MÓDULO………..………………49
3.1.2.1.2 DIAGRAMA DE LOS SENSORES IMPLEMENTADO……65
3.1.2.1.3 JUSTIFICACIÓN DE LOS DISEÑOS………………...69
10
CAPITULO 4: PRESENTACIÓN DEL EQUIPO
4.1 DESCRIPCIÓN DEL PROGRAMA DEL PIC…………………………………80
4.2 APLICACIONES PRÁCTICAS DEL EQUIPO……..…………………………81
CAPITULO 5: PRUEBAS Y RESULTADOS………………….……82
CAPITULO 6:
6.1 ANÁLISIS ECONÓMICO DEL SISTEMA…………………………………….93
6.2 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES………………………………100
6.3 REFERENCIAS BIBLIOGÁFICAS..…..…………………………………..…105
ANEXOS…………………………………………………………………………….107
ANEXO A…………………………………………………………………………….107
Set de Instrucciones PIC.
ANEXO B…………………………………………………………………………….109
Programa de PIC.
ANEXO C……………………………………………………………………………128
Proyecto de titulación.
ANEXO D………………………………………………………………………...…134
Variación de la temperatura.
11
LISTA DE TABLAS
Tabla 1………………………………………………………………………………..39
Torque y fuerza necesarios para el desplazamiento del modulo.
Tabla 2……………………………………………………………………….………..40
Pesos de los componentes mecánicos del sistema mecatrónico.
Tabla 3……………………………………………………………………….………..72
Características de los leds.
Tabla 4……………………………………………………………………….………..76
Valores torque en Nm.
Tabla 5………………………………………………………………………………...83
Calculo de la temperatura día uno.
Tabla 6………………………………………………………………………………...85
Cálculo de la temperatura, día dos.
Tabla 7………………………………………………………………………………...93
Conductores utilizados en el sistema mecatrónico.
Tabla 8………………………………………………………………………………...94
Materiales de desarrollo e investigación.
Tabla 9………………………………………………………………………………...94
Costo de materiales del sistema.
Tabla 10.……………………………………………………………………………...97
Costo de mano de obra en investigación.
Tabla 11..……………………………………………………………………………..98
Costos de construcción.
Tabla 12……………………………………………………………………………....98
Costos de mano de obra en instalación.
Tabla 13……………………………………………………………………………....99
Costo de investigación.
Tabla 14……………………………………………………………………………....99
Costo total de un equipo nuevo.
12
LISTA DE FIGURAS
Figura 1………………………………………………………………………………....2
Cobertor de piscina en posición abierta.
Figura 2………………………………………………………………………………....3
Cobertor de piscina en proceso de cierre.
Figura 3………………………………………………………………………………....7
Amplificador Operacional.
Figura 4……………………………………………………………………….………10
Lazo de Realimentación.
Figura 5………………………………………………………………….…………....18
Diagrama de bloques del sensor de temperatura.
Figura 6…………………………………………………………………………….....19
Diagrama de bloques del sensor LDR.
Figura 7…………………………………………………………………………….....19
Diagrama de bloques del transmisor del control remoto.
Figura 8…………………………………………………………………………….....19
Diagrama de bloques del receptor del control remoto.
Figura 9………………………………………………………………………………..21
Modulo de radio frecuencia.
Figura 10.……………………………………………………………………………..22
Modulo transmisor RF 434 TX
Figura 11.………………………………………………………………………….….22
Modulo receptor RF 434 RX.
Figura 12.……………………………………………………………………………..24
Diagrama del Circuito Integrado LM324.
Figura 13……………………………………………………………………………..24
Características resistencia- iluminación de un resistor LDR .
Figura 14………………………………………………………………………….…..25
Respuesta espectral de un resistor LDR.
13
Figura 15……………………………………………………………………….……..27
Interfaz del LCD con un sistema de control.
Figura 16………………………………………………………………………………29
Diagrama de bloques general del modulo.
Figura 17………………………………………………………………………………30
Diagrama de bloques de entrada-salida del microcontrolador.
Figura 18………………………………………………………………………………35
Prototipo posición abierta.
Figura 19………………………………………………………………………………36
Prototipo posición cerrada.
Figura 20………………………………………………………………………………36
Bases metálicas.
Figura 21………………………………………………………………………………37
Eje de sujeción del cobertor.
Figura 22………………………………………………………………………………38
Sistema de desplazamiento.
Figura 23………………………………………………………………………………38
Diagrama de fuerza.
Figura 24………………………………………………………………………………39
Diagrama de activación de contactores.
Figura 25………………………………………………………………………………41
Rectificador de onda completa.
Figura 26………………………………………………………………………………43
Etapa de amplificación del sensor de temperatura.
Figura 27………………………………………………………………………….......45
Configuración en seguidor de voltaje.
Figura 28………………………………………………………………………………46
Etapa de seguidor de voltaje.
Figura 29………………………………………………………………………………47
Activación del rele mediante transistor 2N3904.
Figura 30………………………………………………………………………………50
Diagrama de flujo declaración de variables.
Figura 31………………………………………………………………………………52
14
Diagrama de flujo subrutina para memorización en caso de corte de energía.
Figura 32………………………………………………………………………………54
Diagrama de flujo subrutina paro de emergencia.
Figura 33………………………………………………………………………………55
Diagrama de flujo subrutina fin de carrera 1.
Figura 34………………………………………………………………………………56
Diagrama de flujo subrutina fin de carrera 2.
Figura 35………………………………………………………………………………57
Diagrama de flujo subrutina toma conversor A/D.
Figura 36………………………………………………………………………………57
Diagrama de flujo subrutina muestra en el LCD.
Figura 37………………………………………………………………………………58
Diagrama de flujo subrutina HAY-REMOTO1.
Figura 38...……………………………………………………………………………58
Diagrama de flujo subrutina HAY-REMOTO2.
Figura 39…………………………………………………………….……………….59
Diagrama de flujo subrutina MODO-REMOTO1.
Figura 40…………………………………………………………….……………….60
Diagrama de flujo subrutina MODO-REMOTO2.
Figura 41…………………………………………………………….……………….61
Diagrama de flujo subrutina MODO-MANUAL.
Figura 42……………………………………………………………….…………….62
Diagrama de flujo subrutina MODO-SOLAR.
Figura 43………………………………………………………………….………….63
Diagrama de flujo subrutina MODO-SOLAR-AB.
Figura 44…………………………………………………………………….……….64
Diagrama de flujo subrutina PULSOS-CUIDADOR.
Figura 45……………………………………………………………………….…….64
Diagrama de flujo subrutina PULSOS-BLOQUEOS.
Figura 46………………………………………………………………………….….65
Diagrama de flujo subrutina CIERRA-CUIDADOR.
Figura 47……………………………………………………………………………..65
Fuente de alimentación a 5 Vdc.
15
Figura 48……………………………………………………………………………..66
Sensor de temperatura.
Figura 49……………………………………………………………………………..67
Sensor resistivo LCD.
Figura 50……………………………………………………………………………..67
Módulo receptor de radio frecuencia.
Figura 51……………………………………………………………………………..67
Modulo transmisor de radio frecuencia.
Figura 52……………………………………………………………………………..68
Placa completa del cobertor de piscina o secado de grano.
Figura 53……………………………………………………………………………..71
Iluminación vs Tiempo.
Figura 54……………………………………………………………………………..71
Valor digital vs Tiempo.
Figura 55……………………………………………………………………………..73
Activación del diodo con transistor 2N3904.
LISTA DE FOTOGRAFIAS
Fotografía 1…………………………………………………………………………...78
Volante de ayuda a desplazamiento del cobertor en modo manual.
Fotografía 2…………………………………………………………………………...78
Cobertor en posición abierta.
Fotografía 3…………………………………………………………………………...78
Cobertor en proceso de cierre.
Fotografía 4…………………………………………………………………………...79
Cobertor completamente cerrado
Fotografía 5…………………………………………………………………………...79
Placa electrónica del sistema mecatrónico.
Fotografía 6…………………………………………………………………………...79
Vista frontal de tarjeta de control.
Fotografía 7…………………………………………...………………………………80
Módulo de radio frecuencia, control remoto.
16
Fotografía 8…………………………………………………...………………………80
Conexión de contactores para protección del circuito de fuerza, accionado de
motores.
Fotografía 9…………………………………………………………...………………88
Diseño del circuito de control.
Fotografía 10………………………………………………………………..………..89
Prueba del sensor de temperatura en proto board.
Fotografía 11………………………………………………………………………....89
Pruebas de la placa de completa de control con un luxómetro.
Fotografía 12………………………………………………………………………….91
Carrete de apoyo para guía de cuerda que ayuda al movimiento del cobertor.
Fotografía 13………………………………………………………………………….91
Fin de carrera, carrete y piñón de la base de sujeción para el cierre del cobertor.
Fotografía 14………………………………………………………………………….91
Acoplamiento mecánico motor-cobertor y sistema de catalinas para, movimiento
del cobertor (apertura).
Fotografía 15……………………………….…………………………………………92
Fin de carrera y sujeción del motor, base.
17
CAPITULO 1
1. INTRODUCCIÓN
1.1 ANTECEDENTES
El presente proyecto será desarrollado con el fin de crear un equipo capaz de
optimizar los recursos ambientales y brindar confort a los usuarios; en el caso de
ser utilizado como cobertor de piscina, evitar la labor de retirar y colocar el
cobertor de forma manual y en caso de ser utilizado como secador de granos que
exista la seguridad, de que a pesar de que estén ausentes, el cobertor se cerrará
o abrirá automáticamente, dependiendo de la cantidad de radiación solar y la
temperatura que exista en el ambiente.
El cobertor mecatrónico garantiza la máxima ganancia térmica solar y las mínimas
pérdidas posibles, mediante la protección de la energía térmica ganada si se
ausenta el sol, y la predisposición automática para volver a ganar energía cada
vez que el sol se presente.
Se utilizará un control automático, el cual con la programación y el hardware
adecuado, permitirá medir la temperatura y la cantidad de radiación solar del
ambiente y sólo después de que estas dos variables pasen de un determinado
valor de set point preestablecido, se dará la orden de abrir el cobertor en caso
contrario se ordenará el cierre del mismo.
1.2 ALCANCES DEL PROYECTO
• Diseño y construcción de dispositivos electrónicos, mecánicos, de
comunicación remota, y demás componentes necesarios para la
implementación del sistema mecatrónico propuesto.
18
• El cobertor para secado de granos o productos naturales, se utilizará para
aplicaciones agrícolas en apoyo a sus costumbres tradicionales de
tendales para secado, de productos en el campo.
• El voltaje de alimentación del sistema será el convencional, proporcionado
por las empresas eléctricas, pues este sistema será utilizado en un gran
porcentaje en hogares o comunidades donde tienen alimentación de voltaje
residencial.
1.3 PLANTEAMIENTO DEL PROYECTO
El módulo a implementarse es un cobertor de piscina o de secado de granos,
cuya dimensión es 10x4 metros aproximadamente.
En la figura 1y 2 se mostrará como quedaría el equipo implementado y armado en
su totalidad tanto en posición abierta y cerrada respectivamente.
Figura 1: Cobertor de piscina en posición abierta.
19
Figura 2: Cobertor de piscina en proceso de cierre.
El cobertor tiene como objetivo principal el cubrir o descubrir la piscina cuando el
usuario lo crea conveniente, ya sea para que éste trabaje como secado de granos
o simplemente como un cobertor propiamente dicho. Este módulo trabaja en tres
modos de operación que son: modo solar, modo manual y modo remoto.
Modo solar: busca captar la mayor cantidad de radiación solar y dar la orden al
cobertor de que se extienda mientras dure la radiación o se recoja en el caso de
que exista nubosidad, esto se logra con ayuda de un PIC y la programación
adecuada.
Modo remoto: trabaja con un control remoto inalámbrico, utiliza un módulo de
radio frecuencia con un codificador y decodificador para el transmisor y receptor
respectivamente, el cual es acoplado a un PIC16F877A y con la programación
adecuada, se controla la apertura o cierre del cobertor, según sea la necesidad, a
cualquier hora del día o la noche, independientemente del modo solar pero con
supremacía sobre él, con el modo remoto se logra un alcance adecuado de
operación, sin tener línea de vista entre el transmisor y el receptor.
20
Modo manual: este modo se lo realizará mediante un pulsador fijo, cuando éste se
presione una vez, se extiende el cobertor y con otra pulsada el cobertor se
recoge, este modo puede ser usado para realizar el mantenimiento de la piscina o
la recolección de productos en el proceso de secado.
Además el diseño de los sensores debe basarse en los requerimientos de la
empresa para la que se esta diseñando el equipo y estos deben proporcionar
todas las señales activas necesarias para el perfecto accionamiento de los
diferentes módulos que conforman el sistema mecatrónico para cobertores de
piscina o secado de granos al trabajar tanto su parte eléctrica y mecánica
respectivamente.
1.4 RESUMEN
El presente proyecto consta de seis capítulos cuyos contenidos sarán descritos a
continuación:
Primer capítulo.- aquí se describirán los antecedentes, alcances y se planteará el
desarrollo del proyecto en si. El sistema mecatrónico para cobertores de piscina o
secado de granos propuesto, trabaja en tres modos de operación: modo manual,
modo solar y modo remoto con los cuales se prevee comandar el cierre o apertura
del mismo.
Segundo capítulo.- se dará una introducción hacia lo que es en si el proyecto,
se presentan algunos conceptos básicos que hacen referencia al módulo, se
describirán los componentes del sistema, algunas características generales y se
realizará la programación necesaria para controlar el sistema mecatrónico en su
parte eléctrica.
Tercer capítulo.- en este capítulo se realizarán los diseños de los diferentes
sensores y actuadores que ponen en operación al módulo, se implementará el
diagrama de flujo del sistema y se dará una justificación del porque se eligió uno u
otro diseño para la elaboración de la parte eléctrica del sistema.
Cuarto capítulo.- se presentará el equipo en su totalidad tanto la parte mecánica
como la eléctrica, se explicará el programa desarrollado para el manejo del
sistema en su parte eléctrica, se darán algunas aplicaciones en las que se podría
21
utilizar el mecanismo implementado y además se presentarán algunas fotografías
de la puesta en marcha del cobertor de piscina o secado de grano.
Quinto capítulo.- se indicarán las pruebas y resultados obtenidos durante la
elaboración del proyecto.
Sexto capítulo.- se realizará un análisis económico completo del sistema, se
presentarán algunas conclusiones y recomendaciones del como realizar un
correcto manejo del módulo y de los diferentes inconvenientes generados
durante la elaboración del sistema.
En si el sistema mecatrónico para cobertor de piscina o secado de grano optimiza
el uso de la energía solar, tanto para utilización en piscinas como en secado de
granos; ya que mediante los sensores de temperatura y de radiación solar se
establece la posibilidad de ganancia térmica efectiva y el cobertor se abre,
mientras que si se tiene una disminución de energía el cobertor se cierra,
protegiendo así automáticamente la energía ganada.
22
CAPITULO 2
2. FUNDAMENTO TEÓRICO
2.1 CONCEPTOS BASICOS
Brillo solar
Es el número de horas efectivas de sol que se tiene durante las horas luz, estas
horas luz son menores según nos alejamos desde los trópicos hacia los polos. En
nuestro país este factor es importante, al disponer de una cantidad de brillo solar
casi uniforme durante todo el año.
Control
Un sistema de control es un ordenamiento de componentes físicos conectados de
tal manera que el mismo pueda comandar, dirigir o regularse a sí mismo o a otro
sistema.
Sensor
Es un dispositivo capaz de transformar magnitudes físicas o químicas, llamadas
variables de instrumentación, en magnitudes eléctricas. Las variables de
instrumentación dependen del tipo de sensor y pueden ser: temperatura,
intensidad luminosa, distancia, aceleración, inclinación, desplazamiento, presión,
fuerza, torsión, humedad, etc. Un sensor se diferencia de un transductor en que
el sensor está siempre en contacto con la variable a medir o a controlar.
Transductores
Un transductor consiste en un dispositivo que absorbe energía de un sistema y
que la cede a otro, por lo general en otra forma diferente de energía. La
justificación de estos transductores es que se hace necesario transformar una
determinada magnitud física en una magnitud eléctrica (voltaje, corriente,
resistencia, etc.).
23
Transmisor
Un transmisor es un equipo que emite una señal, código o mensaje a través de un
medio. Para lograr una sesión de comunicación se requiere: un transmisor, un
medio y un receptor.
El transmisor tiene como función codificar señales ópticas, mecánicas o
eléctricas, amplificarlas, y emitirlas como ondas electromagnéticas a través de
una antena. La codificación elegida se llama modulación.
Receptor
Un receptor es un equipo que recibe una señal, código o mensaje emitido por un
transmisor.
Un receptor de radio permite la recuperación de las señales vocales o de
cualquier otro tipo, transmitidas por un emisor de radio mediante ondas
electromagnéticas.
Amplificador Operacional
Es un circuito electrónico que tiene dos entradas y una salida. La salida es la
diferencia de las dos entradas multiplicada por un factor (G) (ganancia):
Vout = G*(V+ − V−)
El amplificador operacional ideal tiene una ganancia, una impedancia de entrada y
un ancho de banda infinitos, una impedancia de salida nula, un tiempo de
respuesta nulo y ningún ruido. Como la impedancia de entrada es infinita también
se dice que las corrientes de entrada son cero.
El símbolo es el mostrado en la figura 3:
Figura 3: Amplificador operacional.
Fotorresistencia
24
Es un componente electrónico cuya resistencia disminuye con el aumento de
intensidad de luz incidente. Puede también ser llamado fotorresistor,
fotoconductor, célula fotoeléctrica o resistor dependiente de la luz, cuyas siglas
son (LDR). Un fotorresistor está hecho de un semiconductor de alta resistencia.
Microcontrolador
Es un circuito integrado que incluye en su interior las tres unidades funcionales de
un ordenador: CPU, Memoria (ROM, RAM) y Periféricos de E/S, es decir se trata
de un computador completo en un solo circuito integrado, se dice también que es
un dispositivo electrónico capaz de llevar a cabo procesos lógicos. Estos procesos
o acciones son programados en lenguaje ensamblador por el usuario, y son
introducidos en éste a través de un programador.
Display de cristal líquido (LCD)
Una pantalla de cristal líquido o LCD (Liquid crystal display) es una pantalla
delgada y plana formada por un número de píxeles en color o monocromos
colocados delante de una fuente de luz o reflectora.
Radio frecuencia
Permite al usuario comunicarse entre dos equipos, a través de dispositivos de
transmisión y recepción de datos, sin necesidad que los equipos se encuentren
alineados, y en algunos casos, no necesitan que se encuentren en línea de vista.
Codificador
Es un circuito combinacional con 2N entradas y N salidas, cuya misión es
presentar en la salida el código binario correspondiente a la entrada activada.
Existen dos tipos fundamentales de codificadores: codificadores sin prioridad y
codificadores con prioridad.
Los primeros sólo admiten una entrada activada, codificando en la salida el valor
binario de la misma y cero cuando no existe ninguna activa.
En los segundos puede haber más de una entrada activada, existiendo prioridad
en aquella cuyo valor decimal es más alto.
25
Decodificador
Un decodificador o descodificador es un circuito combinacional, cuya función es
inversa a la del codificador, esto es, convierte un código binario de entrada
(natural, BCD, etc.) de N bits de entrada y M líneas de salida (N puede ser
cualquier entero y M es un entero menor o igual a 2N), tales que cada línea de
salida será activada para una sola de las combinaciones posibles de entrada.
Relé
El relé o relevador es un dispositivo electromecánico, que funciona como un
interruptor controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de un
electroimán, se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o
cerrar otros circuitos eléctricos independientes, es capaz de controlar un circuito
de salida de mayor potencia que el de entrada.
Fin de Carrera
El final de carrera o sensor de contacto, es un dispositivo eléctrico, neumático o
mecánico situado al final del recorrido de un elemento móvil, internamente pueden
contener interruptores normalmente abiertos (NA o NO, cerrados NC) o
conmutadores dependiendo de la operación que cumplan al ser accionados.
Generalmente estos sensores están compuestos por dos partes: un cuerpo donde
se encuentran los contactos y una cabeza que detecta el movimiento.
Diodos LED : Los LED son Diodos Emisores de Luz. Se utilizan
Diodos LED
Los LED son Diodos Emisores de Luz. Se utilizan para visualizar un proceso,
evento o acción que se quiere destacar, tienen 2 estados, encendidos o
apagados, simulan perfectamente el comportamiento binario en un puerto.
Si es verdadero (1 Lógico = 5 V) el led está encendido, si es falso (0 Lógico =
Tierra) el led está apagado. Se debe limitar la corriente que pasa por un led con
una resistencia, por lo común, basta con colocar en serie una resistencia de 1KΩ.
El led tiene una patilla más larga que la otra, la más larga es el polo positivo, la
otra, es el polo negativo.
26
2.1.1 CONTROL AUTOMÁTICO
Control Automático
El control automático permite mantener un valor deseado dentro de una cantidad
o condición, midiendo el valor existente, comparándolo con el valor deseado, y
utilizando la diferencia para proceder a reducirla. En consecuencia, el control
automático exige un lazo cerrado de acción y reacción que funcione sin
intervención humana.
Clasificación de los Sistemas de Control.
Los sistemas de control se clasifican en sistemas de lazo abierto y a lazo cerrado.
La distinción la determina la acción de control, que es la que activa al sistema
para producir la salida.
Sistema de control de lazo abierto.- es aquel en el cual la acción de control es
independiente de la salida.
Los sistemas de control a lazo abierto tienen dos rasgos sobresalientes:
a) La habilidad que éstos tienen para ejecutar una acción con exactitud está
determinada por su calibración. Calibrar significa establecer o restablecer una
relación entre la entrada y la salida con el fin de obtener del sistema la exactitud
deseada.
b) Estos sistemas no tienen el problema de la inestabilidad, que presentan los de
lazo cerrado.
Sistema de control de lazo cerrado.- es aquel en el que la acción de control es
en cierto modo dependiente de la salida. Los sistemas de control de lazo cerrado
se llaman comúnmente sistemas de control por realimentación (o retroacción).
El lazo realimentado
El lazo de control realimentado simple sirve para ilustrar los cuatro elementos
principales de cualquier lazo de control, (figura 4).
27
Figura4. Lazo de realimentación
La medición debe ser hecha para indicar el valor actual de la variable controlada
por el lazo. Por ejemplo algunas mediciones usadas en la industria incluyen
caudal, presión, temperatura, mediciones analíticas tales como pH, ORP,
conductividad y muchas otras particulares específicas de cada industria.
Realimentación : Es la propiedad de una sistema de lazo cerrado que permite
que la salida o cualquier otra variable controlada del sistema sea comparada con
la entrada al sistema (o con una entrada a cualquier componente interno del
mismo con un subsistema) de manera tal que se pueda establecer una acción de
control apropiada como función de la diferencia entre la entrada y la salida .Más
generalmente se dice que existe realimentación en un sistema cuando hay una
secuencia cerrada de relaciones de causa y efecto entre las variables del sistema.
El actuador final.
Por cada proceso debe haber un actuador final, que regule el suministro de
energía o material al proceso y cambie la señal de medición. Más a menudo éste
es algún tipo de válvula, pero puede ser además una correa o regulador de
velocidad de motor, posicionador, etc.
El proceso
Los tipos de procesos encontrados en las plantas industriales, son tan variados
como los materiales que producen. Estos se extienden desde lo simple y común,
tales como los lazos que controlan caudal, hasta los grandes y complejos como
los que controlan columnas de destilación en la industria petroquímica.
28
El controlador automático.
Su trabajo es controlar la medición. “Controlar” significa mantener la medición
dentro de límites aceptables.
Un concepto básico es que para que el control realimentado automático exista, es
que el lazo de realimentación esté cerrado. Esto significa que la información debe
ser continuamente transmitida dentro del lazo.
En el sistema mecatrónico para cobertores de piscina o secado de granos se ha
decidido implementar un control automático en lazo abierto, debido a que con este
tipo de lazo, se logra disminuir la energía requerida por el sistema, tener un mejor
mantenimiento, no tener problemas de estabilidad, y no presentar perturbaciones
o variaciones impredecibles en los componentes del sistema.
2.1.1.1 ACTUADORES Y SENSORES
ACTUADORES
Un actuador es un dispositivo que produce un movimiento lineal o rotativo por
medio de la utilización de una fuente de energía bajo la acción de un elemento de
control. Su función final es mover el obturador de una válvula, damper o algún
otro elemento final de control.
Los actuadores son alimentados a través de electricidad o fluidos como aire,
aceite, agua o algún tipo de gas (como nitrógeno o, en el caso de algunos
gasoductos, gas natural), convirtiéndolos a través de un mecanismo, como un
motor, pistón u otro dispositivo, en un desplazamiento físico. Entonces, de
acuerdo al medio que utilizan existen tres tipos de actuadores:
• Hidráulicos
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• Neumáticos
• Eléctricos
Actuadores hidráulicos
Los actuadores hidráulicos, que son los de mayor antigüedad, funcionan en base
a fluidos a presión.
Actuadores Neumáticos
Los actuadores neumáticos son mecanismos que convierten la energía del aire
comprimido en trabajo mecánico y presentan un mayor rango de compresión.
Actuadores Eléctricos
La estructura de un actuador eléctrico es simple en comparación con la de los
actuadores hidráulicos y neumáticos, ya que sólo se requieren de energía
eléctrica como fuente de poder. Como se utilizan cables eléctricos para transmitir
electricidad y las señales, es altamente versátil.
