Follower memoria final Universidad Tecnologica de Hermosillo
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1 UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE HERMOSILLO, SONORA MECATRÓNICA ÁREA AUTOMATIZACIÓN “Follower, Auto Calibración de Sensores” (Futuro Inteligente S.A. de C.V.) Presentan: Hansen Hiram Navarro Valenzuela Joaquín Adán Peralta Carvajal Hermosillo, Sonora. Agosto, 2013.
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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE HERMOSILLO, SONORA
MECATRÓNICA ÁREA AUTOMATIZACIÓN
“Follower, Auto Calibración de Sensores” (Futuro Inteligente S.A. de C.V.)
Presentan: Hansen Hiram Navarro Valenzuela
Joaquín Adán Peralta Carvajal
Hermosillo, Sonora. Agosto, 2013.
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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE HERMOSILLO, SONORA
“Follower, Auto Calibración de Sensores” (Futuro Inteligente S.A. de C.V.)
MEMORIA Para obtener el título de
T.S.U en Mecatrónica Área Automatización
Presentan: Hansen Hiram Navarro Valenzuela
Joaquín Adán Peralta Carvajal
Asesor Industrial: Ing. Marco Antonio Gaxiola Michel
Asesor Académico: M.C. Liliana Alicia Rodríguez Corrales
Asesor Metodológico: Lic. Clara Verónica Rodríguez López
Hermosillo, Sonora. Agosto, 2013.
3
4
AGRADECIMIENTOS
Doy gracias a Dios y a mi familia por la oportunidad de hacer realidad esta
etapa en mi vida, por la universidad, a mis maestros por sus enseñanzas y a mis
amigos por su dedicación que me han demostrado durante este periodo tan
importante en mi vida, han sido factor importante para poder concluir este capítulo en
mis estudios.
ATENTAMENTE
HANSEN HIRAM NAVARRO VALENZUELA.
5
AGRADECIMIENTOS
Doy gracias a mis padres por apoyarme en conseguir algunas de mis metas; a
mis abuelos por estar en el momento preciso para motivarme a hacer una mejor
persona, y en especial a mi compañero de equipo por estar conmigo en las buenas y
las malas, ya que él me ayuda a motivarme a ser una nueva persona y así adquirir
nuevos conocimientos, experiencias, etc.
¡Gracias!
ATENTAMENTE
JOAQUÍN PERALTA CARVAJAL.
6
ÍNDICE
Tabla de contenido
INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................... 8
CAPÍTULO I ANTECEDENTES .......................................................................................... 10
1.1 Antecedentes Históricos. ....................................................................................... 10
1.2 Aspectos Generales. .............................................................................................. 11
1.3 Misión, Visión y Objetivo ........................................................................................ 11
Misión................................................................................................................................ 11
Visión: ............................................................................................................................... 12
Objetivo: ........................................................................................................................... 12
1.4 Reglas de seguridad: .............................................................................................. 12
Al usar herramientas eléctricas: ................................................................................... 12
Al usar químicos: ............................................................................................................ 12
CAPÍTULO II PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ...................................................... 16
2.1 Antecedentes del Problema....................................................................................... 16
2.2 Identificación del Problema. ....................................................................................... 17
2.3 Objetivo del Proyecto. ................................................................................................. 17
2.4 Justificación del Proyecto ........................................................................................... 17
CAPÍTULO III MARCO TEÓRICO ...................................................................................... 19
3.1 CCS PCWH Compiler ................................................................................................. 19
3.2 Sensores IR .................................................................................................................. 20
3.3 Microcontrolador .......................................................................................................... 21
3.4 Pickit ............................................................................................................................. 23
3.4 Capacitor...................................................................................................................... 24
3.5 Proteus .......................................................................................................................... 25
7
CAPÍTULO IV PROPUESTA DE SOLUCIÓN .................................................................. 26
4.1 Metodología. ................................................................................................................. 26
4.2 Desarrollo del proyecto............................................................................................... 27
4.2.1 Análisis de materiales.............................................................................................. 27
4.2.2 Compilador. ............................................................................................................... 28
4.2.3 Propuesta de diagrama eléctrico. .......................................................................... 28
4.2.4 Diagrama de flujo. .................................................................................................... 29
4.2.5 Simulación ................................................................................................................. 30
4.2.6 Firmware .................................................................................................................... 30
CONCLUSIÓN ....................................................................................................................... 31
FUENTES CONSULTADAS ................................................................................................ 32
GLOSARIO ............................................................................................................................. 34
ANEXOS ................................................................................................................................. 36
8
INTRODUCCIÓN
El presente trabajo de estadías llamado “Follower Auto Calibración de
Sensores”, tiene como propósito sustituir al antiguo sistema de calibración por
potenciómetro. Con ello, se trata de optimizar el proceso buscando ahorro de tiempo
y esfuerzo para las personas que utilizarán esta librería para sus diferentes
propósitos.
