DISEO, CONTROL E IMPLEMENTACION DEL PROTOTIPO DE UN SISTEMA DE BOMBEO DE AGUA AL TANQUE PRINCIPAL PARA EL EDIFICIO CYNTHIA UBICADO EN EL BARRIO QUINTA ORIENTAL, EN LA CIUDAD SAN JOSE DE CUCUTA, NORTE SANTANDER

PROYECTO INTEGRADOR II

GRUPO N1

MYRIAM JHOANNA CALVO BECERRA1090429JHONATAN LEONEL HERNANDEZ ROJAS1090121JOHANNA PATRICIA MESA TORRES1090234EDWARD ARMANDO RINCON ESTEBAN1090392YAIR ALEXIS HERNANDEZ BAYONA 1090415

PROYECTO DEFINITIVO

ASESOR: ING. SERGIO SEPULVEDA

PRESENTADO A:ING. ARISTOBULO SIERRA ROJASUNVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDERFACULTAD DE INGENIERIAPLAN DE ESTUDIOS DE INGENIERIA ELECTROMECANICASAN JOS DE CCUTA 29 DE JULIO DEL 2013

TABLA DE CONTENIDOPAG.

PRESENTACION 7

1. DESCRIPCION DEL PROBLEMA 81.1. PLANTEAMIENTO 81.2. FORMULACION 82. PLANEACION PARA EL DISEO Y MONTAJE DEL EQUIPO 92.1. TIPO DE PROYECTO 92.2. ALCANCES92.3. PLANEACION GENERAL93. JUSTIFICACION 113.1. BENEFICIOS TECNOLOGICOS113.2. BENEFICIOS ECONOMICOS113.3. BENEFICIOS SOCIALES113.4. BENEFICIOS INSTITUCIONALES Y EMPRESARIALES124. LIMITACIONES Y DELIMITACIONES134.1. LIMITACIONES134.2. DELIMITACIONES135. OBJETIVOS145.1. OBJETIVO GENERAL145.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS146. MARCO TEORICO15 6.1. MICROCONTROLADOR156.1.1. PROTEU VSM156.1.2. COMPILADOR C de CCS156.1.3. GRABADORES166.1.4. PIC16F877A166.1.5. OSCILADOR176.1.5.1. OSCILADOR XT176.2. DRIVER L293B176.2.1. APLICACIONES176.3. MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA196.3.1. CARACTERSTICAS DE UN MOTOR DE C.C196.3.2. FUNCIONAMIENTO DE UN MOTOR C.C206.3.3. MOTORES C.C SIN ESCOBILLAS206.4. DIODO LED207. DISEO METODOLOGICO217.1 ACTIVIDADES Y METODOLOGIA217.2. ANALISIS DE RESULTADOS338. PRESUPUESTO EJECUTADO TOTAL DEFINITIVO348.1. PRESUPUESTO GLOBAL DEL PROYECTO348.2. GASTOS DE PERSONAL348.3. GASTOS DE EQUIPO358.4. GASTOS DE MATERIALES Y SUMINISTROS36

CONCLUSIONES37RECOMENDACIONES38REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS39

LISTA DE FIGURASPAG. FIGURA 1. PIC16F877A16FIGURA 2. OSCILADOR XT17 FIGURA 3. DIAGRAMA DE BLOQUES DEL L293B1819

FIGURA 4. CONEXIN DE 2 MOTORES DE CONTINUA M1 ACTIVADO POR 0 Y M2 POR 120

FIGURA 5. CIRCUITO DE CONTROL PARA EL DOBLE GIRO DE UN MOTOR DE CORRIENTE CONTINAFIGURA 6. DIODO LED21FIGURA 7. DIAGRAMA DEL FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA22FIGURA 8. DIMENSIONES DE LOS TANQUES23FIGURA 9. SENSOR IMPLEMENTADO23FIGURA 10. PRUEBA DEL FUNCIONAMIENTO DE LA MOTOBOMBA24FIGURA 11. CARACTERIZACIN DE LA MOTOBOMBA25FIGURA 12. GRAFICA DE VOLTAJE VS CORRIENTE EN GIRO (+) 25FIGURA 13. GRAFICA DE VOLTAJE VS CORRIENTE EN GIRO (-) 25FIGURA 14. GRAFICA DEL VOLTAJE VS TIEMPO EN GIRO (+)25 FIGURA 15. GRAFICA DE VOLTAJE VS TIEMPO EN GIRO (-)27FIGURA 16. PRUEBA REALIZADA AL DRIVER L293B27FIGURA 17. MONTAJE DEL CIRCUITO DE CONTROL CON LOS RESPECTIVOS SENSORES SOBRE EL PROTOBOARD28