El actuador que se va a utilizar para el sistema mecatrónico es un motor universal
debido a la versatilidad que esté posee.
Motores Universales.- son motores en serie, diseñados especialmente para
usarse en potencia ya sea de corriente continua o de corriente alterna, pueden
construirse para cualquier velocidad de giro y resulta fácil conseguir grandes
velocidades, cosa que no puede conseguirse con otros motores de ca.
SENSORES
Un sensor es un dispositivo que detecta, o censa manifestaciones de cualidades o
fenómenos físicos, como la energía, velocidad, aceleración, tamaño, cantidad,
etc.
Un sensor puede ser de indicación directa o puede estar conectado a un indicador
(posiblemente a través de un convertidor analógico a digital, un computador y un
display) de modo que los valores censados puedan ser leídos por un humano.
A continuación se indican algunos tipos de sensores:
30
Sensores Resistivos: entre los cuales se encuentran los potenciómetros,
detectores de temperatura resistivas (RTD), termistores, magneto resistencias,
fotorresistencias (LDR), higrómetros resistivos, resistencias semiconductoras para
detección de gases.
Sensores de Resonancia y Electromagnéticos: el primero se clasifica en
sensores capacitivos e inductivos, y el segundo en sensores electromagnéticos.
Sensores Generadores: se clasifican en sensores termoeléctricos,
piezoeléctricos, piroeléctricos, fotovoltaicos y electroquímicos.
Sensores Digitales: codificadores de posición, sensores autorresonantes.
Sensores Fotoeléctricos, también conocidos por sensores ópticos que manipulan
la luz de forma a detectar la presencia del accionador.
Para el sistema mecatrónico se utilizarán los siguientes sensores:
• Sensor de temperatura LM35
• Sensor LDR
SENSOR DE TEMPERATURA LM 35
Es un sensor de temperatura con una precisión calibrada de 1ºC y un rango que
abarca desde -55º a +150ºC.
El sensor es como un típico transistor con 3 patas, dos de ellas para alimentarlo y
la tercera nos entrega un valor de voltaje proporcional a la temperatura medida
por el dispositivo, observando el sensor se tiene que de izquierda a derecha los
pines son: Vcc- Vout - GND.
La salida es lineal y equivale a 10mV/ºC por lo tanto:
• +1500mV = 150ºC
• +250mV = 25ºC
• -550mV = -55ºC
31
SENSOR RESISTIVO LDR
Un LDR es un resistor que varía su valor de resistencia eléctrica dependiendo de
la cantidad de luz que incide sobre él. Se le llama, también, fotorresistor o
fotorresistencia. El valor de resistencia eléctrica de un LDR es bajo cuando hay
luz incidiendo en él (en algunos casos puede descender a tan bajo como 50 ohm)
y muy alto cuando está en oscuridad (puede ser de varios megaohms).
MÓDULO DE RADIO FRECUENCIA
Radio frecuencia
Permite comunicarse entre dos equipos, a través de dispositivos de transmisión y
recepción de datos. Para el caso del transmisor de radio frecuencia necesita el
circuito integrado HT12E, y el receptor utiliza el circuito HT12D, estos circuitos
integrados asignan un código de transmisión de datos, el cual debe ser el mismo
en el receptor y transmisor respectivamente, para que el sistema pueda funcionar,
operan con 4 bits cada uno.
Módulo transmisor
Tiene una potencia de salida de hasta 8 mW a 433.92 Mhz, alcanzando
distancias de aproximadamente 140 metros en espacios abiertos (línea de vista) y
de 60 metros en espacios internos donde se encuentran obstáculos como
paredes, separadores en oficinas, etc. Este tipo de transmisor acepta señales
lineales y digitales de entrada y opera con un voltaje de 1.5 V a 12 V de corriente
continua.
Para manejar estos dispositivos se utiliza el codificador HT12E que opera en
controles remotos de radio frecuencia de 4 bits y posee 8 bits de direcciones.
Módulo receptor
El módulo opera a 433.92 MHz, y tiene una sensibilidad de 3 uV, opera con un
voltaje de alimentación entre 4.5V y 5.5V de corriente continua, posee una salida
lineal y una digital, además contiene un capacitor variable para el ajuste de la
frecuencia de recepción.
32
Para el sistema mecatrónico se esta utilizando un decodificador HT-12D, el cual
es parte del control remoto de RF de 4 bits y posee 8 bits de direcciones.
2.2 DESCRIPCIÓN DEL MÓDULO
El sistema mecatrónico para cobertor de piscina o secado de granos trabaja en
tres modos de operación que son: modo solar, modo remoto, y modo manual.
Modo solar, con ayuda de un LDR, mide la cantidad de radiación solar incidente,
existente en el ambiente, esta señal es procesada en el microcontrolador PIC,
donde se hace una comparación. Si la radiación sobrepasa un valor
preestablecido al existir claridad en el ambiente, ésta da la orden al cobertor de
que se extienda; o se recoja en el caso de que exista nubosidad, y este valor sea
menor al preestablecido en el programa, después de transcurrido un tiempo
determinado.
Modo remoto, funciona con un control remoto inalámbrico, utiliza un módulo de
radio frecuencia con un codificador y decodificador para el transmisor y el receptor
respectivamente, consta de dos pulsadores, pero se puede tener hasta 16
combinaciones posibles, ya que se tiene cuatro bits de datos. Para el sistema
mecatrónico se esta utilizando dos bits por lo tanto dos pulsantes, al presionar un
pulsador se envía una señal, la cual ingresa a un pin de uno de los puertos del
PIC y ordena que el cobertor se abra, y de igual manera al presionar el otro
pulsador da la orden de que el cobertor se cierre, teniendo en cuenta que dentro
de la programación se tiene una restricción, que sólo luego que se haya
presionado el pulsante de apertura se pueda presionar el de cierre, caso contrario
éste permanece abierto, esto se lo ha hecho por razones de seguridad, el control
tiene supremacía sobre los otros dos modos de trabajo, con lo que puede ser
utilizado a cualquier hora del día, cuando el usuario lo crea conveniente.
Si por algún motivo el control remoto no funciona o se extravía, pero éste fue
presionado anteriormente para abrir el cobertor, el usuario tendrá la opción de
cerrarlo manualmente, al presionar una vez el pulsante predestinado para el modo
manual, dándose así la orden del cierre.
33
Modo manual, este modo se lo realizará mediante un pulsador fijo, cuando éste se
presione una vez, da la orden al PIC de recoger el cobertor y con otra pulsada el
cobertor se extiende, este modo puede ser usado para realizar el mantenimiento
de la piscina o preservar la calidad de los granos en el proceso de secado.
Se debe considerar ciertas restricciones que presentan los tres modos de
operación del sistema mecatrónico:
• Cuando se encuentra funcionando en modo manual, esté bloquea los
modos solar y remoto.
• Al trabajar en modo remoto, se bloquea tanto al modo solar y manual
respectivamente.
• Si está en modo solar únicamente bloquea al modo manual.
Si por alguna eventualidad se debe detener el proceso de apertura o cierre del
cobertor independientemente del modo en el que este funcionando, se dispone de
un pulsador de emergencia, el cual funciona de la siguiente manera:
• Si el cobertor se esta abriendo y se presiona el pulsante de emergencia,
éste se detiene permaneciendo inactivo, hasta que se lo vuelva a poner
en su posición inicial.
• Si el cobertor se esta cerrando y se presiona el pulsador de emergencia
éste se detiene regresando hasta la posición de apertura.
El objetivo de este pulsador de emergencia es para sobreguardar la seguridad de
las personas que estén ocupando la piscina o el secador de granos.
Además, se visualiza el valor de la temperatura ambiente, y el valor digital al que
debe activarse en modo solar, en un display de cristal líquido de 2 líneas por 16
caracteres.
2.2.1 CARACTERISTICAS GENERALES
El equipo implementado para el sistema mecatrónico tiene como propósito, el
mantener la acumulación de energía ganada en el transcurso del día, por el agua
34
en las piscinas o por los granos en el caso de ser usado como secador, aplicando
básicamente conservación de energía solar.
El equipo da una solución global de ingeniería efectiva para aplicaciones
industriales, domésticas y de recreación protegiendo la energía térmica solar.
Los elementos de campo (detectores, sensores, captadores, actuadores, etc.),
transmitirán señales a una unidad central inteligente que tratará la información
recibida. En función de dicha información y de una determinada programación, la
unidad central actuará sobre determinados circuitos de potencia relacionados con
las señales recogidas por los elementos de campo correspondientes.
2.3 ELEMENTOS Y COMPONENTES DEL MÓDULO.
El sistema mecatrónico para cobertores de piscina o secado de granos consta de
lo siguientes elementos:
• Fuente de voltaje lineal de 5Vdc.
• Módulo de radio frecuencia.
• Sensor de temperatura.
• Sensor resistivo LDR.
• PIC 16f877A.
• Display de cristal líquido (LCD).
• Amplificador operacional LM324.
• Regulador de voltaje 7805.
• Pulsantes de apertura, cierre y emergencia.
• Leds de señalización.
• Potenciómetro de precisión.
• Motor.
2.3.1 DESCRIPCIÓN DEL HARDWARE DEL MÓDULO.
35
El hardware que se va a implementar para el diseño de los diferentes sensores
que conforman el módulo tiene como estructura básica los siguientes diagramas
de bloque:
• Sensor de Temperatura
TRANSDUCTOR
Figura 5: Diagrama de bloques del sensor de temperatura.
• Sensor de radiación solar LDR
Figura 6: Diagrama de bloques del sensor LDR.
• Módulo de Radio Frecuencia
Transmisor
Figura 7: Diagrama de bloques transmisor del control remoto.
Receptor
FUENTE ALIMENTACION. 3 VDC.
PULSANTE
CODIFICADOR
TRANSMISOR
LDR
ACONDIC.
ETAPA DE
ACOPLAMIENTO
CONVERSOR. A/D PIC
SENSOR DE TEMPERATURA.
LM 35
ETAPA DE AMPLIFICACION.
ETAPA DE
ACOPLAMIENTO.
CONVERSOR.
A/D PIC
36
Figura 8: Diagrama de bloques receptor del control remoto.
A continuación se describirán cada uno de los componentes del módulo:
FUENTE DE VOLTAJE
Para el sistema implementado se ha diseñado una fuente de voltaje lineal de 5
Vdc, que posee elementos que disipan la energía para la regulación del voltaje.
La fuente consta de los siguientes elementos:
• Un transformador de 110 Vac / a 12 Vac.
• Un puente rectificador.
• Capacitores de 4700, 100 y 0.1 uF.
• Regulador de voltaje LM 317T.
• Resistencias de 220 y 1500 ohmios.
Regulador de voltaje LM 317T
Presenta las siguientes características de operación:
V REG ADJ +1.2/37V, TO-220-3, 317
• Voltage regulator type: Positive Adjustable
• Voltage, input max:41.2V
• Voltage, output max:37V
• Current, output max:1.5A
• Temperature, operating range:0°C to +125°C
• Temp, op. max:125°C
• Temp, op. min:0°C
• Base number:317
• Case style:TO-220
RECEPTOR
DECODIFICADOR
ENTRADAS AL PIC
RD6 / RD7
37
• IC Generic number:317
• Pins, No. of:3
• Tolerance, operating voltage +:4%
• Voltage, input min:1.2V
• Voltage, output:37V
• Voltage, output min:1.2V
• Este dispositivo tiene protección contra sobrecorrientes.
El transformador debe de tener un secundario con un voltaje lo suficientemente
alto como para que la entrada al regulador IN se mantenga 3 voltios por encima
de su salida OUT a plena carga, esto debido a requisitos de diseño del circuito
integrado.
Un capacitor (condensador) de 100 uF electrolítico se coloca a la salida para
mejorar la respuesta transitoria, y un capacitor de 0.1 uF se recomienda colocar
en la entrada del regulador si éste no se encuentra cerca del condensador
electrolítico de 4,700 uF.
MÓDULO DE RADIO FRECUENCIA
Permite la comunicación entre dos equipos a través de dispositivos de transmisión
y recepción de datos, sin necesidad de que estos se encuentren alineados entre
si, envía (datos/información) mediante el campo electromagnético, para ello se
utilizan oscilaciones sinusoidales con una frecuencia establecida. La portadora, el
componente principal, es modelada por los datos a transmitir.
El módulo de radio frecuencia implementada en el sistema esta conformado por
los siguientes elementos:
• Transmisor RF 434-TX
• Receptor RF 434-RX
• Codificador HT12E
• Decodificador HT12D
En el sistema mecatrónico se implementó un módulo de RF que funciona a la
frecuencia de 433 Mhz y a una velocidad de 2.400 bps como máximo. El módulo
transmite 2.400 bit x segundos, datos en formato de 8 Bits, Sin Paridad y 1 Bit de
parada, ver figura 9:
38
Figura 9. Módulo de radio frecuencia
El codificador HT12E y el decodificador HT12D operan en el control remoto de
radio frecuencia de 4 bits y posee 8 bits de direcciones.
Para la comunicación RF se cuenta con los módulos TWS-434 y RWS-434 de
transmisión y recepción respectivamente. Estos módulos trabajan con modulación
ASK.
El módulo TWS-434 es un módulo de transmisión RF, tiene una salida de 8mw
con un alcance aproximado de 120 mts en áreas abiertas y 60 mts en áreas
cerradas.
Figura 10. Modulo transmisor RF434-TX
El módulo RWS-434 es un módulo receptor de RF a 433.92Mhz, tiene una
sensibilidad de 3 uV.
39
Figura 11. Modulo receptor RF 434-RX
SENSOR DE TEMPERATURA
Para la implementación del sensor de temperatura se emplearon los siguientes
componentes:
• Un sensor activo de temperatura LM35.
• Un amplificador operacional LM324.
• Un capacitor de 22 uF.
• Un potenciómetro de presión.
• Una resistencia de 3.9 KΩ.
Sensor LM35
Se utiliza este sensor debido a las ventajas que presenta, el LM35 funciona en el
rango de alimentación entre 4 y 30 voltios.
Sus características más relevantes son:
• Precisión calibrada de 1º C.
• Precisión de ~1,5ºC (peor caso), 0.5ºC garantizados a 25ºC.
• No linealidad de ~0,5ºC (peor caso).
• Baja corriente de alimentación (60uA).
• Amplio rango de funcionamiento (desde -55º a + 150ºC).
• Baja impedancia de salida.
Su voltaje de salida es proporcional a la temperatura, en la escala Celsius. No
necesita calibración externa, pero por motivos de ruido se esta amplificando la
40
señal del sensor al doble, con lo que se logra obtener un valor más exacto y real
de la variable a medir; en este caso la temperatura del ambiente, el amplificador
utilizado es el LM324.
Amplificador operacional LM324
En el circuito del sensor de temperatura se está utilizando un amplificador
operacional en configuración de seguidor y no inversor de voltaje, con lo que se
logra tener una mejor señal evitando así perturbaciones.
El circuito integrado LM324 es un amplificador operacional cuádruplo con
entradas diferenciales verdaderas, puede trabajar con voltajes de alimentación
desde 3V hasta 32V. En la figura 6, se puede observar la configuración del
circuito integrado LM324.
Figura 12. Diagrama del circuito integrado LM324
SENSOR RESISTIVO LDR
Un LDR es un resistor que varía su valor de resistencia eléctrica dependiendo de
la cantidad de luz que incide sobre él. El valor de resistencia eléctrica de un LDR
es bajo cuando hay luz incidiendo en él (en algunos casos puede descender a tan
bajo como 50 ohms) y muy alto cuando está a oscuras (puede ser de varios
megaohms).
41
Característica resistencia-iluminación
La relación entre el valor de la resistencia y la iluminación puede ser expresada
con cierta aproximación por medio de la fórmula:
R = A L (1)
Siendo R = valor de la resistencia en ohmios
L = iluminación en luz.
A es constante.
En la figura 13, se muestra la relación entre la resistencia R y la iluminación en luz
para un resistor LDR típico.
Figura 13. Característica resistencia-iluminación de un resistor LDR
Repuesta espectral
Los resistores LDR producen efecto eléctrico solamente con la radiación incidente
de una determinada banda de longitudes de onda. En el extremo rojo del espectro
se encuentra una longitud de onda umbral, por encima de la cual no puede
producirse efecto fotoeléctrico. La curva de respuesta espectral que incide; en
ordenadas se indica la relación entre la resistencia a la longitud de onda dada y la
que corresponde a la longitud de onda para la cual dicha resistencia es máxima.
La sensibilidad espectral está determinada por las propiedades del material
fotosensible. Los resistores LDR tienen su respuesta máxima a una longitud de
onda de unos 6800 Å (figura 14).
Figura 14. Respuesta espectral de un resistor LDR.
Dependencia de la temperatura
42
Si se aplica una tensión a un resistor LDR, circulará cierta corriente aunque no
esté iluminado. La resistencia en oscuridad aumenta con la temperatura
ambiente y puede disminuir enfriando el elemento; por consiguiente, el coeficiente
de temperatura es muy pequeño y puede ser despreciado.
Tiempo de recuperación
El tiempo o grado de recuperación es una medida práctica del aumento del valor
de la resistencia con el tiempo. Se expresa en kilohmios por segundo y para los
tipos de corrientes de resistores LDR es mayor de 200Kð/s (durante los primeros
20 segundos a partir de un nivel de 1000 lux). La velocidad es mucho mayor en
sentido inverso.
PIC 16F877A
Es un circuito integrado, un microcontrolador que posee 8 Kb de memoria flash,
256 posiciones de EEPROM, 368 posiciones de memoria RAM, 4 puertos de
IN/OUT, tiene 14 interrupciones y un puerto paralelo.
Todos los PIC16F87X tienen una serie de elementos integrados, estos son:
1. Oscilador
2. Reset
3. Varios niveles de interrupción
4. Temporizador Watchdog
5. Instrucción SLEEP
6. Protección de código
7. Circuitería de programación serie
8. Comunicación serie
9. Amplio rango de voltaje de trabajo: 2.0V a 5.5V
DISPLAY DE CRISTAL LÍQUIDO (LCD)
43
El LCD, está constituido por un circuito impreso en el que están integrados los
controladores del display y los pines para la conexión. En el sistema mecatrónico
en total se pueden visualizar 2 líneas de 16 caracteres cada una, es decir,
2x16=32 caracteres, puede almacenar en total 40 por línea, tiene un voltaje
nominal de alimentación es de 5V, con un consumo menor de 5mA.
El LCD dispone de una matriz de 5x8 puntos para representar cada carácter. En
total se pueden representar 256 caracteres diferentes. 240 caracteres están
grabados dentro del LCD y representan las letras mayúsculas, minúsculas, signos
de puntuación, números, etc. Existen 8 caracteres que pueden ser definidos por el
usuario, consta de dos tipos de memorias independientes: la DD RAM y la CG
RAM.
En la figura 15. Aparecen las señales necesarias para el funcionamiento y control
del display. Los datos se transmiten por un bus de datos de 8 bits de anchura (El
display ofrece la posibilidad de trabajar con este bus multiplexado en dos grupos
de 4 bits). Para el control del display son necesarios 3 bits: una señal de enable
(E), una para indicar lectura/escritura (R/W) y otra para seleccionar uno de los
dos registros internos (RS).
Figura 15 . Interfaz del LCD con un sistema de control
44
REGULADOR DE VOLTAJE 7805
Es un regulador de voltaje con salida fija, entrega una corriente máxima de 1A y
soporta consumos pico de hasta 2.2 A. Poseen protección contra sobrecargas
térmicas y contra cortocircuitos, que desconectan el regulador en caso de que su
temperatura de juntura supere los 125°C. Para alcan zar la corriente máxima de
1A es necesario dotarlo de un disipador de calor adecuado, sin él solo
obtendremos una fracción de esta corriente antes de que el regulador alcance su
temperatura máxima y se desconecte. El voltaje máximo que soporta en la
entrada es de 35 voltios. Los pines se encuentran distribuidos de la siguiente
forma: el pin 1 corresponde a la entrada (input), el pin 2 es el punto común
(common) y el pin 3 es la salida (output).
PULSANTES DE APERTURA, CIERRE Y EMERGENCIA
El sistema mecatrónico propuesto consta de dos pulsadores, con el uno se
comanda el cierre y apertura del cobertor, en modo manual, el segundo es
utilizado como paro de emergencia, con este pulsante se detiene el proceso de
apertura o cierre del cobertor al momento de producirse algún inconveniente que
requiera su paralización total, este pulsante se lo ha colocado por motivos de
seguridad y así evitar cualquier problema o accidente que pueda tener el usuario.
MOTOR UNIVERSAL
El motor universal es un tipo de motor que puede ser alimentado con corriente
alterna o con corriente continua, es indistinto. Sus características principales no
varían significativamente, sean alimentados de una forma u otra. Por regla
general, se utilizan con corriente alterna. Este tipo de motor se puede encontrar
tanto para una máquina de afeitar como para una locomotora, Las partes
principales de este motor son:
1. Estator.
45
2. Rotor con colector.
Los bobinados del estator y del rotor están conectados en serie a través de unas
escobillas. El par de arranque se sitúa en 2 ó 3 veces el par normal La velocidad
cambia según la carga. Cuando aumenta el par motor disminuye la velocidad. Se
suelen construir para velocidades de 3000 a 8000 r.p.m., aunque los podemos
encontrar para 12000 r.p.m. Para poder variar la velocidad se necesita variar el
voltaje de alimentación, normalmente se hace con un reóstato o resistencia
variable. El cambio de giro es controlable, sólo se tiene que intercambiar una fase
en el estator o en el rotor, nunca en los dos, lo cual es fácilmente realizable.
Cuando el motor es alimentado, las corrientes circulan en el mismo sentido, tanto
el estator como en el rotor, pero en el cambio de ciclo cambia el sentido en los
dos, provocando el arranque del motor.
2.3.1.1 DESCRIPCIÓN DEL SOFTWARE IMPLEMENTADO.
La programación se la ha realizado en el lenguaje Microcode Studio (Pic Basic
Pro), por las facilidades que éste presenta, para descargar el programa del PC
hacia el microcontrolador se ha utilizado el programa IC PROG que tiene una
interfaz de comunicación por el puerto serial, con ayuda de estos programas se
pudo desarrollar y probar el correcto funcionamiento del módulo.
En la figura 16, se especifica de manera general el software implementado para el
sistema mecatrónico.
Figura 16. Diagrama de bloques general del módulo.
El bloque de sensores son todos los dispositivos que entregan una señal análoga
o digital al microcontrolador.
SENSORES
CONTROL
ACTUADOR
46
El bloque de control está constituido principalmente por el microcontrolador PIC y
el programa, que interacciona con las señales dadas por los sensores para activar
el actuador propiamente dicho, para la apertura o cierre del cobertor en el sistema
mecatrónico.
A continuación en la figura 17, se indica todas las entradas y salidas que se está
utilizando en el microcontrolador PIC.
Figura 17. Diagrama de bloques de entrada/salida del microcontrolador.
Tanto las entradas, salidas y el microcontrolador tienen un voltaje de alimentación
de 5 voltios de corriente continua proporcionado por una fuente lineal de voltaje.
Fines de carrera
Radiación Solar
Pulsador Manual Sensor Temp.
Pulsador emerg.
Microcontrolador
LCD
Led indicador
Driver Motor
Control remoto
47
El transmisor del control remoto tiene su propia fuente de alimentación que es una
pila de 3 voltios tipo pastilla, para su facilidad de transportación y manejo.
2.3.1.1.1 DESCRIPCIÓN DEL SOFTWARE DE PROGRAMACIÓN. 1
El Pic Basic Pro posee todas aquellas variantes para la programación de PIC’S en
lenguaje BASIC y la posibilidad de utilizar más variables y mayor espacio de
programa.
Características destacables del PBP (Pic Basic Pro) .
• Permite la ejecución más rápida y programas más largos.
• Acceso directo a cualquier pin o registro.
• Paginado automático para banco mayor a 2K.
• Arreglos con Bit, byte y Word.
• Interrupciones en Basic y assembler.
• Instrucciones Built-in LCD
• Soporta osciladores desde 3.58MHz a 40MHz
• Instrucciones de acceso a buses I2C incluyendo memorias EEPROMS
serie.
• Compatibilidad MPLAB / MPASM / ICE.
• Soporta todos los microcontroladores Microchip.
Un programa PBP compilado se construye en varias etapas:
• Primero PBP crea el archivo .ASM.
• Luego construye un archivo .MAC que contiene solo las macros (tomadas
de la librería) usadas en el archivo .ASM.
• Si no existen errores, va al ensamblador. El ensamblador genera su propio
juego de archivos, estos incluyen el archivo final .HEX y como opcionales,
archivos de listado y depuración.
Existen algunas técnicas que se debe seguir en la programación:
1 MICROCONTROLADORES PIC ”Carlos A. Reyes” segunda edición.
48
Usar comentarios que indiquen acerca de lo que el programa está haciendo. Un
bloque de comentarios en el comienzo del programa y antes de cada sección de
código puede describir que sucederá con más detalle que un simple espacio
después de cada línea.
Dar nombres a cada uno de los pines del microcontrolador que se usan. Todo
debe ser hecho en un orden determinado para que el trabajo funcione
correctamente.
El ensamblador puede enviar un aviso acerca de que el límite de página ha sido
cruzado. Esto es normal y es aconsejable.
Las interrupciones son disparadas por eventos de hardware, ya sea un pin de I/O
cambiando su estado o un tiempo terminado. Si está habilitada, la interrupción
causa que el procesador detenga lo que está haciendo y salte a una rutina
específica en el micro controlador, llamada handler de interrupciones.