En el proyecto fue considerado lo referente a programación en varios
lenguajes, como a distintos materiales que se pudiesen usar.
Futuro Inteligente S.A. de C.V. es una empresa fundada por estudiantes en
2004, y actualmente está conformada por alumnos de varias universidades del
estado de Sonora. Ellos se dedican a vender soluciones para la automatización de la
industria, instituciones educativas, hogares, etc. Es decir, se puede vender al cliente
un producto terminado con una capacitación, si así se requiere, como parte del
servicio.
El Capítulo I, contiene información sobre la empresa: antecedentes, aspectos
generales, misión y visión, política, y un organigrama.
En el Capítulo II, se muestran los primeros pasos para establecer el proyecto y
como se logrará hacer, así como el proceso actual con el que se trabaja.
9
En el Capítulo III, se muestra la teoría que debe considerase para el proyecto
tanto de componentes, como software de desarrollo necesario.
En el Capítulo IV, finalmente se describe el proceso necesario para poder
llevar a cabo el proyecto planteado. Se incluye un análisis de los beneficios del
proyecto en comparación con el anterior, en cuanto a utilidad, sencillez.
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CAPÍTULO I
ANTECEDENTES
1.1 Antecedentes Históricos.
Futuro Inteligente S.A. de C.V., es una empresa joven ubicada en la ciudad de
Hermosillo Sonora. Iniciando sus operaciones en el año 2004, con pequeños
proyectos de automatización en viviendas.
Actualmente ofrece dos áreas de solución a sus clientes: por un lado, ofrece la
oferta de productos y servicios para integración de soluciones basados en equipos
comerciales y principalmente enfocados en sistemas de control de acceso, seguridad
y CCTV; y por otra parte, la capacidad de diseño y desarrollo de nuevos dispositivos
y requerimientos especiales basados en alta tecnología, abarcando desde desarrollo
de software de alto nivel, software embebido, electrónica y diseño de prototipos
previos a su fase industrial.
Futuro Inteligente S.A. de C.V. es una empresa marca registrada, capaz de
crear dispositivos tecnológicos nuevos en el mercado, principalmente bajo
requerimiento de nuestros clientes y también para conceptualización, desarrollo, y
para producción, referentes a la concepción de un producto tecnológico novedoso.
La empresa nace a raíz de las innovaciones tecnológica de la época, las
cuales han llevado tecnología como electrónica e informática a hacer un gran uso
cotidiano en nuestra vida, brinda control y confort y satisfaciendo necesidades de
seguridad.
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Por esto, Futuro Inteligente ofrece productos y servicios que ayudan a mejorar
la calidad de vida de los hogares o lugares de trabajo, a través de dispositivos
electrónicos y sistemas de cómputo que integran un gran ramo en las áreas de
tecnología como lo es seguridad, domótica, internet, controles inteligentes y
automatización.
1.2 Aspectos Generales.
Razón Social: Futuro Inteligente S.A. de C.V.
Giro: Sistemas de seguridad y control
Dirección: 5 de Febrero #103 entre boulevard Kino y Nayarit, Colonia 5 de mayo,
Hermosillo, Sonora.
Teléfono: (662) 285 - 48 – 08
Página Web: www.futurointeligente.com
1.3 Misión, Visión y Objetivo
Misión
Llevar al cliente soluciones tecnológicas en el ramo de la electrónica y
sistemas, nuestros recursos humanos como base fundamental nos hace ser
altamente competitivos y pioneros en la materia. Con esto contribuimos al
engrandecimiento de nuestro entorno social y económico así como el desarrollo
tecnológico del país.
