Curso de Controlindstrial PDF

8/7/2019 Curso de Controlindstrial PDF

1/262

Control IndustrialGua del Estudiante

Versin 1.1 en Castellano

Sobre la precisin de este texto:Se realiz un gran esfuerzo para asegurar la precisin de este texto y losexperimentos, pero puede haber errores an. Si usted encuentra errores oalgn tema que requiera informacin adicional, por favor infrmelo [email protected], as podemos con-tinuar mejorando la calidad denuestra documentacin.


2/262

GarantaParallax garantiza sus productos contra defectos en sus materiales o debidos a la fabricacin por un perodo de 90 dadescubre un defecto, Parallax segn corresponda, reparar, reemplazar o regresar el valor de la compra. Simplemennmero de autorizacin de regreso de mercadera (Return Merchandise Authorization, RMA), escriba el nmero en ecaja y envela a Parallax. Por favor incluya su nombre, nmero telefnico, direccin y una descripcin del problemaregresaremos su producto o el reemplazo, usando el mismo mtodo de correo que usted us para enviar el pr oducto a Par

Garanta de 14 das de regreso de dinero

Si dentro de los 14 das en que usted recibi su producto, encuentra que no es conveniente para sus necesidades, puede rrecibiendo un reembolso. Parallax regresar el precio de compra del producto, excluyendo los costos de manipuleo y corse aplica si el producto a sido alterado o daado.

Derechos de Copia y Marcas Registradas

Esta documentacin tiene derechos de copia Copyright 1999 por Parallax, Inc. BASIC Stamp (Estampilla BASIC) eregistrada de Parallax, Inc. Si usted decide usar el nombre BASIC Stamp en su pgina web o en material impreso, debaclaracin: BASIC Stamp es una marca registrada de Parallax, Inc. Otros nombres de productos son marcas registrarespectivos dueos.

Desvinculacin de Responsabilidad

Parallax, Inc. no es responsable de daos por consecuencias, incidentes o daos especiales que resulten de cualquier viogaranta, bajo cualquier teora legal, incluyendo prdida de beneficio, tiempo, dao o reemplazo de equipo o propiedadcosto, recuperando, reprogramando o reproduciendo cualquier dato guardado o usado dentro de los productos Parallatampoco es responsable de cualquier dao personal, incluyendo vida o muerte, resultado del uso de cualquiera de nuestroUsted t iene absoluta responsabilidad por la aplicacin que desarrolle con el BASIC Stamp.

Acceso en Internet

Mantenemos sistemas de Internet para su uso. Estos pueden ser usados para obtener software, comunicarse con miemParallax y comunicarse con otros clientes. Las rutas de acceso a la informacin se muestr an a continuacin:

E-mail: [email protected] Web: htt p://www.parallaxinc.com y http://www.stampsenclase.com

Lista de Discusin de BASIC Stamp en Internet

Mantenemos dos listas de discusin por e-mail para gente int eresada en el BASIC Stamp. La lista t rabaja as: mucha genta la lista y luego todas las preguntas y respuestas son distr ibuidas a todos los suscriptos. Es una forma r pida, divertidadiscutir temas sobre el BASIC Stamp y obtener respuestas a preguntas tcnicas. Para suscribirse a la lista de BASIC Stamla informacin en www.parallaxinc.com. Esta lista genera aproximadamente 40 mensajes diarios.Tambin mantenemos una lista exclusiva para educadores que usan el BASIC Stamp en el aula. Usted puede unirse a estasitio webhttp://www.stampsinclass.com. Esta lista genera aproximadamente 5 mensajes diarios.

Si busca una lista de discusin en castellano puede encontrarla enhttp://www.cursoderobotica.com.ar.


3/262

Contenido

Pgina i

Contenido

Prefacio ........................................................................................................................................... iii Destinatarios y Guas para Profesores................................................................................................. Derechos de Copia y Reproduccin .....................................................................................................

Experimento 1: Diagramas de Flujo y StampPlot Lite..........................................................................6 Ejemplo 1: Ajuste de la Temperatura de la Ducha............................................................................. Ejemplo 2: Contador de Cinta Transportadora................................................................................... Ejercicio 1: Diseo de Diagramas de Flujo.......................................................................................... Ejercicio 2: Circuito de LED que Tit ila .............................................................................................. Ejercicio 3: Datos Analgicos............................................................................................................... Ejercicio 4: Uso del StampPlot Lite .................................................................................................... Preguntas y Desafo ...............................................................................................................................

Experimento 2: Acondicionamiento de Seal de Entrada Digital......................................................... 25 Ejercicio 1: Interruptor Bsico............................................................................................................ Ejercicio 2: Rebote de Interruptores y Rutinas Anti-Rebote........................................................... Ejercicio 3: Disparo por Flanco........................................................................................................... Ejercicio 4: Interruptor Electrnico................................................................................................... Ejercicio 5: Tacmetro ......................................................................................................................... Preguntas y Desafo ...............................................................................................................................

Experimento 3: Acondicionamiento de la Seal de Salida Digital ........................................................ 69 Ejercicio 1: Control Secuencial ........................................................................................................... Ejercicio 2: Aumentando la Potencia del BASIC Stamp.................................................................... Preguntas y Desafo ...............................................................................................................................

Experimento 4: Control de Procesos Continuos................................................................................. 95 Ejercicio 1: Control ON-OFF de Bucle Cerrado................................................................................ Ejercicio 2: Control a Lazo Cerrado vs. Lazo Abierto....................................................................... Preguntas y Desafo ...............................................................................................................................

Experimento 5: Control a Lazo Cerrado...........................................................................................125 Ejercicio 1: Estableciendo un Control a Lazo Cerrado...................................................................... Ejercicio 2: Control de Banda Diferencial ......................................................................................... Preguntas y Desafo ...............................................................................................................................

Experimento 6: Control Proporcional-Integral-Derivativo............................................................... 143 Ejercicio 1: Excitacin de Polarizacin............................................................................................... Ejercicio 2: Control Proporcional + Integral .................................................................................... Ejercicio 3: Control Proporcional- Derivativo.................................................................................. Preguntas y Desafo ...............................................................................................................................

Experimento 7: Control de Tiempo Real y Adquisicin de Datos........................................................189


4/262

Contenido

Pgina ii

Ejercicio 1: Control de Tiempo Real.......................................................................................................... Preguntas y Desafo ...................................................................................................................................... Ejercicio 2: Temporizacin por Intervalos............................................................................................... Preguntas y Desafos..................................................................................................................................... Ejercicio 3: Adquisicin de Datos (Data Logging).................................................................................... Preguntas y Desafos.....................................................................................................................................

Apndice A: Stamp Plot Lite........................................................................................................... 221 Apndice B: Plantillas de Ventilador ................................................................................................ 231 Apndice C: Hoja de Datos del SSR.................................................................................................. 233 Apndice D: Hoja de Datos del LM34............................................................................................... 237 Apndice E: Hoja de Datos del LM358..............................................................................................243 Apndice F: Hoja de Datos del DS1302 ............................................................................................249 Apndice G: Listado de Componentes y Suministros........................................................................ 255 Apndice H: Desafo de Incubadora Comercial................................................................................. 257


5/262

Prefacio

Pgina iii

PrefacioEl control de procesos industriales es un rea fascinante de la tecnologa electrnica

revolucionado esta rea, como los microcontroladores. El microcontrolador ha agregado un cinteligencia a la evaluacin de datos y un cierto grado de sofisticacin en las respuestas a las pedel proceso. Los microcontroladores actan como los cerebros de la maquinaria de fabrdispositivos electrnicos de consumo.

El control de procesos involucra aplicar tecnologa a una operacin que transforma aprima en un producto terminado. Casi t odo lo que usted usa o consume, ha pasado por algn tipde proceso automatizado en su produccin. Los controles de procesos automatizados mproductividad y la terminacin del producto, mientras reducen los costos de produccin.

Este texto intenta introducir los conceptos y caractersticas del control de procmicrocontroladores, con experimentos prcticos sobre los siguientes temas:

a) Escritura de un programa part iendo de un diagrama de flujo, para realizar un cproceso secuencial.

b) Uso de pulsadores, conteo de ciclos y procesos de E/S simples para trabajar con ubajo control.

c) Control de proceso continuo comenzando con control on-off, continuando diferencial con mltiples niveles de accin.

d) Control Proporcional Integral Derivativo (PID) de un pequeo sistema de calescritorio.

e) Contr ol temporizado de los anteriores e introduccin a la adquisicin y almacendatos (data logging).

El hardware necesario en los experimentos para simular los procesos se ha mantenido enindispensable. Si bien el microcontrolador es el cerebro del proceso, no puede ser el maplicaciones reales necesitan que el microcontrolador lea y controle una gran variedad de disentrada y salida (E/S). Se usan simples pulsadores montados en una protoboard para simular interr uptores mecnicos y electromecnicos que se encuentran en la industria. Diodos emisores(LEDs), pequeos ventiladores y resistores de baja potencia simulan guarda motores y equipamtensin (HVAC). La informacin incluida en los experimentos le ayudar a comprender la intpara conectar dispositivos de E/S del mundo real al BASIC Stamp.

La naturaleza fsica de los elementos en un sistema determina el modo de accin de capropiado. La dinmica de un proceso incluye un estudio de la relacin entre las perturbacientradas y las correspondientes acciones en las salidas, de acuerdo a las variables medidas.


6/262

Prefacio

Pgina iv

comprender la dinmica de un proceso sin ser capaz de ver esta relacin. Para los autores, esto dnecesidad de desarrollar una interfaz grfica para el BASIC Stamp; culminando en la creacin y ddel StampPlot Lite. Este soft ware permite graficar valores analgicos y digitales y almacenStampPlot Lite es usado en casi todos los experimentos, y le ser especialmente til cuando invedistintos modos de control de procesos. Tambin se muestran las imgenes de las pantallas en el lib

Este libro es una segunda edicin donde hemos intentado mejorar a la primera. Algunos camodificaciones incluyen:

a) Agregado de la 7maseccin, sobre control t emporizado (basado en el t iempo).b) Reescritura de la seccin de control PID para demostrar y explicar mejor la teora.c) Agregado del circuito y teora sobre sample- and-hold (muestra y retencin) con FET y Pd) Reescritura de numerosos programas de ejemplo, incluyendo ms diagramas de f

explicaciones.Agradecemos a nuestros editores Ms. Cheri Barrall y Dale Kretzer, y por supuesto a Ken Gr

Russ Miller de Parallax por sus revisiones y mejoras a este texto. Adems, agradecemos al Dr. Clarkde la Michigan State University por su revisin detenida. Muchos clientes de rea educativa de Paproveyeron sus recomendaciones para esta segunda revisin.