Etiquetas
Las etiquetas (labels) deben indicar algo significativo. Usualmente la línea ó rutina
a la que se está saltando hace algo único, dar un indicio de su función con la
etiqueta y luego seguir con un comentario.
Identificador
Un identificador es un nombre. Son usados en PBP como etiquetas de líneas y
nombres de variables. Un identificador es cualquier secuencia de letras, dígitos y
símbolos, aunque no deben comenzar con un dígito. Los identificadores no
distinguen las letras mayúsculas de las minúsculas, por lo que son todas tratadas
como equivalentes.
Variables
En las variables se guardan datos en forma temporal en un programa PBP. Son
creadas usando la palabra clave VAR. Pueden ser bits, bytes ó word. El espacio
para cada variable es automáticamente destinado en la memoria del micro
controlador. El formato para crear una variable es el siguiente:
49
Etiqueta VAR tamaño.
Constantes
Las constantes pueden ser creadas de manera similar a las variables, puede ser
más conveniente usar un nombre de constante en lugar de un número. Si el
número necesita ser cambiado, se lo hace cambiando en un lugar del programa
donde se define la constante. No pueden guardarse datos variables dentro de una
constante, el formato para crear una variable es:
Etiqueta CON expresión constante.
Constantes numéricas
PBP permite definir constantes numéricas en tres bases: decimal, binario y
hexadecimal. Los valores binarios son definidos usando el prefijo “%” y los valores
hexadecimales usando el prefijo “$”. Los valores decimales se toman por defecto
y no requieren prefijo.
Operadores matemáticos
PBP efectúa todas las operaciones matemáticas en orden jerárquico. Esto
significa que existe precedencia para los operadores. La multiplicación y la
división son efectuadas antes que la suma y la resta. Todas las operaciones
matemáticas se realizan sin signo y con una precisión de 16 bit.
Instrucciones de programación
A continuación se describen algunas sentencias de programación que se
utilizaron en el desarrollo del sistema mecatrónico. En el anexo 1 se encuentra
todas las sentencias de programación que acepta el PBP.
ADCIN Channel, Var
Lee el conversor analógico del micro y guarda el resultado en Var. Mientras que
los registros del ADC se pueden alcanzar directamente, ADCIN hace el proceso
un poco más fácil.
Antes de que ADCIN pueda ser utilizado, se debe fijar el registro de TRIS como
entradas. ADCON1 también necesita ser asignado como entradas de información
50
analógicas y en algunos casos para fijar el formato del resultado y la fuente del
reloj.
Dependiendo del dispositivo, puede tener 8 - 10 o 12-bit ADC. El bit alto de
ADCON1 controla si el resultado está a la izquierda o a la derecha.
GOSUB
Salta a la subrutina indicada en la etiqueta, guardando su dirección de regreso en
la pila (stack). A diferencia del GOTO, cuando se llega a un RETURN, la
ejecución sigue con la declaración siguiente al último GOSUB ejecutado, las
subrutinas pueden llamar a otra subrutina.
HIGH Pin
Pone en valor alto el Pin especificado y lo convierte automáticamente en salida. El
pin puede ser una constante, 0 – 15.
IF...THEN
IF... THEN evalúa la comparación en términos de CIERTO o FALSO. Si lo
considera cierto, se ejecuta la operación posterior al THEN. Si lo considera falso,
no se ejecuta la operación posterior al THEN. Las comparaciones que dan 0 se
consideran falso, cualquier otro valor es cierto. Todas las comparaciones no
tienen signo, ya que PBP solo soporta operaciones sin signo.
Usar paréntesis para especificar el orden en que se deben realizar las
operaciones.
LCDOUT Item , Item...
Muestra Items en un visor de cristal líquido inteligente (LCD). Un programa debe
esperar, por lo menos, medio segundo antes de enviar el primer comando a un
LCD.
CAPITULO 3
3. DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DEL MÓDULO
51
3.1 CARACTERÍSTICAS DEL SISTEMA.
El sistema mecatrónico para cobertores de piscina o secado de granos tiene las
siguientes características de funcionamiento:
• Voltaje de alimentación: 5 Vdc (control) y 110 Vac. (Fuerza).
• El movimiento lineal de desplazamiento del cobertor es sustentado por un
movimiento circular envolvente.
Rango de variación de los sensores implementados:
Entradas
• Sensor de temperatura LM35: 5 Vdc de alimentación, presenta un rango
de variación lineal entre 0-120ºC con una precisión de 0.25ºC.
• Sensor LDR: 5Vdc de alimentación, mide el rango de variación de
radiación solar para diferenciar penumbra de claridad.
• Módulo receptor de radio frecuencia: 5Vdc de alimentación.
• Pulsador manual: 5Vdc de alimentación.
• Pulsador de paro de emergencia: 5Vdc de alimentación.
• Fines de carrera: 110 Vac de alimentación.
Salidas
• Motor Universal: I= 5 A, n= 1700 rpm, P= ½ HP, 110Vac de alimentación.
• LCD: 5 Vdc de alimentación.
• Leds indicadores: I=15 mA.
3.1.2 DISEÑO DE LA PARTE ELECTRÓMECANICA DEL MÓDULO.
El sistema mecatrónico esta constituido principalmente de la parte eléctrica-
electrónica y la parte mecánica.
Parte mecánica
Para comprobar el funcionamiento apropiado se implemento un prototipo de
tamaño natural cuyas dimensiones son de 4*10m respectivamente, en una
porción de terreno plano, las partes principales son:
52
• Bases metálicas.
• Ejes de sujeción del cobertor.
• Sistema de desplazamiento.
Figura 18. Prototipo posición abierta
Figura 19. Prototipo posición cerrada
Bases metálicas.- Se elaboraron 4 bases en acero negro de 3 mm de espesor,
por su maleabilidad fue necesario el uso de una dobladora de tol, el propósito
principal de éstas es para elevar el cobertor del nivel del suelo, evitando que el
53
cobertor se arrastre debido al tamaño y como soporte para la fijación de los
motores que sirven para que el sistema sea autónomo.
Figura 20. Bases metálicas
Ejes de sujeción del cobertor.- Se utiliza dos ejes de 4 metros de longitud y
diámetro 3” en aluminio c/u, por su peso y rigidez son ideales para el sistema
mecatrónico propuesto, en uno de ellos se coloca el cobertor propiamente dicho y
en el otro se encuentran dos carretes que servirán para el desplazamiento lineal y
físico del cobertor; con la ayuda de dos cuerdas de nylon ubicadas en los
extremos respectivamente. De los extremos de cada uno sobresalen ejes de
diámetro 1”, que ayudan a la fijación del eje en las bases metálicas que sirven de
soporte del sistema, además se ubica bocines de 34 mm de diámetro, los cuales
ayudan al movimiento circular del módulo al momento de dar la orden de activado
al trabajar en modo manual, solar o remoto.
Se ubican catalinas de 16 dientes en uno de los extremos para disminuir la
velocidad de desplazamiento del cobertor y poder controlar de forma
independiente la apertura o cierre del mismo, se trabaja con dos motores que son
los que ayudan al movimiento del sistema previa programación, cuando se da la
orden de apertura un motor genera la fuerza necesaria para la abrir el cobertor
mientras que el otro trabaja sin carga, y al dar la orden de cierre se invierte la
forma de operación.
54
Figura 21. Ejes de sujeción del cobertor
Sistema de desplazamiento.- Su función es guiar el cobertor tanto en el cierre
como en la apertura y que posea un desplazamiento longitudinal, para la cual se
elaboró un juego de rieles de 10 metros de longitud los cuales son fijados al piso
gracias a soportes de 90 cm cada uno y enterrados 30 cm, ubicados a 2 metros
uno del otro en línea recta, en el extremo donde se encuentra el cobertor se
implementó un tubo con un arco, que permite la recolección del plástico de mejor
forma evitando que por el movimiento tienda a irse hacia el centro del eje
manteniendo la tensión axial, lo que ayuda a que el desplazamiento sea paralelo
en todo instante de tiempo .
Figura 22. Sistema de desplazamiento
Parte eléctrica.- Para el accionamiento de los motores universales es necesario
el uso de contactores debidamente seleccionados para precautelar el correcto
funcionamiento del PIC y demás componentes electrónicos del sistema, a
continuación en las figuras 23 y 24 se indican el circuito de fuerza y diagrama de
55
activación de los contactores debidamente especificados e implementados para el
funcionamiento del módulo de cobertor de piscina o secado de grano.
Figura 23. Diagrama de Fuerza
Figura 24. Diagrama de Activación de Contactores
En la tabla 1 se muestran algunos valores de fuerza y torque obtenidos en el
módulo al momento de realizar las pruebas totales, como se pudo observar en la
figura 15 el cobertor consta de ejes de sujeción del plástico en base a estos y a
las medidas tomadas en el equipo físicamente al momento de realizar las pruebas
FASE
NEUTRO
MOTOR
1
MOTOR
2
FASE
NEUTRO
56
correspondientes se ejecutan los cálculos correspondientes requeridos por el
sistema al momento de su operación:
Espesor del cobertor (cm) 0,48
Diámetro del eje fijo (cm) 10,1
Velocidad de operación (m/s) 1,2
Tabla 1. Torque y fuerza necesarios para el desplazamiento del módulo
VUELTA DIAMETRO
(cm) RADIO (cm)
DESPLAZ. (cm)
W (radian/seg)
FUERZA (N)
TORQUE (Nm)
1 10,58 5,29 33,24 22,68 0 0 2 11,06 5,53 34,75 21,70 3 11,54 5,77 36,25 20,80 4 12,02 6,01 37,76 19,97 5 12,5 6,25 39,27 19,20 9,8 0,61 6 12,98 6,49 40,78 18,49 7 13,46 6,73 42,29 17,83 8 13,94 6,97 43,79 17,22 9 14,42 7,21 45,30 16,64 10 14,9 7,45 46,81 16,11 19,6 1,46 11 15,38 7,69 48,32 15,60 12 15,86 7,93 49,83 15,13 13 16,34 8,17 51,33 14,69 14 16,82 8,41 52,84 14,27 15 17,3 8,65 54,35 13,87 39,20 3,39 16 17,78 8,89 55,86 13,50 17 18,26 9,13 57,37 13,14 18 18,74 9,37 58,87 12,81 19 19,22 9,61 60,38 12,49 20 19,7 9,85 61,89 12,18 49,00 4,83 21 20,18 10,09 63,40 11,89 22 20,66 10,33 64,91 11,62 58,80 58,80
DESPLAZAMIENTO LINEAL (m) 12,14
FxrT
KgfxF
VxrW
===
8.9
Como se puede observar el torque requerido por el sistema es bastante bajo,
estos valores fueron tomados en un extremo del cobertor por lo que el torque total
del sistema es de 12 Nm, mientras que los motores tienen un torque de operación
de 35 Nm con lo que el sistema esta mas que sobredimensionado y no se tendría
ningún problema al momento de poner en operación al módulo, cabe recalcar
57
que los valores que no se encuentran puestos en la tabla son por que los
kilogramos fuerza permanecían constantes en esos valores, por lo que no era
necesario colocarlos.
En la tabla se muestran los pesos de cada uno de los componentes mecánico del
sistema mecatrónico para cobertor de piscina o secado de grano. Las mediciones
se realizaron con una romanilla marca REBURO, fabricada en Alemania con una
precisión de 0.5 Kilos.
Tabla 2. Pesos de los componentes mecánicos del sistema mecatrónico.
DESCRIPCION PESO (Kg) MOTOR UNIVERSAL 5 VOLANTE PARA MANEJO MANUAL 3 EJE DE ALUMINIO 9 EJE DE ALUMINO PARA COBERTOR 12 CARRETE PLASTICO 0,5 COBERTOR PLASTICO 9 BASE DE SOPORTE 4,5 RIEL DE DESPLAZAMIENTO 8 CUERDA NYLON 1,5 SOPORTE DE MOTOR 0,5
3.1.2.1 DISEÑO DE LOS SENSORES Y ACTUADORES DEL MÓDULO.
FUENTE DE VOLTAJE
Para empezar a diseñar la fuente se calculan las componentes tanto de DC y rms
que existen:
dwtwtVf
dwtwtsenVfdttfT
V
VVfV
rms
PI
∫∫∫ΠΠ
−Π
=Π
==
===
0
22
0
2
0
22
2
2cos12)()2(
2
2)(
1
97.16)12(*2*2
α
( ) ( )
VfV
Vfsensen
Vfwtsenwt
VfV
rms
rms
=
ΠΠ
=
−Π−−ΠΠ
=
−Π
= ΠΠ
2
22
00
22 *02
2
102
2
1
VVfV
wtVfV
dwtnwtVfsennwtVsenT
V
DC
DC
DC
80.10)12(*2*22
*2
)cos0(cos2
)cos(2
)(22
2)(
1
0
2
00
=Π
=Π
=
Π−Π
=−Π
=
Π==
Π
Π
∫∫α
58
VV
VV
rms
PI
12
97.16
==
[2]
Para diseñar totalmente la fuente de alimentación se deben especificar los valores
de δ,,, ,, LLDCLDC RIV para lo cual se deben calcular los valores de Vin y C.
Figura 25. Rectificador de onda completa
Hzf
KR
VV
L
L
LDC
60
10
12,
==
=
Del grafico se deducen las siguientes ecuaciones:
VVV rmsf 97.16)12(*22 ===
CfR
VV
L
fLDC
4
11
,
+=
CfR
VV
L
LDCr 2
,=
L
LDCLDC R
VI ,
, =
CfRL34
1=δ
+−
= −
14
141
CfR
CfRsen
L
Lϕ [1.1]
2 DISPOSITIVOS ELECTRONICOS, “Ing. Carlos Novillo”, Escuela Politécnica Nacional
59
Para un rectificador de onda completa siempre el valor del rizado δ y del capacitor
es:
48.018
2
=−Π=δ
uFC
HzkC
fRC
L
5.0
)48.0)(60)(10(34
1
34
1
1
1
1
≥
Ω≥
≥δ
[1.2]
Para tener una señal mas nítida, y eliminar en su mayoría las componentes de AC
y así el rizado se asume un valor de capacitor de 4700 uF.
)31(, δ+= LDCf VV [1.3]
VVV
V fLDC 26.9
3*48.01
97.16
31, =
+=
+=
δ
Para el regulador de voltaje LM317T se debe dimensionar los valores según los
datos del fabricante:
uAI ADJ 50= Donde ADJI es la corriente de ajuste
VVref 2.1=
21
2 *1 RIR
RVV ADJrefO +
+=
21
* RIR
VVV ADJ
refrefO
+=−
Ω=
+
−=
+
−= 872
50220
2.12.16
1
2
uAIR
V
VVR
ADJref
refO [1.4]
Se escoge un valor de resistencia de 2R =920Ω
Se coloca el regulador de voltaje 7805 para obtener 5 voltios a la salida con lo que
se alimentaría al microcontrolador PIC, teniéndose los siguientes valores dados
por el fabricante:
5=inV
60
==
=VMáx
VMinVO 2.5
8.4[3]
SENSOR DE TEMPERATURA
Para el diseño del sensor se está utilizando un amplificador en configuración
seguidor y no inversor de voltaje.
Figura 26. Etapa de amplificación del sensor de temperatura.
Primera etapa:
Aquí se implementa el amplificador en configuración de seguidor de voltaje y se
tiene:
11 =A Ganancia del seguidor
inO VV = Con lo que se logra un acople de impedancias
0=∆V Aquí se tiene una diferencia de voltaje, entre el terminal V+ y V-. Segunda etapa:
Se implementa un amplificador de voltaje en configuración de no inversor y se
tiene:
12 1
R
RA f+= Ganancia del no inversor de voltaje
22 =A Requerimiento del diseño, para evitar las perdidas debido a que
Se tiene un voltaje pequeño del sensor.
121
−=R
Rf
1RRf = Donde Ω= kR 9.31 valor estándar.
3 DISPOSITIVOS ELECTRONICOS, “Ing. Carlos Novillo”, Escuela Politécnica Nacional
3
21
411
3
21
411
RF
10k
R1
C122uF
LM 35
VoutA.O
VccVcc
61
Ω= kRf 5 (Potenciómetro) [1.5]
SENSOR RESISTIVO LDR
El fotorresistor, presenta un cambio de resistencia como respuesta a la variación
de la iluminación: a menor iluminación, mayor resistencia y a mayor iluminación
menor resistencia. Conectando al fotorresistor en serie con un resistor de valor
fijo, y alimentando a ambos con un voltaje establecido, permite obtener diferentes
niveles de voltaje en función de la intensidad luminosa. Pero debido a la alta
impedancia que esta red presente en su salida, se le conecta un amplificador
operacional con una configuración de seguidor de voltaje.
Figura 27. Configuración en seguidor de voltaje
Datos del zener 2.7b2
VVZ 7.2= [4] mAI Z 5=
1R = resistencia limitadora de corriente, para que no se caliente el zener
( ) Ω=−=−
= 5805
1.251 mA
V
I
VVR
Z
ZCC Valor mínimo de resistencia
4 AMPLIFICADORES OPERACIONALES Y CIRCUITOS INTEGRADOS “Coughlin Robert”
3
21
411
U2:B
LM324
R2
R31.1 kohmios
LDR
DZV z = 2.7V
R11.1 kohmios
Vcc
PIC (RA1)
Vcc
62
Se asume un 1R =1.1 K Ω
( )mA
K
V
R
VVI ZCC
Z 636.21.1
1.25
1
" =Ω
−=−
=
( ) ( ) mWmAVIVP ZZZ 117.7636.2*7.2* === [2]
Con lo que se asegura un consumo bajo del zener
Luego de hacer las respectivas pruebas de variación de resistencia del LDR se
tiene:
Ω= 302R (Con presencia de sol)
2R = 100 K Ω (en ausencia de sol)
23
23
3
*
*
RVV
VR
VRR
RV
OUTZ
OUT
ZOUT
−=
+=
[2.1]
Se asume un valor de 3R =1.1 KΩ para evitar que se produzca algún daño en el
pin del PIC debido a una alta corriente.
mAK
V
RR
VI Z 85.1
301.1
1.2
23
=Ω+Ω
=+
= [2.2]
Luego se hace un análisis de la variación de la resistencia en los puntos críticos
de variación del LDR, con lo que se tiene:
VV
VK
KV
VRR
RV
OUT
OUT
ZOUT
04.2
1.2*1.130
1.1
*
1
1
32
31
=
Ω+ΩΩ=
+=
En oscuridad total el valor del LDR es:
mVV
VKK
KV
OUT
OUT
84.22
1.2*1.1100
1.1
2
2
=
Ω+ΩΩ=
[2.3]
63
Debido a que la red tiene una impedancia bastante alta a la salida, se conecta un
amplificador operacional en configuración de seguidor de voltaje, con lo que se
tiene:
Figura 28. Etapa del seguidor de voltaje
L
O
L
iO
iO
R
V
R
EI
EV
==
=
[2.4]
ACCIONAMIENTO DEL MOTOR
Cálculo del transistor en la zona de corte o saturación para el activado de los relés
del motor
Datos del relé
SRD-S-105D
Bobina a 5 VDC
12 A 125 VAC
Resistencia de la bobina 68.5 Ω
Figura 29. Activación del relé mediante transistor 2N3904
3
21
411
Vout
Vcc
RL
E1
RB
4.7 K
Q12N3904
RL1D1
1N4148
Vb
Vcc
PIC
64
mAV
R
VI
bobina
CCC 99.72
5.68
5 =Ω
== [5] [3]
De la hoja de datos del transistor 2N3904 se tienen los siguientes datos:
CI = 200 mA
β≈= 60FEH
Ω===
===
KmA
V
I
VR
mAmA
H
II
b
bb
FE
Cb
11.4216.1
5
216.160
99.72
[3.1]
Se asume una resistencia de 4.7K Ω , con lo que se asegura que el relé se active.
bR = 4.7KΩ
• Motor :
Se esta trabajando con un motor universal cuyos datos de placa son:
V=120 Vac
f = 60 Hz
I = 4.5 A
Tº = 70 ºC
Nr = 1700rpm
HPPO 2/1=
Cálculos del motor
Nr = 1700rpm
2N = 100 rpm
( )
( )rpm
HzN
p
fN
S
S
18004
60*120
*120
==
=
p = número de polos del motor
Ns = velocidad sincrónica
Nr = velocidad rotórica
2N = velocidad en la catalina del motor 5 CONTROL DE MAQUINAS “Msc. Pablo Rivera ”, Escuela Politécnica Nacional
65
s
R
N
TT
TT
WHP
WHPP
NTP
S
L
O
rOO
22
2 *
3731
746*
2
1
*
=
=
=
=
=
[3.2]
( ) Nmrpm
rpmT
N
NT
N
N
T
T
Nm
seg
radrpm
W
N
PT
NTP
r
r
62.35095.2*100
1700*
095.2
60
2*1700
373
*
12
12
1
2
2
1
11
11
===
=
=
==
=
π
2T = torque en la catalina del motor
( ) ( ) Wseg
radrpmNmP
NTPP
PP
P
g
SgPERDIDAS
PERDIDASO
O
898.39460
2*1800*095.2
*
=
=
==+
=
π
η
[3.3]
00
00 6.48100*
898.394373
373 =+
=WW
Wη
( ) ( ) 00
00 07.69100*
5.4*120
373
**
===
=
AV
W
VI
Pfp
fpIVP
3.1.2.1.1 DIAGRAMA DE FLUJO DEL MÓDULO
El diagrama de flujo muestra las diferentes rutinas y subrutinas que conforman el
programa que permite dar las señales y comandos de operación al sistema, aquí
se indicarán los pasos a seguir para dar una orden al cobertor ya sea que trabaje
en modo solar, manual o remoto indistintamente, a continuación se da una breve
explicación de cada una de las subrutinas a seguir:
66
• INICIO
Representa el inicio de la programación, aquí se realiza la configuración del LCD
para cuatro bits, se configura el conversor A/D (análogo, digital), con diez bits de
resolución, se configuran los puertos del PIC como entradas o salidas, y se
nombra a cada uno de los pines de PIC según las diferentes variables que se
utilizan dentro de la programación.
67
CONFIGURACIÓN DEL LCD
CONFIGURACIÓN DEL CONVERSOR
A/D
DEFINICIÓN DE VARIABLES
INICIO
S_TEMP VAR PORTA.0S_SOLAR VAR PORTA.1INT_EXTER VAR PORTB.0S_MOVIMI1 VAR PORTC.0S_MOVIMI2 VAR PORTC.1LED_GUARDIA VAR PORTC.3MANUAL VAR PORTD.0PARO VAR PORTD.1RELE_1 VAR PORTD.2RELE_2 VAR PORTD.3
C_REMOTOIN VAR PORTD.6C_REMOTOOUT VAR PORTD.7F_CARRERA1 VAR PORTE.0F_CARRERA2 VAR PORTE.1
BAND_CREMO1BAND_CREMO2BAND_INICIOBAND_MANU
BAND_BLOQUEOBAND_EMERBAND_EMER1BAND_EMER2BAND_EMER3BAND_LEDSTBAND_MANU1BAND_LLUVIA
CUENTA_SOLAARINCUENTA_SOLAROUTCUENTA_MEMORIAAYUDA_CUIDADORAYUDA_APERTURAAYUDA_CIERREAYUDA_REMOTOAYUDA_REMOTOCRAYUDA_SOLARABAYUDA_SOLARCRAYUDA_MEMORIACUENTA_CUIDADORBLOQUEO_MANUALBLOQUEO_SOLARBLOQUEO_REMOTO
datodato1daldrdatoldr1dpromdpromldrmuestravirtualresultadotempEtempDcuentaACTILIN2
1
68
Figura 30. Diagrama de flujo declaración de variables
• MEMORIA:
Esta subrutina se utiliza para cuando existe un corte de energía evitar que el
sistema colapse y no sepa por donde empezar y esto cree inconvenientes al
usuario. Aquí la variable AYUDA _MEMORIA=0 se da cuando a existido un
reseteo, en ese momento se leen los espacios de memoria de la EPROM 1,4,5,
mientras que la variable BAND_MEMORIA se usa para saber en que modo
estuvo trabajando el sistema ates del corte de energía ya sea en modo manual,
solar o remoto en posición abrir o cerrar.
69
AYUDA_MEMORIA=0
READ1, BAND_MEMORIAREAD4,
MEMORIA_REMOTOREAD5,
MEMORIA_REMOTOCR
BAND_MEMORIA=1
BLOQUEO_MANUAL=1
APAGA RELE_2
PAUSA 200ms
F_CARRERA1=1
ENCIENDE RELE_1HIGH LED_MANUAL
BAND_LED=1
AYUDA_MEMORIA=7
BAND_MEMORIA=2
APAGA RELE_1
PAUSA 200ms
HIGH LED_MANUAL
AYUDA_MEMORIA=7
P.P
P.P
BAND_MEMORIA=3
APAGA RELE_2
PAUSA 200ms
F_CARRERA1=1
HIGH RELE_1=1HIGH LED_SOLAR
CUENTA_SOLARIN=1
BAND_LEDS=1
BLOQUEO_SOLAR=3
AYUDA_SOLARAB=6
AYUDA_SOLARCR=0
AYUDA_MEMORIA=7
1
1
BAND_MEMORIA=4
LOW RELE_1
PAUSA 200ms
HIGH RELE_2
CUENTA_SOLAROUT=1
AYUDA_SOLARCR=6
AYUDA_SOLARAB=0
AYUDA_MEMORIA=7
BAND_MEMORIA=6MEMORIA_REMOTO=2
PAUSA 100ms
BLOQUEO_REMOTO=1
LOW RELE_2
PAUSA 200ms
HIGH LED_REMOTO
BAND_LEDS=1
F_CARRERA1=1
HIGH RELE_1=1MEMORIA_REMOTO=0
AYUDA_REMOTO=7
AYUDA_MEMORIA=7
1
70
Figura 31. Diagrama de flujo subrutina para memorización en
caso de corte de energía.
