UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA IZTAPAIAPA

PROYECTO DE INGENIERIA ELECTRONICA I1

/- SISTEMA SEGUIDOR DEL SOL

ASESOR : ING. SERGIO PAEZ RODEA

DESARROLLADO POR:

1 / JUAN JOSE \OROZCO GERARD0 BENJAMIN

ALVAREZ

LOPEZ ALBA FRANCISCO JAVIER MENA ROJAS I

México D.F. Octubre 16 de 1989

I N I) I C E .......

OBJETIVO E INDTORUDCCION .................................. 1

CAP 1 . ARQUITECTURA 1.1. MICROCONTROLADOR PROGRAMABLE 8031 ................ 2

1.2 . MEMORIA BORRABLE DE SOLO LECTURA ................. 4

1.3. CIRCUITO MICROCONTROLADOR BASIC0 ................. 6

CAP 2 . CIRCUITOS LOGICOS 2.1. CIRCUITO TRADUCTOR ................................ 9

CAP 3 . POTENCIA 3.1. ETAPAS DE POTENCIA .............................. 21

3.2. FUENTES DE PODER ................................. 25

CAP 4 . DISPOSITIVO SENSOR 4.1. SENSOR DE RADIACION SOLAR ....................... 29

4.2. ETAPA CENSORA FOTOVOLTAICA ...................... 31

CAP 5 . FUNCIONAMIENTO 5.1. DESCRIPCION FUNCIONAL ........................... 34

5 . 2 . MODOS DE OPERACION .............................. 35

CAP 6 . SOFTWARE 6.1. PROGRAMA ........................................ 38

BIBLIOGRAFIA ..................................... 40

OBJETIVO : DESARROLLAR UN DISNPOSITIVO ELECTRONIC0 QUE CONTROLE EL MOVIMIENTO EN UNA SOLA DIRECCION DE UN SISTEMA CONCENTRADOR DE ENERGIA SOLAR DEL TIPO MEDIA PARABOLA.

I N T R O D U C C I O N

Un Concentrador Solar es un dispositivo que opera con la componente directa de la radiación solar, el principio de funcionamiento consiste en reflejar todos los rayos que inciden perpendicularmente al plano de captación hacia una región denominada foco. Dependiendo del tipo de curvatura, generalmente parabólica o

hiperbólica o combinaciones de ambas, el concentrador necesitará uno o dos grados de libertad para seguir el sol en su movimiento aparente. En el caso de un concentrador de Canal Parabólico el sol deberá estar contenido en el plano que contiene al vértice y al foco de la parábola, requiriendose para. ello un movimiento en un solo eje el cual puede estar orientado norte-sur o bien este-oeste. El tamaño finito del s o l en conjunto con su distancia a la tierra, genera una imagen que tiene un ángulo sólido de 32

minutos, esto establece un límite físico para la concentración, más aún, cuando el sol se mueve un ángulo equivalente sobre la bóveda celeste y el concent-rador no lo hace en la misma proporción se pierde el enfoque. Un dipositivo que permita al concentrador seguir la posición de máxima incidencia del so l será el propósito de nuestro proyecto.

U

1.1 MICROCONTROLADOR PROGRAMABLE 8031

Este dispositivo contiene una unidad de control CPU, puertos de E/S y memoria de programa y datos para poder realizar funciones específicas de control industrial, inteligencia artificial, etc. Esta constituido con :

128 Bytes de memoria RAM 4 Puertos de E/S con 32 líneas direccionables 2 Contadores/Temporizadores 5 Fuentes de Interrupción 1 Puerto Serial

La manipulación de operandos se realiza en cuatro espacios de memoria:

64 Kb de Memoria de Programa (externa) 64 Kb de Memoria de Datos (externa)

128 Bytes de Memoria de Datos Internos 128 Bytes del Contador de Programa

Para su manejo interno de Registros el 8031 cuenta con cinco modos de direccionamiento: a) modo registro b) modo directo c) modo inmediato d) modo registro indirecto e) modo registro base plus direccionamiento indirecto de registro

indexado. Con estos cinco modos el microcontrolador es capaz de direccionar tanto registros internos como memoria externa de gran capacidad para un bus de solo 8 bits. De los cuatro puertos de E/S dos funcionan enviando al bus la parte baja y alta de la dirección, ellos son el puerto O y 2

respectivamente. El puerto 1 se usa para propósitos generales y el puerto 3 tiene una doble función. Se puede programar como puerto normal de E/S o asignar a sus entradas funciones como el bloque de Interrupciones y el puerto Serial.