12
Visión:
Nos vemos como una empresa fuertemente consolidada en el medio
tecnológico y con reconocimientos a nivel nacional por sus productos de alta calidad
y diseño, ofreciendo soluciones en materia de seguridad y aplicaciones tecnológicas
orientadas a necesidades del momento, siendo así una empresa líder y a la
vanguardia en cuanto uso de nuevas tecnologías se refiere.
Objetivo:
Crecer como empresa en el ámbito de recursos humanos, financieros y
tecnológicos para atender las demandas regionales y nacionales, consolidarnos
como una empresa firme de nombre y reconocimiento por su calidad de trabajo y
manejo de alta tecnología, ser nuestra propia marca y desarrolladora de productos
propios.
1.4 Reglas de seguridad:
Al usar herramientas eléctricas:
Acondicionar un área específica para realizar el trabajo.
Usar siempre lentes de seguridad. (Aplica para Esmeril, dremmel, sierra
caladora, y taladro roto martillo)
Dejar el área limpia y guardar herramienta después de realizar el trabajo
Al usar químicos:
Notificar del uso de productos químicos
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Laboratorio de Diseño y
Desarrollo
Gerencia de
Operaciones
Contabilidad y
Finanzas
Desarrollo de
Softw are
Equipo de
Desarrollo
Trabajo de
Campo
Equipo Auxiliar
Contable
Dirección
Equipo de
Diseño
Diseño
Electrónico
Reservar un área especial para realizar el trabajo
Instalar leyendas del producto químico y material peligroso a cada recipiente
que contenga.
Limpiar y remover inmediatamente después de usarse
Al usar alto voltaje:
Notificar de los trabajos con alto voltaje. (Superiores a 50v AC o DC)
Siempre que se realicen pruebas con alto voltaje deberá estar acompañado de
otra persona.
Otras:
Cautines, no dejar encendido ningún cautín que no se encuentre en uso
constante.
Pistola de aire caliente, antes de apagar el equipo, bajar totalmente la
temperatura y dejar enfriar por lo menos cinco minutos.
1.5 Organigrama
14
1.6 Recorrido por áreas
(Ver Figura 1)
Recepción:
Lugar donde se da información de la empresa.
Baño 1:
Se encuentra a un lado de la recepción.
Laboratorio:
Sitio donde se hacen los diseños y prototipos.
Baño 2:
Este se encuentra dentro del laboratorio.
Ensamble:
Lugar donde se llevan a cabo el armado del producto final.
Comedor:
Se encuentra a un lado del área de ensamble.
Almacén:
Lugar donde se encuentran los componentes.
Oficina 1:
Oficina del gerente general.
Oficina 2:
Área de administración.
Baño 3:
Se encuentra en medio de las 2 oficinas.
15
Limpieza:
Lugar donde se guardan los objetos de limpieza.
Figura 1: Esquema Futuro Inteligente
16
CAPÍTULO II
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
2.1 Antecedentes del Problema.
La calibración manual de un sensor infrarrojo por medio de un potenciómetro
puede originar múltiples errores, como son: un sensado erróneo, variaciones en los
resultados, precisión limitada; esto debido a las condiciones ambientales.
En la empresa Futuro Inteligente S.A. de C.V. se tiene una placa de desarrollo
llamada TEDI, que cuenta con dos versiones (“A” y “B”). Estas placas tienen un
dispositivo de montaje superficial (SMD por sus siglas en ingles) que es un
microprocesador integrado con comunicación Ethernet, USB, Serial Port, y pueden
ser programadas por cualquiera de estos medios o mediante programación serial
dentro del circuito (por sus siglas en ingles ISCP).
Lo que la empresa busca, es que por medio de estas placas de desarrollo se
faciliten las herramientas para que los estudiantes desarrollen proyectos complejos
en pocas líneas de códigos y no se preocupen por crear un diagrama eléctrico
complicado, olvidándose de la calibración de los sensores.
17
2.2 Identificación del Problema.
¿Cómo autocalibrar un sensor infrarrojo de tal forma que las condiciones
ambientales no afecten su óptimo funcionamiento?