• PARO_EMER:
Con esta subrutina se hace un chequeo y se verifica si el cobertor se esta
abriendo o cerrando respectivamente, para esto se utiliza el registro
BAND_EMER, si el pulsante de paro de emergencia fue presionado mientras el
cobertor esta en funcionamiento va a la subrutina de LAZO_EMER, aquí se
visualiza en el LCD la frase PARO DE EMERGENCIA, y se realiza el siguiente
análisis:
Si el cobertor se estaba abriendo BAND_EMER=1, hace que se detenga el motor,
hasta que este pulsador deje de estar presionado, caso contrario si el cobertor se
encontraba cerrándose BAND_EMER=2 y da la orden de parar el cobertor, cuenta
unos segundos y abre nuevamente; esto sucede hasta que se llegue al fin de
71
carrera 1 y empiece otra vez el proceso de cierre y apertura del cobertor al dejar
de ser presionado el paro de emergencia.
Figura 32. Diagrama de flujo subrutina paro de emergencia.
• FIN_CARRERA1:
Esta subrutina verifica si el cobertor se terminó de abrir y da la orden de apagar el
motor, habilita la bandera BAND_MANU=1 para el modo manual, encera las
72
banderas BAND_EMER=0 y BAND_LES=0, por seguridad y si cumple que
C_REMOTO=0,C_REMOTOOUT=1,BLOQUEO_SOLAR=1yBLOQUEO_MANUAL
=0 encera las variables AYUDA_APERTURA y AYUDA_REMOTO, estas
variables funcionan cuando hubo una mala manipulación del control remoto, y si
esto no se cumple entonces retorna al programa principal.
Figura 33. Diagrama de flujo subrutina fin de carrera 1
• FIN_CARRERA2:
Esta subrutina verifica si se ha cerrado completamente el cobertor revisando el
registro F-CARRERA2=0, da la orden de apagar el motor y de encerar las
banderas de los otros modos de funcionamiento del cobertor, con esto el sistema
queda en condiciones iníciales de funcionamiento y se puede volver a comandar
el cobertor en cualquiera de los tres modos de operación además se añade una
subrutina que evita que se quede memorizado el control remoto.
73
Figura 34. Diagrama de flujo subrutina fin de carrera 2
• TOMA_ADC:
Por medio del conversor A/D interno del PIC y a través de los pines del pórtico A,
RA0 Y RA1 se toma el dato del conversor, a 10 bits, estos datos tanto de
74
temperatura, como de radiación solar son almacenados en la memoria volátil del
PIC, se los procesa y son mostrados en un LCD, cabe acotar que el resultado
que se indica es un cálculo promedio de 100 muestras tomadas.
Figura 35. Diagrama de flujo subrutina toma del conversor A/D
• LCD:
Esta subrutina toma el valor digital del sensor de temperatura previamente
guardado en el registro dato, este valor es dividido para dos y tratado
adecuadamente, luego se realiza una división en 16 bits con lo cual se obtiene la
parte entera y decimal de la temperatura y este valor es mostrado en la pantalla
de cristal líquido LCD.
LCD:
TRATAMIENTO DEL DATO
dprom=dato/2dprom=datoldr/100virtual=25+dpromresultado=virtual/100Tempe=virtual/100Tempd=virtual/100
INDICA EN LCD“TEMPERATURA””RADIACIÓN SOLAR”
Figura 36. Diagrama de flujo muestra en el LCD
• HAY_REMOTO1:
Esta subrutina indica que fue presionado el pulsador de apertura del cobertor
cuyo dato es almacenado en el registro BAND_CREMO1=1 y además se corrige
si hubo memorización del control remoto.
75
Figura 37. Diagrama de flujo subrutina de HAY_REMOTO 1
• HAY_REMOTO2:
Con esta subrutina se indica que se presionó el pulsante de cierre del cobertor
cuyo dato es almacenado en el registro BAND_CREMO2=1 y se asegura que el
control remoto no quede memorizado.
Figura 38. Diagrama de flujo subrutina de HAY_REMOTO 2
• MODO_ REMOTO1:
Con esta subrutina se realiza la apertura del cobertor en modo remoto, para lo
cual debe cumplir las siguientes condiciones:
Que haya sido pulsado el botón de apertura del control remoto, que el control
remoto sea energizado por primera vez, que los fines de carrera se encuentren en
su posición de trabajo inicial (F2 cerrado y F1 abierto)y que las variables de ayuda
se encuentren en cero; entonces si cumple estas condiciones apaga el relé de
cierre del cobertor por seguridad, enciende el led indicador del modo remoto, se
energiza al motor para que gire en sentido de apertura del cobertor, se memorizan
los modos de accionamiento del control remoto y si una de estas condiciones no
se cumple entonces regresa al programa principal.
76
M_REMOTO1:
BAND_CREMO1=1F_CARRERA2=0F_CARRERA1=0
AYUDA_CUIDADOR=0AYUDA_CIERRE=0
AYUDA_REMOTOCR=0P.P
SINO
PAUSE 100ms
BLOQUEO_REMOTO1
APAGUE RELE_2
PAUSE 200ms
BAND_LEDS=1
ENCIENDE RELE_1
ENCIENDE LED_REMOTO
P.P
AYUDA_REMTO=7
MEMORIA_REMOTO=2
BAND_MEMORIA=6
WRITE 4, MEMORIA_REMOTO
Figura 39. Diagrama de flujo subrutina de MODO_REMOTO 1
• MODO_REMOTO2:
Esta subrutina realiza el cierre del cobertor en modo remoto, si anteriormente
cumplió las condiciones: se debe haber presionado el pulsante de cierre del
cobertor y haber sido energizado el control por primera vez, no debe haber estado
funcionando el bloqueo manual, F2 debe estar abierto y F1 cerrado, una vez que
se cumplió esto se da una pausa de 100ms, se apaga el RELE_1 por seguridad y
se enciende el RELE_2 ,se memoriza el accionamiento del control remoto y se
regresa al programa principal.
77
M_REMOTO2:
BAND_CREMO2=1F_CARRERA2=1F_CARRERA1=0
AYUDA_CUIDADOR=0AYUDA_APERTURA=0AYUDA_REMOTO=0P.P
SINO
PAUSE 100ms
APAGA RELE_1
PAUSE 200ms
ENCIENDE RELE_1
P.P
AYUDA_REMOTOCR=9
BAND_MEMORIA=7
WRITE1,BAND_MEMORIA
MEMORIA_REMOTOCR=2
WRITE5,MEMORIA_REMOTOCR
Figura 40. Diagrama de flujo subrutina de MODO_REMOTO 2
• M_MANUAL:
Con esta subrutina se da la orden de apertura del cobertor previo a que se
cumplan las siguientes condiciones: que sea la primera vez que se presione el
pulsante de manual, que anteriormente no haya funcionado ni en modo solar ni en
modo remoto y que F2 este cerrado y F1 abierto y solo luego de que el pulsador
deje de estar presionado pone el registro BLOQUEO_MANUAL=2 para que los
otros dos modos se bloqueen, se apaga el RELE_2 por seguridad y activa el
RELE_1 y da la orden de apertura del cobertor y se prende un led indicador que
visualiza que se está trabajando en modo manual; cuando se haya presionado por
segunda vez el pulsador de modo manual, se hayan bloqueado los otros dos
modos de trabajo y se haya abierto completamente el cobertor, se apaga el
RELE_1 por seguridad y se enciende el RELE_2, cerrando el cobertor.
78
Figura 41. Diagrama de flujo subrutina de MODO_MANUAL
• MODO_SOLAR:
Esta subrutina se utiliza como un contador de tiempo en segundos que indica si
existe presencia o ausencia de sol respectivamente; cuando la medición del LDR
es mayor que un valor predeterminado y anteriormente no ha funcionado el modo
remoto ni manual se va incrementando en uno el valor del contador al existir
presencia de sol y se guarda en el registro CUENTA_SOLARIN, de igual manera
al existir ausencia de sol se va incrementando otro contador y este valor se
guarda en el registro CUENTA-SOLAROUT.
79
M_SOLAR:
dpromldr >970BLOQUEO_REMOTO=0BLOQUEO_MANUAL=0AYUDA_SOLARAB=0F_CARRERA1=1F_CARRERA2=0
PAUSA 200ms
CUENTA_SOLARIN=CUENTA_SOLARIN+1
CUENTA_SOLAROUT=0
PAUSA DE 200 ms
dpromldr < 965BLOQUEO_REMOTO=0BLOQUEO_MANUAL=0AYUDA_SOLARCR=0F_CARRERA1=0F_CARRERA2=0
CUENTA_SOLAROUT=CUENTA_SOLAROUT+1
CUENTA_SOLARIN=0
CUENTA_SOLARIN=0
CUENTA_SOLAROUT=0
SINO
SINO
P.P
P.P
P.P
Figura 42. Diagrama de flujo subrutina de MODO_SOLAR
• MODO_SOLAR_AB:
Para que esta subrutina se ejecute debe cumplir las siguientes condiciones: que
el contador de presencia de sol CUENTA_SOLARIN llegue a un valor
predeterminado y el contador de ausencia de sol CUENTA_SOLAROUT=0, que
anteriormente no haya funcionado ni en modo solar ni remoto y que el fin de
carrera 2 F_CARRERA2=0, una vez cumplidas las condiciones se da la orden de
apagar el RELE_2 por seguridad y se encienda el RELE_1 con lo que se empieza
a abrir el cobertor, se enciende el led indicador de modo de trabajo y se bloquean
los otros dos modos de operación.
Cuando una de las condiciones descritas anteriormente no se cumple se ingresa
a un nuevo lazo, aquí el registro CUENTA_ SOLAROUT llega a un valor
predeterminado en la programación y cuando existe ausencia de sol el contador
CUENTA_SOLARIN=0 y no ha trabajado en ninguno de los otros dos modos, se
da la orden de apagar el RELE_1 por seguridad, y enciende el RELE_2, dando la
orden de cerrar el cobertor.
80
M_SOLAR_AB:
CUENTA_SOLARIN=25CUENTA_SOLAROUT=0BLOQUEO_REMOTO=0BLOQUEO_MANUAL=0F_CARRERA2=0
APAGUE RELE_2
PAUSA DE 2 00ms
ENCIENDE RELE_1
ENCIENDE LED_SOLAR
CUENTA_SOLAROUT=25CUENTA_SOLARIN=0BLOQUEO_REMOTO=0BLOQUEO_MANUAL=0F_CARRERA1=0
APAGUE RELE_1
PAUSE DE 200 ms
ENCIENDE RELE_2
P.P
SINO
SINO
BLOQUEO_SOLAR=3
P.P
CUENTA_SOLARIN=1
BAND_LEDS=1
AYUDA_SOLARAB=6
AYUDA_SOLARCR=0
BAND_MEMORIA=3
WRITE1,BAND_MEMORIAP.P
CUENTA_SOLAROUT=1
AYUDA_SOLARCR=6
AYUDA_SOLARAB=0
BAND_MEMORIA=4
WRITE1,BAND_MEMORIA
Figura 43. Diagrama de flujo subrutina de MODO_SOLAR_AB
• BLOQUEOS:
Con esta subrutina se regresa al módulo a las condiciones iníciales de
funcionamiento, para lo cual debe cumplir: F_CARRERA1=1, F_CARRERA2=0 y
BAND_BLOQUEO=1, con lo que se procede a encerar todas los modos de
operación y banderas respectivamente.
81
Figura 44. Diagrama de flujo subrutina de BLOQUEOS
• PULSOS_CUIDADOR:
Esta subrutina ayuda al operador en caso de que el cobertor este funcionando en
modo remoto, a cerrarlo de manera manual para lo cual se utiliza un contador que
me indica cuantas veces se presionó el pulsador manual.
PULSOS_CUIDADOR:
BLOQUEO_REMOTO=1F_CARRERA1=0MANUAL=0P.P
SI
NO
ABRE 5
MANUAL=0
ÄYUDA_CUIDADOR=3
SI NO
ENCIENDE RELE_2
P.P
Figura 45. Diagrama de flujo subrutina de PULSOS_CUIDADOR
82
• AYUDA_MREMOTO:
Esta subrutina ayuda al operador en caso de que el control remoto se quede
memorizado.
CIERRA_CUIDADOR:
C_REMOTOIN=0C_REMOTOOUT=1F_CARRERA1=1F_CARRERA2=1
SINO
END
AYUDA_APERTURA=4
P.P
P.P
C_REMOTOIN=1C_REMOTOOUT=0F_CARRERA1=1F_CARRERA2=1
AYUDA_CIERRE=5
P.P
Figura 46. Diagrama de flujo subrutina de AYUDA_MREMOTO
3.1.2.1.2 DIAGRAMA DE LOS SENSORES IMPLEMENTADOS
A continuación se indican los diferentes diagramas de los circuitos implementados
para el desarrollo de la parte eléctrica del proyecto de titulación:
FUENTE DE VOLTAJE
VI3 VO 2
AD
J1 R1
330 ohmios
R21.5 K ohmios
C14700uF
C2
100uF
C3
0.1 uF
J1
PIN
J2
PIN
110 Vac 12 Vdc
LM 317T 7805
VI1 VO 3
GN
D2
Figura 47. Fuente de alimentación a 5 Vdc
83
SENSOR DE TEMPERATURA
Figura 48. Sensor de temperatura
SENSOR RESISATIVO LDR
Figura 49. Sensor resistivo LDR
3
21
411
3
21
411
R3
C4
GN
D3
+VS
1
VOUT 2
VCC= 5 Vdc
RA0
3.9kohmios
LM 35A
LM 324LM 324
5 Kohmios
22 uF
3
21
411
U2:B
LM324
R2
R31.1 kohmios
LDR
DZV z = 2.7V
R11.1 kohmios
Vcc
PIC (RA1)
84
CONTROL REMOTO
MÓDULO DE RADIO FECUENCIA RECEPTOR
Figura 50. Módulo receptor de radio frecuencia
MÓDULO DE RADIO FRECUENCIA TRANSMISOR
Figura 51. Módulo transmisor de radio frecuencia
V+
3V
-2
10 10
9 11
8 12
7 13
6 14
5 15
4 16
3 17
2 18
1 1
SIG5
ADJ8
RHI6
RLO4
VRO7
MODE9
U1
HT12D
J1
PIN
J2
PIN
+
-
1234
J3
J4PIN
R133k
R2
330R
R3
330R
J5
PINJ6
PIN
J7
PIN
J1
PIN
batery
J2
PIN
+
-
V+
3V
-2
10 10
9 11
8 12
7 13
6 14
5 15
4 16
3 17
2 18
1 1
SIG5
ADJ8
RHI6
RLO4
VRO7
MODE9
U1
HT12E
1234
J3
REMOTO
J4
PIN
J5PIN
J8PIN
J9PIN
J12PIN
J13PIN
R1
75K
J6
PIN
J7
PINJ10
PIN
J11
PIN
85
PLA
CA
CO
MP
LET
A D
EL M
ÓD
ULO
DE
L CO
BE
RT
OR
DE
PIS
CIN
A O
SE
CA
DO
DE
GR
AN
O
Figura 52. P
laca completa del cobertor de piscina o secado de grano.
CE
7R
D6
C/D
8
VS
S2
VD
D3
CO
N4
WR
5
D0
10
FS
118
FG
1
D1
11
D2
12
D3
13
D4
14
D5
15
D6
16
D7
17
RS
T9
LCD1PG12864F
RA0/AN02
RA1/AN13
RA2/AN2/VREF-/CVREF4
RA4/T0CKI/C1OUT6
RA5/AN4/SS/C2OUT7
RE0/AN5/RD8
RE1/AN6/WR9
RE2/AN7/CS10
OSC1/CLKIN13
OSC2/CLKOUT14
RC1/T1OSI/CCP216
RC2/CCP1 17
RC3/SCK/SCL 18
RD0/PSP019
RD1/PSP1 20
RB7/PGD 40RB6/PGC
39RB5 38RB4 37
RB3/PGM36
RB2 35RB1
34RB0/INT 33
RD7/PSP730
RD6/PSP6 29RD5/PSP5 28RD4/PSP4
27RD3/PSP3 22RD2/PSP2
21
RC7/RX/DT 26RC6/TX/CK
25RC5/SDO 24
RC4/SDI/SDA23
RA3/AN3/VREF+5
RC0/T1OSO/T1CKI 15
MCLR/Vpp/THV1
U1
PIC16F877A
RV2POT
C6 22p
C5
22pX1CRYSTAL
5
67
411
U2:B
LM324
R410k
R510k
12
1314
411
U2:D
LM324
10
98
411
U2:C
LM324
R33R9
RV1 POT
C422u
VI3
VO2
AD
J1
U4LM317T
BR1G2SB20
J1
PIN
J2
PIN
R1220R
R2680R
C14700u
C2
470pC3100u
FUENTE VOLTAJE
SENSOR TEMPERATURA
LDR
R610k
C722p
R710k
C822p
R810k
C922p
R910k
C1022p
J3PIN
J4PIN
J5PIN
J7PIN
J9PIN
J6PIN
J8
PIN
J10
PIN
RESETF.C.1 F.C.2
R1310k
C1122p
J11PIN
J12
PIN
R1410k
C1222p
J13PIN
J14
PIN
S.M.1 S.M.2
R1510k
C1322p
J15PIN
J16
PIN
MANUAL P.EMERG
GN
D3
+V
S1
VOUT 2
U3
LM35A
R234k7
Q42N3904
AK
D1LED-OK
R18
4k7
Q32N3904
R17
4k7
Q22N3904
RELE 1 RELE 2
R1910k
R2010k
R2110k
R2210k
RV3
POT
3
21
411
U2:A
LM324
RV4POT
VOLTAJE DE REFERENCIA
J22
PIN
J21
PIN
PIN 12
PIN 13
VI1
VO3
GN
D2
U57805
R244k7
Q52N3904
AK
D4LED-OK R25
4k7
Q62N3904
AK
D5LED-OK
J26
PIN
J25
PIN
J23
PIN
J24
PIN+-
J27
PIN
J28
PIN
J29
PIN
AK
D6LED-OK
AK
D7LED-OK
R10
390R
R11
390R
R16390R
R26390R
R27390R
R28390R
R12390R
D2BZX79C2V4
R2910k
3
26
74
15
U6
LM741
86
3.1.2.1.3 JUSTIFICACIÓN DE LOS DISEÑOS
En el diseño del cobertor de piscina o secado de granos, se parte del sistema de
control en lazo abierto debido a que es un proceso de control secuencial, en el
que no se tiene una regulación de variables, sino que se realiza una serie de
operaciones determinadas que pueden venir impuestas por eventos (presencia o
ausencia de sol, mantenimiento de la piscina, entre otros), la acción del control es
independiente de la salida, que se tiene ya que no depende de las señales de
entrada. Desde el punto de estabilidad el desarrollo del sistema es más simple,
fácil de implementar y muy económico, en el cual la salida no requiere ser medida
ni retroalimentada para compararla con la entrada, es suficiente tener una muy
buena calibración de los sensores y actuadores del proceso, con lo que se
consigue una buena exactitud. Como no se requiere un control fino de las
variables a ser medidas como la temperatura, la cantidad de iluminación, el
accionamiento de los motores, este tipo de control es el más adecuado.
El sistema mecatrónico implementado consta de 2 partes: parte eléctrica y parte
mecánica, la parte mecánico fue detallada la sección 3.1.2.
Parte Eléctrica
Se parte del diseño de la fuente de alimentación que alimenta a un PIC 16F877A,
relés, fines de carrera, un LCD, los diodos indicadores, sensor de temperatura,
LDR y un módulo de radio frecuencia.
Fuente de alimentación
Para el diseño de la fuente de alimentación, se coloca un capacitor de gran valor
a la entrada para eliminar el rizado que se produce luego de la etapa de
rectificación, a continuación se pone un regulador de voltaje LM317T, con este
regulador se obtiene el voltaje requerido para alimentar a los diferentes circuitos
empleados en el control de la placa, debido a la facilidad de regular el voltaje de
salida con la ayuda de un divisor de voltaje, el cual presenta protección contra
sobre corrientes evitando que el integrado se queme accidentalmente debido a
un corto circuito, a continuación se coloca un regulador 7805, con el cual se
87
asegura que a las salida siempre se tenga un voltaje de 5Vdc, por último se
coloca un capacitor electrolítico de 100 uF para mejorar la respuesta transitoria.
LDR
Este elemento detecta la intensidad de iluminación y presenta un cambio de
resistencia como respuesta a la variación de iluminación solar en el transcurso del
día, para el diseño se coloca la fotorresistencia en serie con un resistor de valor
fijo, formando un divisor de voltaje y alimentando al circuito con un voltaje de
2Vdc, permitiendo obtener diferentes niveles de voltaje en función de la intensidad
luminosa. Debido a la alta impedancia que se presenta a la salida del divisor, se
conecta un amplificador operacional en configuración seguidor de voltaje, de
modo que el seguidor de voltaje hace una buena etapa de aislamiento, esta
sencilla configuración ofrece una tensión de salida igual a la tensión de entrada,
no produciéndose ganancia alguna. El amplificador se emplea fundamentalmente
como adaptador de impedancias, ya que no consume corriente en su entrada
(impedancia de entrada infinita) ofreciendo señal en su salida (impedancia de
salida nula), esta señal es ingresada al conversor A/D del PIC, y de esta forma se
asegura evitar algún daño del mismo.
Para determinar de una forma adecuada la cantidad de iluminación existente
durante el día y poder realizar una analogía entre el valor digital obtenido de la
variación de la resistencia del LDR y la iluminación solar, se utilizó un luxómetro
digital, el cual proporciona el valor de la cantidad de luz en candelas captadas a
diferentes horas del día, estos valores fueron procesados y analizados obteniendo
una gráfica (iluminación vs tiempo) y (valor digital vs tiempo), con lo que se tiene
una tolerable aproximación entre las dos y se logró diferentes rangos de
iluminación, al tener claridad de 5180 a 8590 (candelas/cm2) y un valor digital de
480 a 730 bits respectivamente, en cambio en nubosidad un valor de 20 a 4780
(candelas/cm2) y digitalmente de 169 a 480 bits, con esta relación se puede
programar el módulo para que abra o cierre el cobertor según la cantidad de luz
existente durante el día, solo comparando el valor digital con un valor ingresado
por programación referente al luxómetro, a continuación se muestran las graficas
obtenidas de realizar las mediciones correspondientes.
88
Figura 53. Ilum
inación vs Tiem
po
Figura 54. V
alor Digital vs T
iempo
CA
ND
EL
AS
0
100
200
300
400
500
600
700
800
9:00
9:20
9:40
10:00
10:20
10:40
11:00
11:20
11:40
12:00
12:20
2:35
2:55
3:15
3:35
3:55
4:15
4:35
4:55
5:15
5:35
5:55
6:15
TIE
MP
O (H
)
VA
LO
R D
IGIT
AL
0
100
200
300
400
500
600
700
800
9:00
9:20
9:40
10:00
10:20
10:40
11:00
11:20
11:40
12:00
12:20
2:35
2:55
3:15
3:35
3:55
4:15
4:35
4:55
5:15
5:35
5:55
6:15
TIE
MP
O (H
)
89
Visualización de los datos
Para visualizar valores se utiliza un LCD (display de cristal líquido) de 2x16
caracteres, que indican la variación de la temperatura del ambiente y el valor
digital de la cantidad de iluminación en el transcurso del día, permitiendo la
comunicación entre los componentes electrónicos y el ser humano, para la
aplicación se está utilizando una conexión hacia el PIC con un bus multiplexado
de 4 bits, esta es una opción muy útil para ahorrar bits en el sistema de control, en
vez de utilizar 10 bits en total, se utilizan 6. De esta forma se ahorran bits pero
se gana en complejidad del controlador, que tiene que multiplexar y demultiplexar
los datos.
Indicadores de modo de trabajo
Para que el usuario pueda de una manera fácil y rápida, visualizar en cual de los
modos se encuentra trabajando el sistema, se han ubicado leds indicadores para:
modo manual se tiene un led rojo, modo solar un led amarillo, y para el modo
remoto un led azul. Para reducir el consumo de corriente del puerto del PIC
debido a que se esta utilizando la mayoría de pines, se optó por encender los leds
con transistores, así ese consumo disminuye. Se debe considerar que las
características de los leds varían dependiendo del color que tienen y de la
emisión que realizan, para lo cual se tiene la tabla 3.
Tabla 3. Características de los leds
Color
Luminosidad
Consumo
Longitud de
onda
Diámetro
Rojo 1.25 mcd 10mA 60 nm 3 y 5 mm
Verde 8 mcd 10Ma 3 y 5 mm
Amarillo 8 mcd 10Ma 3 y 5 mm
Azul 1 mcd 470 5 mm
90
Figura 55. Activación del diodo con transistor 2N3904
Diseño:
CI = corriente de consumo del led= 10mA
Resistencia limitadora de corriente:
Ω=−=−
= 34010
)6.15(
mAI
VVR
DIODO
DIODOCCl [4]
Entonces se tiene que lR =330 Ω
β≈= 60FEH Valor sacado del datasheet
Ω===
===
KmA
V
I
VR
mAmAI
I
b
bb
cb
12.30166.0
5
166.060
10
β
Sensor de Temperatura (LM35)
La señal análoga proporcionada por la salida del sensor de temperatura previa al
ingreso del conversor A/D del PIC (PORTA.0), es amplificada mediante el
operacional LM324, con lo que se consiguió aumentar la longitud de cable
mejorando la medición del sensor.
