Aporte de Instrumentacion

8/10/2019 Aporte de Instrumentacion

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PROYECTO FINAL

CDIGO 201455_41

INSTRUMENTACIN Y MEDICINES

TUTOR:

Saulo Andrs Gmez

DORALYS RICARDO VALRIO1104381923

ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA.

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD

Diciembre 2014


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ANTECEDENTESFundamento de las Galgas extensiomtricas: Efecto piezoelctrico

Las galgas extensiomtricas se basan en la variacin de la resistencia de unconductor o un semiconductor cuando es sometido a un esfuerzo mecnico. Esteefecto fue descubierto por Lord Kelvin en 1856. Si se considera un hilo metlico delongitud l, seccinA y resistividad?, su resistencia elctrica R es:

Si se le somete a un esfuerzo en direccin longitudinal, cada una de las tres

magnitudes que intervienen en el valor de R experimenta un cambio y, por lo

tanto, R tambin cambia de la forma:

El cambio de longitud que resulta de aplicar una fuerza F a una pieza

unidimensional, siempre y cuando no se entre en la zona de fluencia (Figura 1),

viene dado por la ley de Hooke,

Donde E es una constante del material, denominada mdulo de Young, s es latensin mecnica y e es la deformacin unitaria. e es adimensional, pero paramayor claridad se suele dar en micro de formaciones (1 micro de formacin =1e = 10-6 m/m).Si se considera ahora una pieza que adems de la longitud l tenga una dimensin

transversal t, resulta que como consecuencia de aplicar un esfuerzo longitudinal

no slo cambia l sino tambin lo hace t. La relacin entre ambos cambios viene

dada por la ley de Poisson, de la forma:


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Donde es el denominado coeficiente de Poisson. Su valor est entre 0 y 0.5,

siendo, por ejemplo, de 0.17 para la fundicin maleable, de 0.303 para el acero y

de 0.33 para el aluminio y el cobre. Obsrvese que para que se conservaraconstante el volumen debera ser = 0.5. [1].

Diagrama a bloquesDiagrama de bloques del circuito


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Puente de WheatstoneCuando se utiliza un elemento resistivo con poca variacin, los cambios de voltaje

de un simple divisor de voltaje son mnimos e incluso pueden confundirse con

variaciones de la fuente de alimentacin (ruido); en estos casos se hace necesaria

la utilizacin de un circuito llamado puente de Wheatstone, el cual se muestra en

la Figura 5. Segn la Figura 5(b) En una de las ramas se coloca el elemento

sensor resistivo que en nuestro caso es la galga extensiomtrica, se ajusta el

potencimetro de manera que en estado de reposo de la galga el voltaje en asea exactamente la mitad de Vcc, la otra rama debe de ser un divisor de voltaje en

donde Vb sea tambin exactamente la mitad de Vcc; el voltaje de inters se toma

de los puntos a y b que en estado de reposode la galga ser 0 V, cuando varala resistencia de sta, se presenta entonces un voltaje Vab mayor o menor a cerosegn si aumenta o disminuye la resistencia respectivamente, y debido slo a la

variacin de la misma, este circuito permite pues inmunidad ante los cambios

(ruido) en la fuente de alimentacin y una mayor sensibilidad que se refleja en un

mejor control de la informacin proveniente del sensor

En la Figura 5 (a), la resistencia R3 representa al transductor, y sufre una

desviacin segn un parmetro d, si R1 = R4 = R2, entonces

La desviacin se causa por la respuesta del transductor que se modifican con laseal de entrada.El voltaje de salida Vab es una medida de la desviacin d. La tensin Vab es un

voltaje de circuito abierto, entonces [5]:


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Bffers de vol ta je y Am pl i f icador restadorPara no provocar cadas indeseadas de voltaje ni extraer corriente del puente de

Wheatstone se emplea un operacional en configuracin de seguidor de voltaje, la

alta impedancia de entrada de stos permite extraer la informacin del voltaje sin

influir en el comportamiento del puente. Las seales del voltaje Va y el voltaje Vb

entran entonces en un amplificador restador con una ganancia mxima de voltaje

de 100 (ajustable). El voltaje del amplificador restador esta determinado por la

siguiente ecuacin:

En el diagrama elctrico (Figura 3) se observan los elementos de la ecuacin(1.7): Ri = 10Kohm y Rf es un potencimetro de 1MOhm que ajusta la gananciadel amplificador restador [2].