Para nuestros fines nos serviremos del puerto 1 como un receptor de señales de status y transmisor de señales de control, a traves de sus bits bidireccionables y programables individualmente. Además el 8031 contiene señales que habilitan lectura de memoria Externa (ROM Ó EPROM), lectura-escritura de la RAM y un habiltador de latch (ALE). El puerto serial que contiene el 8031 lo habilita para comunicaciones con otros procesadores ó con otros periféricos como impresoras, teletipos, terminales CRT, etc. Para la memoria externa (en éste caso EPROM 2732) de 4kb es necesario de 12 bits para poder direccionarla, los cuales no pueden ser dados por el bus de 8 bits por lo que se realiza un procedimiento alterno, éste consiste en que el 8031 accesará en un tiempo solo la parte baja de la dirección por el puerto O, al mismo tiempo que la señal ALE habilitará un latch de 8 bits que mantendrá la parte baja de la dirección de la memoria EPROM, en el intervalo siguiente el microcontrolador accesará la parte alta de la dirección de memoria a traves del puerto 2, acompletandose los bits necesarios para poder leer de la memoria, después de lo cual es generada por el 8031 una señal de lectura de programa (PSEN) y se podrá direccionar cualquiera de las localidades

E l direccionamiento de la memoria externa está hecho por páginas de 2 Kb con lo cual tiene capacidad para 8 páginas por medio de un decodificador el cual interpreta tres bits significativos del puerto 2 ( All,A12,A13).

que puede ser hasta de 12 Mhz, en este caso será de 4.4 Mhz.

de ella.

E l reloj del microcontrolador será generado por un cristal

1 ; I ?

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\ ' L/ -.--I r-7

1.2 MEMORIA BORRABLE: DE SOLO LECTURA ( EPROM )

Este dispositivo es una memoria de unicamente lectura con 3 2 , 7 6 8

bits electricamente programables (se pueden grabar) y con la posibilidad de borrado por radiación ultravioleta. La memoria 2 7 3 2 requiere Únicamente de una fuente de alimentación de 5 VDC, tiene como característica la separación del control de salida ( OE ) del control de chip ( CE ) .

El control de salida elimina la contención del bus para sistemas de microprocesadores múltiples. En el modo STANDBY se reduce la potencia disipada sin incrementar el tiempo de acceso, éste modo es activado con la aplicación de un nivel alto en la entrada del pin ( CE' ) .

Esta memoria nos servirá para almacenar el programa que controle a l o s dispositivos externos del microprocesador 8031 como son l o s circuitos comparadores de voltaje en las fotoceldas y el Autómata que controla l o s movimientos del motor de pasos.

r- -------- i

. . e . . . . . . . . .

r- -.---

1.3 CIRCUITO MICROCONTROLADOR BASIC0

El circuito que será utilizado para llevar el control de l o s diferentes dispositivos es el siguiente y opera de la siguiente forma :

E l microprocesador 8031 genera las direcciones del programa que se propone ejecutar, comenzando desde la direccion OOOOH,

localidad en la que se encuentra el inicio del programa de control en éste caso, siendo la parte baja de éstas direcciones cargada en el latch 74LS373, el cual las dirige hacia la memoria programable de solo lectura i: EPROM ) , y la parte alta de éstas direcciones es enviada directamente del microprocesador a la EPROM. Las páginas de memoria son seleccionadas mediante el uso de la dirección ocurrente y del decodificador 74LS138.

El programa grabado en la EPROM constará de dos rutinas, una de las cuales será utilizada para atender al modo automático (auto) y la otra para atender al modo manual.

Así, al ejecutarse el programa sera utilizado el puerto 1 del siguiente modo :

PUERTO 1

BIT O

BIT 1

BIT 2

BIT 3

Salida

Entrada

Entrada

Entrada

OBJETIVO DEL USO

Generación del tren de pulsos hacia el circuito traductor para que éste genere la secuencia de salida para mover el motor de pasos. El programa muestrea el valor que está entrando por ésta línea para enterarse del modo en que se desea trabajar (auto o manual). El programa mmuestrea el valor que está entrando por ésta línea para saber si hay que mover el motor o no (en modo auto).

Análogo al caso anterior, pero ahora para el modo manual.

El diagrama se encuentra an la siguiente página.

L 1

rl

I

I .