El problema que se tiene con el LM 35, es que este proporciona 1 volt a los 100
grados, que es la quinta parte de lo que el A/D puede medir (5Volts),por ende la
lectura esta desaprovechada con ese quinto de medición, al bajar la referencia de
tensión del A/D que va a medir la temperatura llevándola a 2,5 voltios, se tendrá
mayor precisión: para ello se define el registro adcon1, que utilizará referencia
RB
4.7Kohmios
Q62N3904
DIODOLED-OK
PIC
R14k7
VCC=5Vdc
91
externa y ahí le introduce 2,5 voltios bien estabilizados por la pata de Vref
externa. El A/D tendrá un rango de medición de 0 a 2,5 Vdc.
Para el diseño del sensor se decidió utilizar una conversión del A/D a 10 bits y un
voltaje de referencia de 2.5Vdc por lo antes mencionado. Para la visualización de
la temperatura en el LCD se procedió a calcular la resolución del A/D:
n=10 bits donde n es el número de bits de la conversión
( )( ) 5.2
0
=+
=−
ref
ref
V
V
D= Valor Digital
Cálculo del valor digital de la señal análoga
( ) ( )
IN
n
INn
refref
refIN
n
VD
VD
VV
VVD
*5.2
12
05.2
0
12
12
−=
−−
=−
−−+−
=−
[5]
Resolución = 1bit ≈ 2.44mV
Con esta resolución en el LCD, se obtuvo una lectura de temperatura con una
precisión de 0.25º C.
Cálculo del voltaje de referencia para el conversor A/D
Ω=−Ω=−
=
=++
=
==
KK
V
VVRR
VRRRV
VRR
RV
VV
VV
ref
refCC
CCref
CCref
DCref
DCCC
2.25.2
)5.25(*2.2)(
)(
*
5.2
5
12
121
21
1 [5.1]
Se coloca un potenciómetro de 5K Ω
mVD
V
VD
IN
IN
44.21023
*5.2
*5.2
1023
==
=
92
2R =2.2KΩ
Módulo de Radio Frecuencia
El módulo de radio frecuencia utiliza un módulo transmisor RF 434-Tx, un módulo
receptor RF 434-Rx, un codificador HT12E, y un decodificador HT12D
respectivamente, este módulo fue seleccionado luego de hacer un análisis
exhaustivo y pruebas de diferentes diseños de controles remotos, por ejemplo
módulos infrarrojos, aquí no se obtuvieron buenos resultados ya que el alcance
era muy corto siendo una limitación para la aplicación que se requiere, entonces
se accedió al módulo de radio frecuencia y gracias a las grandes ventajas que
este presenta como: tamaño, costo, distancia de trabajo grande, facilidad de
operación y sobre todo en estos circuitos se asigna un código para transmisión de
datos, el cual debe ser el mismo que el receptor para que el sistema pueda
funcionar, se hace operar al transmisor a 2 bits de datos, para el sistema, aunque
este funciona a 4 bits normalmente, estos datos son captados por el receptor, e
ingresados al PIC para dar la orden de apertura o cierre del cobertor según sea la
necesidad al trabajar en modo remoto.
Además con el uso del codificador y decodificador respectivamente y estos a su
vez al trabajar con 8 bits de direccionamiento se tiene 256 probabilidades de
trabajo, se debe tener mucho cuidado ya que para que el módulo funcione
adecuadamente el codificador y decodificador deben tener el mismo
direccionamiento para poder enviar y transmitir datos respectivamente, con lo que
se evita que el control remoto o la señal sea mezclada o alterada por algún otro
control con una frecuencia de operación parecida a la del sistema y así se tenga
problemas de ruido, y distorsión de la señal.
Tanto el transmisor como el receptor utilizan una sola resistencia como oscilador
ahorrando espacio y tamaño al momento de implementarlos, para la transmisión
del datos se debe enviar de forma simultanea los 2 bits de datos y el bit de inicio
de transmisión de no cumplir esto no se puede transmitir, para lo cual se adecuó
un arreglo en el hardware del módulo de transmisión, y se soluciono este
inconveniente.
93
Parte mecánica del sistema
El prototipo implementado en la parte mecánica corresponde al utilizado como
cobertor de piscina, para lo cual se valió de cuerdas que simulan el agua de la
piscina, evitando que el cobertor se arrastre por el piso, debido al peso que éste
presenta y para que el desplazamiento sea eficiente y óptimo. Para cuando sea
utilizado como secador de granos se deberían realizar algunas modificaciones en
la parte mecánica aquí se podría colocar poleas para que el cobertor sea tendido
sin necesidad de colocar las cuerdas antes mencionadas que evitarían un secado
eficiente del producto, de igual manera todo el sistema implementado no varía en
ninguna de las dos aplicaciones para las cuales se planteó el desarrollo de este
proyecto de titulación ya que el manejo de motores, contactores y resto de la
parte mecánica y módulo eléctrico se mantendrían igual.
Luego de realizar la implementación del sistema mecánico con la ayuda de un
dinamómetro (romanilla) marca POCKET con una presión de 1 kilo de fuerza, y
con un fondo de escala de 25 kilos, se realizó mediciones del torque necesario
para el desplazamiento del cobertor obteniendo los siguientes valores mostrados
en la tabla 2, como el desplazamiento se lo mide en el diámetro del tubo de 3”
sacamos el diámetro del mismo, con el que se procedió a calcular el torque.
El tubo tiene un diámetro de 7,6 cm.
Tabla 4. Valores del torque en Nm
Metros (m) Kgf Newton Torque(Nm)
1,19 2 19,6 4,66
2,38 3,25 31,85 7,58
3,57 5 49 11,66
4,76 7,5 73,5 17,49
5,95 9 88,2 20,99
7,14 10,5 102,9 24,49
8,33 11 107,8 25,65
10 12 117,6 27,98
94
De la tabla 4 se puede concluir que para obtener un desplazamiento total de 10m
que es el tamaño total del cobertor se requiere un torque de 27,98Nm, que al
comparar con el valor de operación del motor obtenido anteriormente en el
subcapítulo (3.1.2.1) se obtuvo un T= 35,62 Nm, se puede concluir que el motor
proporciona el torque necesario para realizar el movimiento del cobertor sin mayor
esfuerzo, por lo tanto los motores se encuentran perfectamente dimensionados.
Justificación del lazo de control
Para el módulo implementado no se requiere tener una compensación entre la
salida (motores) con las variables de entrada (iluminación, temperatura, controles
de modos de trabajo).
Para cada señal hay un modo de trabajo (manual, solar, remoto) y los actuadores
cumplen la función de abrir o cerrar el cobertor propiamente dicho, como este
sistema esta encaminado a ser instalado para uso residencial y agrícola se tiene
un control discreto por lo tanto no se requiere un control por realimentación, al
tener una buena calibración de los sensores y demás componentes del módulo,
consiguiendo una buena exactitud.
El uso de este tipo de control es ideal para procesos con control secuencial en el
que no hay una regulación de variables, sino que se realiza una serie de
operaciones determinadas que pueden venir impuestas por eventos (sombra,
lluvia, disminución de temperatura), entre otros.
Desde el punto de vista de estabilidad, el módulo es fácil de desarrollar,
aconsejable para sistemas en los que se conoce con anticipación las entradas y
en los cuales no se presentan perturbaciones.
CAPITULO 4
4. PRESENTACIÓN DEL EQUIPO
A continuación se presentan algunas fotografías del equipo terminado del sistema
mecatrónico para cobertor de piscina o secado de grano, tanto en la parte
mecánica y eléctrica respectivamente:
95
Fotografía 1. Volante de ayuda a desplazamiento del cobertor
en modo manual
Fotografía 2. Cobertor en posición abierta
Fotografía 3. Cobertor en proceso de cierre
96
Fotografía 4. Cobertor completamente cerrado
Fotografía 5. Placa electrónica del sistema mecatrónico
Fotografía 6. Vista frontal de tarjeta de control
97
Fotografía 7. Módulo de radio frecuencia, control remoto
Fotografía 8. Conexión de contactores para protección del circuito de fuerza,
Accionado de motores.
4.1 DESCRIPCIÓN DEL PROGRAMA DEL PIC.
Para programar el PIC se necesitó definir, la forma en la que se lee los datos de
las entradas, como procesar las salidas y como manejar los convertidores A/D.
La implementación del programa para el PIC se desarrolló, con la ayuda del
software, anteriormente descrito MICROCODE PIC BASIC PRO, debido a las
ventajas y facilidades que éste presenta, se utiliza una señal de reloj externo de
20Mhz, con lo que se consigue aumentar la rapidez de procesamiento de datos
del programa. A continuación se hace una breve descripción:
98
La primera parte es la definición de las diferentes librerías a ser utilizadas en la
programación, etiquetar a los distintos pines del PIC, con nombres representativos
que facilitan su utilización dentro de la programación, definir las diferentes
variables, configurar los pines como entradas o salidas respectivamente.
Se realiza la presentación inicial del sistema en el LCD, la cual es visualizada solo
al momento de encender el equipo por primera vez, o cada vez que se realice un
reseteo del mismo; luego se especifican las subrutinas a utilizarse dentro del
programa principal, las cuales son la base del funcionamiento mecánico del
cobertor, ya que constantemente se hace un barrido de cada una. Una vez que
se atiende un llamado, de cualquiera de los tres modos de trabajo, en sus
respectivas subrutinas, se ejecuta la programación y da la orden de abrir o cerrar
el cobertor respectivamente y de bloquear los modos de trabajo, según la
necesidad del que se este ejecutando en ese momento.
Para que el programa trabaje de forma adecuada se debe cumplir que el cobertor
debe estar cerrado antes de ejecutarse cualquier orden de apertura del mismo,
independientemente del modo al que va a trabajar.
En el anexo dos, se encuentra el programa completo implementado en el PIC
para el sistema mecatrónico de cobertor de piscina o secado de grano.
4.2 APLICACIONES PRÁCTICAS DEL EQUIPO
Existen varias aplicaciones en las que a futuro se podría implementar el sistema
mecatrónico, entre las cuales se mencionarán algunas de ellas:
• En invernaderos, donde es necesario tener un control de temperatura del
ambiente, aquí el operador daría la orden de cerrar o abrir el cobertor
respectivamente según la necesidad del usuario, permitiendo el acceso de
los rayos solares, hacia las plantas; evitando así, que el operador tenga
que sacarlas y volverlas a su lugar, haciendo más eficiente la producción.
• En terrazas de edificios multifamiliares para el secado de ropa, aquí el
sistema proporciona seguridad al usuario, debido a que cuando este se
99
encuentre ausente, el módulo actuará en modo solar precautelando que el
cobertor se cerrara al momento de detectar nubosidad o lluvia, evitando así
que la ropa se moje.
• En canchas deportivas, donde el césped es natural y necesita de radiación
solar, para mantenerse en óptimas condiciones. El mantenimiento natural
del césped, además de la protección contra lluvia, puede garantizarse con
una aplicación de este sistema en escalas adecuadas.
CAPITULO 5
5. PRUEBAS Y RESULTADOS
Para darle mayor versatilidad y facilitar el diseño e implementación del sistema
mecatrónico, se dividió el módulo en dos partes:
• Parte eléctrica
• Parte mecánica
La parte eléctrica.- es un sistema autónomo que recepta las señales de los tres
modos de trabajo (solar, manual y remoto) y que diferencia cual de ellos debe
funcionar al momento de dar la orden de operación a través de un software de
programación.
La parte mecánica.- es en si la construcción del módulo mecánico que sirve de
apoyo para el sistema eléctrico y en conjunto forman el sistema mecatrónico para
cobertor de piscina o secado de grano.
El proceso de diseño electrónico inició con la búsqueda de un sensor de
temperatura que se apegará a los requerimientos del sistema. Originalmente se
investigaron diferentes circuitos. Entre éstos se pueden mencionar las
termocuplas, termistores, RTDs, sensores semiconductores y sensores digitales
de temperatura entre otros.
100
Finalmente se implemento el sensor de temperatura el cual trabaja con un circuito
integrado LM35, que mide valores de temperatura desde -20 grados a 150 grados
centígrados, la señal análoga proporcionada por la salida del sensor de
temperatura previa al ingreso del conversor A/D del PIC, es amplificada mediante
el operacional LM324, con lo que se consiguió aumentar la longitud de cable
mejorando la medición del sensor. Se realizaron algunas pruebas del sensor en
campo abierto y en diferentes días a diferentes horas, con lo que se trató de
encontrar la repetitividad del sistema.
Estas pruebas se empezaron de la siguiente manera:
Como primer paso se cambio el potenciómetro de calibración por uno de
precisión, entonces se comenzaron a tomar mediciones de la temperatura primero
calibrando este valor se obtuvo errores de mas del 1% pero para temperaturas
bajas la variación no era tan notoria, mientras que para valores mayores de 28
grados se tenía un error de 0.5 grados, entonces se volvió a calibrar en la tarde
con lo que para valores mayores se corrigieron los errores, pero para los bajos
apareció el error de 0,5 entonces al siguiente día se calibró nuevamente.
Finalmente se siguieron realizando las pruebas correspondientes, hasta tener una
calibración en el cual existía un error de 0.3 en temperaturas bajas y un error de
0.4 para temperaturas altas. Con lo que se puede observar en las graficas que
existe una repetitividad en los valores obtenidos en diferentes días.
Tabla 5. Cálculo de la temperatura día uno.
HORA TEMP(ºC) VOLTAJE
(mV) ERROR
% 11:30 37,50 37,50 0,0 11:35 36,25 36,50 0,7 11:40 43,50 43,60 0,2 11:45 27,75 28,00 0,9 11:50 26,25 26,30 0,2 11:55 28,50 28,60 0,4 12:00 24,25 24,40 0,6 12:05 32,25 32,30 0,2 12:10 38,25 37,80 -1,2 12:15 38,00 37,90 -0,3 12:20 29,50 29,50 0,0 12:25 27,00 27,20 0,7 12:30 25,75 25,90 0,6 13:50 22,75 22,70 -0,2 13:55 23,25 23,20 -0,2
101
14:00 23,00 22,80 -0,9 14:05 23,00 22,90 -0,4 14:10 24,00 23,90 -0,4 14:15 24,75 24,50 -1,0 14:20 25,00 24,80 -0,8 14:25 25,00 24,70 -1,2 14:30 24,50 24,40 -0,4 14:35 23,75 23,70 -0,2 14:40 23,00 22,90 -0,4 14:45 22,00 22,00 0,0 14:50 21,75 21,50 -1,1 14:55 20,75 20,60 -0,7 15:00 21,00 20,80 -1,0 15:05 20,00 20,30 1,5 15:10 20,25 20,20 -0,2 15:15 20,25 20,40 0,7 15:20 21,50 21,50 0,0 15:25 21,25 21,00 -1,2 15:30 21,25 21,30 0,2 15:35 21,00 20,80 -1,0 15:40 19,50 19,50 0,0
Figura 56. Curva de variación de la temperatura vs tiempo
día uno.
102
Tabla 6. Cálculo de la temperatura día dos.
HORA TEMP(ºC) VOLTAJE
(mV) ERROR
% 8:00 25,00 25,10 0,4 8:05 27,75 27,80 0,2 8:10 29,50 29,40 -0,3 8:15 30,00 29,90 -0,3 8:20 33,50 33,30 -0,6 8:25 34,75 34,40 -1,0 8:30 32,00 31,80 -0,6 8:35 31,50 31,30 -0,6 8:40 33,25 32,90 -1,1 8:45 35,00 34,60 -1,1 8:50 36,75 36,30 -1,2 8:55 36,25 35,90 -1,0 9:00 35,50 35,30 -0,6 9:05 38,75 38,20 -1,4 9:10 38,75 38,30 -1,2 9:15 39,50 39,10 -1,0 9:20 33,00 32,70 -0,9 9:25 37,25 36,60 -1,7 9:30 34,25 34,30 0,1 9:35 31,25 31,40 0,5 9:40 35,25 35,20 -0,1 9:45 28,75 28,70 -0,2 9:50 37,00 36,90 -0,3 9:55 37,00 36,90 -0,3
10:00 39,00 38,70 -0,8 10:05 35,00 35,00 0,0 10:10 33,00 32,80 -0,6 10:15 36,75 36,60 -0,4 10:20 38,75 38,70 -0,1 10:25 36,00 36,00 0,0 10:30 37,25 37,10 -0,4 10:35 38,28 38,20 -0,2 10:40 33,50 33,60 0,3 10:45 35,25 35,20 -0,1 10:50 33,00 32,90 -0,3 10:55 37,25 37,20 -0,1 11:00 37,00 36,90 -0,3
103
Figura 57. Curva de variación de la temperatura vs tiempo
día dos.
Error% (valor medido-valor real)/valor medido
Para tener una mejor precisión del equipo se realizaron algunas pruebas durante
algunos días posteriores y se llego a la conclusión de que el equipo respondió de
mejor manera estas tablas pueden ser revisadas en el anexo d.
Una vez seleccionado el sensor de temperatura se continuó el proyecto con la
búsqueda de un microcontrolador. El PIC16F877A contaba con todas las
características necesarias, 29 pines disponibles para comunicación bidireccional,
procesador tipo RISC, 3 temporizadores incorporados, USART incorporada, opera
con interrupciones, memorias tipo flash y EEPROM para almacenar datos.
A continuación se investigó sobre las diferentes técnicas utilizadas para el diseño
del control remoto y luego de implementarlo utilizando elementos opto
electrónicos que trabajan a frecuencias infrarrojas, se obtuvo el primer diseño del
control que tenía un rango de trabajo aproximado de 2 metros, que para los
alcances propuestos no cumplía, gracias a la ayuda del Internet se encontró
módulos de radio frecuencia que son idealmente desarrollados con modulación
ASK para obtener distancias superiores a los 20 metros, teniendo en cuenta las
104
respectivas precauciones con los niveles de alimentación se implementó el
respectivo circuito descrito en el subcapítulo 3.1.2.1.3, luego de realizar las
pruebas correspondientes se consiguieron excelentes resultados con y sin línea
de vista entre el circuito y el módulo de radio frecuencia.
Algunas cosas que se observaron
• Al tratarse de integrados que se fabrican para que trabajen asociados, uno
tiende a creer que la resistencia que determina la frecuencia del oscilador
interno del chip tendría el mismo valor en ambos circuitos. Sin embargo, no
es así. Luego de realizar varias pruebas variando los valores de resistencia
se concluyo que los valores más adecuados son: 750 K para el transmisor
y 33K para el receptor. Posiblemente se pueda afinar aún más la
sensibilidad del receptor ajustando el valor de este último resistor.
• Se buscó algunos artículos con algunas explicaciones y la fórmula que
permite determinar la longitud de la antena mas adecuada para el sistema
para una frecuencia de 418 MHz da una longitud de onda de 71,7 cm, osea
que una antena de un cuarto de onda debería tener 17,9 cm los 17,5 cm se
los calculó dividiendo por dos la longitud de una antena comercial para esta
frecuencia.
• Cuando se mantiene en bajo la entrada TE (Transmission Enable =
Habilitación de la transmisión), el integrado codificador HT12E transmite
constantemente, repitiendo el código una y otra vez; en estas condiciones,
si se modifica el valor de las entradas de datos se observa que el valor va
cambiando en el receptor así fue como se hizo la prueba.
• En el integrado decodificador HT12D, la señal VT significa Valid
Transmission (Transmisión Válida), es decir, cada vez que esta señal va a
un nivel alto es porque el código presente en la salida de datos es un dato
válido para ese dispositivo. Si el dispositivo no cumple con la dirección que
viene en la palabra que ha recibido, obviamente no se produce esta señal.
105
Debido a que para el modo de trabajo solar se requería un control discreto para
su funcionamiento se optó por implementar un sensor de penumbra con una
fotorresistencia, con su respectivo circuito de acondicionamiento y la ayuda de un
canal ADC del PIC, con lo que se tiene un monitoreo continúo del cambio de
radiación solar, con la ayuda de un LUXOMETRO y una medición en el campo
para diferentes días y condiciones climatológicas se consiguieron las curvas
indicadas en el capítulo 3.1.2.1.3, con lo que se obtiene una relación en lux con
el valor digital del cambio de la resistencia.
Se le agregó al sistema, una pantalla tipo LCD para poder obtener un medio local
de verificación de temperatura y para poder desplegar mensajes de alerta local
entre otros, así como leds luminosos para indicar el modo en el cual se encuentra
trabajando el sistema.
Todo el hardware se implementó en una proto board para sus respectivas
pruebas y posibles modificaciones, para cada uno de los sensores se especificó
un determinado pin del PIC manteniendo un orden y distribución adecuado,
después de comprobar el funcionamiento correcto se implementaron las
baquelitas con la ayuda de un software para este propósito. Las pruebas de
calibración y puesta en servicio se realizaron en un laboratorio antes de
comprobar el funcionamiento completo del sistema de cobertores de piscina o
secado de grano.
A continuación se muestra algunas fotos tomadas al momento de realizar las
pruebas de la parte eléctrica:
Fotografía 9. Diseño del circuito de control
106
Fotografía 10. Prueba del sensor de temperatura en proto board
Fotografía 11. Pruebas de la placa completa de control con un luxómetro
Luego se realizaron las respectivas pruebas para saber que tipo de motor se iba
a utilizar para el accionamiento del sistema, saber si era necesario un
motoreductor, un sistema de poleas, entre otros y que torque era necesario lo cual
esta indicado en la sección 3.1.2.1.3, una vez obtenido los valores se procedió a
realizar las respectivas averiguaciones de la disponibilidad de motores en el
mercado, al tener que trabajar con un nivel de voltaje residencial, uno de los
factores importantes para la selección de los motores es el nivel de voltaje al que
trabaja, pues es necesario un voltaje residencial de dos hilos, como realizar la
inversión de giro del motor y el torque a el adecuado para vencer la inercia y el
107
desplazamiento del cobertor. Se encontró en el mercado ecuatoriano motores
universales, que para la inversión de giro era necesario el cambio de la fase en el
bobinado del estator con lo que se consigue la inversión de giro.
En paralelo a este proceso de diseño, se trabajó en la solución de la segunda
parte del problema la parte mecánica, en la que se tuvo muchas complicaciones,
pues al no tener una especialización en la elaboración de piezas en torno, suelda
entre otros, requerimos de la colaboración de un técnico electromecánico para la
implementación.
Terminada la construcción, la ubicación del equipamiento mecánico se lo realizó
en un terreno plano; para la fijación del equipo se tomó el nivel y se colocó el
sistema lo más paralelo y perpendicular posible, con lo que se evitaría que el
desplazamiento no sea uniforme, una vez culminado esta parte se empezó con
las pruebas respetivas del módulo completo.
El primer inconveniente fue al dar la orden de apertura del sistema ya que el
cobertor se enrollaba hacia el centro del eje, lo que provocaba que este se
arrugue, tienda a romperse y los extremos no se desplacen uniformes,
provocando que el cobertor se salga de los rieles, para evitar esto se ubicó en el
centro aislante térmico de poliuretano para incrementar el diámetro del eje pero
en los extremos dejar el diámetro inicial, lo que ayudó a solucionar el problema
pero no era suficiente, pues fue necesario la ubicación de un tensor en la parte
anterior al cobertor, con lo que permite que mientras se extiende o se recoge
siempre se desenrolle o enrolle a su vez con un poco de tensión axial, evitando el
arrugamiento del mismo.
A continuación se muestran algunas fotos de la construcción de la parte mecánica
del equipo en conjunto:
108
Fotografía 12. Carrete de apoyo para guía de cuerda que ayuda al movimiento del cobertor
Fotografía 13. Fin de carrera, carrete y piñón de la base de sujeción para el cierre del cobertor.
Fotografía 14. Acoplamiento mecánico motor-cobertor y sistema de catalinas para movimiento del cobertor
(apertura)
109
Fotografía 15. Fin de carrera y sujeción del motor a la base.
La primera opción para el uso de los motores fue el accionarlos de forma
simultánea pero que giren en sentido contrario, es decir que mientras el uno esta
en sentido horario soltando el cobertor, el otro se encontraba recogiendo la
cuerda de nylon para cerrar el cobertor en sentido anti horario y viceversa.
Al realizar las respectivas pruebas; el cobertor se desacoplaba mucho más rápido
que lo que se recogía la cuerda al cerrarlo, para solucionar este inconveniente se
instaló un sistema de catalinas, para que al dar la orden de apertura solo un motor
trabaje mientras el otro gira en vacío y al dar la orden de cierre el funcionamiento
sea contrario, con esta adecuación mecánica se solucionó este inconveniente.
El tiempo que se demora el sistema en cubrir el área completamente es de 15
segundos aproximadamente y el consumo de los motores en corriente es de 6.9 A
con lo que se comprueba que no se encuentran trabajando los motores en
sobrecarga y tendrá un consumo de corriente bajo.
Una vez que se logró incorporar a la solución todas las partes del sistema se
realizaron las respectivas pruebas, en distintos días y diferentes condiciones
climatológicas.
