ACTIVAPLUSO® Jorge Alberto González Rojas. Jorge_chivas4@hotmail.com

RESUMEN

El ACTIVAPLAUSO® es un diseño adherible a un objeto, que facilita la tarea de encontrar-

lo, por ejemplo un control o aparato extraviado, esto lo hace por medio de la calidad de la

respuesta del localizador cuando se dan 2 aplausos en un lapso de 1 segundo, el sensor capta

los sonidos de los aplausos y mediante comparadores se discierne si el sonido a percibir en

realidad se trata de un aplauso, la información es transferida a un microcontrolador, para

que ahí sea reconocida y evitar confusión. Si el ACTIVAPLAUSO® durante 1 segundo mar-

ca 2 aplausos este envía una señal para emitir sonidos mediante un zumbador, y enciende una

luz. El localizador cuenta con un medidor de batería, donde comparadores comprueban la

carga de su batería y se procesa en el microcontrolador, si esta se encuentra llena, activa un

led verde, si se encuentra con media carga activa un led amarillo, y si la batería esta por ago-

tarse activa un led rojo, indicando que ocupa un cambio de batería a la brevedad. Las perso-

nas tienden a perder objetos importantes que van desde las llaves del automóvil hasta objetos

de menor importancia, de uso continuo como es el control remoto, como consecuencia la

pérdida de tiempo y energía en buscar los objetos, a su vez llega a presentar estrés en el indi-

viduo si se carece de tiempo para la labor de búsqueda. La manera de evitar el problema es

que el objeto responda a una señal de búsqueda a emitir por la persona, pero como esta tecno-

logía no está presente en objetos como llaves, es buena idea implementar un dispositivo loca-

lizador que es adherible al objeto en búsqueda. El localizador auditivo responde al aplauso

del individuo y resuelve el problema de búsqueda y el tiempo que necesita.

Figura 1.- diagrama esquemático del ACTIVAPALUSO®

REFERENCIA HISTÓRICA:

El micrófono, se encarga de transformar las vibraciones acústicas en intensidades eléctricas,

para canalizarla a un circuito amplificador, corregirlas y aumentarlas hasta el nivel necesario.

Los primeros experimentos sobre este tema, datan del año 1861, cuando Phillip Reis experi-

menta con el transmisor de su nombre y es un micrófono de contacto libre entre terminales de

metal. Reis diseña un micrófono mediante una membrana circular tensa del intestino de cer-

do, con platino el ladrillo monta en su centro. Otra barra del platino, con un clavo como

perno en uno de su extremo, reclina contra el centro del ladrillo. Las vibraciones en la mem-

brana causan que el perno abra temporalmente y cierre el circuito, las vibraciones así, con-

vierten en el aire en señal eléctrica. El micrófono de Carbón, se construye en 1878 por el

inventor anglo-americano David E. Hughes. Tres clavos de hierro, uno en posición libremen-

te a través de los otros dos, es suficiente para hacer un micrófono de Hughes, pero la forma

correcta del aparato, consiste en una barra de carbón centrada entre dos soportes en alinea-

ción. Una corriente continua pasa constantemente entre las tres piezas de carbón de contacto

libre, ligeras vibraciones de la pieza central de carbón, que proporcionan por las ondas sono-

ras, altera la resistencia de los contactos de carbón, de manera que la corriente que fluye, es

mayor o menor de acuerdo con las vibraciones. El funcionamiento del micrófono de "Grana-

lla " de carbón, es que las ondas sonoras golpean un diafragma de metal delgado y en estira-

miento, que sus vibraciones oprimen y sueltan alternativamente una cantidad de granalla de

carbón que se encuentra entre en dos tazas de metal. Esta alternación de presión sobre la gra-

nalla, cambia la resistencia de la masa de carbón libre, circula así corriente. De este modo se

crean vibraciones eléctricas correspondientes a las vibraciones sonoras. Edison diseña el mi-

crófono de granos de carbón para el teléfono.

DESARROLLO DEL PROYECTO: El dispositivo consta de tres etapas principales;

La primera es la cuantizacion de datos, se mide la variación y potencia de los estímulos de

sonido para obtener un uno o cero lógicos, se mide el voltaje de la batería con la que trabaja

el proyecto y se clasifica en uno de los tres niveles posibles, para de esta manera cambiar la

batería si el periodo de vida de se encuentre por acabar.

La segunda etapa es el procesamiento de la señal; Donde se evalúa el cumplimiento de

reglas para las salidas de información y evitar distintos errores.