Los autores son instructores en Southern Illinois University en Carbondale en el progrElectronic Systems Technologies y adems socios en la compaa de software SelmaWare Solut ionssitio web para encontrar ejemplos del uso de StampPlot Pro especficamente creados para los leceste libro.

Lo invitamos a enviarnos sus comentarios. Por favor contctenos mediante nuestros sitioenve todos los errores que encuentre en este libro a Parallax a la direccin aalvarez@parallaxincpodremos corregirlos en la prxima revisin.

Will Devenport y Mart in Hebel

Southern Illinois University, CarbondaleElectronic Systems Technologieshttp://www.siu.edu/~imsasa/est

- - y - - SelmaWare Solutionshttp://www.selmaware.com


7/262

Prefacio

Pgina v

Destinatarios y Guas para ProfesoresEste texto se escribi para alumnos mayores de 17 aos. No se tiene pensado realizar una

los Profesores.. Resolver los experimentos y ejercicios de este libr o, no representa una gran dificy puede lograrse con un poco de paciencia.

Derechos de Copia y ReproduccinLos libros de Stamps en Clase tienen derecho de copiaParallax 2002. Parallax le garantiza a cad

persona derechos condicionales de descargar, duplicar y distribuir este texto sin nuestro pcondicin es que este texto o cualquier parte de l, no debera ser duplicada para uso comerciaen gastos para el usuario, ms all del costo de la impresin. Es decir ,nadie deber lucrar por la duplicacinde este texto. Preferentemente, la duplicacin no tendr costo para el estudiante. Cualquiereducativa que desee producir duplicados para los estudiantes, puede hacerlo sin nuestro permisotambin est disponible en formato impreso por Parallax. Debido a que imprimimos el texto eprecio al cliente es a menudo menor que el de una tpica duplicacin xerogrfica. Este textotraducido a cualquier otro idioma, con el permiso previo de Parallax, Inc.

Traduccin

Traducido y adaptado al castellano por Arstides A. Alvarez. Correccin y edicin de la Ana M. Lusi y Arstides L. Alvarez. Si encuentra errores en el texto, contctese con nosotros, pamejorar la calidad de la documentacin en castellano.

e-mail:[email protected]

Sitios web en Castellano:www.stampsenclase.com www.cursoderobotica.com.ar


8/262


9/262

Experimento 1: Diagramas de Flujo y StampPlot Lite

Control Industrial Versin 1.1 PginaPginaPginaPgina 7777

Decisinindica que el proceso tiene la posibilidad de tomardistintas direcciones de acuerdo a una condicin. Normalmente,tiene la forma de una desigualdad verdadera o falsa.

Lnea de flujoes usada para mostrar la direccin del flujo entresmbolos.

Conectores usado para mostrar una conexin entre puntos deun mismo diagrama, o diferentes diagramas de flujo.

Subrutina o subprocesoindica el uso de una rutina o procesodefinido.

Ejemplo 1: Ajuste de la Temperatura de la Ducha

Tomemos como ejemplo el diagrama de flujo de una tarea diaria: ajustar la temperatura de unproceso de ajustar la temperatura del agua involucra varios pasos. Primero se abren las canillas dcaliente, esperamos un rato para que se estabilice la temperatura del agua, la probamos y tomamdecisiones para realizar los ajustes necesarios. Si la temperatura del agua es demasiado fra, abrcanilla de agua caliente y probamos nuevamente. Si el agua est demasiado caliente, se abre mfra. Una vez que realizamos cada ajuste, vamos al punto donde esperamos unos segundos antenuevamente. Por supuesto no tuvimos en cuenta el caso cuando las canillas estn completamenSe pueden agregar pasos en el proceso de ajuste de temperatura para corregir esta condicin. Lamuestra un diagrama de flujo de este proceso.

Este ejemplo demuestra un proceso que puede ser usado para ajustar la temperatura, pero serapasos para un programa de un microcontrolador? Seguro! Las canillas podran ser ajustadas potemperatura del agua podra determinarse con un sensor. En la mayora de los casos, un procesonosotros puede ser bastante complejo para un microcontrolador. Tome el ejemplo de dar laesquina conduciendo un automvil. Puede hacer una lista de las entradas que procesamorealizamos el giro?


10/262


PginaPginaPginaPgina 8888 Control Industrial Versin 1.1

Figura 1.1: Ejemplo de laTemperatura de la Ducha


11/262



Ejemplo 2: Contador de Cinta TransportadoraMiremos un caso real y desarrollemos un diagrama de flujo para l. En una fbrica, los materialeen cajas y se envan a una de dos bahas de carga, donde aguardan los camiones. Cada camitransportar 100 cajas. A medida que llegan las cajas, los trabajadores las colocan en el primer camel camin se llena, las cajas deben ser desviadas hacia el segundo camin, mientras el camicargado se retira y deja su lugar para otro vaco. Adems, en caso de emergencia o que exista udebe haber una forma de detener la cinta transportadora.

El aspecto fsico de esta disposicin se muestra en la Figura 1.2. El motor que mueve la cinta como MOTOR1. El sensor que detecta el paso de las cajas est rotulado como DETECTOR1. Ldirecciona las cajas hacia uno y otro camin est rotulado DESVIADOR1. El botn de parada dest rotulado PARAR1.

Figura 1.2: Ejemplo del Contador de Cinta Transportadora


12/262



Hagamos una lista ordenada con una descripcin breve de lo que debera ocurrir:

Encender el motor de la cinta transportadora. Contar las cajas a medida que pasan. Cuando hayan pasado 100 cajas, mover el desviador a la posicin opuesta. Cuando se presione el botn de emergencia, detener la cinta.

Ahora que conocemos los pasos bsicos involucrados, desarrollemos un diagrama de flujo para elComencemos mirando el diagrama de flujo de la Figura 1.3.

Observe la ubicacin del recuadro de E/S que controla el botn de parada de emergencia, PARAR1. e

revisa en cada ciclo. Qu sucedera si lo hubisemos puesto despus del recuadro de decisin que cose contaron 100 cajas? Cunto tiempo pasara desde que se presiona el botn hasta que se detuvcinta?

Este diagrama de flujo describe todo lo que nuestro programa debe hacer? Definitivamente no, pbuen comienzo determinar el flujo general del proceso. Observe el recuadro de Proceso "Contar cDETECTOR1". Cmo se realiza esto exactamente? Necesitaramos desarrollar un diagrama de describir solamente esta rutina. Si un proceso necesita ms detalle, podramos reemplazar el recuProceso con uno de Sub-Proceso como se muestra en la Figura 1.4.

Figura 1.4: Recuadro de Sub-proceso

Qu tan complicado es contar las cajas que pasan por el detector? Si DETECTOR1 se activa yenbajo, contamos cuando baja? Cuando el detector permanece en nivel bajo, cmo evitamos quenuevamente, la prxima vez que el programa pasa por ese punto? Qu sucede si la caja vibra sobrtransportadora, a medida que atraviesa el haz de nuestro detector? Cmo evitamos contar varias v

misma caja? Las respuestas pueden no ser tan simples como parece. Incluso cuando se realiza una tsimple como contar las cajas que pasan, muchas variables deben ser tenidas en cuenta.


13/262



Figura 1.3:Diagrama de Flujode la CintaTrans ortadora


14/262



Otra consideracin es la salida de nuestro detector. Podemos medir directamente la salida usandolas entradas del BASIC Stamp, o se necesita algn circuito para acondicionar la seal primero?

Consideremos ahora una salida en nuestro ejemplo de la cinta transportadora. Cmo encenderemotor? Es muy dudoso que la salida de 5 Volts, con escasos miliamperes del BASIC Stamp sea calimentar directamente un motor con suficiente potencia para mover una cinta transportadoraacondicionaremos una salida del BASIC Stamp para controlar una carga de mayor corriente y tensi

Estos temas se irn desarrollando a medida que trabaje en los captulos de este manual. Lo que nossimple de hacer como humanos, puede requerir algunos algoritmos sofisticados si queremos realizamicrocontrolador. Usaremos los componentes electrnicos disponibles, un mdulo BASIC StaPlaqueta de Educacin, para simular algunos procesos de control industrial complejos.


15/262



Ejercicios

Ejercicio 1: Diseo de Diagramas de Flujo

Dibuje un diagrama de flujo que encienda un calentador por debajo de 100 grados y lo apague p120 grados.

Ejercicio 2: Circuito de LED que Titila

Usaremos un circuito simple para demostrar el proceso de un diagrama de flujo y armaremosque cumpla la tarea. Deber armar el circuito que se muestra en la Figura 1.5. Se necesitarn lcomponentes para este experimento:

(1) LED, verde(2) resistores 220-Ohm(1) resistor 10K-Ohm(1) pulsador(1) potencimetro multivueltas de 10K-Ohm(1) capacitor 1 uF(varios) cables de interconexin

Figura 1.5: Ejercicio 2, Esquema del Circuito para LEDs que Titilan


16/262



El circuito que est armando consta de unpulsador como dispositivo de entrada y unLED como dispositivo de salida. Este es elproceso que queremos realizar: mientr as elpulsador (PB1) est presionado, hacer titilarel LED (LED1) cinco veces en 10 segundos. Eldiagrama de flujo de nuestro proceso semuestra en la Figura 1.6.Veamos algunos detalles del diagrama deflujo. Nuestro bucle principal es bastantesimple. En el recuadro Inicializar Variables,definiremos todas las variables necesarias yfijaremos sus valores de salida iniciales (LEDapagado), luego ent ra en un bucle hasta quese presione PB1, en ese caso llama a lasubrutina,titilar_led1 . Nuestra sub-rutina no comienza con "Inicio, sino con elnombre del proceso, de forma quepodamos identificarla. El diagrama de flujodescribe un proceso que se repetir cincoveces, encendiendo y apagando nuestro LEDdurante un segundo cada vez.