Con el sistema funcionando en su totalidad se recibió la aprobación de la empresa
Talleres de Ingeniería TIMEESCI CIA. LTDA. Finalizando la implementación de
este proyecto.
110
Para el desarrollo completo del sistema mecatrónico se utilizaron diferentes tipos
de cables los cuales son descritos en la tabla 7:
Tabla 7. Conductores utilizados en el sistema mecatrónico
DESCRIPCION CONDUCTOR
COMPONENTE CORRIENTE
(A) CALIBRE
(AWG) CAPACIDAD
(A) TIPO MOTOR 1/2 HP 4,5 16 8 TF CONTACTORES 25 16 8 TF FINES DE CARRERA 5 MAX 18 6 TW TARJETA ELECTRONICA 0,2 18 6 TF TRANSFORMADOR 110/12 0,5 18 6 TF
CAPITULO 6
6.1 ANÁLISIS ECONÓMICO DEL SISTEMA
El análisis económico permitirá cuantificar los costos involucrados en el desarrollo
e implementación del sistema mecatrónico para cobertor de piscina o secado de
grano, así como también el costo de los materiales y mano de obra necesarios
para la instalación y puesta en servició del sistema.
Para diferenciar de una manera clara los costos se los ha dividido en cuatro
rubros principales que son los siguientes:
• Materiales de desarrollo e investigación.
• Materiales del sistema.
• Mano de obra en investigación.
• Mano de obra en instalación del sistema.
MATERIALES DE DESARROLLO E INVESTIGACIÓN
En la tabla 8 se detalla los costos de materiales e insumos con los diferentes
precios, proporcionados por los proveedores de la empresa TIMEESCI.CIA.LTDA.
Los cuales fueron utilizados en el proceso de investigación para el desarrollo del
sistema, tanto en la parte mecánica como electrónica, y que no necesariamente
forman parte del módulo definitivo.
111
Tabla 8. Materiales de desarrollo e investigación
DETALLE CANTIDAD V. UNITARIO V.TOTAL RELES BOBINA 5 VDC 2 0,6 1,2 DIODOS 1N4148 2 0,05 0,1 PANTALLA LCD 1 6,5 6,5 SENSOR LM-35 1 2 2 REGULADOR DE VOLTAJE LM-317T 1 0,6 0,6 REGULADOR DE VOLTAJE 7805 1 0,35 0,35 AMPLIFICADOR OPERACIONAL LM-324 1 0,2 0,2 MICROCONTROLADOR PIC 16F877A 1 5,3 5,3 RESISTENCIA LDR 1 0,85 0,85 POTENCIOMETROS DE PRESICION 5 Kohm. 1 0,35 0,35 BORNERAS PEQUEÑAS (2 TERMINALES) 5 0,25 1,25 PULSADOR PEQUEÑO 1 0,1 0,1 ZOCALO DE 40 PINES 1 0,12 0,12 ZOCALO DE 14 PINES 1 0,07 0,07 BAQUELITA DE 30*20 1 1,25 1,25 PINES DE CONEXIÓN 4 0,3 1,2 PLASTICO DE COBERTOR EN METROS 4 7,055 28,22 EJES DE 1"1/4 6 1,29 7,74 PIOLA EN METROS 5 0,0311 0,1555 REMACHES 3/16" 20 0,02 0,4 REMACHES 1/8" 30 0,01 0,3 TUBOS DE LLANTAS 5 3 15 TUBO PVC DE 4" 2 9,3 18,6 CARRETES 1 1,5 1,5 TUBO DE BRONCE 1"1/4 (0,5cm) 1 0,61 0,61 BASE METALICA 1 10,33 10,33 TOTAL 104,2955
MATERIALES DEL SISTEMA
En la tabla 9. Se presentan los materiales utilizados en el desarrollo e
implementación del sistema mecatrónico. Esta lista de materiales son los
implementos eléctricos y mecánicos utilizados en el montaje definitivo del sistema.
Tabla 9. Costo de materiales del sistema
LISTA DE MATERIALES UTILIZADOS EN LA PARTE ELECTRÓN ICA
DETALLE CANTIDAD V.
UNITARIO V.TOTAL CONTROL REMOTO (RECEPTOR) CODIFICADOR HT12D 1 1,5 1,5 RESISTENCIA 33 Kohm 1 0,01 0,01
112
ZOCALO 18 PINES 1 0,07 0,07 MODULO RX-434 1 8 8 ANTENA DE RADIO FRECUENCIA 1 11,5 11,5 PINES DE CONECCION MACHOS 4 0,3 1,2 CONECTOR DE 4 PINES 1 0,25 0,25 BAQUELITA 4*6 cm. 1 0,5 0,5 TRANSMISOR BATERIA DE 3 VDC 1 0,7 0,7 CODIFICADOR HT-12E 1 1,75 1,75 PULSADORES PEQUEÑOS 2 0,1 0,2 RESISTENCIA DE 75 K 1 0,01 0,01 MODULO TX-434 1 8 8 BAQUELITA 4*6 cm. 1 0,5 0,5 PLACA RELES RELES BOBINA 5 VDC 2 0,6 1,2 PINES DE CONEXIÓN 3 0,3 0,9 DIODOS 1N4148 2 0,05 0,1 CONECTOR SALIDA 110 VAC 1 1 1 PLACA PRINCIPAL PANTALLA LCD 1 6,5 6,5 SENSOR LM-35 1 2 2 TRANSFORMADOR 500 mA 1 2,65 2,65 REGULADOR DE VOLTAJE LM-317T 1 0,6 0,6 REGULADOR DE VOLTAJE 7805 1 0,35 0,35 AMPLIFICADOR OPERACIONAL LM-324 1 0,2 0,2 TRANSISTOR 2N3904 5 0,05 0,25 MICROCONTROLADOR PIC 16F877A 1 5,3 5,3 DIODO ROJO 2 0,05 0,1 DIODO AZUL 1 0,18 0,18 DIODO VERDE 1 0,05 0,05 DIODOD AMARILLO 1 0,05 0,05 CAPACITOR ELECTROLITICO 4700 uF/25 VDC 1 0,83 0,83 CAPACITOR ELECTROLITICO 100 uF/25 VDC 1 0,06 0,06 CAPACITOR ELECTROLITICO 10 uF/25 VDC. 1 0,04 0,04 CAPACITOR 0,1 Uf 5 0,04 0,2 CAPACITOR DE 22 pF 1 0,04 0,04 CAPACITOR 27 uF 1 0,04 0,04 CAPACITOR 0.22 uF 2 0,04 0,08 RESISTENCIA LDR 1 0,85 0,85 POTENCIOMETROS DE PRESICION 5 Kohm. 1 0,35 0,35 RESISTENCIA 330 ohm 1/2 WATIO 1 0,02 0,02 RESISTENCIA 1,5 Kohm / 1/4 WATIO. 1 0,01 0,01 RESISTENCIA 3,9 Kohm / 1/4 WATIO. 1 0,01 0,01 RESISTENCIA 10Kohm / 1/4 WATIO. 12 0,01 0,12
113
RESISTENCIA 330 ohm / 1/4 WATIO. 7 0,01 0,07 RESISTENCIA 4,7 Kohm / 1/4 WATIO. 5 0,01 0,05 BORNERAS PEQUEÑAS 5 0,25 1,25 PULSADOR PEQUEÑO 1 0,1 0,1 ZOCALO DE 40 PINES 1 0,12 0,12 ZOCALO DE 14 PINES 1 0,07 0,07 CRISTAL DE 20 Mhz 1 0,6 0,6 CABLES DE CONEXIÓN 2 0,3 0,6 PINES DE CONEXIÓN MACHOS 22 0,3 6,6 PINES DE CONEXIÓN HEMBRAS 19 0,3 5,7 DISIPADORES DE CALOR 2 0,45 0,9 FINES DE CARRERA 2 0,25 0,5 BAQUELITA 14*14,5 cm 1 1,5 1,5 ELEMENTOS DE FUERZA MANGUERA ANILLA DE 1/2 (EN METROS) 12m 0,245 2,95 AMARRAS PLASTICAS TRANSPARENTES 100 0,0235 2,35 CABLE MULTIFILAR AWG # 16 (EN METROS) 50m 0,181 9,05 PULSADOR PARO DE EMERGENCIA 1 3,56 3,56 CONTACTOR DE 12 Amp, BOBINA 110 Vac 2 8,14 16,28 RELÉ TÉRMICO REGULABLE DE 7 A 10 Amp 2 7,12 14,24 SUBTOTAL 124,76
LISTA DE MATERIALES UTILIZADOS EN LA PARTE MECÁNICA
DETALLE CANTIDAD V.
UNITARIO V.TOTAL PLASTICO DE COBERTOR 36 7,055 253,98 TUBO DE ALUMINIO DE 3" 2 37,5 75 TUBO DE ALUMINIO DE 1" 1 8,4 8,4 TUBO PVC DE 4" 2 9,3 18,6 TUBO DE BRONCE EN (12cm) 2 14,71 29,42 EJES DE 1"1/4 4 1,29 5,16 BOCINES DE BRONCE 4 1,53 6,12 BASES METALICAS 4 10,33 41,32 PIOLA EN METROS 180 0,0311 5,598 REMACHES 3/16" 50 0,02 1 VOLANTE DE PISCINAS 2 7,4 14,8 RODAMIENTOS 6207-C3 2 5,6 11,2 ANGULO 3/4" x 2 4 8,35 33,4 PERNOS CABEZA AVELLANADA 12 0,17 2,04 ANGULO DE 1" x 2 2 9,39 18,78 CEMENTO DE CONTACTO (1/4 DE 1 2 2
114
GALON) EJES DE ACERO INOXIDABLE 3 2,5 7,5 TUBOS DE LLANTAS 2 3 6 PINTURA NEGRA ANTICORROSIVA 1/4 DE GALÓN 1 2,3 2,3 TIRAFONDOS F10 12 0,08 0,96 CARRETES 4 1,5 6 MOTOR MONOFASICO DE 1/2 HP 2 284,99 569,98 ELECTRODOS 6011 LINCON 10 0,08 0,8 BROCAS 3/16 4 0,62 2,48 BROCAS DE 1/8 4 0,42 1,68 SIERRA SANFLEX 3 1,25 3,75
SUBTOTAL 1128,27
Total invertido tanto en la parte eléctrica y mecánica del sistema mecatrónico para
cobertor de piscina o secado de grano.
SUBTOTAL 1253,03 12%IVA 150,36 TOTAL 1403,39
MANO DE OBRA EN INVESTIGACIÓN
Para realizar un mejor análisis de este rubro se lo ha dividido en dos partes que
son:
• Diseño e investigación.
• Construcción.
Diseño e investigación
El diseño del sistema mecatrónico se lo divide en dos partes que son: parte
electrónica y mecánica, para el desarrollo de la parte mecánica se contó con la
asistencia técnica de un Ing. Mecánico, la parte electrónica fue desarrollada por
los estudiantes de ingeniería Electrónica, que están desarrollando este proyecto
de titulación. En la tabla 10 se indican los valores de mano de obra tanto de los
dos estudiantes, como la del Ing. mecánico; además de algunos rubros
adicionales que deben ser tomados en cuenta para el cálculo correcto.
Tabla 10. Costos de mano de obra en investigación
DISEÑO E INVESTIGACIÓN
TRABAJO HOMBRES HRS PRECIO/HORA PRECIO FINAL
ING. ELECTRÓNICA 2 1280 $ 1,50 $ 3.840,00 ING. MECÁNICO 1 10 $ 25,00 $ 250,00 DIRECCIÓN 1 10 $ 25,00 $ 250,00
115
TRANSPORTE Y ALIMENTACIÓN 2 60 $ 4,00 $ 480,00 EXTRAS 2 12 $ 2,00 $ 48,00 TOTAL $ 4.868,00
Construcción
Para el desarrollo de esta etapa, se necesito la colaboración de: un soldador, un
técnico electromecánico y un Ing. Mecánico. Para realizar la infraestructura
metálica y los eventuales cambios paulatinos que fueron realizados durante la
construcción.
Tabla 11. Costos de construcción
CONSTRUCCIÓN TRABAJO HOMBRES HRS PRECIO/HORA PRECIO FINAL ING. ELECTRÓNICA 2 640 $ 1,50 $ 1.920,00 ING. MECÁNICO 1 20 $ 25,00 $ 500,00 TÉCNICO ELECTROMECÁNICO 1 128 $ 4,00 $ 512,00 DIRECCIÓN 1 10 $ 25,00 $ 250,00 TRANSPORTE Y ALIMENTACIÓN 2 60 $ 4,00 $ 480,00 EXTRAS 2 12 $ 2,00 $ 48,00 TOTAL $ 3.710,00
MANO DE OBRA EN INSTALACIÓN
Para determinar la mano de obra en instalación se debería realizar una
supervisión y control de calidad del equipo a ser instalado.
Supervisión y control de calidad
Para la supervisión e instalación del equipo se necesitará: un Ingeniero
electrónico, un soldador, un técnico electromecánico y un ayudante, quienes se
encargarán de construir, supervisar y comprobar el correcto funcionamiento del
sistema, así como también la puesta en servicio del equipo en óptimas
condiciones.
Tabla12. Costos de Mano de obra en instalación
SUPERVISIÓN Y CONTROL DE CALIDAD TRABAJO HOMBRES HORAS PRECIO/HORA PRECIO FINAL ING. ELECTRÓNICO 1 15 $ 8,00 $ 120,00 SOLDADOR 1 6 $ 6,00 $ 36,00 TÉCNICO ELECTROMECÁNICO 1 15 $ 6,00 $ 90,00
116
AYUDANTE 1 15 $ 3,00 $ 45,00 TOTAL $ 291,00
COSTOS TOTALES
Para calcular el costo total de la investigación se debe sumar la mano de obra que
fue necesaria para la investigación, los materiales que se utilizaron en el equipo
final y también todos aquellos que formaron parte de él en algún momento del
trabajo investigativo, así se tiene entonces:
Tabla 13. Costo de la investigación
COSTO DE LA INVESTIGACIÓN COSTO DE MATERIALES $ 1.520,20 COSTO DE MANO DE OBRA EN INVESTIGACIÓN E INSTALACIÓN $ 8.869,00 COSTO TOTAL $ 10.389,20
COSTOS DE UN EQUIPO NUEVO
Para calcular el costo total de construcción e instalación de un equipo nuevo con
sus respectivas pruebas, calibración y puesta en servicio se sumará el valor de la
mano de obra en instalación más aquellos materiales que forman parte del equipo
final construido, además los costos indirectos que son el 25% del subtotal que
representan maquinaria, secretaria, teléfono entre otros. En la tabla 14 se
muestra el costo total del equipo:
Tabla 14. Costo total de un equipo nuevo
COSTO DE UN EQUIPO NUEVO COSTO DE MATERIALES $ 1.403,39 COSTO DE MANO DE OBRA $ 291,00 SUBTOTAL $ 1.694,39 COSTOS INDIRECTOS $ 423,59 COSTO TOTAL $ 2.117,98
Se ha de tomar en cuenta que para la construcción e instalación de un equipo
nuevo se tiene que necesariamente cubrir los costos de impuestos e incrementar
el costo de ganancia proyectado, además de los costos de patente que se
necesitan para producir el sistema de manera exclusiva todos estos rubros están
a discreción de la empresa TIMEESCI. CIA.LTDA.
117
PRECIO DE VENTA
La importancia de este valor reside en la necesidad de calcular el tiempo de
recuperación de la inversión así como la ventaja de su uso, esto significa desde
luego que el precio puede variar, pero es lo suficientemente real como para
empezar una construcción de inmediato.
Para determinar el precio de venta al público, se lo calcula en base al costo total
de construcción de un equipo nuevo, aumentando los rubros que tiene la
empresa, impuestos, ganancia por equipo, publicidad y en cuanto tiempo se
requiere recuperar la inversión y establecer un precio real, el cual debe ser
competitivo, y accesible al mercado.
Precio de un equipo nuevo = 2117.98 USD
A este precio se lo duplica debido a los rubros antes mencionados con lo que el
nuevo valor sería:
Precio de un equipo nuevo = 4235.96 USD
A este valor se le resta un 25 % del nuevo costo total debido a que por el
momento no se va a patentar el equipo, y se retiran los gastos que esto implica,
además se trata de tener un precio competitivo, en este caso no se va a enfatizar
en realizar publicidad ni tampoco una producción en serie, y se aumenta un
porcentaje de ganancia a largo plazo, con lo que el costo sería:
Costo Total de un equipo nuevo = 3450 USD
La recuperación de la inversión se la ha previsto a 5 años, debido a que por el
momento la empresa piensa diseñar un equipo cada 2 meses de ser posible,
dependiendo de la demanda que este sistema tenga, a nivel de mercado, aunque
ésta inversión podría recuperarse antes, si existe necesidad.
6.2 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
• En el motor debido al bajo valor del rendimiento se tienen pérdidas en el
entrehierro, lo que provoca, un calentamiento del mismo, por lo tanto no se
podría hacerlo trabajar continuamente, pero para la aplicación propuesta,
118
esto no es ningún problema ya que éste no se mantiene constantemente
en funcionamiento, pero de ser así se recomienda colocar un ventilador.
• En el LDR debido a la característica propia del diseño de una
fotorresistencia al obtener la medición de radiación solar en el transcurso
del día y debido al voltaje de referencia que se está utilizando para mejorar
la precisión del conversor a/d, se tuvo la necesidad de poner una
configuración que proporcione un valor igual o menor que el de referencia,
con lo que se tiene una medición exacta sin que exista una saturación del
conversor, para esto se hizo una corrección por hadware colocando un
zener de 2.1 V en el divisor de tensión que proporciona la variación de
voltaje la cual va a ser convertida en una señal digital que entra al
conversor A/d, y la medición es más exacta.
• Cuando se busca utilizar un microcontrolador para manejar un sistema de
censado de temperatura es importante contar con un sistema simplificado
que permita obtener un valor digital de temperatura con un máximo de
precisión y que éste utilice la mínima cantidad de recursos (patillas del
microcontrolador, ciclos de maquina, etc.)
• El sistema se encuentra en total y completo funcionamiento. La
temperatura es adquirida por el microcontrolador a través del conversor
A/D y desplegado su valor en una pantalla de cristal líquido, se realiza un
barrido continuo de las diferentes subrutinas creadas para el
funcionamiento adecuado del sistema mecatrónico de cobertores de
piscina.
• Se han adquirido nuevos conocimientos de programación de
microcontroladores, se tuvo que aprender una nueva herramienta
desconocida antes de la realización del proyecto como el Proteus,
Microcode, que simplifica mucho la programación ya que se disminuyen
las líneas de programación con lo que se facilita el entender el programa
mas rápidamente.
119
• Es necesario indicar que para realizar cualquier proyecto o trabajo en si, se
necesitan tener varios conocimientos relacionados con la mecánica,
electrónica, física, climatología entre otros, gracias a la elaboración de este
proyecto estos conocimientos fueron adquiridos en el transcurso del
desarrollo del sistema y quedan de base para nuestra formación
profesional.
• El trabajo desarrollado en este proyecto de titulación podrá ser mejorado si
fuese el caso para incrementar la eficiencia del sistema con el desarrollo de
nuevas técnicas y la evolución constante de los dispositivos electrónicos.
• El presente proyecto de titulación fue diseñado con el principal objetivo de
proporcionar un ahorro energético, conservar la energía ganada por el
equipo durante el día, evitando que ésta se pierda durante la noche o
durante algún cambio climático, con lo que se tiene un sistema eficiente,
confortable y sobretodo se logró cumplir con los objetivos y alcances
planteados teniendo un equipo único que cumple con todos los
requerimientos del usuario.
• Se ha cumplido con una finalidad didáctica, de poner en práctica los
conocimientos teóricos adquiridos sobre los transductores, sensores
eléctricos, amplificadores operacionales y circuitos de acoplamiento
requeridos en el desarrollo del proyecto.
• Los diseños presentados son muy confiables, ya que tuvieron un tiempo
prudencial de funcionamiento donde se lograron corregir los inconvenientes
que se presentaban para su óptimo y adecuado funcionamiento.
• Se recomienda dentro de la formación académica incluir materias
complementarias en lo que es diseño de componentes mecánicos pues
esa fue la mayor causa de problemas al momento de realizar el montaje
del prototipo de este proyecto de titulación.
120
• Se recomienda desarrollar un sistema autónomo de refrigeración de los
actuadores del accionamiento mecánico para los motores debido a que
éstos tienden a calentarse durante la operación del sistema, con lo que se
busca precautelar y aumentar el tiempo de vida útil.
• Se recomienda dar un mantenimiento trimestral del equipo tanto en su
parte eléctrica limpiando la placa, y en la parte mecánica engrasando los
motores, ajustando las conexiones entre otros. Estas instrucciones deben
ser respetadas estrictamente ya que de esto depende la duración y buen
funcionamiento del equipo.
• Se recomienda la implementación de un arrancador suave o un variador de
velocidad para el accionado de los motores con lo que se evitaría poner los
engranajes que hacen que cuando el cobertor se recoge solo trabaja uno
de ellos y el otro se mueva en vacío y cuando se cierre se invierten, con lo
que se mejoraría el sistema.
• De acuerdo a los resultados obtenidos en la fase de pruebas y resultados,
ha sido posible confirmar que se garantiza confiabilidad en el
funcionamiento del Microcontrolador, por lo que se recomienda su uso en
el desarrollo de cualquier proyecto.
• Se presentaron algunos problemas al poner en funcionamiento el equipo,
entre ellos se pueden nombrar algunos: se produjo un reseteo en el
microcontrolador, el fin de carera no actúo en su momento, ocasionando
un bloqueo momentáneo del equipo, todo esto se produjo debido a
ruidos que se presentaron en la placa de control además de que el fin de
carrera no estaba calibrado correctamente.
• Debido a la falta de experiencia al momento de realizar un tablero de
control, este no se lo diseño de manera adecuada ya que la ubicación de
los diferentes elementos que conforman la parte de control, no fue la mas
121
eficiente, el elemento visualizador , los pulsadores entre otros no tenían un
buen acceso de maniobra o de manipulación por parte del usuario.
• Al realizar las pruebas correspondientes al sensor de temperatura y para
saber si el equipo funcionaba de forma adecuada se utilizó un patrón de
medida (FLUKE), el cual nos entrega un valor digital y real de la variable
medida, siendo comparado este valor con el del sensor propiamente dicho,
obteniendo errores demasiado altos en algunas temperaturas, esto se lo
corrigió vía software y hardware respectivamente, llegando a tener valores
de error máximos de un 7%.
• Se recomienda mejorara e implementar las respectivas protecciones tanto
para la placa de control como para el sistema de fuerza del equipo.
• Se debe mejorar los tiempos de respuesta del equipo debido a que estos
se encontraban bastante altos impidiendo que los elementos reaccionen en
forma instantánea y precisa, ante cualquier operación ya sea de trabajo o
de protección.
122
6.3 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
BIBLIOGRAFÍA:
LIBROS
1. Ing. Molina Jorge, “APUNTES DE CONTROL INDUSTRIAL”
2. Reyes Carlos “MICRONTROLADORES PIC” segunda edición 2006,
impreso en Quito-Ecuador.
3. Ing. Novillo Carlos, “DISPOSITIVOS ELECTRONICOS”, Escuela
Politécnica Nacional.
4. Ing. Tarquino Sánchez, “CIRCUITOS ELECTRONICOS”, Escuela
Politécnica Nacional
5. Cooper William D, Halftrack Albert. 1997 “INSTRUMENTACION
ELECTRONICA MODERNA Y TECNICAS DE MEDICION” (Ed. PHH).
6. Coughlin Robert 1997 “AMPLIFICADORES OPERACIONALES Y
CIRCUITOS INTEGRADOS”.
7. National Semiconductor 1995 National Data Adquisition Data Book. (Ed.
National Semiconductor).
8. MICROCHIP, “Hojas de Especificaciones para Programación de los
microcontroladores PIC 16F87XA, 16F87X, 16F8X Y 16CXX”
9. BAY LINEAR, “Hojas de Datos del regulador de voltaje LM78XX”
10. KEC, “Hojas de Datos de los transistores 2N3904 y 2N3906”
11. Msc. Pablo Rivera Argoti 2000, “CONTROL DE MAQUINAS
ELECTRICAS”, [3], [3,1], [3,2], [3,3].
SOFTWARE
12. PicBasic Pro marca registrada y pertenece a microEngineering Labs.
13. MicroCode Studio marca registrada y pertenece a Mecanique.
14. IC-Prog marca registrada y pertenece a Bonny Gijzen.
INTERNET
15. http://www.sapiensman.com/control_automatico/#funcion_del_control_auto
matico
16. http://pdf1.alldatasheet.com
17. http://es.wikipedia.org/wiki/Sensor
18. http://es.wikipedia.org/wiki/Transmisor
19. http://es.wikipedia.org/wiki/Receptor
123
20. http://es.wikipedia.org/wiki/Receptor_de_radio
21. http://es.wikipedia.org/wiki/Microcontrolador
22. http://usuarios.lycos.es/sfriswolker/pic/uno.htm
23. http://www.x-robotics.com/sensores.htm#LM35
24. http://es.wikipedia.org/wiki/Fotorresistencia
25. http://es.wikipedia.org/wiki/Sensor_final_de_carrera
26. http://es.wikipedia.org/wiki/Decodificador
27. Enciclopedia Encarta 2002 y 2003
28. http://robots-argentina.com.ar/Sensores_LDR.htm
29. www. Micro Engineering Labs.com.