FIGURA 18. DIMENSIONES DE LA MOTOBOMBA29FIGURA 19. VISTA FRONTAL (A), VISTA LATERAL (B), VISTA DE LA ESTRUCTURA CON LA UBICACIN DE LOS SENSORES (C) (SKETCHUP)29

FIGURA 20. SISTEMA DE CONTROL DE LA MOTOBOMBA (ISIS7 PROFESIONAL) 23FIGURA 21. DISEOS DEFINITIVO DEL SISTEMA DE CONTROL (PCB WIZARD) 24FIGURA 22. DISEO DEL CIRCUITO IMPRESO (PCB WIZARD) 24FIGURA 23. MONTAJE DE LA ESTRUCTURA FSICA 25FIGURA 24. MONTAJE DE LOS COMPONENTES DEL CIRCUITO IMPRESO 26FIGURA 25. CORRECCIN DE CIRCUITO IMPRESO 26

LISTA DE TABLAS

PAG.

TABLA 1. FUNCIONAMIENTO PARA CADA UNO DE LOS DRIVER18TABLA 2. RANGOS ABSOLUTOS DEL DRIVER L293B18TABLA 3. FUNCIONAMIENTO DEL CONTROL DE DOBLE GIRO19TABLA 4. RESULTADOS DE LA MOTOBOMBA EN GIRO POSITIVO24TABLA 5. RESULTADOS DE LA MOTOBOMBA EN GIRO NEGATIVO24TABLA A. PRESUPUESTO GLOBAL34TABLA B. DESCRIPCIN DE LOS GASTOS DE PERSONAL34TABLA C. DESCRIPCIN GASTOS DE EQUIPO35TABLA D. DESCRIPCIN GASTOS DE MATERIALES Y SUMINISTROS36

LISTA DE ANEXOS

PAG.

ANEXO A. DATASHEET DE LOS DISPOSITIVOS (PIC16f877A-L293B)40

PRESENTACION

La realizacin de este proyecto pretende mejorar el sistema de bombeo en el tanque principal areo del edificio CYNTHIA, esto se lleva a cabo con la implementacin de un microcontrolador PIC16F877A el cual se encarga de detectar la seal enviada por los sensores al entrar en contacto con el agua y as controlar el sistema de bombeo del agua.

El prototipo est conformado de un sistema electromecnico cuya estructura est compuesta por dos tanques acoplados a cuatro sensores, un pic 16F877A y un sistema elctrico donde su componente principal ser una motobomba de 12V la cual permitir el paso de agua, adems de un L293B que permitir obtener el nivel de corriente necesario para alimentar la motobomba con sus respectivas protecciones elctricas y de seguridad para todo el conjunto. El desarrollo definitivo del proyecto contiene la presentacin, el ttulo del mismo en la portada as como la formulacin del problema que se quiere resolver y su debida justificacin, adems de los objetivos que se quieren alcanzar con su respectiva planeacin sobre el diseo y montaje teniendo en cuenta las limitaciones y delimitaciones del proyecto en general, el marco terico basado en los conocimientos adquiridos en las asignaturas aplicadas y en las acciones de investigacin que se utilizan en el diseo y montaje, con base en las actividades y metodologas clarificando los aspectos tcnicos en cuanto a : diseo general, clculos, construccin de circuitos y estructuras, fotografas y el anlisis de los resultados del prototipo del proyecto funcionando.