Ahora que tenemos un diagrama de flujoque describa el proceso, cmo hacemos elprograma en PBASIC? Podemos sensar PB1usando la instruccinin . Tenemos dosformas de llamar a nuestra subrutina. Si lacondicin es verdadera (1), podemos saltara nuestra subrutina directamente usando lainstruccinif-then . Esta podra tratarseigual que otra instruccin PBASIC llamadagoto . Una vez ejecutada la subrutina,necesitaramos saltar congoto hacia elbucle principal. O, si la condicin es falsa(0), podramos saltar hacia la rutinaprincipal desde elif-then , y usar uncomandogosub para saltar a la subrutina

cuando la condicin sea verdadera. Luego

Figura 1.6:Ejercicio 2. Diagrama de Flujo del LED que Titila


17/262



podemos usarreturn al terminar de ejecutarla.En nuestra subrutinatitilar_led1 , necesitamos un bucle que se repita cinco veces. Las opcionesllevar a cabo esta tarea pueden incluir el uso de una variable que incrementaremos en cada repuso de la instruccinfor-next que hara todo el trabajo por nosotros.

El diagrama de flujo describe los pasos generales involucrados en la realizacin del proceso. Se pcualquier cdigo siempre y cuando se complete exactamente el proceso descripto. El mismo diagpuede ser usado con muchos lenguajes o sistemas y hasta incluso con humanos.

El Programa 1.1 es una forma de escribir el cdigo para nuestro proceso del LED tit ilanteprograma en el BASIC Stamp Editor, descrguelo en el BASIC Stamp, y presione el pulsador dconstruy. Si todo funciona correctamente, el LED titilar cinco veces despus de presionar el p

'Programa 1.1, Ejemplo de LED que titilacnt var byte 'Una variable para contarpb1 var in1 'PB1 est en P1led1 con 4 'LED1 est en P4

input pb1 'Configura a P1 como entradaoutput led1 'Configura a P4 como salida

low led1 'Apaga el LED

bucle:if pbl = 0 then bucle 'No se presion? Regresa al iniciogosub titilar_led1 'Si se presion, ejecuta la subrutina

goto bucle 'Despus de regresar, salta al inicio

titilar_led1: 'Subrutina para hacer titilar al LEDfor cnt = 1 to 5 Configura el bucle para 5 repeticioneshigh led1 'Enciende el LEDpause 1000 Espera un segundolow led1 Apaga el LEDpause 1000 Espera un segundo

next Repite el bucle hasta terminar las 5 repeticionesreturn Regresa a la instruccin siguiente de donde fue llamada

la subrutina

Desafo de Programacin

Haga el diagrama de flujo y el programa para un proceso donde el LED deba titilar 4 veces mientras el pulsador NO est presionado.


18/262



Ejercicio 3: Datos Analgicos

En muchos casos un proceso involucra el anlisis y la respuesta a datos analgicos. Los datos involucran dos posibilidades: encendido y apagado (1 y 0). Esto se puede comparar a los intercomunes de las luces de nuestras casas. La luz est encendida o apagada. Los datos analgicos, contrario, involucran un rango continuo de valores. Algunos ejemplos incluyen la regulacin de la tdel agua que sale por la ducha o la temperatura de la calefaccin.

Hay varios mtodos para ingresar datos analgicos en un microcontrolador, tales como usar un canalgico-digital (A/D) que convierte los valores analgicos en digitales, para que puedan ser pnumricamente. Otro mtodo usado por el BASIC Stamp es una red resistor/capacitor (RC) paratiempo de carga o descarga de un capacitor. Variando el valor de la resistencia, podemos modificar tiempo que necesita el capacitor para descargarse. En este experimento, la resistencia se mmanualmente ajustando un resistor variable. Pero el dispositivo podra ser ms sofisticado, cfotorresistor que cambia su resistencia en funcin de la iluminacin, o un sensor de temperatura. Va tratar datos analgicos en secciones posteriores, pero ahora realicemos un simple experimento dde proceso usando un valor analgico.

Agregue la red RC que se muestra en la Figura 1.7 al circuito del experimento anterior.

Figura 1.7: Esquema del circuito de Datos Analgicos agregado en el Ejercicio 3


19/262



Referencia Rpida de Comandos PBASIC: RCTimeRCTIME pin, estado, resultvariable

Pin es el pin de E/S conectado a la red RC. Estado es la tensin de entrada de ese pin. Resultvariable es una variable normalmente de tamao word que almacena el resultado del comando

.

El comando PBASIC que usaremos para leer el valor analgico del potencimetro esrctime . Un segmento decdigo tpico para leer el potencimetro es el siguiente:

high 7pause 10rctime 7, 1, pot

Para leer el potencimetro, la rut ina debe realizar los siguientes pasos:

+5 V (HIGH=ALTO) se aplican a ambos terminales del capacitor para descargarlo. El BASIC Stamp realiza una pausa suficientemente larga para asegurarse que el capa

completamente descargado. Cuando se ejecutarctime , el Pin 7 se vuelve una entrada. El Pin 7 leer inicialmente un esta

(1) debido a que el capacitor descargado se comporta como un corto circuito. A medida que el capacitor se descarga a travs del resistor, cae la tensin del Pin 7.

Cuando la tensin en Pin 7 llega a 1.4 V (cayendo), el estado de la entrada pasa a serdeteniendo el proceso y almacenando un valor en pot proporcional al tiempo requerido para cargel capacitor.

A mayor resistencia, mayor tiempo necesitar el capacitor para cargarse; por lo tanto, mayor se pot . De esta for ma, podemos adquirir un valor analgico de un disposit ivo de entr ada simple.

Escribamos un programa de control de pr oceso que use este tipo de entrada. Nuestro proceso motemperatura para encender un calentador a menos de 100 grados y lo apagar a ms de 120 potencimetro representar un sensor de temperatura y el LED indicar el comportamiento calentador. Usaremos la ventana debug para mostrar nuestra temperatura y el estado del calentamximo del potencimetro, con esta combinacin de resistor y capacitor, puede llegar a 500dividiremos por 30 para obtener un rango ms razonable.


20/262



Ingrese y ejecute el Programa 1.2. Controle los valores de la ventana debug mientras ajusta el potey observe especialmente qu ocurre cuando el valor sube por encima de 120 o cae por debajo de 100

'Programa 1.2, Calentador simpleLED1 VAR OUT4 'LED1 est en P4RC CON 7 'Red RC en Pin 7Temp VAR WORD 'Temp es una variable para almacenar resultados

OUTPUT 4 'configura el LED como salidaLED1 = 1 'Inicia encendido

Principal:GOSUB LeeTemp 'Lee el potencimetro como temperaturaGOSUB ControlaTemp 'Controla el valor de la temperaturaPAUSE 250

GOTO Principal

LeeTempHIGH RC 'Lee el potencimetroPAUSE 10RCTIME RC, 1, TempTemp = Temp/30 'Ajusta el valor y

'lo almacena como TempDEBUG "Temp = ",dec Temp, CR

RETURN

ControlaTemp: 'Si Temp > 100, o el calentador est encendido,'controla si debera estar apagado

IF (Temp > 100) OR (LED1 = 1) THEN ControlaApagadoLED1 = 1 'Sino, enciende el calentador y muestraDEBUG "Calentador Encendido",CR

ControlaApagado: 'Si Temp < 120 o el calentador est apagado, listoIF (Temp < 120) OR (LED1 = 0) THEN ListoLED1 = 0 'sino, lo apaga y muestraDEBUG "Calentador Apagado", CR

Listo:RETURN


Modifique el proceso (diagrama de flujo y programa) para que el LED indique el ciclo de trabajoacondicionado entre 70 y 75 grados (Fahrenheit).


21/262



Ejercicio 4: Uso del StampPlot LiteSi bien la ventana debug es muy til para obtener datos e informacin del BASIC Stamp, puvisualizar la informacin sin revisarla cuidadosamente. La temperatura est aumentando o diQu tan rpido est cambiando? En qu momento cambi la salida? Alrededor de qu temrepite el ciclo?

Bienvenido al StampPlot Lit e! StampPlot Lit e (SPL) fue desarrollado especficamente para eacepta datos desde el BS2 de la misma forma que la ventana debug, solamente que SPL interpretrealiza una de cuatro acciones dependiendo de la estructura de los datos:

Un valor se dibuja en una escala analgica en tiempo real. Un valor binario que comienza con % se dibuja como tr azo binario en t iempo real. Cadenas que comienzan con ! se interpretan como instrucciones de control y configu

controlar el SPL. Cualquier otra cadena se muestra como mensaje en la parte superior del SPL.

La regla principal del SPL es que cada lnea debe terminar con un retorno de carro (13 o CR).

Por favor revise el Apndice A para una explicacin ms profunda del StampPlot Lite.

Si an no ha instalado StampPlot Lite, descrguelo dehttp://www.stampsenclase.com, e instlelo en sucomputadora. Haga doble clic en el botn setup e instlelo en el directorio que usted elija.

Miremos nuevamente el Programa 1.2, nuestro calentador simple, pero esta vez usando StampPpoder visualizar mejor el proceso. El Programa 1.2 ha sido reescrito como Programa 1.3, paStampPlot Lite (las lneas en negrita estn agregadas / modificadas del programa 1.2).