2.3 Objetivo del Proyecto.
Desarrollar una librería que se adapte a las placas TEDI para la versión “A” y
“B”, buscando que estas placas sean compatibles con la mayoría de los
microcontroladores existentes; a su vez se implementará el método de auto
calibración de sensores durante la ejecución del proceso, esto con la finalidad de
facilitar la base para que los próximos estudiantes puedan implementar esta librería
en la construcción de seguidores de línea o bien Robots Sumo y así mismo, buscar
mejoras.
2.4 Justificación del Proyecto
Llevar a cabo este proyecto es sumamente conveniente, ya que el desarrollo
de una librería en lenguaje “C” solucionará el problema que se presenta al calibrar
los sensores infrarrojos y evitará las desventajas que se tienen al momento de
calibrarlos manualmente por medio de un potenciómetro, ya que cualquier cambio de
luz en el ambiente afecta la precisión del sensado por lo que se requerirá calibrar los
sensores nuevamente.
18
Además, Futuro Inteligente adquirirá más prestigio por la gran satisfacción y
conformidad de sus clientes.
Sin duda alguna, Futuro Inteligente se beneficiará con el desarrollo de este
proyecto; sin embargo, cabe destacar estos no fueron proporcionados, debido a la
confidencialidad de información con la que esta misma cuenta.
19
CAPÍTULO III
MARCO TEÓRICO
3.1 CCS PCWH Compiler
El compilador CCS PCWH, incluye funciones para acceder al hardware de los
procesadores PIC, tal como READ_ADC() para leer el valor de un convertidor
Analógico-Digital (A/D). La Entrada y salida (E/S) discreta se maneja describiendo las
características de los puertos en un PRAGMA (Directiva de pre procesamiento).
Funciones tales como Entradas y salidas en alto (INPUT_HIGH (), OUTPUT_HIGH())
mantienen apropiadamente los registros tri-estado. Las variables, incluyendo
estructuras pueden ser directamente mapeadas a memoria tal como los puertos de
E/S para representar mejor la estructura del hardware en C.1
La velocidad de reloj del microcontrolador se puede especificar en un
PRAGMA para permitir que las funciones incorporadas retrasen un número dado de
microsegundos o milisegundos. Las funciones de E/S serie permiten que funciones
estándar como Capturar un carácter (GETC()) y Enviar un valor (PRINTF()) sean
usadas para RS-232.2
En el libro Compilador C CCS y Simulador PROTEUS para Microcontroladores
PIC, el autor expone: “Un compilador convierte el lenguaje de alto nivel a
instrucciones en código maquina; un cross-compiler es un compilador que funciona
1 Taringa. CCS PCWH Compiler. [Citado 25 Junio 2013]. Disponible en: http://www.taringa.net/posts/downloads/833909/Ccs -PCWH-Compiler---Programar-PICs-en-C.html 2 Wikipedia. RS-232. [Citado 25 Junio 2013].Disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/RS-232
20
en un procesador (normalmente en un PC) diferente al procesador objeto. El
compilador C CCS en un cross-compiler. Los programas son editados y compilados a
instrucciones maquina en el entorno de trabajo del PC, el código maquina puede ser
cargado del PC al sistema PIC mediante el ICD2 (o mediante cualquier programador)
y puede ser depurado (puntos de ruptura, paso a paso, etc.) desde el entorno de
trabajo del PC.”
García Breijo Eduardo (2008)
3.2 Sensores IR
El sensor infrarrojo (IR) por sus siglas en ingles es un dispositivo electrónico
capaz de medir la radiación electromagnética infrarroja de los cuerpos en su campo
de visión. Todos los cuerpos reflejan una cierta cantidad de radiación, esta resulta
invisible para nuestros ojos pero no para estos aparatos electrónicos, ya que se
encuentran en el rango del espectro justo por debajo de la luz visible.3
Los rayos infrarrojos entran dentro del fototransistor donde se encuentra un
material piro eléctrico, natural o artificial. Normalmente están integrados en diversas
configuraciones (1, 2, 4 pixeles de material piro eléctrico). En el caso de parejas
(figura 2), se acostumbra a dar polaridades opuestas para trabajar con un
amplificador diferencial, provocando la auto-cancelación de los incrementos
de energía de IR y el desacoplamiento del equipo.4
3Wikipedia. Sensores Infrarrojos. [Citado 25 junio 2013]. Disponible en: http://es.w ikipedia.org/wiki/Sensor_infrarrojo#Sensores_reflexivos 4Omar Villegas. Sensor Piroelectrico. [Citado 25 junio 2013]. Disponible en: http://piroelectrico.blogspot.mx/
21
Figura 2. Configuración más usada.