1. DESCRIPCION DEL PROBLEMA

1.1. PLANTEAMIENTO

El edificio CYNTHIA posee un tanque subterrneo el cual se encarga de abastecer al tanque areo principal de la edificacin, una persona se encarga del encendido-apagado de la Bomba y de verificar semanalmente el nivel de los tanques de forma manual incomodando a la comunidad y ocasionando daos por mal funcionamiento al equipo de bombeo, lo cual implica un aumento en el costo de mantenimiento del edificio.

1.2. FORMULACION

Cmo realizar el control de un sistema de bombeo de agua al tanque aereo principal del edificio CYNTHIA, ubicado en el barrio quinta oriental, en la cuidad SAN JOSE DE CUCUTA, NORTE DE SANTANDER?

Con base en la descripcin del problema, se plantea la necesidad de aplicar un sistema de control para el proceso de suministro de agua en la edificacin, para mejorar el rendimiento y calidad del proceso que actualmente se ha venido realizando. Este sistema de control verificar el nivel de los tanques mediante unos sensores los cuales enviaran una seal a un microcontrolador programado para activar o desactivar la bomba sea el caso requerido.

2. PLANEACION PARA EL DISEO Y MONTAJE DEL EQUIPO

2.1. TIPO DE PROYECTO

Este proyecto resume una experiencia de gestin y accin en la construccin de un sistema de control para el llenado del tanque subterrneo al principal del edificio CYNTHIA, ubicado en el barrio quinta oriental, en la cuidad SAN JOSE DE CUCUTA, NORTE DE SANTANDER?. La construccin de este sistema est en completa vinculacin con el mejoramiento de la calidad de vida de los habitantes que utilizan el mismo para su aprovisionamiento. En este sentido, el proyecto realizado, resulta necesario reproducir experiencias de este tipo hacia sectores con alta precariedad socio-econmica.Para la implantacin de un sistema de abastecimiento de agua, se hace necesaria la elaboracin de un proyecto, con miras a la definicin precisa del prototipo que se va a implementar. Este prototipo deber tener su capacidad determinada no solamente para las necesidades actuales sino tambin futuras de la comunidad, Para la elaboracin del proyecto de un sistema de abastecimiento de agua, debern ser reunidos una serie de datos y elementos bsicos que posibiliten un perfecto diagnstico de la localidad que va ser abastecida Por otro lado, se hace necesario el establecimiento de parmetros y criterios orientadores del proyecto en sus diversas fases y se deben fijar entre otros elementos: Etapas de construccin, coeficientes de variacin de consumo, coeficiente de los das de mayor consumo y coeficiente de las horas de mayor consumo, nmero de horas de funcionamiento de cada unidad del sistema; por lo general solamente sistemas de pequea capacidad dejan de funcionar durante las 24 horas del da.

2.2. ALCANCES

El presente proyecto tiene como objetivo general el diseo, control e implementacin de un sistema de bombeo de agua para el edificio CYNTHIA, dicho control del sistema se realizara mediante la programacin de un microcontrolador PIC 16F877A que es uncircuito integradoprogramable, capaz de ejecutar las rdenes grabadas en su memoria. Beneficiando as a la comunidad con el suministro sin interrupcin del agua, y una disminucin en el costo de mantenimiento por daos causados principalmente en el sistema de bombeo. Con el uso de esta tecnologa se modernizara el proceso y se otorgara una calidad de vida mejor a la comunidad junto con buena imagen al edificio.

.2.3. PLANEACION GENERAL

2.3.1. Se investig en diferentes medios tales como: el internet, tesis de grado, papper e informes, sobre el funcionamiento del microcontrolador PIC16F877 y sobre el funcionamiento y control de una motobomba. En cuanto a la informacin sobre el lenguaje C el asesor nos facilit las referencias bibliogrficas para agilizar el proceso de consulta.

2.3.2. Los clculos matemticos se realizaron mediante las ecuaciones encontradas en la etapa de recoleccin de informacin, teniendo en cuenta las variables de cada sistema y las caractersticas especificadas en el datasheet de los dispositivos electrnicos.

2.3.3. Se inicia con la programacin en lenguaje C para el control del microcontrolador, confirmando su buen funcionamiento con el software PIC C, seguido de esto se realiza la caracterizacin de cada sensor, y de acuerdo a los datos obtenidos se realizan las simulaciones con el uso del software matlab y el programa PROTEUS ISIS.