'Programa 1.3; Calentador simple usando StampPlot Lite'Configura StampPlot LitePAUSE 500DEBUG "!SPAN 50,150",CR 'Configura amplitud (span) 50-150DEBUG "!TMAX 60",CR 'Configura para 60 segundosDEBUG "!PNTS 500",CR '500 puntos de datos por grficoDEBUG "!TITL Control de Calentador Simple ",CR 'Ttulo del formularioDEBUG "!SHFT ON",CR 'Permite que el grfico se desplaceDEBUG "!TSMP ON",CR DEBUG "!PLOT ON",CR 'Comienza a dibujarDEBUG "!RSET",CR 'Reinicia (borra) el grfico

LED1 VAR OUT4 'LED1 est en P4

RC CON 7 'Red RC en Pin 7Temp VAR WORD 'Temp es una variable para almacenar resultados


22/262



OUTPUT 4 'configura el LED como salidaLED1 = 1 'Inicia encendido

Principal:GOSUB LeeTemp 'Lee el potencimetro como temperaturaGOSUB ControlaTemp 'Controla el valor de la temperaturaPAUSE 250

GOTO Principal

LeeTempHIGH RC 'Lee el potencimetroPAUSE 10RCTIME RC, 1, TempTemp = Temp/30 'Ajusta el valor y

'lo almacena como TempDEBUG DEC Temp, CR 'Enva el valor de la temperatura

DEBUG IBIN LED1,CR 'Enva el estado del LEDRETURN

ControlaTemp: 'Si Temp > 100, o el calentador est encendido,'controla si debera estar apagado

IF (Temp > 100) OR (LED1 = 1) THEN ControlaApagadoLED1 = 1 'Sino, enciende el calentador y muestraDEBUG "Calentador Encendido",CRDEBUG "!USRS Calentador Encendido",CR 'Actualiza la barra de estado del SPL

ControlaApagado: 'Si Temp < 120 o el calentador est apagado, listoIF (Temp < 120) OR (LED1 = 0) THEN ListoLED1 = 0 'sino, lo apaga y muestraDEBUG "Calentador Apagado", CRDEBUG "!USRS Calentador apagado",CR 'Actualiza la barra de estado del SPL

Listo:RETURN

Descargue el pr ograma en su BASIC Stamp y siga estas instrucciones para usar el StampPlot Lite.

Ejecute su StampPlot Lite usando el botn de Inicio de Windows y siguiendo la siguiente sProgramas/StampPlot/StampPlot Lite.

Escriba y descargue el Programa 1.3 en su BASIC Stamp. Cierre la ventana azul de debug del editor del BASIC Stamp. Seleccione el puerto COM apropiado en el StampPlot Lite y haga clic en 'Connect.'

Reinicie el BASIC Stamp presionando el botn Reset de la Plaqueta de Educacin. Ahora epara usar este software nico.


23/262



En este punto debera ver como se dibujan los datos en la pantalla. Ajuste el potencimetro de 1sus dedos o un destornillador pequeo. La lnea analgica muestra el valor del potencimetro. Ede la parte superior muestra el estado del LED indicador. La Figura 1.8 es un ejemplo del grficocon este mismo circuito.

Figura 1.8: Grfico del StampPlot Lite para el Ejercicio 4

Observe la relacin entre el valor analgico y la conmutacin de la salida digital. Use los StampPlot Lite para familiarizarse con sus funciones y caractersticas. Analice el Programa 1.3ajustes de configuracin y los datos enviados al software ut ilitario. Vea el Apndice A si tiene pentender el funcionamiento del StampPlot Lite.


Modifique el desafo del aire acondicionado del Ejercicio 2, para que use el StampPlot Liteprograma para transmitir datos aproximadamente cada 0,5 segundos. Calcule la cantidad de punnecesarios para llenar la pantalla en un tiempo mximo de 60 segundos. Ejectelo y vea si funcio

Ahora por diversin!

Escriba y descargue el siguiente programa. El potencimetro simula una ducha de un solo grifo Ajuste la temperatura de la ducha para obtener 110 Fahrenheit constantes. Vea qu tan rp

Calentador encendido


24/262



estabilizar la temperatura en ese valor. Presione el botn Reset de la Plaqueta de Educacin e inuevamente.

'PROGRAMA 1.4: Ajuste la duchaPuntoAjuste VAR BYTETempAct VAR BYTEDif VAR BYTETemp VAR WORD

RC CON 7LED1 CON 4PuntoAjuste = 110

PAUSE 500DEBUG "!RSET",CR,"!SPAN 0,200",CR,"!TMAX 30",CR,"!PLOT ON",CRDEBUG "!TSMP ON",CR,"!MAXS",CR,"!PNTS 100",13

DEBUG "!USRS Ajuste la temperatura a ",DEC PuntoAjuste,CR

Principal:HIGH RCPAUSE 10RCTIME RC,1,TempTemp = Temp/ 30

IF Temp > TempAct THEN MasAltaIF Temp < TempAct THEN MasBaja

GOTO Display

MasAlta:DIF = Temp - TempAct/5TempAct = TempAct + Dif

GOTO DisplayMasBaja:

Dif = TempAct - Temp/5TempAct = TempAct - Dif

Display:LOW LED1DEBUG DEC TempAct,CRIF TempAct PuntoAjuste THEN SkipBeepDEBUG "AJUSTADA!",CR,"!BELL",CRHIGH LED1

SkipBeep:PAUSE 250

GOTO Principal


25/262



Preguntas y Desafo

1. Mencione una actividad humana cotidiana que involucre una decisin. Liste los pasos necllevar a cabo ese proceso y las decisiones que deben tomarse.

2. Desarrolle un diagrama de flujo simple para el proceso de la Pregunta 1.

3. Mencione un ejemplo de un proceso electrnico en su hogar o escuela (tal como el contr olmicroondas, un reloj despertador, etc.). Desarrolle un diagrama de flujo simple que describa

4. Desarrolle el diagrama de flujo y el cdigo para los siguientes procesos: El potencimetsensor de temperatura. Si la temperatura excede 100 grados Fahrenheit, enciende la alarmaalarma no se apaga hasta que se presiona el botn.

5. Modifique el programa de la Pregunta 4 de forma que use StampPlot Lite para mostrar la tebit de alarma y el estado de la alarma.


26/262


27/262

Experimento 2: Acondicionamiento de Seal de Entrada Digital


El control de procesos depende de la obtencin de informde entrada, su evaluacin y la ejecucin de la accicorrespondiente. En control industrial, la mayora de las vla informacin de entrada involucra el monitoreo dispositivos de campo que admiten dos estados posibles.interruptor es un ejemplo comn de disposit ivo de dos estO est abierto o est cerrado.

Los interruptores pueden controlar una operacin de tres formas. Una podra ser si cdirectamente una carga al interruptor, controlando toda la corriente y la tensin de la cargpodemos conectarlo a la entrada de un rel. En este caso, el interruptor controla con poca circuito de entrada del rel, mientras que la potencia es controlada por el circuito de salidaencendido / apagado (on/off) del interruptor tambin podra proveer una seal digital a la econtrolador programable.

Cuntos interruptores us hoy? Y, qu procesos afect con la accin de dichos interruptores?lista unas pocas posibilidades, comenzando por el principio del da:

Tabla 2.1: Interruptores que podra haber usado al principio del da.

Estado del Interruptor ResultadoPrimero podra presionar el botn SNOOZE de sureloj despertador.

La alarma se apaga y... 5 minutos ms para dormir!

Luego, tr opezando al entrar al bao, prende la luz. Ay! Apaga rpidamente la luz porque lastima la vistaAhora, en la cocina, prende la cafetera, presiona latostadora de pan y programa su microondas. Abre elrefrigerador y la luz se enciende.

El desayuno est listo. Y, quin sabe si la luz delrefrigerador realmente se apaga cuando se cierra lapuerta?Enciende el termostato. Calefacciona o refrigera, segn su eleccin

Enciende su TV, cambia de canal, sube el volumen. Los interruptores del frente del TV tienen la misma que los del control remoto que se transmiten por un LEDinfrarrojo.

Hace una llamada. Levanta el auricular y espera el t ono.Presiona los botones del nmero de telfono.

El interruptor que el auricular normalmente mantienepresionado ahora se encuentra en la posicin descolgado.Cada interruptor del teclado genera una combinacin detonos especfica.

Enciende su PC. Enciende el monitor. Clic con el mousepara revisar su e-mail.

Estos son los tres ms obvios. Hay muchos msinterr uptores detrs de escena en su PC.

Ha presionado ms de 15 interr uptor es y an no ha dejado su casa!

Algunos de los interruptores listados en la Tabla 2.1 tienen control directo de la continuidad ecargas involucradas. Por ejemplo, el interruptor de la luz del bao controla el flujo real de la

Experimento 2:Acondicionamientode Seal deEntrada Digital


28/262



circula por las lmparas. El termostato es un ejemplo de un interruptor que opera un sistema de bapara controlar un rel de la calefaccin o aire acondicionado.

La mayora de los interruptores de la Tabla 2.1, probablemente proveen una seal digital de estadbajo, que es monitoreada por un sistema de control electrnico. Es el estado de esta seal de entrades evaluado para determinar el estado apropiado de las salidas involucradas. El botn "snooze" despertador no abre fsicamente el circuito de la alarma. Cuando usted lo presiona, el cambio momde estado es reconocido por un circuito programable. Como resultado, el programa le ordena a la se apague y agregue cinco minutos a la hora programada en la alarma. El botn "start" de su microconduce en realidad la corriente que alimenta el magnetrn, la luz interior y el ventilador. Sin empresionarlo se genera una entrada que hace que el microcontrolador del horno active los rels que eesas cargas.

A menudo pensamos en los interruptores como dispositivos mecnicos que establecen e interrucontinuidad entre dos puntos de un circuito. En el caso de los pulsadores manuales y los intermecnicos mostrados en la Figura 2.1, este es exactamente el caso.

Figura 2.1: Varios Pulsadores Manuales e Interruptores Mecnicos

La Tabla 2.2 muestra la representacin esquemtica de varios interruptores industriales. Los smdibujan para representar el estado normal del interruptor. Estado normal se refiere al estado de


29/262



sin activar del interruptor. Los pulsadores que estn en el kit de componentes para esteNormalmente Abiertos (N.O. es la sigla en ingls). Al pr esionar el botn, se produce un corto cicontactos. La resistencia va desde el valor de circuito abierto que es cercano a infinito, a ucercano a cero.

Tabla 2.2: Representacin Esquemtica de Varios Interruptores Industriales

Mientras que el concepto de interruptor es muy simple, parece no haber lmites para los diseencontrar en aplicaciones de control industrial. Los interruptores tambin pueden ser diseNormalmente Cerrados (N.C.); se encuentran cerrados en reposo y sus contactos se abren cactivados. Como tcnico, programador, o diseador de sistemas, debe estar al tanto de la posicireposo) de un interruptor.