2.1 CIRCUITO TRADUCTOR

El circuito traductor es un circuito digital que dada la recepción de ciertas señales; del microcontrolador genera una determinada secuencia de pulsos, l o s cuales controlarán el movimiento de motor de pasos.

Para poder lograr ésto es necesario conocer el funcionamiento de un motor de pasos de corriente directa.

MOTORES - DE -- PASOS - DE

Un motor de pasos ( stepper ) , es un dispositivo que convierte pulsos eléctricos en movimientos mecánicos. Esto es, la flecha del motor se mueve una cierta rotación angular por cada pulso de entrada o de excitación. Este desplazamiento angular es repetido cada vez que un pulso subsecuente es traducido por un circuito apropiado de manejo. El resultado de éste movimiento preciso y repetitivo es la habilidad de posicionar al motor con gran exactitud. Además, contrariamente a un mol-or convencional en el que la flecha posee un movimiento libre, en un motor de pasos los incrementos en el movimiento de la flecha son conocidos. Por esta razón permiten el contro:l de velocidad, distancia y, además, dirección del giro de la flecha. La repetibilidad, es decir, la habilidad de posi.cionar por medio de un mismo patrón de movimientos un número ilimitado de ocasiones, es aún mayor.

El único error introducido por l o s motores de pasos es el error de paso simple (single step), el cual es, generalmente, menor que el 5% de un paso. Y más significativamente, éste error no es acumulativo, aún tomando en cuenta la distancia recorrida o el número de

I

posicionamientos hechos. El motor de pasos es controlado generalmente por un sistema electrónico de potencia y por un circuito electrónico digital. (circuito traductor).

Terminoloqía de los motores & pasos.

Los términos más usados en el lenguaje de los motores de pasos son los siguientes :

a) Angulo de paso - La flecha del motor gira su incremento angular específico cada vez que su polaridad es cambiada. Este ángulo de rotación específico es llamado el ángulo de paso. b) Pasos por revolución - Este término describe el número total de movimientos angulares para que la flecha del motor gira 360 grados. c) Pasos por segundo - Es el número de movimientos angulares realizados por (el motor en un segundo. Este término reemplaza las revoluciones por minuto del circuito de manejo de un motor estandar.

CONSTRUCCION BASICA OPERACION DE MOTOR DE PASOS

La operación de un motor de pasos está relacionada con la teoría básica del magneto permanente, donde los llsemejantesll se repelen y los lYdiferentesll se atraen. Consideremos la figura 1.

(9 FIGURA 1

Si las bobinas son energizadas de manera que el metal A

es el polo norte y el B el polo sur y el rotor magnético permanente se encuentra con la polaridad y posición mostrada, sería virtualmente imposible determinar la dirección de la rotación. Sin e:mbargo, si como lo muestra la figura 2, se colocan dos polos adicionales C y D, de manera que las polaridades queden conlo se muestra, podríamos ser capaces de determinar la dirección de rotación del rotor. En este caso, la dirección sería en contra de las manecillas

6)

0 FIGURA 2

del reloj con el rotor alineándose entre el polo sur promedio y el polo norte promedio como se muestra en la figura 3 .

FIGURA 3

De ésta forma, polarizando debidamente los cuatro polos,A,B,C y D, se puede hacer que el rotor gire hacia una dirección u otra. Una Secuencia para realizar un giro continuo del rotor es la llamada de cuatro pasos. Cada vez que uno de los switches en la figura 4 es transferido, el motor ejecuta un paso. Después de cuatro pasos, las mismas bobinas estarán excitadas como cuando la secuencia empezó, repitiéndose así el ciclo. Si la secuencia se realiza en sentido inverso, el resultado es que el rotor también gira en sentido opuesto.

Por cada paso dado, el rotor se mueve un cuarto de diente. Con 50 dientes en el rotor, 4 pasos / diente * 5 0

dientes / revolución = 200 pasos por revolución. El ángulo de paso es por lo tanto, una función del número de dientes del rotor y de la secuencia de switcheo, que en éste caso es de cuatro pasos. La velocidad del motor (pasos/segundo) es función únicamente de la razón de switcheo. Es decir, al aumentar la frecuencia de switcheo aumenta, Por consiguiente, la velocidad del motor.

PASO SWITCH 1 SWITCH 2 1 1 5

2 1 4

3 3 4

4 3 5

1 1 5

TABLA 1

Una forma más clara de representar la figura 11 y la secuencia de cuatro pasos de la tabla 1 se muestran en la figura 5 y tabla 2.