DESCRIPCIN DETALLADA DE FUNCIONAMIENTOLa balanza est compuesta por elementos que permiten la deteccin yvisualizacin del peso. El diseo del equipo puede resumirse en el diagrama debloques de la figura.


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El sensor de peso de la balanza es la celda de carga, una de las ms econmicas,tener diseo compacto, buena linealidad y ser de simple colocacin en laestructura.Esquemticamente se tiene:

La seal de la galga en la celda se acondiciona con un amplificador deinstrumentacin y posteriormente se digitaliza en el micro controlador.Celda de carga.La celda de carga, como sensor de peso, constituye la parte fundamental de la

balanza. Se escogi una celda tipo single point o punto nico, en la cual la presin


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se ejerce sobre un punto especfico de su estructura, caracterstica que debe

considerarse para la fijacin de la celda en la carcasa de la balanza y para la

colocacin de la bandeja de pesaje.

Especificaciones Tcnicas de la Celda de Carga

Estos datos pueden ser interpretados de la siguiente forma:

La capacidad es el peso mximo al que se puede someter a la celda eincluye el peso muerto, el peso neto mximo y la tolerancia.

Parmetro Unidad Valor

Capacidad kg 40

Sensibilidad 2

Tamao Mximo de laplataforma

35 x 35

Lmite de CargaLmite de Ruptura 150300

Excitacin Nominal 10

Excitacin Mxima 15

Impedancia de Entrada 415 + 15

Impedancia de Salida 350 + 3

Tipo de Circuito deCompensacin

Puente Balanceado

Largo del Cable 0.5

Cdico de Color +excitacin = verde, +seal = rojo-excitacin = negro, -seal = blanco

Construccin Aluminio


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Memoria reprogramable: La memoria en este PIC es la que se denominaFLASH; este tipo de memoria se puede borrar electrnicamente (estocorresponde a la "F" en el modelo).

Set de instrucciones reducidas (tipo RISC), pero con las instruccionesnecesarias para facilitar su manejo.

CARACTERISTICAS

En siguiente tabla de pueden observar las caractersticas ms relevantesdel dispositivo

CARACTER STICAS 16F877

Frecuencia mxima DX-20MHz

Memoria de programa flash palabrade 14 bits

8KB

Posiciones RAM de datos

Posiciones EEPROM de datos368256

Puertos E/S A,B,C,D,E

Nmero de pines40

Interrupciones 14

Timers 3

Mdulos CCP 2

Comunicaciones Serie MSSP, USART

Comunicaciones paralelo PSP


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Conversor A/D.El micro controlador de las familias PIC16F87x y PIC18Fxxx de los cualesestaremos hablando a continuacin, poseen un convertidor Analgico-Digital que

convierte una seal analgica en un nmero de 8 o 10 bits, segn sea laconfiguracin elegida por el diseador. Los micro controladores de 40 pines comoel PIC16F877, se puede observar que poseen 8 canales para conversin A/D,identificadas por las siglas AN(n), las cuales se encuentran distribuidas entre elpuerto A y el puerto E, como se muestra en el diagrama de pines de la figura:


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En el micro controlador PIC16F877, cada canal de conversin A/D est conectado

a un pin ubicado en el puerto A y en el puerto E. Por ejemplo, el canal AN0corresponde al pin # 2 del micro controlador, o expresado de otra manera, al pinRA0 del puerto A. El canal AN1 corresponde al pin # 3; el canal AN2 correspondeal pin # 4 y as sucesivamente; entonces se puede ver claramente que el puerto Acuenta con cinco de los ocho canales del conversor A/D, y los otros tres canalesestn ubicados en los pines correspondientes al puerto E del micro controlador.Un punto importante a considerar al momento de utilizar el convertidor A/D, serdecidir si la conversin se har configurando el conversor a 8 o 10 bits, con lo cuala su vez estaremos definiendo la resolucin en el proceso de conversin.Esto significa que si elegimos la conversin de una seal analgica a solo 8 bits(28 = 256), los valores digitales resultantes de la conversin estarn comprendidos

entre 0 y 255 (en binario es de 00000000 hasta 11111111), como se puedeobservar en la tabla:


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Identificacin de los pines de una pantalla LCD: Veamos a continuacinla descripcin de cada uno de los pines de una pantalla LCD:

Pin out de un mduloLCD con conexin a Vcc, Gnd y Control de contraste.

Pin 1, 2 y 3: como se puede observar en la figura, en la mayora de las pantallasLCD, el Pin No. 1 y 2 corresponden a la alimentacin de la pantalla, GND y Vcc,donde el voltaje mximo comnmente soportado es de 5Vdc. El Pin No.3corresponde al control de contraste de la pantalla.

Pin 4: "RS" (trabaja paralelamente al Bus de datos del mdulo LCD, Pines 7 al 14,es decir, cuando RS es cero, el dato presente en el bus corresponde a un registrode control o instruccin, pero cuando RS es uno, el dato presente en el buscorresponde a un registro de datos o carcter alfanumrico.

Pin 5: "R/W" (Read/Write), este pin es utilizado para leer un dato desde la pantallaLCD o para escribir un dato en la pantalla LCD. Si R/W = 0, esta condicin indicaque podemos escribir un dato en la pantalla. Si R/W = 1, esta condicin nospermite leer un dato desde la pantalla LCD.

Pin 6: "E" (Entable), este es el pin de habilitacin, es decir, si E = 0 el mdulo LCDse encuentra inhabilitado para recibir datos, pero si E = 1, el mdulo LCD seencuentra habilitado para trabajar, de tal manera que podemos escribir o leerdesde el modulo LCD.


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Pin 7 al14: "Bus de Datos, el Pin 7 hasta el Pin 14 representan 8 lneas que seutilizan para colocar el dato que representa una instruccin para el modulo LCD oun carcter alfanumrico.Pin 15-16: "Back Light", en muchos modelos de LCD, los pines 15 y 16 son

respectivamente el nodo y el Ctodo,Conexin de una pantalla LCD en Pic Basic: Una pantalla LCD puede serconectada a un micro controlador utilizando los ocho bits del bus de datos (D0 aD7) o solamente los cuatro bits ms significativos del bus de datos (D4 a D7). Alemplear los ocho bits, estos debern estar conectados en un solo puerto y nuncaen puertos diferentes. Si deseamos trabajar solo con los cuatro bits mssignificativos del bus, estos debern ser conectados en los cuatro bits menossignificativos de un puerto o en los cuatro bits ms significativos del puertoseleccionado. Los pines E (Pin 6) y RS (Pin 4) pueden estar conectados encualquier puerto del micro controlador. Por ltimo, el Pin R/W deber estarconectado a tierra (GND) para indicar a la pantalla LCD que estaremosescribiendo, esto debido a que estar estaremos trabajando inicialmente solo con lainstruccin Lcdout.


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Cdigo Fuente.El cdigo para programar al micro controlador, por facilidad, se realiz en ellenguaje de alto nivel C, usando un compilador y traductor C Ensambladorllamado xxxxxx, el cual incluye adems una librera con funciones para el manejode LCD con protocolo estndar como el que se usa en este proyecto.

El diagrama de flujo del algoritmo se muestra en la Figura 7.


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CONCLUSIONES


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BIBLIOGRAFA

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