30. http://espanol.geocities.com/robottotem/Modulo_RF.htm
31. Sensores - LDR - Robots Argentina.htm
32. LCD - Wikipedia, la enciclopedia libre.htm
124
ANEXOS
ANEXO A: SET DE INSTRUCCIONES PIC BASIC PRO.
@ Inserta una línea de código ensamblador
ASM...ENDASM Inserta una sección de código ensamblador
BRANCH GOTO computado (equiv. a ON. GOTO)
BRANCHL BRANCH fuera de pagina(BRANCH largo)
BUTTON Anti-rebote y auto-repetición de entrada en el pin especificado.
CALL Llamada a subrutina de ensamblador
CLEAR Hace cero todas las variables
COUNT Cuenta el numero de pulsos en un pin
DATA Define el contenido inicial en un chip EEPROM
DEBUG Señal asincrónica de salida en un pin fijo y baud
DISABLE Deshabilita el procesamiento de ON INTERRUPT
DTMFOUT Produce tonos en un pin
EEPROM Define el contenido inicial en un chip EEPROM
ENABLE Habilita el procesamiento de ON INTERRUPT
END Detiene la ejecución e ingresa en modo de baja potencia
FOR...NEXT Ejecuta declaraciones en forma repetitiva
FREQOUT Produce hasta 2 frecuencias en un pin
GOSUB Llama a una subrutina BASIC en la etiqueta especificada
GOTO Continua la ejecución en la etiqueta especificada
HIGH Hace alto la salida del pin
HSERIN Entrada serial asincrónica(hardware)
HSEROUT Salida serial asincrónica(hardware)
I2CREAD Lee bytes de dispositivo I2C
I2CWRITE Graba bytes en dispositivo I2C
IF..THEN..ELSE..ENDIF Ejecuta declaraciones en forma condicional
INPUT Convierte un pin en entrada
(LET) Asigna el resultado de una expresión a una variable
LCDOUT Muestra caracteres en LCD
LOOKDOWN Busca un valor en una tabla de constantes
125
LOOKDOWN2 Busca un valor en una tabla de constantes o variables
LOOKUP Obtiene un valor constante de una tabla
LOOKUP2 Obtiene un valor constante o variable de una tabla
LOW Hace bajo la salida de un pin
NAP Apaga el procesador por un corto periodo de tiempo
ON INTERRUPT Ejecuta una subrutina BASIC en una interrupción
OUTPUT Convierte un pin en salida
PAUSE Demora (resolución 1mseg.)
PAUSEUS Demora (resolución 1 useg.)
PEEK Lee un byte del registro
POKE Graba un byte en el registro
POT Lee el potenciómetro en el pin especificado
PULSIN Mide el ancho de pulso en un pin
PULSOUT Genera pulso hacia un pin
PWM Salida modulada en ancho de pulso a un pin
RANDOM Genera numero seudo-aleatorio
RCTIME Mide el ancho de pulso en un pin
READ Lee byte de un chip EEPROM
RESUME Continua la ejecución después de una interrupción
RETURN Continua en la declaración que sigue al ultimo GOSUB
REVERSE Convierte un pin de salida en entrada o uno de entrada en salida
SERIN Entrada serial asincrónica (tipo BS!)
SERIN2 Entrada serial asincrónica (tipo BS2)
SEROUT Salida serial asincrónica (tipo BS1)
SEROUT2 Salida serial asincrónica (tipo BS2)
SHIFTIN Entrada serial sincrónica
SHIFTOUT Salida serial sincrónica
SLEEP Apaga el procesador por un periodo de tiempo
SOUND Genera un tono o ruido blanco en un pin
SWAP Intercambia los valores de dos variables
TOGGLE Hace salida a un pin y cambia su estado
126
WHILE. WEND Ejecuta declaraciones mientras la condición sea cierta
WRITE Graba bytes a un chip EEPROM
XIN Entrada X - 10
XOUT Salida X - 10
ANEXO B: PROGRAMA DEL PIC.
'CONFIGURACION DEL LCD
DEFINE OSC 20 'define el cristal que se usa.
DEFINE LCD_BITS 4 'transmisión en 4 bits.
DEFINE LCD_DREG PORTC 'puerto por donde sale los datos al lcd.
DEFINE LCD_DBIT 4 'bit menos significativo del dato al lcd.
DEFINE LCD_RSREG PORTD 'puerto donde esta el rs.
DEFINE LCD_RSBIT 4 'pin conectado el rs del lcd.
DEFINE LCD_EREG PORTD 'puerto donde esta el enable.
DEFINE LCD_EBIT 5 'pin donde esta activado el enable.
DEFINE BUTTON_PAUSE 50 'antirebote de 50 ms.
'************* Definir los parámetros del ADC/IN **********************
DEFINE ADC_BITS 10 ' Resolución de bits del conversor
DEFINE ADC_CLOCK 3 ' Set clock source (rc = 3)
DEFINE ADC_SAMPLEUS 50 ' Set sampling time in microseconds
'************* Variables a ser usadas en el programa ******************
S_TEMP VAR PORTA.0 'IN de LM35 de temperatura.
S_SOLAR VAR PORTA.1 'IN de LDR de radiación solar.
INT_EXTER VAR PORTB.0 'IN de la interrupción externa.
S_MOVIMI1 VAR PORTC.0 'IN sensor de movimiento1.
S_MOVIMI2 VAR PORTC.1 'IN sensor de movimiento2.
LED_MANUAL VAR PORTC.3 'salida que indica que funciona el modo manual.
MANUAL VAR PORTD.0 'IN pulsante modo manual.
PARO VAR PORTD.1 'OUT de PWM de 40 Mhz.
127
RELE_1 VAR PORTD.2 'OUT relé abre cobertor.
RELE_2 VAR PORTD.3 'OUT relé cierra cobertor.
C_REMOTOIN VAR PORTD.6 'IN control remoto abre.
C_REMOTOOUT VAR PORTD.7 'IN control remoto cierra.
F_CARRERA1 VAR PORTE.0 'IN fin de carrera fin de apertura.
F_CARRERA2 VAR PORTE.1 'IN fin de carrera fin de cierre.
LED_SOLAR VAR PORTB.6 'salida que indica que funciona el modo
solar.
LED_REMOTO VAR PORTB.7 'salida que indica que funciona el modo
remoto.
BAND_CREMO1 VAR BYTE 'Bandera de control remoto abre.
BAND_CREMO2 VAR BYTE 'Bandera de control remoto cierra.
BAND_INICIO VAR BYTE 'Bandera de inicio del control remoto.
BAND_MANU VAR BYTE 'Cuenta de pulsos manual.
BAND_BLOQUEO VAR BYTE 'Bandera de bloqueos.
BAND_EMER VAR BYTE 'Bandera paro emergencia.
BAND_EMER1 VAR BYTE 'Bandera paro de emergencia cuando cierra.
BAND_EMER2 VAR BYTE 'Usada para cuando se tiene un paro de
emergencia y se terminó de abrir mientras esta pulsado.
BAND_EMER3 VAR BYTE 'Para saber que existe un paro de emergencia
y esta cerrado.
BAND_LEDS VAR BYTE 'Usada para apagar los leds de cada uno de los
módulos.
BAND_MANU1 VAR BYTE 'Usada en modo manual para evitar que se
encienda.
CUENTA_SOLARIN VAR WORD 'Para contar tiempo en modo solar abre.
CUENTA_SOLAROUT VAR WORD 'Para contar tiempo en modo solar cierre.
CUENTA_CUIDADOR VAR WORD 'Auxiliar para conteo cuando se activa el
modo remoto.
CUENTA_MEMORIA VAR WORD 'Contador para saber que es la segunda
vez que se regresa a F_CARRERA2
BLOQUEO_MANUAL VAR BYTE 'Activación del modo MANUAL y se
bloqueo de otros dos modos.
128
BLOQUEO_SOLAR VAR BYTE 'Activación del modo SOLAR y bloqueo de
otros dos modos.
BLOQUEO_REMOTO VAR BYTE 'Activación del modo REMOTO ABRE y
bloqueo de otros modos.
AYUDA_CUIDADOR VAR BYTE 'Ayuda para saber si es presionado el control
y cierra cuidador.
AYUDA_APERTURA VAR BYTE 'Ayuda si es presionado el en modo manual.
AYUDA_CIERRE VAR BYTE 'Ayuda a ver si es presionado el control en
modo solar.
AYUDA_REMOTO VAR BYTE 'Ayuda a diferenciar la primera vez que se
presiono el control.
AYUDA_REMOTOCR VAR BYTE 'Ayuda la primera vez que se presiono el
control cerrar.
AYUDA_SOLARAB VAR BYTE 'Ayuda para cuando se dio orden de abrir
deje de contar modo solar.
AYUDA_SOLARCR VAR BYTE 'Ayuda para cuando dio orden de cerrar deje
de contar modo solar.
AYUDA_MEMORIA VAR BYTE 'Ayuda para almacenar datos en caso de que
se produzca un corte de energía.
dato VAR WORD 'Dato de temperatura para ser indicado en el LCD.
dato1 VAR WORD 'Ayuda en el lazo de temperatura.
daldr VAR WORD 'Dato del LDR.
datoldr1 VAR WORD 'Ayuda en el dato del LDR.
dprom VAR WORD 'Promedio de la toma de 100 datos de temp.
dpromldr VAR WORD 'Promedio de la toma de 100 datos de LDR.
muestra VAR WORD
virtual VAR WORD 'dato ser tratado antes de enviar al LCD.
resultado VAR WORD 'Resultado de la temperatura previo a indicar.
tempE VAR WORD 'valor entero de temp que se muestra en el LCD.
tempD VAR WORD 'valor decimal de temp que se muestra en el LCD.
cuenta VAR BYTE
ACTI CON $FE 'pone al cursor al inicio de la primera fila LCD.
LIN2 CON $C0 'pasar a la segunda fila del LCD.
129
'********INICIO DEL PROGRAMA DONDE SE CONFIGURA LOS PUERTOS Y
DEMAS*******
INICIO:
TRISA.0=1 'Porta0 entrada del lm35.
TRISA.1=1 'Porta1 entrada del LDR.
TRISB.0=1 'Portb0 entrada paro de emergencia.
TRISB.6=0 'Portb6 salida led solar.
TRISB.7=0 'Portb7 salida led remoto.
TRISC.0=1 'Portc0 entrada del sensor de movimiento1.
TRISC.1=1 'Portc1 entrada del sensor de movimiento2.
TRISC.3=0 'Portc3 salida led manual.
TRISD = %11000011 'Port D define como entradas/salidas respectivamente.
TRISE = %00000011 'Port E define como salidas.
ADCON1= %10001101 'Setear el puerto A como analógico con voltaje de
referencia.
PORTD=0 'se encera todas las entradas del portD.
BAND_CREMO1=0 'Bandera del control remoto IN.
BAND_CREMO2=0 'Bandera del control remoto OUT.
BAND_INICIO=0 'Bandera de inicio del control remoto.
BAND_MANU=0 'Cuenta de modo manual.
BAND_BLOQUEO=0 'Bandera para bloqueos de los modos.
BAND_EMER=0 'Bandera de emergencia.
BAND_EMER1=0 'Bandera de emergencia1.
BAND_EMER2=0 'Bandera de emergencia2.
BAND_EMER3=0 'Bandera de emergencia3.
BAND_LEDS=0 'Bandera para apagar los led´s que se usan.
BAND_MEMORIA=0 'Bandera que memoriza si hay corte de energía.
CUENTA_SOLARIN=0 'Cuenta para abrir en modo solar.
CUENTA_SOLAROUT=0 'Cuenta para cerrar en modo solar.
CUENTA_CUIDADOR=0 'Cuenta para cuando se activa el remoto y el guardia
debe cerrar.
CUENTA_MEMORIA=0 'Cuenta del memorizador segunda vez.
130
BLOQUEO_REMOTO=0
AYUDA_APERTURA=4 'encera auxiliares de memorización de modo remoto.
AYUDA_CIERRE=5 'encera auxiliares de memorización de modo remoto.
AYUDA_REMOTO=0 'encera auxiliares de memorización de modo remoto.
AYUDA_REMOTOCR=0 'encera auxiliares de memorización de modo remoto.
AYUDA_CUIDADOR=0 'encera auxiliares de memorización de modo remoto.
AYUDA_SOLARAB=0 'encera auxiliares conteo modo solar.
AYUDA_SOLARCR=0 'encera auxiliares conteo modo solar.
AYUDA_MEMORIA=0 'encera auxiliar que memoriza en un corte de energía.
MEMORIA_CIERRE=0 'encera para modo remoto si hay corte de energía.
MEMORIA_APERTURA=0 'encera para modo remoto si hay corte de energía.
MEMORIA_REMOTO=0 'encera para modo remoto si hay corte de energía.
MEMORIA_REMOTOCR=0 'encera para modo remoto si hay corte de energía.
BLOQUEO_MANUAL=0 'Encera el bloqueo manual.
BLOQUEO_SOLAR=0 'Encera el bloqueo solar.
BLOQUEO_REMOTO=0 'Encera el bloqueo remoto.
LOW LED_MANUAL 'Apaga el led de guardia.
LOW LED_REMOTO 'Apaga el led de remoto.
LOW LED_SOLAR 'Apaga el led de solar.
'*******************PROGRAMA PRINCIPAL DE LA TESIS***********************
PP:
GOSUB MEMORIA 'rutina para memorización en caso de que exista un
corte de energía.
GOSUB PARO_EMER 'Rutina paro de emergencia.
GOSUB FIN_CARRERA1 'Rutina de fin de carrera abre.
GOSUB FIN_CARRERA2 'Rutina de fin de carrera cierra.
GOSUB TOMA_ADC 'Rutina para tomar los datos del puerto A ADC.
GOSUB LCD 'Rutina para indicar temp y otros en el LCD.
GOSUB PRI_PULSO 'Rutina para ver el primer pulso del modo remoto.
GOSUB HAY_REMOTO1 'Rutina para saber existencia control remoto abre.
GOSUB HAY_REMOTO2 'Rutina para saber existencia control remoto cierra.
GOSUB M_REMOTO1 'Rutina modo remoto abre
131
GOSUB M_REMOTO2 'Rutina modo remoto cierra.
GOSUB M_MANUAL 'Rutina de modo manual.
GOSUB M_SOLAR 'Rutina de modo solar cuenta.
GOSUB M_SOLAR_AB 'Rutina de tiempo en modo solar.
GOSUB BLOQUEOS 'Rutina para determinar que modo funciona y
bloquearlos.
GOSUB PULSOS_CUIDADOR 'Rutina para detectar el número de pulsos en el
modo manual.
GOSUB AYUDA_MREMOTO 'Rutina para que el cuidador cierre el cobertor
en caso de haber sido abierto con el control remoto.
GOTO PP
'**************** MEMORIZACION EN UN CORTE DE ENERGIA ********************
MEMORIA:
IF (AYUDA_MEMORIA=0) THEN 'memorización modo manual abre.
ABRIR:
READ 1,BAND_MEMORIA 'bandera de memorización en EEPROM.
READ 4,MEMORIA_REMOTO 'auxiliares que se almacenan en EEPROM
READ 5,MEMORIA_REMOTOCR 'para el modo remoto.
IF (BAND_MEMORIA=1)THEN 'Bandera modo manual abre.
BLOQUEO_MANUAL=2 'rutina abre modo manual.
LOW RELE_2
PAUSE 200
IF F_CARRERA1=1 THEN
HIGH RELE_1
ENDIF
HIGH LED_MANUAL
BAND_LEDS=1
AYUDA_MEMORIA=7
RETURN 'final memorización modo manual abre.
ELSE
IF (BAND_MEMORIA=2)THEN 'memorización modo manual cierra.
LOW RELE_1
PAUSE 200
132
HIGH LED_MANUAL
HIGH RELE_2
AYUDA_MEMORIA=7
RETURN 'final memorización modo manual cierra.
ELSE
IF (BAND_MEMORIA=3)THEN 'memorización modo solar abre.
LOW RELE_2
PAUSE 200
if F_CARRERA1=1 THEN
HIGH RELE_1
ENDIF
HIGH LED_SOLAR
CUENTA_SOLARIN=1
BAND_LEDS=1
BLOQUEO_SOLAR=3
AYUDA_SOLARAB=6
AYUDA_SOLARCR=0
AYUDA_MEMORIA=7
RETURN 'final memorización modo solar abre.
ELSE
IF (BAND_MEMORIA=4) THEN 'memorización modo solar cierra.
LOW RELE_1
PAUSE 200
HIGH RELE_2
HIGH LED_SOLAR
CUENTA_SOLAROUT=1
AYUDA_SOLARCR=6
AYUDA_SOLARAB=0
AYUDA_MEMORIA=7
RETURN 'final memorización modo solar cierra.
ELSE
IF(BAND_MEMORIA=6)AND(MEMORIA_REMOTO=2)THEN
133
PAUSE 100 'memorización modo remoto abre.
BLOQUEO_REMOTO=1
LOW RELE_2
PAUSE 200
HIGH LED_REMOTO
BAND_LEDS=1
IF F_CARRERA1=1 THEN
HIGH RELE_1
ENDIF
MEMORIA_REMOTO=0
AYUDA_REMOTO=7
AYUDA_MEMORIA=7
RETURN 'final memorización modo remoto abre.
ELSE
IF(BAND_MEMORIA=7)AND(MEMORIA_REMOTOCR=2)THEN 'memorización
modo remoto cierra.
PAUSE 100
LOW RELE_1
PAUSE 200
HIG RELE_2
HIGH LED_REMOTO
BAND_LEDS=1
MEMORIA_REMOTOCR=0
AYUDA_REMOTOCR=9
AYUDA_MEMORIA=7
MEMORIA_CIERRE=4
ENDIF 'final memorización remoto cierra.
RETURN
ENDIF
RETURN
ENDIF
ENDIF
134
RETURN
ENDIF
ENDIF
RETURN
ELSE
IF (MEMORIA_CIERRE=4)AND(F_CARRERA2=0)THEN
LOW LED_REMOTO
MEMORIA_CIERRE=0
ENDIF
ENDIF
RETURN
'************************///*PARO DE EMERGENCIA*\\\*****************************
PARO_EMER: 'Rutina que indica que se activo.
IF PARO=1 THEN 'el pulsante de emergencia.
'detiene cualquier relé, he indica cual de los dos
IF RELE_1=1 THEN 'esta activado.
BAND_EMER=1 'esta bandera indica que el relé 1 esta activado.
ELSE
IF RELE_2=1 THEN
BAND_EMER=2 'bandera que indica que el relé 2 esta activado.
ELSE
ENDIF
ENDIF
LAZO_EMERG:
LCDOUT ACTI,1 'Mensaje en el LCD que existe un paro de emergencia.
PAUSE 200
LCDOUT ACTI,1," PARO"
PAUSE 200
LCDOUT ACTI,$C3,"EMERGENCIA"
PAUSE 200
IF (band_emer=1)AND(F_CARRERA1=1)AND(F_CARRERA2=1)THEN
LOW RELE_1 'y mientras no se quite el paro de emergencia
135
BAND_EMER1=1 'no deje que el cobertor siga abriéndose.
IF PARO=1 THEN LAZO_EMERG
ELSE
IF (BAND_EMER=2) AND (F_CARRERA1=1) AND(F_CARRERA2=1)THEN
LOW RELE_2 'Condición que si se esta cerrando se detenga
BAND_EMER1=2 'y vuelva a abrir.
PAUSE 800
PAUSE 800
PAUSE 800
BAND_EMER3=1
HIGH RELE_1
IF PARO=1 THEN LAZO_EMERG
ELSE
LOW RELE_1 'el paro de emergencia detenga el motor.
BAND_EMER2=1
IF PARO=1 THEN LAZO_EMERG
ENDIF
ENDIF
ELSE
IF (BAND_EMER1=1)AND(F_CARRERA1=1)and (F_CARRERA2=1)THEN
PAUSE 400
HIGH RELE_1
ELSE
IF (BAND_EMER1=2)AND(F_CARRERA1=1)AND(F_CARRERA2=1)THEN
LOW RELE_1 'si se estaba cerrando se empezó a abrir pero
PAUSE 1200 'no llego a abrirse completamente y se quita el
PAUSE 1200 'paro de emergencia continúe cerrando
PAUSE 1200
HIGH RELE_2
ELSE
IF(band_emer2=1)AND(F_CARRERA1=0)AND(F_CARRERA2=1)AND
(BAND_EMER3=1)THEN
136
PAUSE 400 'se estaba cerrando, hubo paro de emergencia
' PAUSE 800 'y se abrió en su totalidad apenas se quiete el
HIGH RELE_2 'paro de emergencia empiece a cerrar.
ELSE
ENDIF
ENDIF
ENDIF
RETURN
ENDIF
FIN_CARRERA1:
IF (F_CARRERA1=0) THEN 'cuando el cobertor se retiro completamente
LOW RELE_1 'da la orden de apagar el motor
BAND_MANU=1 'Cuando se ha terminado de abrir recién da la
señal para el modo manual.
BAND_EMER1=0 'usada solo cuando existe un paro de emergencia.
BAND_EMER=0
BAND_LEDS=0 'Para cuando a llegado al fin de carrer1 este listo a
apagar los leds.
IF(C_REMOTOIN=0)AND(C_REMOTOOUT=1)and(BLOQUEO_SOLAR=0)AND
(BLOQUEO_MANUAL=0)THEN
AYUDA_APERTURA=0
AYUDA_REMOTO=0
ENDIF
RETURN
ELSE
RETURN
ENDIF
FIN_CARRERA2:
IF (F_CARRERA2=0) THEN 'Cuando el cobertor terminó de abrirse.
LOW RELE_2 'Da la orden de apagar el motor.
BAND_MANU=0 'Pone la bandera en cero y se sabe que se cerró.
BAND_EMER1=0 'se usa solo cuando existe un paro de emergencia.
BAND_EMER2=0 'se usa para un paro de emergencia.
137
BAND_EMER3=0 'se usa con el paro de emergencia.
BAND_EMER=0
IF (CUENTA_MEMORIA=2) THEN 'indicación que termino de cerrar.
BAND_MEMORIA=0 'en cualquier modo se encuentra encerado en
espera.
WRITE 1,BAND_MEMORIA 'un nuevo accionamiento para memrizar.
CUENTA_MEMORIA=0 'no hace nada hasta la próxima acción.
ENDIF
IF BAND_LEDS=0 THEN
LOW LED_MANUAL 'se enciende al estar el modo manual activo.
LOW LED_SOLAR 'se enciende al estar el modo solar activo.
LOW LED_REMOTO 'se enciende al estar el modo remoto activo.
ELSE
ENDIF
IF(C_REMOTOIN=1)AND(C_REMOTOOUT=0)and(BLOQUEO_SOLAR=0)AND(B
LOQUEO_MANUAL=0)THEN
AYUDA_CUIDADOR=0 'rutina que desmemoriza control remoto.
AYUDA_CIERRE=0 'mediante software se elimina este efecto.
AYUDA_REMOTOCR=0
ENDIF
RETURN
ELSE
BAND_BLOQUEO=1
CUENTA_MEMORIA=2
RETURN
ENDIF
'************************TOMA LOS DATOS DEL ADC **************************
TOMA_ADC:
dato1=0 'donde se almacena el dato de la temperatura.
datoldr1=0 'donde se almacena el dato de luz solar.
ADCIN 0,dato 'obtengo el valor de la temperatura.
FOR CUENTA = 0 TO 100
138
adcin 1,daldr 'obtiene el valor de la luz solar.
datoldr1=datoldr1+daldr 'almacena los datos de la luz solar.
next
RETURN
'*************MUESTRA DATOS DE LA TEMPERATURA EN EL LCD****************
LCD:
dprom=dato/2 'promedio de la temperatura.
dpromldr=datoldr1/100 'promedio sensor solar.
virtual=25*dPROM 'se escala el valor de ADC0 para indicar en LCD.
resultado=virtual/100 'resultado del muestro de 100.
tempE=virtual/100 'valor entero de la temperatura.
tempd=virtual//100 'valor decimal de la temperatura.
FOR CUENTA=0 TO 6
LCDOUT acti,1,dec3 cuenta_solarin,";", dec3 cuenta_solarout," TEMPERAT"
LCDOUT acti,$c5,DEC2 TempE,".",DEC2 TempD,"C" 'valor de temp en el LCD.
PAUSE 100
NEXT
RETURN
'******************************* MODO REMOTO **************************** HAY_REMOTO1:
IF(C_REMOTOIN=0)and(C_REMOTOOUT=1)AND(BLOQUEO_SOLAR=0)AND(B
LOQUEO_MANUAL=0) THEN
BAND_CREMO1 =1 'indica que ya existe un pulso en el control remoto abre.
RETURN
ELSE
BAND_CREMO1=0 'Si no hay pulso en el control remoto abrir la bandera
en cero.
RETURN
ENDIF
HAY_REMOTO2:
IF
(C_REMOTOIN=1)AND(C_REMOTOOUT=0)AND(BLOQUEO_SOLAR=0)AND(B
LOQUEO_MANUAL=0)THEN
139
BAND_CREMO2=1 'bandera indica que ya existe un pulso en el control
remoto cierra.
RETURN
ELSE
BAND_CREMO2=0 'Si no hay pulso en el control remoto cerrar la bandera
en cero.
RETURN
ENDIF
M_REMOTO1:
IF (BAND_CREMO1=1)AND(F_CARRERA2=0)AND(F_CARRERA1=1)AND
(AYUDA_CUIDADOR=0)AND(AYUDA_CIERRE=0)AND(AYUDA_REMOTOCR=0)
THEN 'Condiciones que debe cumplir
'el modo remoto para que abra el cobertor.