ON

OFF

O F F

ON

SQ I

r

O F F O F F ON

ON O F F ON

ON ON O F F

O F F ON O F F

PASO

SU2

f W 3

5wu

FIGURA 5

O F F O F F

TABLq 2 i

Aquí se puede ver claramente que l o s switches pueden ser elementos electrónicos básicos de switcheo, manejados por un circuito secuencial sencillo que tenga como salidas los estados de la tabla 2.

DISEÑQ CIRCUITO TRADUCTOR.

El traductor, como se mencionó con anterioridad, es un circuito que debe ser capaz de transformar pulsos de entrada en una secuencia determinada de pulsos de salida para mover el motor. Para el diseño de éste es necesario conocer algunas características del motor que usaremos.

Tiene seis alambres, es decir, cuatro para la excitación de los polos y dos para descargas a tierra. Esto es lo que consideraremos para el diseño.

Empecemos el diseño observando la tabla 2, de donde podemos tomar las siguientes consideraciones. El circuito secuencia1 deberá tener cuatro estados, de donde observamos que se necesitarán únicamente dos flip-flop's. Además, nótese que los switches 1 y 2 siempre están invertidos uno con respecto del otro. Es decir, si uno de ellos está encendido, el otro no lo está y viceversa. Lo mismo ocurre con los switches 3 y 4. De esta observación podemos concluir que no se necesitarán compu.ertas a la salida de los flip-flop's, sino que se tomarb directamente las salidas Q y Q' de cada flip-flop como las salidas del circuito traductor. Teniendo éstas dos consideraciones en mente, se puede empezar el diseño de la lógica secuencial.

El diagrama a bloque del circuito traductor se muestra en la figura 6. Tiene dos entradas, que son un tren de pulsos y un seleccionador de dirección de giro del motor, y cuatro salidas A , B , C y D, que proporcionan las secuencia de pulsos necesaria para el giro dlel motor.

EDO A A ' B B'

ql 1 O 1 O

92 O 1 1 O

4 3 O 1 O 1

- ~ - -

t 1

1

TRADUCTOR

01 O 1

A

4

c

3

FIGURA 6 Diagrama a bloque del traductor

La tabla de estados del circuito es la siguiente :

T A B L l 3

1

El diagrama de estados es el siguiente

FIGURA 7. DIAGRAMA DE ESTADOS

Para la realización de éste circuito se eligieron los flip-flop's JK. Por lo tanto, basándonos en la tabla de excitación de los mismos ( tabla 4 ) , se obtiene la tabla de excitación del circuito ( tabla 5 ) .

X = condición irrelevante

TABLA 4. TABLA DE EXCITACION DEL FLIP-FLOP JK

ENTRADA

D I R

E D 0 PRESENTE EDO S I G U I E N T E

A B A B

O O 1 O

O 1 O O

1 O 1 1

1 1 O 1

O O O 1

O 1 1 1

1 O O O

1 1 1 O

- ENTRADA F L I P - F L O P ' S

J A KA J B KB

1 x o x o x x 1 x o 1 x x 1 x o o x 1 x 1 x x o x 1 o x x o x 1

TABLA DE EXCITACION DEL C I R C U I T O

De la tabla de excitación del circuito se obtendrán l a s funciones de excitación del circuito. Para ésto, se usa el método del mapa de Karnaugh. P, continuación se muestran los cuatro mapas ( uno para cada entrada de l o s flip-flop's ) :

J A

D I R

KA

D I R

KB

o 1

J B

D I R

AB

o 1

10

FIGURA 15 Mapcis de Karnaugh

Sacando provecho de las condiciones irrelevantes, las funciones de excitación del circuito quedan de la siguiente manera :

J A = B D I R + B’ DIR‘ = B‘ D I R

KA = B’ D I R + B DIR’ = B D I R

J B = A’ D I R + A DIR‘ = A’ D I R

KB = A D I R + A ’ DIR’ = A‘ DIR

De las funciones obtenidas, se puede observar que el circuito únicamente utiliza dos circuitos integrados. Un 7473 ( que contiene dos flip-flop’s J K ) y un 7 4 8 6 ( que contiene cuatro compuertas OR exclusivo ) de la familia TTL.

La siguiente figura ( figura 8 ) muestra el diagrama completo del circuito traductor.