2.3.4. Se ejecuta la realizacin del diseo de la estructura, para esto se debern tener como referencia las dimensiones de los tanques, junto con las caractersticas elctricas (tamao de la motobomba).

2.3.5. Se desarrolla la unin entre los dispositivos mecnicos, elctricos y digitales buscando el mejor acoplamiento entre ambas partes. Para esto se usaran las herramientas y procesos necesarios, adems del personal idneo para el desarrollo del ensamble.

2.3.6. En el laboratorio y con los respectivos elementos, se revisa cada uno de los circuitos del sistema, y se verifica las corrientes y voltajes de los elementos, as como el funcionamiento en general para comparar con las simulaciones realizadas.

2.3.7. Se desarrollan las pruebas necesarias para poder observar los posibles errores y fallas. Ya corregidos los errores en el proceso de prueba y luego de haber constatado el buen funcionamiento de la motobomba, se realizara la debida publicacin del proyecto.

3. JUSTIFICACION

El sistema control realizado a travs de un microcontrolador permite mejorar el rendimiento y calidad del sistema de bombeo de agua desde el depsito subterrneo hasta el tanque principal de la edificacin. La realizacin de este proyecto implica los siguientes beneficios:

3.1. BENEFICIOS TECNOLOGICOS

La verificacin del nivel de agua se realiza mediante el uso de cuatro sensores ubicados en el interior de cada uno de los tanques, en cuanto al control del bombeo se programa un microcontrolador quien se encarga de hacer funcionar la motobomba cuando sea requerida

Al ser un sistema de control electromecnico, existe la posibilidad de acoplar otros sistemas mecnicos que existirn en el edificio, para automatizarlo y convertirlo en un proceso de automatizacin total del edificio

El uso de una motobomba DC de 12V controlado ON y OFF permitir el cierre o apertura automatizada por el microcontrolador que permitir bombear el agua suficiente para llenar el tanque principal.

3.2. BENEFICIOS ECONOMICOS

Se reducen las perdidas considerablemente causadas por el mal funcionamiento del sistema de bombeo, el cual al ser manipulado de forma manual es ms propenso a sufrir daos por error humano, beneficiando as a la edificacin en sus ingresos

Al contar con un sistema automatizado, la edificacin genera mayor prestigio llevando consigo el aumento en sus ingresos

3.3. BENEFICIOS SOCIALES

El uso de microcontrolador asegura un ambiente adecuado, evitando las posibles discusiones entre los habitantes por la falta de agua o diferentes inconvenientes, ocasionando discordias e incomodidades

Con la implementacin de un sistema de control de bombeo de agua se genera una alta fiabilidad en el proceso, el cual brinda la seguridad a la edificacin de prestar un buen servicio de suministro de agua a la comunidad

3.4. BENEFICIOS INSTITUCIONALES Y EMPRESARIALES

El desarrollo del proyecto permite la aplicacin de los conocimientos adquiridos a lo largo de la carrera en las diversas materias como lo son electrnica de potencia, sensores y acondicionadores de seal, control e implementacin entre otras

El edificio ganara prestigio, al ofrecer un servicio ms completo a la comunidad ya que el bombeo de agua se har de forma controlada tecnolgicamente, disminuyendo la interrupcin indeseada del suministro de agua

4. LIMITACIONES Y DELIMITACIONES

4.1. LIMITACIONES

La implementacin del proyecto estar establecida para la construccin de un prototipo a escala del sistema de bombeo de agua al tanque principal del edificio CYNTHIA. Las pruebas de funcionamiento que se le realizaran al prototipo estn limitadas en cuanto al tiempo que se dispone para ellas, ya que los laboratorios de la Universidad Francisco de Paula Santander no son de uso exclusivo para el proyecto.

El conocimiento de los sistemas de control de motores de corriente continua de pequea potencia es fundamental para cualquier ingeniero electromecnico, pero la poca experiencia en microcontroladores, es el primer problema a considerar ya que la forma de alimentar el motor por cualquier lnea de salida del PIC16F877 est limitada por corrientes en orden de miliamperios (mA) , resultando insuficientes para alimentar el motor DC directamente. Por ello se hace necesaria la utilizacin de transistores que pueden ir configurados en diferentes dispositivos, siendo la ms utilizada el puente H.