En el libro Thermal Infrared Sensors: Theory Optimisation and Practice, el
autor menciona lo siguiente, «Los problemas que se plantean en el diseño de
sistemas de medición óptimos de infrarrojos (IR) en las condiciones dadas son
proporcionalmente complejas. »
Budzier Helmut, Gerlach Gerald (2011)
3.3 Microcontrolador
Un microcontrolador (abreviado μC, UC o MCU) es un circuito integrado
programable, capaz de ejecutar las órdenes grabadas en su memoria. Está
compuesto de varios bloques funcionales, los cuales cumplen una tarea específica.
Un microcontrolador incluye en su interior las tres principales unidades funcionales
de una computadora: unidad central de procesamiento, memoria y periféricos de
entrada/salida.5 (Ver Figura 3)
Algunos microcontroladores pueden utilizar palabras de cuatro bits y funcionan
a velocidad de reloj con frecuencias tan bajas como 4 kHz (Kilo Hertz), con un
5 Wikipedia. Microcontrolador. [Citado 25 junio 2013]. Disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Microcontrolador
22
consumo de baja potencia. Por lo general, tendrá la capacidad para mantener la
funcionalidad a la espera de un evento como pulsar un botón o de otra interrupción,
el consumo de energía durante el sueño puede ser sólo nano volts, lo que hace que
muchos de ellos sean muy adecuados para aplicaciones con batería de larga
duración.
Figura 3. Estructura Interna Microcontrolador.
En el libro Microcontroladores PIC Sistema Integrado para el auto- aprendizaje
se menciona que, “un microcontrolador es un circuito integrado digital monolítico que
contiene todos los elementos de un procesador digital secuencial síncrono
programable y que se caracteriza porque su sistema físico se puede configurar, es
decir, se adapta a las características del sistema al que se conecta cuando se le
aplican las señales eléctricas adecuadas. Su pequeño tamaño y su capacidad de
configuración han hecho que su campo de aplicación se haya ampliado
extensamente a lo largo de la última década del siglo XX y que sean numerosos los
productos industriales de todo tipo en los que se empotran en la actualidad para
mejorar sus prestaciones”.
Mandado Pérez E., Menéndez Fuertes L. et al. (2007)
23
3.4 Pickit
Pickit es de la familia de programadores para Pic de la compañía Microchip
Technology. Ellos usan para programar y depurar los microcontroladores,
escribiendo en la memoria EEPROM6 de los dispositivos, utilizando la comunicación
serial. Existen tres versiones de este programador siendo las más usadas en el
mercado la versión 2.7 (Ver figura 4)
La primera versión se lanzó el 31 de marzo del 2003 con un costo de 36
dólares, la segunda edición se lanzó el mayo del 2005, remplazando la versión 1,
habiendo una notable diferencia entre estos dos, ya que se separó la parte del
programador y depurador, también se incorporó la tecnología ISCP en esa versión.
La versión más reciente es la Pickit 3, que incorpora algunas mejoras que su
antecesor como son, una mayor velocidad de programación, reprogramar su
memoria flash interna, un amplio rango de regulación de voltaje, este modelo es
traslucido lo que lo hace más atractivo, tiene la tecnología “programmer to go” que
funciona sin la necesidad de una computadora, ya que puedes guardar programas de
hasta 512KB (Kilo Byte) y con tan solo ser alimentado con una fuente de 5 volt o
inclusive con baterías puedes programar.
6Wikipedia. EEPROM. [Citado 25 junio 2013]. Disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/EEPROM 7Wikipedia. Pickit. [Citado 25 junio 2013]. Disponible en: http://en.w ikipedia.org/wiki/PICKit
24
Figura 4. Pickit 2 Versión más usada.
3.4 Capacitor
Se llama capacitor (figura 5), a un dispositivo que almacena carga eléctrica. El
capacitor está formado por dos conductores próximos uno a otro, separados por un
aislante, de modo que tengan el mismo valor, pero con signos contrarios.
Figura 5. Capacitor Electrolítico.