A t

.. _.._ . -1

. _..I .. .-1 I

3.1 ETAPAS DE POTENCIA

Estas etapas se usan para aumentar la potencia de los pulsos de salida del circuito traductor A , B, C y D, que contienen la secuencia de pulsos para el motor.

Para el movimiento del motor de pasos usaremos

Voltaje de alimentación = 12 V Corriente = 1.2 A

Para proteger al motor dte pasos, en cada una de sus entradas se le colocó un diodo por el cual se descargará una corriente inversa que pudiera ser producida por la bobina y también se le añadió una resistencia de 4.7 ohms, para que en suma con la resistencia interna del motor de pasos de aproximadamente 5 ohms sume casi 10 ohms, necesitándose así 1.2 A para cada entrada del motor de pasos.

Tomando en cuenta las consideraciones anteriores, se llegó al circuito de potencia de la figura A.

t

i

Este circuito es únicamente para una señal de salida de la secuencia de pulsos, A , B, C y D, y su funcionamiento es el siguiente :

La salida del circuito digital TTL ( traductor ) se conecta a través de una resistencia de 470 ohms a la base del transistor Qi. En el colector de este esta conectado el diodo emisor de luz infrarroja de un optoacoplador y una resistencia de 150 ohms para regular la corriente que pasa por el diodo. Se decidió usar el optoacoplador para proteger todos los dispositivos digitales anteriores. De ésta manera, cada vez que un pulso en estada alto ocurre a la salida del circuito digital, Q1 se encuentra saturado y el diodo conduce. Si se tiene un pulso en estado bajo, Ql se corta haciendo que el diodo no conduzca.

Este diodo, a su vez, maneja el fototransistor del mismo optoacoplador, el cual se encuentra conectado en configuración de par Darlington con transistor de potencia Q2. En el emisor de éste transistor se encuentran conectadas la bobina del motor y la resistencia en serie. De ésta manera, si el fototransistor enciende gracias a que el diodo conduce, la corriente circula a través de la bobina y la resistencia, cambiando la polaridad del motor y haciendo que éste gire un paso, ésto obviamente en combinación con las otras tres señales restantes del motor. Y si el

fototransistor no enciende, el transistor 42 también se encuentra cortado y la bobina se descarga a través del diodo que, además, evita que ocurran voltajes transitorios a traves de la bobina, los cuales pueden causar daños en el circuito.

Los componentes utilizados son los siguientes : El transistor Q1 es un transistor de señal tipo 2A237

(NPN 1 El optoacoplador con salida de fototransistor es un TIL 111 El transistor Q2 es un transistor de potencia TIP 41 C

(NPN 1 Diodos rectificadores tiplo IN 4001

3.2 FUENTES DE PODER

Una fuente de voltaje es un circuito que utiliza tanto dispositivo lineales como no lineales, sirve para convertir la corriente normal de alimentación ( la que recibimos en la casa )

en corriente directa ya que casi todos l o s dispositivos utilizados trabajan con dicha corriente.

Para el diseño de las fuentes de alimentación hubo que hacer incapié en ver que tanta corriente utilizaría nuestro circuito ya que existen restricciones en los dispositivos utilizados.

Para el proyecto se utilizaron dos fuentes de alimentación una para el microcontrolador y otra para l o s motores de paso. Esto se hace con el fin de proteger el microcontrolador de un cortocircuito o de un posible paso excesivo de corriente, porque como se ve, los motores de paso utilizan bastante corriente como para dañar el microkit.

Para la primer fuente ( la de el microcontrolador ) suministra una corriente ( máx ) de 1 ampere a 5v.

Para la realizacion de dicha fuente se utilizó un transformador de 127/117VAC a 12VAC dicho vloltaje es rectificado mediante un puente de diodos (rectificador de onda completa) seguido de un filtro con capacitores y resist.encias para tratar de que la señal rectificada se parezca más a una de DC, una vez logrados estos objetivos se utilizará un regulador de voltaje (7805) para que nos entregue l o s 5 Volts que deseamos ,ya pasado todo lo anterior de nuevo la salida de el regulador se pasa por otro filtro por si acaso se llegara a pasar a:Lgo de señal AC, y, por último un indicador de encendido mediante una resistencia y un led.

Las características del 7805 son

--Voltaje de salida +5VDC --Corrinte Maxima lAmp --Voltaje Máximo de entrada 35VDC --Voltaje Mínimo de entrada 7VDC --Disipación de potencia en Watts 15.

Para la otra fuente ( la de la etapa de potencia ) debe suministrar una corriente de 1.5amperes a 12 volts.