PulsadorPulsadorPulsadorPulsador LmiteLmiteLmiteLmiteMecnicoMecnicoMecnicoMecnico

NNNNormalormalormalormal----mentementementementeCerradoCerradoCerradoCerrado

NormalNormalNormalNormal----mentementementementeAbiertoAbiertoAbiertoAbierto

Interruptor deInterruptor deInterruptor deInterruptor deProximidadProximidadProximidadProximidad

RelRelRelRel


30/262



Entrada Digit al (TTL, CMOS, ECL, etc.)?

Los dispositivos lgicos se fabrican con diferentesprocesos que hacen que operen a distintastensiones. La hoja de datos del fabricante muestralos valores crticos para cada dispositivo. LosValores Mximos Absolutos son las tensiones ycorrientes que no deben excederse para evitardaar o destruir al chip. Los pines de E/S del BASICStamp II no deberan exceder de 0,6 V o Vdd+0,6 V(5,6V) con respecto a Vss.

La transicin entre el estado lgico alto y bajoest especificada en las caractersticas decorriente continua (DC) de la hoja de datos. Unatensin de 0,2 Vdd (1 V en el BASIC Stamp II) seconsidera como un cero, y una de 0,45 Vdd (2,25 V)o superior, garantizar un estado alto. Hay unrea gris entre estas dos tensiones donde seproducir la transicin. Depende de latemperatura y la tensin de la fuente la ubicacindel punto donde ocurrir la transicin.

Normalmente se producir a 1.4 Volts.

Figura 2.2: Esquemas de Interruptores Pulsadores

Figure 2.2a Figure 2.2b

Los pines de entrada del BASIC Stamp no detectan cambiode resistencia entre los contactos del interruptor. Estasentradas esperan niveles de tensin apropiados querepresenten un estado lgico alto o bajo. Idealmente, estastensiones deberan ser +5 Volts para un nivel lgico alto (1) 0 Volts para un nivel lgico bajo (0).

Para convertir los dos estados resistivos del interruptor enentradas aceptables, se debe colocar en serie con unresistor conectado a la fuente de tensin de +5 Volts delBASIC Stamp. Esto forma un circuito divisor de tensin encual el estado resistivo del interruptor se compara con elvalor resistivo del resistor de referencia. La Figura 2.2muestra las dos posibilidades para nuestro simpleinterruptor pulsador N.O. (normalmente abierto). La Figu2.2a entregar +5 Volts en el pin de entrada cuando espresionado. Cuando el interruptor est abierto, no tienecontinuidad; por lo que no circula corriente a travs deresistor de 10K y el pin de entrada queda conectado a masa.


31/262



Resistor de Referencia:

El resistor fijo de 10K-Ohm en las Figuras2.2a y 2.2b es necesario para obtener niveleslgicos variables. Est conectado en seriecon el interruptor . Su valor debe ser muchomayor que la resistencia del interruptorcerrado y mucho menor que la resistenciadel interruptor abierto. Cuando elinterruptor est abierto en la Figura 2.2a, elresistor no recibe tensin y el punto deentrada es llevado a masa. En la Figura 2.2b,

el circuito abierto hace que la entrada quedefijada a +5 Volts. Debe tener en cuenta estosresistores (pull-up y pull-down) siempre quetrabaje con interruptores mecnicos oelectrnicos.

En la Figura 2.2b, al cerrar el interruptor se pone a masa el pentrada. Cero Volts es un nivel lgico bajo. Cuando el interse abre, no hay cada de tensin sobre el resistor de 10K-Ohla tensin en la entrada es +5, un nivel lgico alto. Los cirson esencialmente iguales, aunque los resultados obtenidooperar sobre el interruptor son exactamente opuestos. Desdpunto de vista de la programacin, es importante saber configuracin se est utilizando.


32/262



Ejercicio 1: Interruptor Bsico

Para comenzar una investigacin sobre la programacin de pulsadores, conecte dos como se muesFigura 2.2 en la protoboard de la Plaqueta de Educacin. Conecte la configuracin de activo alto (Fen el Pin 1 de E/S y la salida de la configuracin activo bajo (Figura 2.2b) al Pin 2. Observe cul es se dijo anteriormente, esto es importante. La Figura 2.3 muestra la fotografa de cmo podramontado este circuito en la Plaqueta de Educacin.

Figura 2.3: Fotografa del Montaje del Circuito de la Figura 2.2

Ejercicios


33/262



El siguiente programa est escrito para usar el StampPlot Lite para mostrar el estado de los inteprocedimiento ser el mismo que para el Experimento 1, Diagrama de Flujo y StampPlot Lite. Pel Programa 2.1. Puede omitir del programa todos los comentarios que comienzan con un apst'Programa. 2.1: Deteccin del Estado de un Pulsador con StampPlot Lite

DEBUG "!TITL Prueba de Pulsadores",CR ' Ttulo para ventana StampPlot

INPUT 1 ' Configura P1 como entradaINPUT 2 ' Configura P2 como entradaPB1 VAR IN1PB2 VAR IN2

Bucle:PAUSE 100 ' Reduce velocidad del bucleDEBUG IBIN PB1, BIN PB2, CR ' Grafica el estado digital

DEBUG DEC 0, CR ' Enva un 0 para lograr desplaz. de pantallaIF (PB1 = 1) and (PB2 = 0) THEN Ambos ' Verifica ambos botonesIF PB1 = 1 THEN PB1_on ' Verifica si PB1 (activo alto) est presionadoIF PB2 = 0 THEN PB2_on ' Verifica si PB2 (activo bajo) est presionado

DEBUG "!USRS Estados normales - Ninguno presionado", CR' Informa que ninguno est presionado

GOTO Bucle

PB1_on: ' Informa que PB1 est presionadoDEBUG "!USRS Entrada 1 en nivel alto - PB1 est presionado ", CR

GOTO Bucle

PB2_on: ' Informa que PB2 est presionadoDEBUG "!USRS Entrada 2 en nivel bajo - PB2 est presionado ", CR

GOTO Bucle

Ambos: ' Reporta que ambos estn presionados

DEBUG "!USRS PB1 alto y PB2 bajo - Ambos presionados", CRDEBUG "!BELL", CR ' Emite sonido.GOTO Bucle


34/262



Ejecute el programa.DEBUGmostrar el estado de los interruptores y el valor digital de las entradas. Cila ventana deDEBUGy ejecute StampPlot Lite. Seleccione el puerto COM apropiado y seleccione las casConnect y Plot Data. Presione el botn Reset de la Plaqueta de Educacin y los trazos deIn1 e In2 deberancomenzar a notarse en la pantalla. Su ventana debera verse similar a la de la Figura 2.4. Presipulsadores para familiarizarse con su sistema. Luego observaremos cmo funciona el programa.

Figura 2.4: Pantalla Tpica de StampPlot Controlando el estado de Pulsadores

El propsito de este programa es ejecutar cierto cdigo de acuerdo al estado (presionado o nopulsadores. Este ejercicio simple introduce varias consideraciones a tener en cuenta cuando se traentradas digitales, se programan varias instrucciones ifififif ----thenthenthenthen, o se usan algunos operadores lgicos dePBASIC.

Primero, in1 e in2 simplemente contienen el valor lgico de los pines de entrada: +5 V = 1 lgiclgico. El pulsador activo alto PB1 entrega un 1 si est presionado. El pulsador activo bajo PB2 encuando est presionado. El programa controla el estado lgico de las entradas; como programacomprender como se relaciona esto con la condicin de presionado o no presionado de los botes evidente en la primer lnea del programa donde se emplea un operador lgico AND.


35/262



Cuando considera las configuraciones de los botones, tiene sentido lgico que siIn1 entrega un estado alto e In2 un estado bajo, entonces ambos botones estn presionados. Las acciones de los contrindustriales a menudo dependen del estado de muchos interruptores y contactos. Una revioperadores lgicos de PBASIC, incluyendo AND , OR , XOR y NOT, puede ser conveniente para cumplir estosrequerimientos usando un BASIC Stamp.

Otro aspecto a observar en el Programa 2.1 es el flujo del pr ograma. Las estructurasIF-THEN verifican unacondicin y si esta condicin se cumple, entonces la ejecucin del programa salta hacia la etiqcaso, la rutina a la que salta simplemente imprime el estado de los interruptores en el Stampaplicaciones industriales, esta porcin del programa podra causar una accin de salida apropiadla ltima lnea de cada subrutina esGOTO Bucle , la ejecucin del programa salta al principio del bprincipal y cualquier parte de cdigo que se encuentre por debajo de la instruccinIF-THEN que caus la

bifurcacin se ignora. El diagrama de flujo de la Figura 2.5 muestra como se ejecuta el programFigura 2.5: Diagrama de Flujo del Programa 2.1


36/262



Si se presionan ambos botones, la comprobacin (PB1 = 1) and (PB2 = 0 ) es verdadera. La ejecucindel programa se dirigira a la etiqueta AmbosAmbosAmbosAmbos. La condicin Ambos Presionados se mostrara en la baUser Status Bar del SPL y su computadora emitira un sonido. Luego, el programa salta de regreso Bucle yverifica nuevamente los interruptores. Mientras ambos botones permanezcan presionados, el resuesta verificacin ser verdadero y se repetir la misma parte del programa.

Si se deja uno o ambos botones sin presionar, las siguientes tres lneas de cdigo realizarn una verde condiciones similares.

Al presionar PB1 se hace verdadera la condicin PB1 = 1 , la ejecucin salta a la etiqueta PB1, regresandoluego al principio del bucle; en ese caso PB2 = 0 nunca se verificara. Esto es bueno o malo? En realidad

no impor ta. Pero hay que tener en cuenta, que comprender el funcionamiento de mlt iples instruccIF-THEN, puede ser una herramienta muy til para aplicaciones de programacin. Olvidarse de esto pucomo resultado errores frustrantes y no muy fciles de corregir en su programa. Por ejemplo, que nuestro programa, si la verificacin de ambos botones presionados IF (PB1 = 1) AND (PB2 = 0) THEN

Ambos se colocara a continuacin de las verificaciones individuales de cada botn?