Sencillamente un capacitor forma dos placas metálicas o armaduras paralelas,
de la misma superficie y encaradas, separadas por una lámina no conductora o
dieléctrico. Al conectar una de las placas a un generador, ésta se carga e induce una
carga de signo opuesto en la otra placa. Por su parte, teniendo las placas como
polaridades positiva y negativa (Q-) y (Q+) sus cargas son iguales y la carga neta del
sistema es 0.
25
3.5 Proteus
Proteus es una compilación de programas de diseño y simulación electrónica,
desarrollado por Labcenter Electronics que consta de los dos programas principales:
Ares e Isis, y los módulos VSM y Electra.8
El Programa Sistema de Enrutado de Esquemas Inteligente (ISIS) permite
diseñar el plano eléctrico del circuito que se desea realizar con componentes muy
variados, desde simples resistencias, hasta alguno que otro microprocesador o
microcontrolador, incluyendo fuentes de alimentación, generadores de señales y
muchos otros componentes con prestaciones diferentes.
Los diseños realizados en ISIS pueden ser simulados en tiempo real,
mediante el modulo VSM, asociado directamente con ISIS.
En el libro compilador C CCS y Simulador PROTEUS para Microcontroladores
PIC el autor plasmo estas palabras, «Ofrece la posibilidad de simular código
microcontrolador de alto y bajo nivel y, simultáneamente, con la simulación de modo
mixto de SPICE.»
García Breijo Eduardo (2008)
8Wikipedia. Proteus. [Citado 25 junio 2013]. Disponible en: https://es.wikipedia.org/wiki/Proteus_(electr%C3%B3nica)
26
CAPÍTULO IV
PROPUESTA DE SOLUCIÓN
La calibración de un sensor infrarrojo con un potenciómetro es algo
verdaderamente tedioso, ya que ocasiona errores como son: precisión limitada,
sensado erróneo, etc. La empresa Futuro Inteligente S.A. de C.V. tiene la idea de
que sus tarjetas sean programadas para calibrar automáticamente los sensores
infrarrojos y así, los estudiantes para los cuales será orientado este proyecto puedan
enfocarse solo en programar las funciones de lo que quieran realizar.
4.1 Metodología.
Se buscará información sobre los sensores IR, respecto a sus características y
funcionalidad, con un tiempo estimado de dos días.
Se analizarán modelos, marcas y precios de los sensores IR y se determinará
el más factible para su uso, con un tiempo estimado de dos días.
Se elegirá el tipo de programación más viable para el desarrollo del proyecto
tiempo estimado tres días.
Se diseñará un diagrama de flujo respecto a las funciones del programa que
se emplea como base para generar el código de la librería, dos días como
mínimo.
Se iniciará la programación para el correcto funcionamiento de un prototipo
base que funcione lo más cercano posible a las especificaciones establecidas
por la empresa.
27
Se harán pruebas en el software de simulación ISIS Proteus para tener una
idea del funcionamiento, estimando un tiempo de una semana.
Se probará el prototipo del proyecto para la detección de errores de software o
hardware, tiempo estimado de tres semanas.
De funcionar el proyecto, se podrá diseñar una tarjeta impresa que sea capaz
de ensamblar con las placas de desarrollo que proporciona la empresa para la
realización de este proyecto.
4.2 Desarrollo del proyecto.
Para el avance del proyecto, se consideraron varias cosas, una de ellas fue
¿para qué placa de desarrollo sería empleada realmente esta librería?, para poder
diseñar una tarjeta impresa que pudiese quitarse y ponerse más fácilmente.
El proyecto quedó como propuesta, puesto que la librería será implementada
más adelante en una nueva placa de desarrollo por parte de la empresa, que aun
está en construcción, el código generado para el correcto funcionamiento fue
aprobado por la empresa mas no se generó aun ninguna implementación.