Para la realización de esta fuente se siguieron los mismos principios de construcción que los de la fuente anterior solo que tomando en cuenta las diferencias que habia de voltaje y de corriente. Para esta fuente se utilizó un transformador de 127/117VAC a 24VAC que peude manejar hasta 3Amp y, un regulador de voltaje de 12V (LM7812)

Las características del LM781-2 son

--Voltaje de salida +12VDC --Corriente Maxima 1.5Amp --Voltaje Máximo de entrada 35VDC --Voltaje Mínimo de entrada 14.1VDC --Dsviación de potencia en Watts 20

En conjunto éstas dos fuentes son las que soportan todo el suministro de corriente para el proyecto en general.

1 r- I

5.

4.1 SENSOR DE RADIACION SOLAR

La idea principal de éste dispositivo es que sea capaz de detectar cuando la posición del Sol produce la máxima incidencia de energía solar y tambien que sea sensible a variaciones de éste punto con desviaciones de más menos un cuarto de grado, esto es para mantener la posicion de máxima incidencia todo el tiempo, aunque el sol esté en movimiento. Consiste en un arreglo de celdas fotovoltáicas en un mismo plano las cuales estan separadas par una barrera con una altura de 30 cm de tal manera que produzca una sombra en una de las fotoceldas si el sol está en una posición diferente a la deseada ( perpendicular a ellas ) .

Las celdas deben de alinearse con el plano de los vértices del concentrador solar, de tal forma que cuando las celdas tengan el Sol perpendicular a ellas, el concentrador también lo esté. Al tener el punto de máxima incidencia las celdas produciran el mayor voltaje que les es posi-ble, si tomamos lectura de estos voltajes sabremos que, la diferencia entre l o s voltajes de las celdas es aproximadamente O Volts ( +- 10mv ) . .

Cuando el Sensor pierda un cuarto de ángulo respecto a la posición del Sol producirá una sombra en una de las fotoceldas y la diferencia de voltajes entre ellas será mayor que 10 mV , esto nos permite detectar éste cambio y corregirlo al momento. En el caso de una situación de llcielo nublado" el sensor tomará lectura de la radiación indirecta que les llegará a las celdas, la cual es como si se tuviera la máxima incidencia ya que es constante, por lo que el sistema no se moverá . Si con la radiacón indirecta existe alguna diferencia entre las fotoceldas mayor a los 10 mV el sistema acturá en forma normal y la corregirá.

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4.2 ETAPA SENSORA FOTOVOLTAICA

El objetivo de este dispositivo es recibir los voltajes de entrada de las fotoceldas, procesarlos, y dados los resultados proporcionarlos al sistema para que en base a éstos se decida la dirección de movimiento del motor y la desición de mover a éste.

Para la ejecución de ésta tarea fueron utilizados escencialmente amplificadores operacionales, ya que las operaciones realizadas con los voltajes de las fotoceldas fueron la obtención de las diferencias de estos, amplificaciones y comparaciones. El AmpOp uti1:izado fue el LM324, ya que este circuito requiere como alimentación 0 Volts y 5 Volts, y está diseñado para soportar cargas TTL, lo cual es completamente necesario para nuestras aplicaciones.

El funcionamiento descrito es auxiliado con el diagrama de la página 3 3 . El circuito consta fundamentalmente de 3 etapas :

de restadores, amplificadora ( con ganancia = 75 ) y comparadora, y proporciona dos salidas, la salida 1 que proviene directamente de un comparador de los voltajies de la fotocelda 1 (Vl) y de la fotocelda 2 (V2), el cual determina la dirección a la que se moverá el motor de pasos y va conectada al circuito traductor, y la salida 2, para la cual consideraremos diferentes situaciones bajo las observaciones de que el voltaje en el punto A es V1-V2 y en el punto B es V2-Vl :

a) V1 > V2 El voltaje en el punto A es Vl-V2, al ser amplificada esta diferencia, en el punto B aparece un voltaje de 75*(Vl-V2), &éste voltaje es mayor que 0.7 volts en el punto C aparece un ( por causa del comparador ) y P or consecuencia en la salida 2. El voltaje en e1 punto D es cero, lo cual da como resultado que en el punto F también aparezcan cero volts.

b) V2 > V1 L Análogamente al caso anterior, el voltaje en el punto D es V2-V1, al ser multiplicada por 75 en el punto E aparece un voltaje 75*(V2-V1), el cual si es mayor que 0.7 volts provocara que en el punto F exfista un 11111, y por lo mismo un otro lllln en la salida 2.