Tercera etapa; Salida de información en cumplimiento de las normas de procesamiento de

información de entrada, aquí el dispositivo emite señales para hacer contacto por medio vi-

sual y acústico con el usuario para que encuentre la localización del dispositivo y evaluar si

es necesaria otra fuente de alimentación.

Sensor de sonido; Es el dispositivo principal del diseño, sin él no funciona de la manera que

se diseña, este se encarga de captar las vibraciones sonoras para convertirlas en voltaje, la

magnitud en volts depende de la fuerza de las vibraciones sonoras a registrar.

El diseño utiliza un sensor de Sonido MSE-S100 al captar las señal la amplifica para su pro-

cesamiento y produce un pulso lógico de disparo de 100ms de duración y activo en nivel alto,

contiene un potenciómetro para ajustar la sensibilidad de respuesta el circuito. Si el circuito

se encuentra en reposo mantiene la señal de salida en cero lógico.

FIGURA 2.-Sensor de sonido MSE-S100

FIGURA 3.-Diodo emisor de luz (LED)

LED;

Diodo emisor de luz es un dispositivo semiconductor que emite luz incoherente de espectro

menor al polarizar de forma directa la unión PN del mismo y circula por él una corriente

eléctrica. Este fenómeno es una forma de electroluminiscencia. El color, depende del mate-

rial semiconductor a emplear en la construcción del diodo. El diseño utiliza el leds de cuatro

colores, el led verde permanece en función cuando la carga de la batería se encuentra en un

rango de 8.5 – 10.0 V, el led amarillo y rojo encienden en los rangos de 6.6 – 8.4 V y 5.0 –

6.5 V respectivamente. El led de color azul enciende por un tiempo de medio de segundo si

el microcontrolador recibe la señal de dos aplausos en menos de medio segundo.

AMPLIFICADOR OPERACIONAL;

Es un dispositivo que, mediante la implementación de energía, magnifica la amplitud de un

evento. Un amplificador operacional, es un circuito electrónico que tiene dos entradas y una

salida. La salida es la diferencia de las dos entradas al multiplicar por un factor (G). Para el

proyecto se maneja el amplificador operacional LM741, se configura como un comparador

de ventana mediante dos circuitos en interconexión para medir la carga de la batería del pro-

yecto en tres niveles y se complementa con una compuerta NAND en conexión a la salida del

arreglo, otra utilidad es para amplificar la señal del Microcontrolador para generar un tono en

la bocina.

FIGURA 4.-Configuracion del amplificador operacional LM741

COMPUERTA LÓGICA NOR;

Una compuerta lógica, es un dispositivo electrónico que es la expresión física de un operador

booleano. Cada puerta lógica consiste en una red de dispositivos interruptores que cumple las

condiciones booleanas para el operador particular. Son circuitos de conmutación integrados

en un chip. Una compuerta lógica NOR es la negación de una compuerta OR, se obtiene al

agregar una etapa NOT en su salida, el funcionamiento de esta compuerta se muestra en la

tabla de verdad de la figura 5. El circuito integrado a utilizar por contener en su interior la

compuerta NOR es el LM7402, y se muestra en la figura 6. Es el circuito a implementar, para

obtener un uno lógico si el comparador de ventana tiene como salida dos ceros lógicos y de

esta manera obtiene la señal que permite alertar al microcontrolador que la batería se encuen-

tra en el rango medio de vida y le ordena funcionar al led amarillo.

Fig. 5.-Tabla de verdad de la compuerta NOR Fig. 6.-Configuracion de la compuerta lógica LM7402

BUZZER; Es un dispositivo electrónico que produce un sonido continuo o intermitente de un mismo

tono. Sirve como mecanismo de señalización o aviso. Su construcción consta de dos elemen-

tos, un electroimán y una lámina metálica de acero. El zumbador se conecta a circuitos inte-

grados especiales para que produzca distintos tonos. Si se acciona, la corriente pasa por la

bobina del electroimán y produce un campo magnético variable que hace vibrar la lámina de

acero sobre la armadura.

Figura 7.- Buzzer

FIGURA 8.-Microcontrolador AT89S52

MICROCONTROLADOR AT89S52;

El microcontrolador es el AT89S52 de la empresa ATMEL, de INTEL, de la familia 8031.