4.2.1 Análisis de materiales.
Se analizaron tres tipos de sensores IR los cuales fueron, CNY70, QRD1114 y
QTR-8RC. Los tres tienen el mismo funcionamiento con diferencia de precio y
tamaño, la empresa decidió usar el QTR-8RC por ser pequeño, fácil de manejar y
lográndose integrarse a la placa sin ser modificada ampliamente. (Ver Anexo A)
28
4.2.2 Compilador.
Se eligió el compilador CCS PCWH Compiler, por ser uno de los más
utilizados en la industria y tener un lenguaje práctico a la hora de usarse, además
permite mandar llamar a múltiples librerías sin reducir mucho tiempo de ciclo en el
microcontrolador, y también por ser el software que se maneja en la empresa. (Ver
Anexo B)
4.2.3 Propuesta de diagrama eléctrico.
La propuesta de un diagrama eléctrico, se basa en las hojas de datos del
proveedor de los sensores IR, que básicamente es un arreglo de resistencias y
capacitores (RC), y su funcionamiento consta de carga y descarga del capacitor. (Ver
Anexo C)
29
4.2.4 Diagrama de flujo.
Inicio
Apagar Led Infrarrojos
Poner en "0" linea de sensores
Esperar carga de capacitores
Configurar como entrada la linea de los sensores
Iniciar un Temporizador (Timer) en "0"
Iniciar el sensado, de las entradas
Cuando alguna entrada valga sero tomar valor de timer
Leer Siguiente sensor
Esperar terminar la lectura o salir por desborde timer (time out)
30
4.2.5 Simulación
En esta parte, se utilizó el simulador electrónico, ISIS Proteus, esto ayudó a
analizar varios tipos de capacitores y resistencias que podrían ser adecuados para el
prototipo. En esta simulación se utilizaron LDR, también conocidos como foto
resistencias, que se comportan muy similar a los sensores que se tiene proyectado
usar en el prototipo final, y una pantalla LCD para poder apreciar el comportamiento
de los capacitores, mostrando, los tiempos de carga y descarga. (Ver Anexo D)
4.2.6 Firmware
El firmware o software se desarrolló bajo el compilador PCWH CCS,
creándose varios prototipos a lo largo del desarrollo. Para poder comprobar cada una
de las partes incluidas en el firmware, se tomó como punto de partida seccionar el
código, esto ayudó a poder comprobar fallos en cada una de las secciones, siendo
esto de gran ayuda, ya que si se encontraba un error este se podía solucionar
fácilmente sin tocar las otras partes que ya estaban probadas. (Ver Anexo E)
31
CONCLUSIÓN
Durante el desarrollo del proyecto, nos percatamos que una librería como la
que se desarrolló para el manejo de este tipo de sensores, facilitará el trabajo a los
alumnos que se propongan crear un proyecto basándose en sensores iguales o
similares, y en diferentes tipos de propósitos, como un seguidor de líneas, robot
sumo o inclusive en un separador de cajas identificador de colores basándose en
reflectancia y llevando a cabo las mismas bases para el desarrollo de cualquier otro
tipo de aspiración, y esto será útil para estudiantes, la industria o inclusive hobbistas.
Al inicio se complicó un poco el calcular los tiempos de carga y descarga del
capacitor, ya que cualquier mínima variación afectaba bastante el desarrollo del
mismo. Para corregir el error se aplicó el cálculo de tiempo, dependiendo de la
capacitancia; basándose en estas pruebas y tiempos estimados, después se
comprobó físicamente y estos valores se utilizaron como base del firmware.
Durante el desarrollo se aplicó conocimientos sobre programación, electrónica,
sensores, microcontroladores y software de simulación.
La empresa nos brindó apoyo dentro de las necesidades que surgieron,
adquiriendo un gran aprendizaje dentro del área de los micros controladores, como
son tipos de programación más avanzada que nos permitieron poder desarrollar una
programación más compleja y abriendo nuevas posibilidades dentro de esta rama.