c) V1 = V2: Cuando lo anterior sucede, los voltajes en los puntos A y D son cero, al amplificarlos, en los puntos B y E también aparece un voltaje de cero en los puntos B y E, y como ambos voltajes no son mayores que 0.7 volts en los puntos F y C

hay l l O 1 i r s , y la salida 2 es un l l O 1 l . Obviamente éste caso rara vez se presenta, lo que sí es posilole es que la diferencia entre V1 y V2 sea muy pequeña, para lo c:ual fijamos ésta diferencia en 10 milivolts, entonces, si la diferencia IVl-V2 1 es menor que 10 milivolts, digamos 9 milivolts, al amplificarla tendremos en el punto B o E un voltaje de 0.6'75 volts (9mV * 75), el cual ya no es mayor que 0.7 volts, entoncles en los puntos C y F aparecerán O volts ( sobre éstos puntos en uno aparecerán cero volts porque la diferencia no es mayor que 10 mV y en el otro porque la resta correspondiente es cero . Formalmente es menor que cero pero el AmpOp da como salida un cero ) y la salida 2 será un cero.

En resumen de lo anterior, la salida 2 entregara 5 volts (11111 lógico) si la diferencia de voltajes de las fotoceldas es mayor que 10 mV, o O volts ( 1 1 0 1 1 lógico) si la diferencia de los voltajes de las fotoceldas es menor que 10 mV.

Esta salida 2 está conectada al puerto1 bit 3, interpretándola como : si P1.3=0 entonces no mover el motor, pero si P1.3=1 entonces mover el motor.

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5.1 DESCRIPCION FUNCIONAL

El Sistema basa su funcionamiento en el controlador 8031, el cual maneja en base al programa de trabajo , a los bloques auxiliares de la siguiente manera :

Recibe la información actual del Sistema SENSOR FOTOVOLTAICO y la almacena en registros internos, tambien revisa el estado de los SWITCHES del tablero principal para saber en que modo opéra .

De acuerdo a l o s datos recibidos el programa envía las señales debidas si es que es necesario mover al motor, en ese caso el TRADUCTOR activa la secuencia requerida para que las ETAPAS de POTENCIA transmitan dicha secuencia directamente al MOTOR de PASOS que gira en la dirección especificada por la salida A del SENSOR FOTOVOLTAICO si opera en modo AUTO Ó el SWITCH respectivo si es modo MANUAL

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5.2 M O D O S D E O P E R A C I O N

El sistema seguidor del sol puede operar en dos modos distintos que se describen a continuación :

M A N U A L . - Este modo se utiliza para ajustes iniciales o situaciones

fuera del margen de trabajo normal del sensor. Con él se puede mover el CONCENTRADOR ( motor ) en la dirección

deseada y la cantidad de giros requerida por el operador. Para lograr este modo de operación se debe antes seguir las indicaciones siguientes :

1.- Posicionar switch 2 a su nivel bajo ( Manual ) . 2.- Colocar el switch 1 en el nivel deseado : a ) nivel bajo = ADELANTE b ) nivel alto = ATRAS .

3 . - Presionar el Boton Pulsador mientras se desee que el motor siga girando.

Estando en éste modo de operación, si no se presiona el Boton pulsador el sistema estará inactivo,es decir no se moverá , pero tambien no hará la función normal de ajuste de posición, para regresar al modo automático simplemente mueva el switch 2 a su nivel alto ( AUTO ) .

A U T 0.-

E l modo AUTO es el de trabajo normal ya que efectúa la correción de la posición del CONCENTRADOR por s í mismo sin tener que darle una dirección o un número determinado de pulsos para realizarla ( modo MANUAL ) . Para habilitar la operación AUTO se debe de realizar el siguiente paso :

1.- Colocar el switch 2 en su nivel alto ( AUTO ) .

E L switch 1 podrá estar habilitado en cualquier posición , ya que no afecta al funcionamiento del modo AUTO . Si se presiona el boton pulsador este no responderá como en modo MANUAL.

R E S E T .- E x i s t e un boton pulsador rojo en la parte superior izquierda

del tablero principal, por alguna causa externa provoca un fallo en el sistema, presionese éste boton y se restaurará nuevamente.