Desafo Rpido

Mientras ejecuta el programa, intente reproducir el estado de los botones mostrado en la pantaFigura 2.4.


37/262



Ejercicio 2 Rebote de Interruptores y Rutinas Anti-Rebote

En el ejercicio anterior , se emple el nivel de estado estable del inter ruptor . La rut ina informabinterruptor una vez por cada pasada del bucle. Qu sucede si se desea presionar rpidamente unlograr que algo suceda solamente una vez? Hay dos problemas que deberemos enfrentar. El primtan rpido puede presionar y soltar un botn? Debe hacerlo en menos tiempo de lo que tarda eun ciclo de programa. El segundo problema es lidiar con el rebote del interruptor. Llamaminterruptor a la tendencia que tienen estos dispositivos a realizar varias acciones rpidas de apagado, en el instante que se activan o desactivan.

El siguiente programa demostrar la dificultad asociada a realizar esta tarea. Se agregarn emisores de luz como indicadores de salida en los pines Pin 4 y Pin 5. Conecte los LEDs como en

Figura 2.6: Circuitos de LED Activo Alto a ser agregados al Circuito del Ejercicio 1

Ingrese y ejecute el programa de acuerdo al pr ocedimiento para emplear el StampPlot Lite. El pulsadores y los LEDs se mostrar en la pantalla. Cuando PB1 es presionado, los LEDs parpadeser usted lo suficientemente rpido como para hacerlos titilar solamente una vez? Intntelo.


38/262



'Programa 2.2 Sin Anti Rebote

PAUSE 500DEBUG "!TITL Desafo de Velocidad",CR ' Ttulo para ventana StampPlotDEBUG "!TMAX 25", CR ' Configura tiempo de grfico (segundos)DEBUG "!PNTS 300", CR ' Configura cantidad de puntos

INPUT 1 ' Configura P1 como entradaINPUT 2 ' Configura P2 como entradaOUTPUT 4 ' LED VerdeOut4 = 1 ' Inicializa encendidoOUTPUT 5 ' LED RojoOut5 = 0 ' Inicializa apagado

Bucle:DEBUG IBIN In1, BIN In4, BIN In5, CR ' Dibuja el estado digital.

DEBUG DEC 0, CR ' Enva un 0 para desplazar grficoIF In1 = 1 THEN Titila ' Controla el interruptor' Agregar pause 5 si StampPlot se cuelga

GOTO Bucle

Titila: ' Invierte el estado de los pinesTOGGLE 4TOGGLE 5

GOTO Bucle

Si StampPlot Lit e no r esponde a los datos que enva el BASIC Stamp, debera agregar una pequea prutinaBucle: . UnaPAUSE 2 o PAUSE 5 (incluso hasta 10 en computadoras muy lentas) aliviar loproblemas que pueda encontrar en la transmisin de datos.

Es casi imposible presionar y liberar el botn suficientemente rpido como para realizar la accinuna vez. Esto se muestra en la Figura 2.7. El bucle del programa se ejecuta demasiado rpido. Si lento, el programa tiene la oportunidad de ejecutarse varias veces mientras el interruptor se enpresionado. Agregue a esto varios milisegundos de rebote y podra obtener muchos pulsos cada presione el botn.

Figura 2.7: La Respuesta Lenta y el Rebote Pueden Ser un Problema


39/262



Reducir ms la velocidad de ejecucin del programa puede ayudar a remediar el problema. (Sianterior no trabaj correctamente con StampPlot Lite, una disminucin en la velocidad dpermitir mejorar la transmisin serial de datos). Agregue una pausa de 250 milisegundosTitila: . El interruptor tiene ahora 250 milisegundos para asentarse luego de ser presionado, paretornar a su posicin abierta.

Incluya en su programa PAUSE 250 para incrementar el tiempo del bucle y cancelar einterruptor.'Programa 2.3 (modifique este segmento del programa 2-2 para que se vea como abajo)Titila: ' Invierte el estado de los pines

TOGGLE 4TOGGLE 5PAUSE 250 ' Agregada para mejorar tiempo de establecimiento

GOTO Bucle

Figura 2.8: Agregar una Pausa Hace el Desafo Mucho Ms Fcil

Otorgando este tiempo de establecimiento, es mucho ms fcil lograr queTitila: se ejecute una sola vez, al

presionar rpidamente el botn. Esta tcnica elimina el rebote del interruptor y le da tiempo sliberarlo antes del siguiente ciclo de programa. LaPAUSE debe ser suficientemente larga para evitar estoinconvenientes. Sin embargo, si laPAUSE es demasiado larga, se podra presionar el botn sin quemicrocontrolador lo note.


40/262



Ejercicio 3 Disparo por Flanco

Las rutinas de conteo presentan problemas adicionales en la programacin de entradas digitales. El2 us el comandoPAUSE para eliminar el rebote del interruptor, tcnica que no se puede emplearaplicaciones industriales tales como la cuenta de productos que se desplazan por una cinta transpoNo solamente se trata de que el interruptor posee un rebote inherente a su construccin, sinoproducto a contar en s mismo puede tener forma irregular, tambalearse, o detenerse durante algnmientras activa el interruptor. Podra haber solamente un producto, pero el interruptor podra cerrarse varias veces. Adems, si el producto permanece en contacto con el interruptor durante vardel bucle, el programa debera registrarlo una sola vez y no continuamente como en el Programa 2.2

El Programa 2.4 usa una variable bandera para crear un programa que responde a las transiciones ini

estado bajo a alto del interruptor. Una vez que se detecta este flanco ascendente en la entradaTitilar: se ejecutar. Luego se activar la bandera para evitar otras ejecuciones hasta que el prohaya liberado el interr uptor , regresando nuevamente al estado bajo. Ingrese el Programa 2.4.' Programa 2.4: Deteccin del Flanco del Interruptor' Cuenta y muestra la cantidad de pulsos en PB1.' La cuenta se reinicia presionando PB2.

PAUSE 500DEBUG "!TITL Activacin por Flanco",CR ' Ttulo para la ventana StampPlotDEBUG "!TMAX 50",CR ' Configura tiempo de grfico (segundos)DEBUG "!PNTS 300",CR ' Configura cantidad de puntos de datosDEBUG "!AMAX 20",CR ' Configura eje vertical (cantidad)DEBUG "!MAXR",CR ' Reinicia al alcanzar el mximo

INPUT 1

INPUT 2PB1 VAR In1PB2 VAR In2Band1 VAR bit ' bandera para PB1Band2 VAR bit ' bandera para PB2

Contar VAR word ' variable tipo word para contarBand1 = 0 ' limpia banderas y contadorBand2 = 0Contar = 0

Bucle:PAUSE 50DEBUG "!USRS Total = ",DEC Contar, CR ' Muestra valor contadorDEBUG DEC Contar, CR ' Muestra el mismo valor como trazo analgicoDEBUG IBIN PB1, BIN PB2,CR ' Grafica estado digital.

IF PB1 = 1 THEN Cuenta ' Si se presion, cuenta y muestraBand1 = 0 ' Sino, reinicia bandera en 0


41/262



IF In2 = 0 THEN Borra ' Si PB2 es presionado, pone contador en 0Band2 = 0

GOTO Bucle

Cuenta:IF (PB1 = 0) OR (Band1 = 1) THEN Bucle ' Si deja de estar presionado O la

' bandera est activa, salteaContar = Contar +1 ' Incrementa la cuentaBand1 = 1 ' Una vez contado, pone bandera en 1

GOTO Bucle

Borra:IF(In2 = 1) OR (Band2 = 1) THEN Bucle ' Si no est presionado O la bandera

' est activa, salteaContar = 0 ' Pone contador en 0Band2 = 1 ' Evita que se borre nuevamenteDEBUG "Cuenta reiniciada. Total = ", DEC Contar, CR

GOTO Bucle

Cuando PB1 es presionado, el programa salta a la rutinaCuenta . Observe que la primer lnea de esta rutinverifica si el interruptor est abierto o la banderaBand1 est activada. Ninguna es verdadera en la primpasada por el programa. Por lo tanto,Contar es incrementada,Band1 es puesta en 1 y el programa regresaa Bucle . Si PB1 an sigue presionado,Cuenta se ejecuta nuevamente. Esta vez, sin embargo, conBand1 activada, la instr uccinIF-THEN enva el programa de regreso aBucle sin incrementarContar nuevamente.Sin importar cuanto t iempo est presionado el botn, solamente se contar una unidad por cadlo presione. Aunque en este caso solamente est incrementando el valor de la variableContar , esteprograma podra ser parte de una rutina llamada por una aplicacin industr ial. La Figura 2.9 muvera este programa funcionando con SPL.


42/262



Figura 2.9: Programa 2.4 en SPL Contador de Flancos

Desafo de Programacin 1: Estacionamiento.

Use los LEDs de los Pines 4 y 5, junto con los dos pulsadores, para simular un estacionamiautomotores. Suponga que el estacionamiento puede ubicar 24 autos. El pulsado PB1 contar losmedida que ingresen al estacionamiento. El pulsador PB2 contar los autos a medida que salen. Esprograma que determine la cantidad total de autos estacionados, aumentando la cuenta con disminuyndola con PB2. Mantenga el LED verde encendido mientras haya lugar libre en el estaciEncienda el LED rojo cuando el estacionamiento est lleno. Muestre continuamente cuntos espestacionamiento hay disponibles en la ventana User Status (!USRS). Tambin muestre continuacantidad de autos estacionados.

Desafo Adicional de StampPlot Lite

Mantenga un registro de la cantidad de veces que el estacionamiento pas de Hay lugar a LlenApndice A y el archivo de ayuda de StampPlot Lite para obtener informacin sobre el uso de la oData to File- -Guardar Datos en Archivo).


43/262



Comando BUTTON: Rutina Anti Rebote de PBASIC

Eliminar el rebote de los interruptores es una tarea comn en programacin. Parallax desarrol juego de instrucciones PBASIC2 un comando especfico para trabajar con la deteccin de sedigital. El comando se llama button . La sintaxis del comando se muestra en el cuadro siguiente.