La falta de experiencia en la industria, nos ocasionara retardos y dudas en la seleccin del sensor que ayudara a detectar el nivel en el sistema de abastecimiento de agua al tanque principal, ya que se debe elegir el ms adecuado para manejar con microcontroladores.4.2. DELIMITACIONES

La realizacin del proyecto consiste en el diseo, control e implementacin del prototipo de un sistema de bombeo de agua al tanque principal para el edificio CYNTHIA ubicado en el barrio QUINTA ORIENTAL, en la ciudad SAN JOSE DE CUCUTA, NORTE SANTANDER , traer para la edificacin beneficios al ser un proceso automtico y controlado , garantizando as un manejo adecuado y eficaz del sistema de llenado del tanque y un reconocimiento al edificio por actualizacin tecnolgica, brindando condiciones de servicio ms adecuadas para la comunidad.El desarrollo del prototipo, tanto en el diseo como en las simulaciones del sistema, se han realizado en los laboratorios de electricidad y electrnica, haciendo uso de los implementos disponibles tales como multmetros, fuentes de voltaje, cautn, estao, acido para baquela, computadores, herramientas software como MATLAB, pcb wizard, Proteus ISIS.

5. OBJETIVOS

5.1. OBJETIVO GENERAL

Disear, controlar e implementar el prototipo de un sistema de bombeo de agua al tanque principal para el edificio CYNTHIA ubicado en el barrio QUINTA ORIENTAL, en la ciudad SAN JOSE DE CCUTA, NORTE SANTANDER

5.2. OBJETIVO ESPECIFICOS

5.2.1. Recolectar la informacin pertinente, acerca de las caractersticas que posee la edificacin (cantidad de apartamentos, capacidad de los tanques especialmente el principal, etc.), y de todo lo referente control de nivel mediante sensores y microcontroladores.

5.2.2. Prediseo del sistema elctrico y mecanico que se va utilizar en el proceso de control de nivel.

5.2.3. Simulacin de las caractersticas del sensor implementado en cada tanque, del acondicionador de seal de dicho sensor y del lenguaje C utilizado en la programacin del microcontrolador.

5.2.4. Diseo definitivo de la estructura fsica de los tanques, con su respectivo sistema de control de bombeo.

5.2.5. Montaje del sistema de control y la estructura fsica optimizando la unin de estas dos partes.

5.2.6. Mediciones del sistema en general (control, voltajes, etc.) con el fin de constatar los resultados obtenidos con los deseados.

5.2.7. Pruebas pertinentes, para la verificacin y correccin de fallas o errores en el sistema electromecnico y divulgacin del proyecto a la comunidad estudiantil sobre el desarrollo de esta tecnologa.

6. MARCO TEORICO

6.1 MICROCONTROLADOR

Los microcontroladores se utilizan en circuitos electrnicos comerciales desde hace unos aos de forma masiva, debido a que permiten reducir el tamao y el precio de los equipos. En los ltimos aos se ha facilitado enormemente el trabajo con los microcontroladores al bajar los precios, aumentar las prestaciones y simplificar los montajes, de manera que en muchas ocasiones merece la pena utilizarlos en aplicaciones donde antes se utilizaba lgica discreta.

El estudio de los microcontroladores PIC no consiste solo en dominar su arquitectura interna o el cdigo de maquina sino tambin en conocer programas auxiliares que facilitan el diseo de los sistemas donde intervienen. Entre los muchos programas para el desarrollo de sistemas con PICmicro destacan, por su potencia, el PROTEUS VSM de Labcenter Electronics y el Compilador C de Custom Computer Servives Incorporated (CCS).

Entre los microcontroladores PIC destaca el PIC16F877A cuya simplicidad, prestaciones, facilidad de uso y precio lo han convertido en el ms popular de los microcontroladores siendo un chip de gama alta de 40 pines, cuya estructura de plstico contiene mucha de la tecnologa que se necesita conocer para entender los sistemas de control con microprocesadores.