6.1 P R O G R A M A

UAM-I ENSAMBLADOR 8 05 1 VERSION l.lOM

ARCHIVO FUENTE : TEST.PAS

850191 850192 850193 309103 120024

3093F7

D290

120038 C290 120038 309103 120024

80EB O 0

30910F 3092FA

D290 120038

C290

ORG OOOOH : INICIA EN MODO AUTO MOV P1.1,l : DESICION DE MOVER MOTOR MOV P1.2,l : PULSOS EN MODO MANUAL MOV P1.3,l : PULSOS EN MODO AUTO

IN1 :JNB P1.1,MIENTRAS; ES MODO AUTO? ( Pl.l=O? )

LCALL PROG2; SI NO LO ES, LLAMA MODO MANUAL.

M1ENTRAS:JNB P1.3,INI : MODO AUTO. SI P1.3 = O

ENTONCES INICIA(N0 MOVER) SETB P1.0 : P1.3 FUE UN0,HAY QUE MOVER

EL MOTOR. LCALL RETARDO CLR P1.0 LCALL RETARDO JNB Pl.l,CONT2; ES MODO AUTO? ( P1.1=0? )

LCALL PROG2 :SI NO LO ES LLAMA AL MODO MANUAL.

CONT2 :SJMP MIENTRAS :SIGUE EN MODO AUTO. PROG2 :NOP :INICIA EL MODO MANUAL. ENT :JNB P1.1,SALIDA; ES MODO MANUAL ? (Pl.l=l ? )

JNB P1.2,ENT : HAY QUE MOVER EL MOTOR ?

( P1.2 = 1 ? ) .

SETB P1.0 : SI, HAY QUE MOVERLO. LCALL RETARDO CLR P1.0

120038 80EE

22 7DFF 7CFF 7BFF 7AFF 79FF 74FF 1D 14 BDOOFB 74FF 1c 14 BCOOFB 74FF 1B 14 BBOOFB 74FF 1c 14 BDOOFB 74FF 1c

14 BDOOFB 22

LCALL RETARDO SJMP ENT : REGRESA A PREGUNTAR SI AUN ES MODO

MANUAL. SALIDA :RET RETARD0:MOV R5, #OFFH :RUTINA DE RETARDO ,EJECUTA VARIOS

MOV R4, #OFFH ;CICLOS DE INSTRUCCIONES QUE TARDAN MOV R3, #OFFH :EN EJECUTARSE EL TIEMPO QUE

MOV R2, #OFFH ;CONSTITUYE EL RETARDO. MOV R1, #OFFH ;CARGA INICIALMENTE 6 REGISTROS Y MOV A , #OFFH ;LOS VA DECREMENTANDO, CUANDO HACE

CICLO1: DEC R5 ;EL PRIMER REGISTRO IGUAL A CERO, DEC R4 CJNE R5, #00H,CICL01 MOV A, #OFFH

CICLO2: DEC R4 :CONTINUA CON EL REGISTRO SIGUIENTE DEC A ;HASTA HACER CEROS EL ULTIMO REGIS- CJNE R4, #OOH, CICLO2 MOV A, #OFFH

CICLO3: DEC R3 ; TRO . DEC A CJNE R3, #00H,CICL03 MOV A, #OFFH

CICLO4: DEC R4 DEC A CJNE R5, #00H,CICL04 MOV A, #OFFH

CICLO5: DEC R4 DEC A

CJNE R5, #00H,CICL05 RET END

BIBLIOGRAFIA

CAPITULO 1

TITULO : MICROCONTROLERS HANDBOOK

CAPITULOS: 5 , 6 Y 7 AUTOR : INTEL

CAPITULO 2

TITULO : LOGICA DIGITAL Y DISENO DE COMPUTADORES CAPITULO : 6

AUTOR : M. MORRIS MANO EDITORIAL: PRENTICE HALL

TITULO : SLO-SYN DC STEPPING MOTORS (CATALOGO) AUTOR: SUPERIOR EL,ECTRIC

CAPITULO 3

TITULO :

CAPITULOC : AUTOR : EDITORIAL:

CAPITULO 4

ELECTRONICA INDUSTRIAL. DISPOSITIVOS Y SISTEMAS

1 , 2 Y 3

TIMOTHY MALLONE PRENTICE HALL

TITULO: CIRCUITOS INTEGRADOS LINEALES Y AMPLIFICADORES OPERACIONALES

CAPITULOS : 4 Y 8 AUTOR : ROBERT COUGHLIN/FREDERICK DRISCOLL EDITORIAL: PRENTICE HALL