Para probar esta funcin con nuestra rutina, cargue y ejecute el Programa 2.5.' Programa 2.5: Uso de BUTTON con StampPlot' Use BUTTON para contar y mostrar la cantidad de veces que se presiona PB1.

' Reinicie la cuenta total con PB2.PAUSE 500DEBUG "!TITL Uso de BUTTON",CR ' Ttulo de ventana StampPlotDEBUG "!TMAX 50",CR ' Configura tiempo de grfico (segundos)DEBUG "!PNTS 300",CR ' Configura cantidad de puntosDEBUG "!AMAX 20",CR ' Configura eje verticalDEBUG "!MAXR",CR ' Reinicia cuando llega a mxima cant. De puntos

EspTrabajo1 VAR byte ' Espacio de trabajo para BUTTON de PB1EspTrabajo1 = 0 ' Se debe limpiar la variable al inicioEspTrabajo2 VAR byte ' Espacio de trabajo para BUTTON de PB2EspTrabajo2 = 0 ' Se debe limpiar la variable al inicio

Contar VAR word ' Variable para almacenar la cuentaContar = 0

Bucle:PAUSE 50

Referencia Rpida de Comandos PBASIC: BUTTON

BUTTON pin, estadoactivo,retardo,repetir ,bytevariable,estadosalto, dir eccin

Pin: (0-15) Nmero de pin de la entr ada. Estadoactivo: (0 or 1) Especifica el estado lgico que ocurre al activar el interruptor. Retardo: (0-255) Especifica el tiempo de establecimiento del int erruptor . Nota: 0 y 255 son casos espec

retardo es 0, Butt on no elimina el rebote ni ejecuta autorepeticin. Si es 255, Button elimina el rebotejecuta autorepeticin.

Repetir: (0-255) Especifica la cantidad de ciclos por r epeticin. Bytevariable: Nombre de una variable t ipo byte que sirve como espacio de tr abajo para la instruccin BUTT Estadosalto: Estado del pin en el que se pretende que salte. Direccin: Etiqueta a la que saltar el programa cuando se cumplan las condiciones.


44/262



BUTTON 1,1,255,0,EspTrabajo1,1,Cuenta ' Deteccin flanco sin rebote de PB1BUTTON 2,0,255,0,EspTrabajo2,1,Borra ' Deteccin flanco sin rebote de PB2

DEBUG "!USRS Total = ", DEC Contar, CR' Muestra el total en el recuadro Status

DEBUG DEC Contar, CR ' Muestra el valor del contador con trazo analgicoDEBUG IBIN In1, BIN In2, CR ' Grafica el estado digital.

GOTO Bucle

Cuenta:Contar = Contar +1 ' Incrementa Contar

GOTO Bucle

Borra:Contar = 0 ' Reinicia la cuenta a 0DEBUG "Cuenta reiniciada. Total = ", DEC Contar, CR

' Muestra mensaje en el recuadro Text

GOTO Bucle

Revise la documentacin sobre el comandoBUTTON en el BASIC Stamp Programming Manual Versin 1.9 (eIngls). Este es un comando muy til para aplicaciones industriales. Experimente cambiando el retardo de 50 a 100 y a 200. Vea si puede presionar el botn ms de una vez, por cada vez que se ejecinstruccinCuenta . Cul es el riesgo de permitir demasiado tiempo de establecimiento en aplicacionalta velocidad? Guarde este programa; ser modificado ligeramente en el siguiente desprogramacin.

Fuentes de Entrada Digital Electrnicas

Es muy comn que las entradas digitales provengan de las salidas de otros circuitos electrnicoentradas pueden provenir de una variedad de fuentes electrnicas, incluyendo detectores de procapacitivos o inductivos, optocuplas o interruptores pticos, circuitos de acondicionamiento desensores, compuertas lgicas y salidas de otros microcontroladores, microprocesadores, o sistecontrol lgico programables.


45/262



Hay varias cosas a considerar cuando conecta estas fuentes a un BASIC Stamp. Primero: Son elcompatibles?

1. La tensin de la fuente de seal est dentro de los lmites de entrada del BASIC Stamp?2. La referencia de masa del circuito es la misma que la del BASIC Stamp?3. Es necesario aislar un circuito ante la eventual falla elctrica del otro?

La Figura 2.10 muestra varias posibilidades de interconexin elctrica que podra necesitar.

Una vez que se obtiene una seal compatible, aparece la siguiente interrogante, El progracondiciones de responder a la seal?

1. El rebote del interr uptor representa un problema?2. Qu tan rpidos son los datos? Cul es su frecuencia? Cul es el tiempo del pulso mn3. La accin se debe tomar en el nivel de estado estable de los datos o en su flanco asc

descendente?

Las tcnicas vistas para tratar con el rebote y los disparos por flanco de los pulsadores manuason vlidas para los interruptores electrnicos.


46/262



Figura 2.10: Interfaz de Electrnica de Entrada al BASIC Stamp

(a) Las salidas de circuitos TTL y CMOS aliment adas desde una fuente de +5 Volt pueden ser directamente a los pines de entrada del BASIC Stamp. Si los dos sistemas estn alimentados desde lo5 Volts, perfecto. Sino al menos las masas deben ser comunes (conectadas juntas).

(b) Los dispositivos de baja tensin (+3 V) pueden ser conectados usando un 74HCT03 u otra comcolector abierto similar con un resistor de pull-up a la fuente de +5 Volt del BASIC Stamp. Alimentesu fuente de baja tensin y una las masas.

(c) Las seales digitales de alta tensin pueden conectarse mediante un buffer 74HC4050 o un inversor alimentado con +5 Volts. Estos dispositivos pueden manejar con seguridad entradas de hasta 1Nuevamente, las masas deben ser comunes.

(d) Una configuracin de amplificador operacional trabajando como comparador con referencia puedeuna salida Alta / baja de acuerdo a si la entrada analgica est por encima o debajo de una tenreferencia. El LM358 es un amplificador operacional cuya salida puede ir desde masa hasta cerca deuna alimentacin simple de +5 Volt . Lo usaremos en la prxima aplicacin.

(e) Se puede usar una optocupla para conectar diferentes niveles de tensin al BASIC Stamp. El resistolimita la corriente a un nivel seguro, mientras que permite un nivel de luz suficiente para safototransistor. El circuito de entrada puede ser aislado totalmente de la fuente de alimentacfototransistor del BASIC Stamp. Esta aislamiento provee proteccin efectiva de cada circuito, en el cotro falle.

Ejercicio 4: Interruptor Electrnico


47/262



Interruptor de Proximidad?Los interruptores de proximidad detectan lapresencia de un objeto, sin contacto fsico. Losinterruptores de la figura representan las tresprincipales categoras:

Inductivo, Capacitivo y ptico

Los interruptores electrnicos que proveen deteccin sin contacto son muy populares en industriales. Activacin sin contacto fsico significa que no hay que usar contactos elctr icos ni El pulsador que usamos anteriormente servira en una aplicacin donde se lo presionara variveces. Sin embargo, en algn momento su resorte se gastar, o sus contactos de desgastarn uhasta el punto que deje de ser conveniente usarlo.

Los interruptores elctricos industriales utilizan uno de tres principios. Los interruptores de proximidad inductivos miden el cambio en el rendimiento de u

cuando objetos de metal se acercan. A menudo los objetos de metal absorben energacorrientes parsitas, lo que hace que el oscilador se detenga.

Los interruptores de proximidad capacitivos miden un incremento en la capacidad cuacerca cualquier t ipo de material. Cuando el incremento es suficientemente grande, coscilador interno comience a oscilar. El circuito se dispara y el estado de la salida camb

Los interruptores pticos detectan la presencia o ausencia de un angosto haz de luz, a merango infrarrojo. En interruptores pticos reflectivos, el haz de luz podra reflejarse mvil hacia el sensor ptico del interruptor. Otros interruptores pticos se configuran un objeto bloquee el haz de luz que va desde la fuente de luz hasta el receptor.

La salida de un interruptor electrnico es una seal de estados. Su etapa final puede ser cualquiera de las mostraen la Figura 2.10. Como tcnico y desarrollador aplicaciones, debe considerar la naturaleza de este circuitseal y condicionarlo para la entrada digital dmicrocontrolador. La hoja de datos del fabricante le informacin sobre la tensin de operacin del interrupconexiones de cargas tpicas.

Aunque puede tomar el pin de entrada digital del BASIC como una carga, el interruptor electrnico puede necesitaresistor de referencia como se emple en la Figura 2Normalmente, la salida del interruptor de proximidad emuy cerca de 0 Volt s en un estado y muy cerca de la tensifuente en el otro. Siempre es una buena idea medir la tende los estados del interruptor con un voltmetro, antesconectarlo a un microcontrolador desprotegido. Si tensiones de salida no estn dentro de los lmites compati

con el BASIC Stamp, necesitar usar alguno de los circuitos mostrados en la Figura 2.10 capropiada.


48/262



El ejercicio siguiente se enfoca en el diseo y montaje de un interruptor ptico. Usaremos este inpara contar y detectar objetos. Luego el interruptor se usar como tacmetro, para determinar las

En la Figura 2.11, el diodo emisor de luz infrarroja (LED) y el fototransistor infrarrojo forman undetector acoplado. La luz emitida por el LED causar una corriente en el colector del fototranaumento en la corriente de colector lleva al fototransistor hacia la saturacin (masa). Si se evita llegue al fototransistor, este se va hacia el corte y la tensin de colector aumenta positivamentcondiciones de luz y oscuridad normalmente no generarn una seal TTL vlida en el colector del traplicamos esta seal a la entr ada de un comparador con referencia, podremos establecer un punto dentre las dos condiciones. La salida del comparador ser una seal lgica compatible con TTL. Susalida depende de qu lado del punto de ajuste, se encuentra la salida del fototransistor. El ampoperacional LM358 es una buena eleccin para esta aplicacin. Puede operar con una fuente simpVolt y sus tensiones de salida son casi iguales a las tensiones de la fuente de alimentacin +5 y masaConstruya cuidadosamente el circuito de la Figura 2.11 en la protoboard. Montar los componenteun extremo como se muestra en el diagrama, nos permitir agregar ms componentes en los pejercicios. Haga un doblez de 90o en las patas del LED y del fototransistor para que queden paralelos amesa. El fototransistor y el LED deberan ponerse apuntando hacia fuera del borde de la protoboard

El LED en la Figura 2.11 emite continuamente un haz de luz infrarroja. Con el LED y el fototranlado, hay poca o ninguna luz entrando al fototransistor debido a que no hay nada reflectivo frenteobjeto se aproxima al par, parte de la luz del LED se reflejar hacia el fototransistor . Cuando la luzla corriente de colector fluir y su tensin caer. Con esta configuracin, la reflexin provenieobjeto que pasa por delante del par, ser detectada por el fototransistor . La cantidad de luz reflejadsensor depende de la reflectividad ptica del objeto y de la geometra del haz de luz. En nuesintentaremos determinar la presencia de un objeto blanco y plano. Con el emisor y el detector mona lado, intentar la deteccin del objeto a una distancia de dos o tres centmetros.