6.1.1. PROTEU VSM[footnoteRef:1] [1: VSM (Virtual System Modelling) que en espaol podemos traducir como sistema de modelado virtual ]

Es una herramienta para la verificacin va software que permite comprobar la eficiencia del programa desarrollado. Su combinacin de simulacin de cdigo de programacin y simulacin mixta SPICE permite verificaciones analgico-digitales de sistemas basados en microcontroladores.

6.1.2. COMPILADOR C de CCS[footnoteRef:2] [2: CCS (Custom Computer Services), es una empresa conocida por su compilador para microcontroladores PIC de Microchip, CCS C.]

El compilador CCS C permite desarrollar programas en C enfocado a PIC con las ventajas que supone tener un lenguaje desarrollado especficamente para un microcontrolador concreto. Un compilador convierte el lenguaje de alto nivel a instrucciones en cdigo mquina, los programas son editados y compilados a instrucciones maquina en el entorno de trabajo del PC, el cdigo maquina debe ser cargado del PC al PIC mediante cualquier programador y puede ser depurado desde el entorno de trabajo del PC.

6.1.3. GRABADORES

El grabador o programador es el equipo fsico donde se procede a grabar la memoria del microcontrolador con las instrucciones del programa de control. Tiene un zcalo libre sobre el que se inserta el circuito integrado a grabar.

6.1.4. PIC16F877A

Es un dispositivo ideal para aprender tcnicas de software y de microprocesador especialmente para estudiantes de electrnica, el microcontrolador es un dispositivo independiente y programable que contiene todos los componentes necesarios para controlar el funcionamiento de una tarea determinada, como el control de una lavadora, una impresora, un sistema de alarma, etc. Posee una memoria donde se almacena el programa que gobierna el funcionamiento del mismo, una vez programado y configurado solo sirve para realizar la tarea asignada. El microcontrolador puede trabajar con una frecuencia mxima de 20Mhz.

Fig. 1. PIC16F877A

6.1.5. OSCILADOR

Todo microcontrolador requiere de un circuito que le indique la velocidad de trabajo, es llamado oscilador o reloj. Generalmente todos los componentes del reloj se encuentran integrados en el propio microcontrolador y tan solo se requieren unos pocos componentes externos como un cristal de cuarzo o una red RC para definir la frecuencia de trabajo.

Permite cinco tipos de osciladores para definir la frecuencia de funcionamiento:

XT. Cristal de Cuarzo RC. Oscilador con resistencia y condensador HS. Cristal de alta velocidad LP. Cristal para baja frecuencia y bajo consumo de potencia Externa. Cuando se aplica una seal de reloj externa.

6.1.5.1. OSCILADOR XT

Es el ms utilizado y est basado en el oscilador a cristal de cuarzo o en un resonador cermico. Es un oscilador estndar que permite una frecuencia de reloj muy estable comprendida entre 100KHz-4MHz.

Fig. 2. Oscilador XT

6.2. DRIVER L293B

Es un driver de 4 canales capaz de proporcionar una corriente de salida de hasta 1A por canal. Cada pareja de canales dispone de una seal de habilitacin que desconecta la salida de los mismos. Dispone de una patilla para la alimentacin de las cargas que se estn controlando (Vs) de manera que dicha alimentacin es independiente de la lgica de control.

Fig. 3. Diagrama de bloques del L293B

La figura representa el diagrama de bloques del L293B. La seal de control EN1 activa o desactiva la pareja de canales formada por los drivers 1 y 2. La seal EN2 controla la pareja de drivers 3 y 4. Las salidas OUTn se asocian con las correspondientes INn.

TABLA 1. Funcionamiento para cada uno de los driver

TABLA 2. Rangos absolutos del Driver L293B

6.1.1. APLICACIONES

En este apartado se muestran distintas configuraciones de conexin de motores alL293B.

CONTROL DEL GIRO DE UN MOTOR EN LOS DOS SENTIDO

El circuito de la Figura 5 permite controlar el doble sentido de giro del motor. Cuando la entrada C est a nivel bajo y la D a nivel alto, el motor gira hacia la izquierda. Cambiando la entrada C a nivel alto y la D a nivel Bajo, se cambia el sentido de giro del motor hacia la derecha.