PAUSE 100
BLOQUEO_REMOTO=1 'indica que se bloquee el solar y manual
LOW RELE_2 'apaga el relé 2 por seguridad.
PAUSE 200
HIGH LED_REMOTO 'Led que indica que el modo remoto esta activo.
BAND_LEDS=1 'indica que funciona el modo remoto.
HIGH RELE_1 'empieza la apertura del cobertor.
AYUDA_REMOTO=7
MEMORIA_REMOTO=2 'memorización accionamiento remoto abre.
REMOTO ABRE
BAND_MEMORIA=6
WRITE 1,BAND_MEMORIA 'bandera de memorización de que modo de
trabajo.
WRITE 4,MEMORIA_REMOTO 'ayuda para el modo remoto.
RETURN
ELSE 'si no cumple los 2 condicionantes sale sin problema.
RETURN
ENDIF
M_REMOTO2:
140
IF
(band_cremo2=1)AND(F_CARRERA2=1)AND(F_CARRERA1=0)AND(AYUDA_C
UIDADOR=0)AND(AYUDA_APERTURA=0)AND(AYUDA_REMOTO=0)THEN
PAUSE 100
LOW RELE_1 'igual que el remoto 1 pero para el caso de
PAUSE 200 'que se desee cerrar.
HIGH RELE_2
AYUDA_REMOTOCR=9
BAND_MEMORIA=7
WRITE 1,BAND_MEMORIA
MEMORIA_REMOTOCR=2
WRITE 5,MEMORIA_REMOTOCR
RETURN
ELSE
RETURN
ENDIF
'****************************** MODO MANUAL ******************************
M_MANUAL: 'rutina para el modo manual.
'***condiciones para saber que es la primera vez**********
'***que se presiona el pulsante manual.
IF(MANUAL=0)AND(BAND_MANU=0)AND(BLOQUEO_REMOTO=0)AND(BLOQ
UEO_SOLAR=0) THEN
ABRE3:
IF (MANUAL=0)THEN ABRE3 'si no suelta el pulsante del modo manual no
sigue
BLOQUEO_MANUAL=2 'al activar manual se debe bloquear solar y remoto.
LOW RELE_2 'se presiono el pulsante apaga el rele2 por segurida.
PAUSE 200 'retardo
HIGH RELE_1 'activa el relé 1
HIGH LED_MANUAL 'Indica que el modo manual fue activado.
BAND_LEDS=1
141
BAND_MEMORIA=1
WRITE 1,BAND_MEMORIA
RETURN
ELSE
IF(MANUAL=0)AND(BAND_MANU=1)AND(F_CARRERA1=0)AND(BLOQUEO_R
EMOTO=0) THEN 'condiciones del modo.
ABRE4: 'manual para cerrar el cobertor.
IF (MANUAL=0)THEN ABRE4 'condicionante que si no se suelta el pulsante
LOW RELE_1 'apaga el relé 1
PAUSE 200 'retardo de tiempo
HIGH RELE_2 'activa el rele2
BAND_MEMORIA=2
WRITE 1,BAND_MEMORIA
RETURN
ELSE
RETURN
ENDIF
ENDIF
'************************************* MODO SOLAR ****************************
M_SOLAR:
IF(dpromldr>970)AND(BLOQUEO_REMOTO=0)and(bloqueo_manual=0)AND(AY
UDA_SOLARAB=0)AND(F_CARRERA1=1)AND(F_CARRERA2=0)then 'detecta
que hay sol en 970
PAUSE 200
CUENTA_SOLARIN = CUENTA_SOLARIN+1 'contador de tiempo que hay
Sol.
CUENTA_SOLAROUT = 0 'encera contador cuando no hay sol.
RETURN
ELSE
PAUSE 200
142
IF(dpromldr<965)and(bloqueo_remoto=0)and(bloqueo_manual=0)AND(AYUDA_S
OLARCR=0)AND(F_CARRERA1=0)AND(F_CARRERA2=1)then 'detecta que no
hay sol 967
CUENTA_SOLAROUT = CUENTA_SOLAROUT+1 'contador cuando no
hay sol
CUENTA_SOLARIN=0 'encera contador cuando hay sol.
RETURN
ELSE
CUENTA_SOLARIN=0 'Cuando se bloquean por los otros modos se
Enceran los contadores de tiempo
CUENTA_SOLAROUT=0
RETURN
ENDIF
ENDIF
M_SOLAR_AB:
IF(CUENTA_SOLARIN=20)AND(CUENTA_SOLAROUT=0)AND(BLOQUEO_REM
OTO=0)AND(BLOQUEO_MANUAL=0)AND (F_CARRERA2=0) THEN 'retardo
de 30 seg.
LOW RELE_2 'este valor se puede cambiar por el valor en tiempo.
PAUSE 200 'que se desee pero se debe poner en seg.
HIGH RELE_1 'cuando cumple el tiempo definido abre el cobertor.
HIGH LED_SOLAR 'se activa cuando el modo solar fue activado.
CUENTA_SOLARIN=1 'UNA VEZ QUE SE TERMINA DE ABRIR EL CONTADOR
DE APERTURA SE PONE EN UNO.
BAND_LEDS=1
BLOQUEO_SOLAR=3
AYUDA_SOLARAB=6 'bandera que indica que termino de contar modo
solar abrir.
AYUDA_SOLARCR=0 'bandera del modo solar cierre.
BAND_MEMORIA=3
WRITE 1,BAND_MEMORIA
RETURN
ELSE
143
IF
(CUENTA_SOLAROUT=25)AND(CUENTA_SOLARIN=0)AND(BLOQUEO_REMO
TO=0)AND(bloqueo_manual=0)AND(F_CARRERA1=0) THEN 'retardo de
30 seg.
LOW RELE_1 'para que se cierre el cobertor este valor puede variar
'AUMENTADO LA CONDICION
PAUSE 200 'y se debe poner en segundo pero
HIGH RELE_2
CUENTA_SOLAROUT=1 'una vez que se termina de cerrar el contador de
apertura se pone en uno.
AYUDA_SOLARCR=6 'bandera que indica que termino de contar modo
solar cerrar.
AYUDA_SOLARAB=0 'bandera del modo solar abre.
BAND_MEMORIA=4
WRITE 1, BAND_MEMORIA
RETURN
ELSE
RETURN
ENDIF
ENDIF
'***************************** BLOQUEOS DE LOS MODOS**************** BLOQUEOS:
IF(F_CARRERA1=1)AND(F_CARRERA2=0)AND(BAND_BLOQUEO=1)THEN
BLOQUEO_MANUAL=0 'encera el bloqueo manual.
BLOQUEO_REMOTO=0 'encera el bloqueo remoto.
BLOQUEO_SOLAR=0 'encera el bloqueo solar.
BAND_BLOQUEO=0 'encera bandera de bloqueos.
RETURN
ELSE
RETURN
ENDIF
RETURN
144
'******* MODO SOLAR DEJA ACTIVO EL COBERTOR EN ABRIR *******
PULSOS_CUIDADOR:
IF(BLOQUEO_REMOTO=1)AND(F_CARRERA1=0)AND(MANUAL=0)THEN
ABRE5: 'si fue activado el control
IF MANUAL=0 THEN ABRE5 'remoto y por alguna razón fue
CUENTA_CUIDADOR=3 'dejado sin cerrar el cuidador
HIGH RELE_2
RETURN 'pueda presionar el pulsante de
Manual y pueda cerrarse.
ENDIF
RETURN
AYUDA_MREMOTO: 'rutina para el buen funcionamiento del modo remoto. IF (C_REMOTOIN=0)AND(C_REMOTOOUT=1)AND(F_CARRERA1=1)AND(F_CARRERA2=1)THE AYUDA_APERTURA=4 RETURN ELSE IF (C_REMOTOIN=1)AND(C_REMOTOOUT=0)and(F_CARRERA1=1)AND(F_CARRERA2=1)THEN AYUDA_CIERRE=5 RETURN ELSE RETURN ENDIF RETURN ENDIF RETURN END
145
ANEXO C: DATASHEET DE LOS COMPONENTES UTILIZADOS EN
EL PROYECTO DE TITULACION.
HT12A/HT12E 212 Series of Encoders
146
147
148
Data Sheet LM324
149
Data Sheet LM35
Data Sheet del Relé térmico de protección
3SR8-D
5 R8-D
Aplicación
Las series de relés térmicos de protección 3SR8 están concebidos para circuitos
en AC de overload relay applies to circuit of AC 50Hz or 60Hz, rated voltage to
below 660V 50Hz o 60Hz y hasta 660V, en un rango de intensidades de
0.1A~93A para la protección de motor frente a sobrecargas, pérdida de fase
prolongada, desequilibrio o elevada rampa de arranque.
150
Compatibles en su montaje con la gama de contactores 3SC8 AC y también de
los arrancadores electromagnéticos.
Características:
1) Bimetal trifásico
2) Protección frente a sobre cargas o ausencia de fase
3) Selección de la intensidad mediante potenciómetro
4) Compensación de temperatura
5) Función de indicación
6) Test mecánico del equipo
7) Botón de parada
8) Reset manual y automático
9) Contactos auxiliares separados eléctricamente (1NO + 1NC)
10)Método de instalación: conexión de acople en contactor o independiente
Curva de disparo
El rango de operación en el que se encuentra operando nuestro rele térmico es
entre 7 y 10 A.
151
ANEXO D: TABLAS DE VARIACION DE LA TEMPERATURA
Día Uno
TIEMPO FLUKE T
DISPLAY VARIANZA DESVIACION ESTANDAR ERROR MEDIA
COEFICIENTE DE VARIACION
10:50 32,4 32 0,08 0,28 -1,23 32,2 0,88 10:55 32 32,75 0,28 0,53 2,34 32,375 1,64 11:00 35,3 34,5 0,32 0,57 -2,27 34,9 1,62 11:05 38,8 34,75 8,20 2,86 -10,44 36,775 7,79 11:10 36,4 36,25 0,01 0,11 -0,41 36,325 0,29 11:15 38 36,5 1,13 1,06 -3,95 37,25 2,85 11:20 38,8 35,5 5,44 2,33 -8,51 37,15 6,28 11:25 37,7 35 3,65 1,91 -7,16 36,35 5,25 11:30 38 36,25 1,53 1,24 -4,61 37,125 3,33 11:35 37,3 35,75 1,20 1,10 -4,16 36,525 3,00 11:40 30 35,5 15,13 3,89 18,33 32,75 11,88 11:45 31,8 29,25 3,25 1,80 -8,02 30,525 5,91 11:50 32 29,5 3,13 1,77 -7,81 30,75 5,75 12:00 29 26,75 2,53 1,59 -7,76 27,875 5,71 12:05 32 29,5 3,13 1,77 -7,81 30,75 5,75 12:10 26 28,75 3,78 1,94 10,58 27,375 7,10 12:15 22,1 26,5 9,68 3,11 19,91 24,3 12,80 12:20 27,2 26,75 0,10 0,32 -1,65 26,975 1,18 12:25 27 26,5 0,13 0,35 -1,85 26,75 1,32 12:30 26,8 27,5 0,24 0,49 2,61 27,15 1,82 12:35 28,7 26 3,65 1,91 -9,41 27,35 6,98 12:30 28,3 26,5 1,62 1,27 -6,36 27,4 4,65
NUMERO DE MUESTRAS 22,00
VALOR OPTIMO
VALOR
DEFICIENTE
VARIACION DE TEMPERATURA
0
2
4
6
8
10
12
14
16
10:50
10:55
11:00
11:05
11:10
11:15
11:20
11:25
11:30
11:35
11:40
11:45
11:50
12:00
12:05
12:10
12:15
12:20
12:25
12:30
12:35
12:30
TIEMPO
TE
MP
ER
ATU
RA
VARIANZA DESVIACION
152
Día dos
TIEMPO FLUKE T
DISPLAY VARIANZA DESVIACION ESTANDAR ERROR MEDIA
COEFICIENTE DE VARIACION
9:10 21,50 22,50 0,33 0,58 4,7 22 2,62 9:15 20,50 21,50 0,33 0,58 4,9 21 2,75 9:20 19,20 21,50 1,76 1,33 12,0 20,35 6,53 9:25 23,40 25,50 1,47 1,21 9,0 24,45 4,96 9:30 23,00 25,25 1,69 1,30 9,8 24,125 5,38 9:35 25,70 25,00 0,16 0,40 -2,7 25,35 1,59 9:40 24,70 23,25 0,70 0,84 -5,9 23,975 3,49 9:45 22,90 23,25 0,04 0,20 1,5 23,075 0,88 9:50 26,90 24,25 2,34 1,53 -9,9 25,575 5,98 9:55 28,30 26,25 1,40 1,18 -7,2 27,275 4,34 10:00 23,70 23,00 0,16 0,40 -3,0 23,35 1,73 10:05 23,90 23,00 0,27 0,52 -3,8 23,45 2,22 10:10 23,30 24,75 0,70 0,84 6,2 24,025 3,48 10:15 25,80 23,50 1,76 1,33 -8,9 24,65 5,39 10:20 22,80 21,00 1,08 1,04 -7,9 21,9 4,75 10:25 25,50 24,50 0,33 0,58 -3,9 25 2,31 10:30 25,00 25,25 0,02 0,14 1,0 25,125 0,57 10:35 24,10 26,00 1,20 1,10 7,9 25,05 4,38 10:40 26,50 28,50 1,33 1,15 7,5 27,5 4,20 10:45 27,30 28,00 0,16 0,40 2,6 27,65 1,46 10:50 32,80 35,75 2,90 1,70 9,0 34,275 4,97 10:55 28,80 29,50 0,16 0,40 2,4 29,15 1,39 11:00 30,70 32,50 1,08 1,04 5,9 31,6 3,29 11:05 27,40 29,25 1,14 1,07 6,8 28,325 3,77 11:10 27,20 26,75 0,07 0,26 -1,7 26,975 0,96 11:15 27,20 25,50 0,96 0,98 -6,3 26,35 3,72 11:20 26,70 26,00 0,16 0,40 -2,6 26,35 1,53 11:25 24,20 25,00 0,21 0,46 3,3 24,6 1,88 11:30 26,00 28,00 1,33 1,15 7,7 27 4,28 11:35 25,00 27,00 1,33 1,15 8,0 26 4,44 11:40 25,20 24,00 0,48 0,69 -4,8 24,6 2,82 11:45 24,00 23,75 0,02 0,14 -1,0 23,875 0,60
TEMPERATURA
20
22
24
26
28
30
32
34
36
38
40
10:5
0
10:5
5
11:0
0
11:0
5
11:1
0
11:1
5
11:2
0
11:2
5
11:3
0
11:3
5
11:4
0
11:4
5
11:5
0
12:0
0
12:0
5
12:1
0
12:1
5
12:2
0
12:2
5
12:3
0
12:3
5
12:3
0
TIEMPO (min)
TE
MP
ER
ATU
RA(º
C)
PATRON SENSOR
153
11:50 23,70 24,00 0,03 0,17 1,3 23,85 0,73 11:55 22,80 25,00 1,61 1,27 9,6 23,9 5,31 12:00 23,00 24,00 0,33 0,58 4,3 23,5 2,46 12:05 24,10 28,00 5,07 2,25 16,2 26,05 8,64 12:10 24,40 26,50 1,47 1,21 8,6 25,45 4,76 12:15 28,50 27,75 0,19 0,43 -2,6 28,125 1,54 12:20 30,60 31,75 0,44 0,66 3,8 31,175 2,13
NUMERO DE MUESTRAS 39,00
VALOR OPTIMO VALOR DEFICIENTE
Día Dos
VARIANZA Y DESVIACION STD.
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
3,50
4,00
4,50
5,00
9:10
9:20
9:30
9:40
9:50
10:00
10:1
010
:20
10:30
10:4
010
:50
11:00
11:1
011
:20
11:30
11:40
11:5
012:
0012:
1012
:20
TIEMPO (min)
TEM
PE
RA
TUR
A (º
C)
VARIANZA DESVIACION
TEMPERATURA
17,00
19,00
21,00
23,00
25,00
27,00
29,00
31,00
33,00
35,00
37,00
9:10
9:20
9:30
9:40
9:50
10:00
10:10
10:20
10:30
10:40
10:50
11:00
11:10
11:20
11:30
11:40
11:50
12:00
12:10
12:20
TIEMPO (min)
TE
MP
ER
AT
UR
A (
ºC)
PATRON SENSOR
154
Día tres
tiempo FLUKE T
DISPLAY VARIANZA DESVIACION ESTANDAR ERROR MEDIA
COEFICIENTE DE VARIACION
8:00 24,00 26,85 4,06 2,02 10,61 25,425 7,93 8:05 22,20 25,50 5,45 2,33 12,94 23,85 9,78 8:10 24,00 27,50 6,13 2,47 12,73 25,75 9,61 8:15 29,30 27,75 1,20 1,10 -5,59 28,525 3,84 8:20 22,20 24,75 3,25 1,80 10,30 23,475 7,68 8:25 22,10 24,25 2,31 1,52 8,87 23,175 6,56 8:30 21,60 24,50 4,21 2,05 11,84 23,05 8,90 8:35 23,30 24,50 0,72 0,85 4,90 23,9 3,55 8:40 27,20 29,25 2,10 1,45 7,01 28,225 5,14 8:45 26,10 28,70 3,38 1,84 9,06 27,4 6,71 8:50 24,50 26,75 2,53 1,59 8,41 25,625 6,21 8:55 27,80 29,75 1,90 1,38 6,55 28,775 4,79 9:00 23,80 25,25 1,05 1,03 5,74 24,525 4,18 9:05 23,00 24,25 0,78 0,88 5,15 23,625 3,74 9:10 25,00 27,75 3,78 1,94 9,91 26,375 7,37 9:15 25,40 27,25 1,71 1,31 6,79 26,325 4,97 9:20 29,60 30,50 0,40 0,64 2,95 30,05 2,12 9:25 29,10 32,50 5,78 2,40 10,46 30,8 7,81 9:30 30,50 32,75 2,53 1,59 6,87 31,625 5,03 9:35 28,30 30,50 2,42 1,56 7,21 29,4 5,29 9:40 31,70 29,25 3,00 1,73 -8,38 30,475 5,68 9:45 31,10 33,25 2,31 1,52 6,47 32,175 4,73 9:50 32,90 31,75 0,66 0,81 -3,62 32,325 2,52 9:55 24,80 26,00 0,72 0,85 4,62 25,4 3,34 10:00 28,80 30,75 1,90 1,38 6,34 29,775 4,63 10:05 28,60 30,50 1,81 1,34 6,23 29,55 4,55 10:10 30,20 32,75 3,25 1,80 7,79 31,475 5,73 10:15 30,00 33,00 4,50 2,12 9,09 31,5 6,73 10:20 27,70 30,25 3,25 1,80 8,43 28,975 6,22 10:25 26,00 28,00 2,00 1,41 7,14 27 5,24 10:30 30,40 30,25 0,01 0,11 -0,50 30,325 0,35 10:35 30,70 31,50 0,32 0,57 2,54 31,1 1,82 10:40 28,90 29,00 0,01 0,07 0,34 28,95 0,24 10:45 30,80 31,75 0,45 0,67 2,99 31,275 2,15 10:50 34,00 31,75 2,53 1,59 -7,09 32,875 4,84 10:55 30,80 33,50 3,65 1,91 8,06 32,15 5,94 11:00 32,50 34,25 1,53 1,24 5,11 33,375 3,71 11:05 34,00 35,00 0,50 0,71 2,86 34,5 2,05 11:10 30,30 32,50 2,42 1,56 6,77 31,4 4,95 11:15 29,80 31,75 1,90 1,38 6,14 30,775 4,48 11:20 29,40 31,00 1,28 1,13 5,16 30,2 3,75 11:25 29,10 30,50 0,98 0,99 4,59 29,8 3,32 11:30 30,50 31,50 0,50 0,71 3,17 31 2,28
NUMERO DE MUESTRAS 43,00
VALOR OPTIMO VALOR DEFICIENTE
155
Día tres
COMPARACION ENTRE TEMPERATURA MEDIBLE Y VARIACION ESTADISTICA
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
8:008:30
9:009:30
10:0010:30
11:0011:30
TIEMPO
TE
MP
ER
AT
UR
A
FLUKE
T DISPLAY
VARIANZA
TEMPERATURA
´
Día cuatro
VALOR DE LA TEMPERATURA
0,001,002,003,004,005,006,007,00
8:00
8:30
9:00
9:30
10:0
0
10:3
0
11:0
0
11:3
0
TIEMPO
TE
MP
ER
AT
UR
A
varianza
desviacion
VALOR DE LA TEMPERATURA
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
8:00
8:20
8:40
9:00
9:20
9:40
10:0
0
10:2
0
10:4
0
11:0
0
11:2
0
TIEMPO
TE
MP
ER
AT
UR
A
FLUKE
T DISPLAY
156
Día cuatro
TIEMPO FLUKE T
DISPLAY VARIANZA DESVIACION ESTANDAR ERROR MEDIA
COEFICIENTE DE VARIACION
8:00 16,50 17,75 0,78 0,88 7,04 17,125 5,16 8:05 17,80 19,75 1,90 1,38 9,87 18,775 7,34 8:10 17,00 18,50 1,13 1,06 8,11 17,75 5,98 8:15 17,70 19,50 1,62 1,27 9,23 18,6 6,84 8:20 17,40 18,75 0,91 0,95 7,20 18,075 5,28 8:25 17,70 17,25 0,10 0,32 -2,61 17,475 1,82 8:30 17,10 18,75 1,36 1,17 8,80 17,925 6,51 8:35 18,50 19,25 0,28 0,53 3,90 18,875 2,81 8:40 18,00 19,75 1,53 1,24 8,86 18,875 6,56 8:45 17,30 18,00 0,24 0,49 3,89 17,65 2,80 8:50 20,70 21,75 0,55 0,74 4,83 21,225 3,50 8:55 23,00 25,00 2,00 1,41 8,000 24 5,89 9:00 25,60 27,75 2,31 1,52 7,75 26,675 5,70 9:05 26,70 29,25 3,25 1,80 8,72 27,975 6,45 9:10 30,00 32,50 3,13 1,77 7,69 31,25 5,66 9:15 30,75 32,25 1,13 1,06 4,65 31,5 3,37 9:20 30,20 32,25 2,10 1,45 6,36 31,225 4,64 9:25 32,00 34,25 2,53 1,59 6,57 33,125 4,80 9:30 30,50 31,25 0,28 0,53 2,40 30,875 1,72 9:35 30,40 32,75 2,76 1,66 7,18 31,575 5,26 9:40 29,20 31,25 2,10 1,45 6,56 30,225 4,80 9:45 29,40 31,75 2,76 1,66 7,40 30,575 5,43 9:50 28,30 30,75 3,00 1,73 7,97 29,525 5,87 9:55 28,50 30,75 2,53 1,59 7,32 29,625 5,37 10:00 29,00 31,50 3,13 1,77 7,94 30,25 5,84 10:05 28,20 30,00 1,62 1,27 6,00 29,1 4,37 10:10 24,40 24,50 0,01 0,07 0,41 24,45 0,29 10:15 29,80 30,00 0,02 0,14 0,67 29,9 0,47 10:20 29,30 29,00 0,05 0,21 -1,03 29,15 0,73 10:25 28,00 29,00 0,50 0,71 3,45 28,5 2,48 10:30 28,30 28,50 0,02 0,14 0,70 28,4 0,50 10:35 27,00 28,00 0,50 0,71 3,57 27,5 2,57 10:40 27,50 28,75 0,78 0,88 4,35 28,125 3,14 10:45 28,00 29,75 1,53 1,24 5,88 28,875 4,29 10:50 29,00 31,25 2,53 1,59 7,20 30,125 5,28 10:55 29,80 31,25 1,05 1,03 4,64 30,525 3,36 11:00 30,10 31,25 0,66 0,81 3,68 30,675 2,65 11:05 30,50 32,25 1,53 1,24 5,43 31,375 3,94 11:10 27,40 29,75 2,76 1,66 7,90 28,575 5,82 11:15 27,20 28,75 1,20 1,10 5,39 27,975 3,92 11:20 26,90 28,75 1,71 1,31 6,43 27,825 4,70 11:25 25,40 27,25 1,71 1,31 6,79 26,325 4,97 11:30 25,00 26,00 0,50 0,71 3,85 25,5 2,77
NUMERO DE MUESTRAS 43,00 VALOR OPTIMO
VALOR DEFICIENTE
157
COMPARACION ENTRE TEMPERATURA MEDIBLE Y VARIACION ESTADISTICA
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
8:00
8:25
8:50
9:15
9:40
10:05
10:30
10:55
11:20
TIEMPO
TE
MP
ER
AT
UR
AFLUKE
DISPLAY
varianza
desviacionestandar
VALOR DE LA TEMPERATURA
0,000,501,001,502,002,503,003,50
8:00
8:30
9:00
9:30
10:0
0
10:3
0
11:0
0
11:3
0
TIEMPO
TE
MP
ER
AT
UR
A
VARIANZA
DESVIACION
VALOR DE LA TEMPERATURA
0,005,00
10,0015,0020,0025,0030,0035,0040,00
8:00
8:25
8:50
9:15
9:40
10:05
10:30
10:55
11:20
TIEMPO
TE
MP
ER
AT
UR
A
FLUKE
TDISPLAY