Las diferencias principales entre el 8952 y el 8031, son: que el 8031 es un microprocesador

mediante su denotación 80xx, el 89 del micro de ATMEL, hace referencia a que contiene

memoria interna para programa del tipo flash, que es una memoria no volátil, el sufijo S indi-

ca que contiene un puerto serial SPI, que se trabaja con él y mantiene una comunicación en

forma paralela. 8252, indica que es una estructura 8031 con la excepción de que contiene un

temporizador interno mas (T2), así como memoria RAM interna. Consta de 40 pines con una

configuración como se muestra en la figura 8, el diseño del programa es constituido de dos

maneras, lenguaje C o lenguaje ensamblador, en este caso el programa es hecho por lenguaje

C en el programa μVision 4.0. Este dispositivo se encarga de controlar en el proyecto la va-

riable de entrada del sensor de ruido que pasa primero por el amplificador y determina el

tiempo entre los pulsos para discernir si los aplausos al ocurrir se encuentran dentro de rango

de tiempo para la búsqueda del objeto y evitar errores por ruidos que no son aplausos. Con-

trola las variables de salida para los leds de distintos colores y el zumbador, con la lógica

especifica del hardware y el software.

CONCLUSIONES Y RESULTADOS:

Se obtiene un dispositivo localizador que proporciona un consumo bajo de energía. Para la

buena cuantización de fenómenos como la emisión de sonidos, es necesario tomar en cuenta

un rango de variaciones específicas de otra manera el diseño va a generar en una eficiencia

de mala calidad e incluso mal funcionamiento. La alimentación es por medio de dos baterías

de 5 volts en serie para mantener los circuitos en funcionamiento por un tiempo considerable,

ya que los circuitos ocupan un voltaje mínimo de 5 volts para funcionar y al implementar una

sola batería la vida del dispositivo es corta.

Al utilizar cinco amplificadores operacionales, es de mayor eficiencia usar dos circuitos inte-

grados LM324 los que contienen cuatro amplificado-res operacionales 741 en su interior ca-

da uno, para ahorrar espacio y reducir el costo. Se recomienda utilizar el programa μVision

4.0 para elaborar el software del microcontrolador en lenguaje C, en caso de decidir usar len-

guaje ensamblador es recomendable usar el programa EDSIM 51. Un comparador de exacti-

tud a utilizar para sensibilidad aceptable es el del circuito LM339 donde a diferencia del

LM741 ocupa una resistencia en paralelo con la salida. Este aparato se utiliza de variadas

maneras, ya que activa cualquier dispositivo al que se conecte para que realice esta función.

Fig. 9.-Circuito final del ACTIVAPLAUSO®

BIBLIOGRAFIA: [1] M. Morris Mano/ Arquitectura de computadoras/ Pearson, Prentice Hall / 1994/ 563 pág.

[2] I. Scott Mackenzie, Raphael C. / el microcontrolador 8051 / Pearson, Prentice Hall /2007/537 pág.

[3] Ronald J. Tocci, Neal S. Widmer/ sistemas digitales principios y aplicaciones/Prentice Hall/2003/823pag.

[4] Juan José González de la Rosa/ circuitos electrónicos con amplificadores operaciona-

les/Marcombo/2001/160 pág.

[5] N.R. Malik/ circuitos electrónicos análisis, simulación y diseño/ Prentice Hall/ 2006/ 1136 pág.

XTAL218

XTAL119

ALE30

EA31

PSEN29

RST9

P0.0/AD039

P0.1/AD138

P0.2/AD237

P0.3/AD336

P0.4/AD435

P0.5/AD534

P0.6/AD633

P0.7/AD732

P1.0/T21

P1.1/T2EX2

P1.23

P1.34

P1.45

P1.56

P1.67

P1.78

P3.0/RXD10

P3.1/TXD11

P3.2/INT012

P3.3/INT113

P3.4/T014

P3.7/RD17

P3.6/WR16

P3.5/T115

P2.7/A1528

P2.0/A821

P2.1/A922

P2.2/A1023

P2.3/A1124

P2.4/A1225

P2.5/A1326

P2.6/A1427

U1

AT89C52

32

6

74

15

U2

LM741

32

6

74

15

U3

LM741

3

2

6

74

15

U4

LM741

3

2

6

74

15

U5

LM741

3

2

6

74

15

U7

LM741

3

2

6

74

15

U8

LM741

C133pF

C233pF

C30.1u

R11k

R3

7.5K

X1

CRYSTAL

R2

5k1

R4

1.153K

R5

882

R6

5k1

R7

5k1

R8

20K

R9

20K

R10

1K

R11

5k1

R12

10KR13

10K

R14

220

R

220

R16

220

23

1

U9:A74LS28

U3(V+)

C3(1)

U5(V-)

R10(1)

D1

LED-BLUE

D2

LED-BLUE

D3

LED-BLUE

D4

LED-BLUE