Fig. 4. Circuito de control para el doble giro de un motor de corriente contina

En este caso la tabla de funcionamiento es la siguiente:

TABLA 3. Funcionamiento del control de doble giro

6.2. MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA

El motor de corriente continua (C.C.) es la mquina elctrica ms antigua empleada en aplicaciones de potencia y traccin. Su sencillo principio de funcionamiento y gran versatilidad han permitido que siga vigente hasta nuestros das, a pesar de ser constructivamente ms complejo que las mquinas de corriente alterna ms modernas. Su velocidad fcilmente controlable, posibilidad de girar en ambos sentidos y capacidad de altos torques de partida, lo hacen ideal para aplicaciones de traccin.

6.2.1. CARACTERSTICAS DE UN MOTOR DE C.C

Convierte la energa elctrica en mecnica (Giro de su eje) Est compuesto por una parte fija (estator) y un eje mvil (rotor) Fcil control de posicin, velocidad y giro Mquina reversible motor/generador. Al mover el eje se produce una tensin en bornes del motor La velocidad de giro es proporcional a la tensin de alimentacin Para invertir el sentido basta invertir el sentido de la corriente.

6.2.2. FUNCIONAMIENTO DE UN MOTOR C.C

El funcionamiento del motor de C.C. se basa en la fuerza generada por la interaccin de un campo magntico inmvil y uno generado por una bobina mvil, montada sobre un eje de rotacin. La bobina mvil es alimentada a travs de un sistema de escobillas y delgas para invertir la direccin de la corriente y, por consiguiente, el sentido del campo magntico generado, logrando que el torque resultante sea siempre favorable al sentido de giro.

6.2.3. MOTORES C.C SIN ESCOBILLAS

Los motores C.C sin escobillas alivian el desgaste del colector en los motores C.C convencionales. En estos tipos, el imn permanente est ubicado en el rotor y las bobinas se ubican en el estator. Las bobinas crean un campo magntico giratorio porque estn separadas elctricamente entre s, lo que les permite encenderse y apagarse. El colector en estos motores no transporta la corriente al rotor. En cambio, el campo magntico permanente del rotor persigue el campo giratorio del estator, creando el campo del rotor. Otro componente principal de este tipo de motor es el uso de circuitos y sensores electrnicos con el colector para incitar al motor a que produzca torsin.

6.3. DIODO LED

Es un dispositivo que permite comprobar el funcionamiento de los circuitos de forma cmoda mediante la emisin de luz. Es fcil de conectar a la salida de un microcontrolador. Se polariza en directo con una tensin en extremos entre 1.2 y 2.2 v, segn el modelo y solo requiere de 5 a 30 mA para su encendido.

Fig. 5. Diodo Led7. DISEO METODOLOGICO

7.1. ACTIVIDADES Y METODOLOGIA

7.1.1. Recoleccin de la informacin pertinente, acerca de las caractersticas que posee la edificacin (cantidad de apartamentos, capacidad de los tanques especialmente el principal, etc.), y de todo lo referente a control de nivel mediante sensores y microcontroladores.

Actividades y Metodologa

Se investig en diferentes medios para recoleccin de la informacin pertinente acerca del control de nivel de agua y el funcionamiento de los componentes implementados como sensores, en medios tales como: el internet, tesis de grado, papper e informes.

Se agrupo la informacin concerniente acerca de las caractersticas que posee la edificacin, control de niveles de agua y el manejo de microcontroladores PIC.

Para la informacin sobre el funcionamiento del microcontrolador PIC16F877A se acudi a un asesor ING. SERGIO SEPULVEDA quien nos facilit algunas referencias bibliogrficas para mejorar el proceso de consulta.

7.1.2. Prediseo del sistema electromecnico que se utiliz en el proceso de bombeo y control de nivel.

Actividades y Metodologa

Se desarroll el diagrama de bloques para ver de una forma ms clara el funcionamiento del sistema en general.