32
FUENTES CONSULTADAS Internet
PicManía. El Rincón del CCS C. [Citado 2013 May 6]. Disponible en:
http://picmania.garcia-cuervo.net/picc.php
Laboratorio de electrónica. Control de tiempos. [Citado 2013 May 6]. Disponible en:
www.infoab.uclm.es/labelc/solar/Microcontroladores/controldetiempos
Slideshare. Timer 0 e interrupciones. [Citado 2013 May 6]. Disponible en:
www.slideshare.net/Imzurita/gua-rpida-tmr0-e-interrupciones-18946683
Todo Pic. Manejo Timer 0. [Citado 2013 May 7]. Disponible en:
http://www.todopic.com.ar/foros/index.php?topic=33936.0
Micro Pic. Calcular Tiempos. [Citado 2013 May 7]. Disponible en:
http://www.micropic.es/mpforo/index.php?topic=1095.0
Electronic Enginnering. Line Follower Robot. [Citado 2013 May 8]. Disponible en:
http://electronicprojectctcircuits.blogspot.mx/2013/02/line-follower.html
Slideshare. Line following. [Citado 2013 May 8]. Disponible en:
http://www.slideshare.net/divay_khatri/report-line-following-robot
Pololu. QTR-8RC. [Citado 2013 May 9]. Disponible en:
http://www.pololu.com/catalog/product/961
CIRE. Leer Múltiples Sensores. [Citado 2013 May 9]. Disponible en:
http://webdelcire.com/wordpress/archives/1253
33
Física con Ordenador. Carga de un capacitor. [Citado 2013 May 10]. Disponible en:
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_electrico/rc/rc.htm
Punto Flotante. Uso de librerías. [Citado 2013 May 10]. Disponible en:
http://www.puntoflotante.net/header.htm
Todo Pic. Salida analógica. [Citado 2013 May 11]. Disponible en:
http://todopic.mforos.com/15353/2596608-salida-analogica
34
GLOSARIO
CNY70: Sensor de infrarrojos de corto alcance basado en un emisor de luz y un
receptor.
Dieléctrico: Dispositivo físico que se coloca entre las placas paralelas del capacitor,
para aumentar su capacitancia y para darle rigidez física.
ISCP: Método de programación directo.
ISIS: Software de simulación electrónica.
Kilo Hertz: Medida de frecuencia.
Memoria EEPROM: Tipo de chip de memoria ROM no volátil.
PIC: Es un circuito integrado programable, capaz de ejecutar las órdenes grabadas
en su memoria.
PRAGMA: Sentencias especiales que controlan el comportamiento del compilador.
Programmer to go: Sistema de programación portátil.
QRD1114: Sensor de IR de corto alcance basado en un emisor de luz y un receptor
ambos apuntando en la misma dirección.
35
QTR-8RC: Sensor de montaje superficial de IR de mediano alcance basado en un
emisor de luz y un receptor ambos apuntando en la misma dirección.
RS-232: Interfaz que designa una norma para el intercambio de una serie de datos
binarios entre un DTE y un DCE.
SPICE: Estándar internacional cuyo objetivo es simular circuitos electrónicos
analógicos compuestos por resistencias, condensadores, diodos, transistores, etc.
36
ANEXOS
Anexo A. Sensor QTR-8RC.
37
Anexo B. Compilador.
38
Anexo C. Diagrama Eléctrico.
2.1 LDR1LDR
R1
220
C1(+)
MCLR/VPP1
RA0/AN02
RA1/AN13
RA2/AN2/VREF-4
RA3/AN3/VREF+5
RA4/T0CKI6
RA5/AN4/SS/LVDIN7
RE0/RD/AN58
RE1/WR/AN69
RE2/CS/AN710
OSC1/CLKI13
RA6/OSC2/CLKO14
RC0/T1OSO/T1CKI15
RC2/CCP117
RC3/SCK/SCL18
RD0/PSP019
RD1/PSP120
RD2/PSP221
RD3/PSP322
RD4/PSP427
RD5/PSP528
RD6/PSP629
RD7/PSP730
RC4/SDI/SDA23
RC5/SDO24
RC6/TX/CK25
RC7/RX/DT26
RB0/INT033
RB1/INT134
RB2/INT235
RB3/CCP2B36
RB437
RB5/PGM38
RB6/PGC39
RB7/PGD40
RC1/T1OSI/CCP2A16
U1
PIC18F452
X1
CRYSTAL
C215pF
C315pF
R2
1k
R2(1)
?
R31k
R41k
R51k
C1100uF
C4100uF
0.1 LDR2LDR
C4(+)
R6
220
C5(+)
C5100uF
1.1 LDR3LDR
R7
220
0%
RV11k
3%
RV21k
0%
RV31k
RV1(2)
D7
14
D6
13
D5
12
D4
11
D3
10
D2
9D
18
D0
7
E6
RW
5R
S4
VS
S1
VD
D2
VE
E3
LCD1LM016L
LCD1(VDD)
+88.8
Volts
+88.8
Volts
+88.8
Volts
39
Anexo D. Simulador.
40
Anexo E. Firmware.