Debe medir un par de tensiones para calibrar la presencia de un objeto. Coloque un voltmetroemisor y el colector del fototransistor. Mida la tensin cuando no hay ningn objeto frente al seneste valor en la Tabla 2.3. Luego, acerque y aleje del par un trozo de papel blanco, mientras obvariacin de tensin. A medida que el papel se acerca al par IR, la luz reflejada incrementa la cocolector y lleva al transistor hacia la saturacin (bajo). Anote la lectura de tensin con el papel acentmetros de los sensores, en la Tabla 2.3. La diferencia entre estas mediciones puede ser bpequea, como 0,5 V, pero esto ser suficiente para disparar el amplificador operacional. Esta sealen la entrada inversora del LM358. El potencimetro proveer la tensin de referencia en la eninversora. Esta referencia ser un valor intermedio entre las lecturas de la Tabla 2.3.


49/262



Figura 2.11a y b: Dibujo y Esquema Elctrico del Interruptor Reflectivo


50/262



Ajuste el potencimetro para proveer la tensin de referencia apropiada, que es el punto medio enmediciones.

Al verificar la salida del LM358 se debera encontrar una seal compatible con el BASIC Stampdebera estar baja sin anteponer el objeto y alta al colocar un objeto blanco frente al par emisor / Mida estas dos tensiones a la salida del LM358 anotando los valores en la Tabla 2.3. Si la seal de compatible, aplquela al Pin 3 del BASIC Stamp. Detectar la luz reflejada por un objeto es lo qudeteccin reflectiva.

Tabla 2.3: Valores de Tensin del Fototransistor y el LM358

CondicinTensin en el

Fototransistor Tensin de Salida

del LM358

Sin objeto sin reflexinCon objeto reflexin totalTensin de Referencia

Esta habilidad de obtener una conmutacin dependiendo de la luz recibida es muy til para aplindustriales tales como conteo de productos, control de cintas transportadoras, medicin de RPMsiguiente ejercicio demostrar una operacin de conteo. Usted deber ayudar, sin embargo, usaimaginacin.

Supongamos que se estn transfiriendo botellas de leche por una cinta transportadora, desde el sellenado al de empaque. Corte una tira de papel blanco para representar una botella de leche. Pasadelante de nuestro interruptor representa una botella desplazndose por la cinta transportadora. Sose necesita una pequea modificacin al programa anterior para probar nuestro nuevo interruptorcargado el Programa 2.5, simplemente modifique la instruccin button cambiando el identificador deentrada de Pin 1 a 3. La lnea modif icada se vera as:' Programa 2.6 (modificacin del Programa 2.5 para trabajar con el interruptor reflectivo)

BUTTON 3,1,255,0,EspTrabajo1,1,Cuenta' Deteccin de disparo por flanco sin rebote del interruptor ptico

Desafo de Programacin 2: Empacadora de Botellas de Leche

Revea el Experimento 1 y considere la disposicin de cinta transportadora de la Figura 1.2. Asumirecontrolador est contando botellas blancas de leche. Nuestro interruptor reflectivo podra reeminterruptor Detector1 de la figura original. El pulsador activo alto PB1 podra encender y apagEl LED de P4 puede encenderse para indicar que el motor est encendido. El LED de P5 controla la

de desvo. En estado alto la compuert a est hacia la derecha y en estado bajo, a la izquierda.


51/262



Su desafo es encender el mot or con PB1 y contar botellas a medida que pasan. Cada seis botellaTOGGLE (invierta) la posicin de la compuerta que se indica encendiendo o apagando el LED en P4. Despenviado 4 paquetes de seis botellas a cada lado, apague el motor. El proceso podra reiniciarse el botn Reset. Vea la Figura 2.12 para comprender como trabaja el diagrama de flujo.

Figura 2.12: Diagrama de Flujo de la Empacadora de Botellas de Leche


52/262



Ejercicio 5: TacmetroMonitorear y controlar la velocidad de giro es importante en muchas aplicaciones industriales. Unmide la cantidad de rotaciones de un eje en una unidad de tiempo. La medicin normalmente es exprevoluciones por minuto (RPM).

Un interruptor ptico reflectivo puede abrirse y cerrarse suficientemente rpido como para podfranjas negras pintadas en el eje de un motor. Contar la cantidad de activaciones durante una cconocida de tiempo provee suficiente informacin para calcular las RPM. La Figura 2.13 mueejemplos de discos codificadores que podran colocarse en el extremo del eje de un motor. Si el inptico se enfr enta al disco rotativo, generar pulsos a medida que pasen frente a l los distintos seccantidad de segmentos blancos (o negros) representa la cantidad de pulsos del interruptor por giro del eje. El pr imer disco codificador tiene un segmento blanco y otro negro. En cada giro el segmeestar frente al interruptor la mitad del tiempo, generando un estado alto durante la mitad de la roDurante la otra mitad de la rotacin, el segmento negro estar frente al disco, absorbiendo la luzsin reflejar nada, por lo que el interruptor estar en estado bajo. Por cada revolucin se completa ualto-bajo. El juego de instrucciones del PBASIC2 nos provee de un comando til llamadoCOUNTque puede serusado para contar la cantidad de transiciones que ocurren en una entrada digital durante cierto inttiempo. Su sintaxis se muestra a continuacin.

El siguiente ejercicio usa la instruccinCOUNT, el interruptor ptico y los discos codificadores para obtenedatos sobre velocidad.

Comencemos cortando el primer disco codificador. Coloque cinta adhesiva en la parte tr asera del dpegarlo al centro de la hlice del ventilador (puede recortar los discos codificadores del tamao del Apndice B de este libro). El ventilador es de 12 V. Su velocidad cambia con tensiones que varaV hasta aproximadamente 3,5 V. Esta es la cada de tensin del circuito de control del motor sin ePruebe su ventilador conectndolo directamente primero a Vdd (+5 Volts) y luego a +Vin (tensin sBusque en su plaqueta el rtulo Vin, para tener acceso a la tensin de entrada sin regular. Debe repolaridad en los motores sin escobillas. El cable rojo es el posit ivo (+V) y el negro va conectado a mventilador debera colocarse de forma que el disco codificador apunte hacia el par IR.

Referencia Rpida de Comandos PBASIC: COUNT

COUNT pin, per odo, variable

Pin: (0-15) Identificador de pin de entrada. Perodo:(0-65535) Especifica el tiempo en ms durante el que contar. Variable: Variable en la que se almacenar esa cantidad.


53/262



Figura 2.13: Discos Codificadores para Interruptor ptico Reflectivo(versiones para recortar en el Apndice B)


54/262



El primer disco codificador tiene un sector negro y uno blanco. A medida que rota, el interrupdebera activarse y desactivarse una vez por cada vuelta o revolucin. Ingrese el Programa 2.7 de PTacmetro.' Programa 2.7 Prueba de Tacmetro con el StampPlot

' Inicializa parmetros de interfaz grfica.' (Tambin pueden configurarse o modificarse en la ventana del SPL)DEBUG "!AMAX 8000",CR ' Escala Completa RPMDEBUG "!AMIN 0",CR ' Escala mnima RPMDEBUG "!TMAX 100",CR ' Eje de tiempo mximoDEBUG "!TMIN 0",CR ' Eje de tiempo mnimoDEBUG "!AMUL 1",CR ' Multiplicador de escala analgicaDEBUG "!PNTS 600",CR ' Dibuja 600 puntos de datosDEBUG "!PLOT ON",CR ' Enciende el graficador

DEBUG "!RSET",CR ' Reinicia la pantallaContar VAR word ' Variable para llevar la cuentaRPM VAR word ' Variable para RPM calculadasContar = 0 ' Limpia Contar

Bucle:COUNT 3,1000, Contar ' Contar los pulsos del pin 3 por 1 segundoRPM = Contar * 60 ' Ajusta escala de RPM

DEBUG DEC RPM, CR ' Enva el valor de RPM a graficador y barra de estadoDEBUG "!USRS RPM actuales ", DEC RPM, CR

GOTO Bucle

A medida que la hlice gira, los pulsos generados por el interruptor ptico se contarn duran

milisegundos (un segundo). Con una duracin de la rutinaContar

de un segundo, y producindose un ciclo porcada rotacin, obtenemos directamente la velocidad de rotacin de la hlice en ciclos por segunnormalmente, la velocidad de rotacin de un disco se describe en revoluciones por minuto Multiplicando las revoluciones por segundo por 60, obtenemos la cantidad de RPM.

Ejecute su programa. La ventana debug aparecer primero mostrando la informacin serial para cStampPlot Lite. Cierre la ventana debug del BASIC Stamp y abra StampPlot Lite. Tilde Connect ypresione Restart. Presione el botn de Reset de su plaqueta y el SPL comenzar a graficar. La Fimuestra un ejemplo del grfico con las RPM alimentando el motor a distintas tensiones .


55/262



Figura 2.14: RPM del Ventilador de CC sin Escobillas a Distintas Tensiones

El disco codificador giratorio podra generar una salida de picos del fototransistor ligeramentcondiciones de luz y oscuridad. Si su sistema no responde correctamente, cambie el punto

potencimetro hasta encontr ar el nuevo valor promedio. Si tiene acceso a un osciloscopio, midaa pico del fototr

Curso de Controlindstrial PDF

Documents

Transcript of Curso de Controlindstrial PDF