Fig. 6. Diagrama del Funcionamiento del SistemaCon las ecuaciones encontradas en la etapa de recoleccin de informacin se realizaron los clculos para el prediseo de la estructura fsica.Dimensiones de los tanques:

Base Profundidad Altura Altura mxima Altura minima

rea de los tanques:

Volumen de los tanques:

Volumen mximo:

:

Fig. 7. Dimensiones de los tanques

7.1.3. Simulacin de las caractersticas del sensor implementado en cada tanque y del lenguaje C utilizado en la programacin del microcontrolador.

Actividades y metodologa:

Se seleccionaron los componentes de los sensores a implementar en cada uno de los tanques.

Se utilizaron los siguientes programas para el desarrollo del sistema de control, PROTEUS (Su combinacin de simulacin de cdigo de programacin y simulacin mixta SPICE nos permite la verificacion analgico-digital del sistema basado en el microcontrolador seleccionado para este proyecto), COMPILADOR C de CCS ( nos permite desarrollar el programa en C para el microcontrolador PIC16F877A) y un GRABADOR (donde se procede a grabar la memoria del microcontrolador con las instrucciones del programa de control).

Fig. 8. Sensor Implementado

Caracterizacin de la motobomba (1L)

Fig. 9. Prueba del funcionamiento de la motobomba

Fig. 10. Caracterizacin de la Motobomba

TABLA 4. Resultados de la motobomba en giro positivo

GIRO POSITIVO

VOLTAJE (v) CORRIENTE (A)TIEMPO(min)

3.70.502.43

4.00.641.59

4.30.621.57

4.70.741.35

5.00.781.28

5.30.751.36

5.70.871.14

6.00.751.26

6.30.991.09

6.71.041.06

TABLA 5. Resultados de la motobomba en giro negativo

GIRO NEGATIVO

VOLTAJE (v)CORRIENTE (A)TIEMPO(min)

3.70.571.37

4.00.611.24

4.30.671.16

4.70.691.12

5.00.781.01

5.30.811.02

5.70.800.59

6.00.910.58

6.30.891.00

6.70.950.56

Simulacin de los resultados obtenidos utilizando el software Matlab>> V=[3.7 4.0 4.3 4.7 5 5.3 5.7 6 6.3 6.7];>> IGP=[0.50 0.64 0.62 0.74 0.78 0.75 0.87 0.75 0.99 1.04];>> IGN=[0.57 0.61 0.67 0.69 0.78 0.81 0.80 0.91 0.89 0.95];>> tGP=[2.43 1.59 1.57 1.35 1.28 1.36 1.14 1.26 1.09 1.06];>> tGN=[1.37 1.24 1.16 1.12 1.01 1.02 0.59 0.58 1.00 0.56];

>> plot(V,IGP)>> plot(V,IGN) Fig. 11. Grafica de Voltaje vs Corriente en Giro (+) Fig. 12. Grafica de Voltaje vs Corriente en Giro (-)>>plot(V,tGP) >> plot(V,tGN) Fig. 13. Grafica del Voltaje vs Tiempo en Giro (+) Fig. 14. Grafica de Voltaje vs Tiempo en Giro (-)

Programacin en lenguaje C para el control del sistema, mediante el programa PIC C Compiler:

#include #device adc=10#fuses XT,NOWDT#use delay (clock = 4MHz)#use standard_io(A)#use standard_io (B)

void main(){ int16 q1,q2,q3,q4; float p1,p2,p3,p4; setup_adc_ports(ALL_ANALOG); setup_adc(ADC_CLOCK_INTERNAL); output_high(PIN_B4); output_high(PIN_B5); while(TRUE) { set_adc_channel(0); delay_us(20); q1= read_adc(); p1=5.0*q1/1024.0; set_adc_channel(1); delay_us(20); q2= read_adc(); p2=5.0*q2/1024.0; set_adc_channel(2); delay_us(20); q3= read_adc(); p3=5.0*q3/1024.0;

set_adc_channel(3); delay_us(20); q4= read_adc(); p4=5.0*q4/1024.0;

delay_ms(10); if (p1>4) output_low(PIN_B4); else if (p2>4) output_high(PIN_B4); else if (p34) output_high(PIN_B5); else if (p4