capitulo ii marco teÓrico. a.- antecedentes de la
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CAPITULO II
MARCO TEÓRICO.
A.- ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACION.
Para el desarrollo de esta investigación fue necesario realizar el
análisis de algunas publicaciones e investigaciones que sirvieron como
antecedentes a la presente investigación. La validez de las conclusiones y
recomendaciones de estos trabajos, proporcionan datos y técnicas de gran
importancia para esta investigación.
En este sentido Becerra (1997) Realizo una investigación titulada
Implementación de un sistema de obtención de datos basado en
Microcontroladores, para automatización de procesos industriales. Esta
investigación se desarrollo en cuatro fases: Definición del diseño, subdivisión
del diseño, creación de la documentación y operacionalizacion del sistema.
Con lo que se determino que a través de un dispositivo de este tipo
(microcontrolador) es posible supervisar un proceso y actuar sobre él para
lograr un comportamiento predefinido.
Así mismo Nava (1999) en su publicación Diseño de un sistema de
adquisición de datos para el monitoreo de variables de perforación en la
gabarra Maersk R1G-12. basándose en una metodología ecléctica y
desarrollándose en cuatro etapas que son; Análisis de la situación actual,
requerimientos del sistema de control, diseño del sistema y desarrollo de una
infraestructura. Determino que gracias a un dispositivo electrónico conocido
como microcontrolador se puede desarrollar un sistema de supervisión para
equipos utilizados en perforación.
B.- BASES TEÓRICAS.
Dentro de este marco se encuentra un análisis exhaustivo de las
variables implicadas como son: Sistema de Monitoreo, y Microcontroladores;
y también las definiciones técnicas de varios parámetros de estudio que no
deben dejarse fuera del capitulo ya que también proporcionara
conocimientos requeridos para el objeto en investigación. En este sentido, se
tiene:
1. - SISTEMA DE MONITOREO.
Es una técnica que comprende un dispositivo o rutina computacional
utilizada para supervisar y verificar el correcto funcionamiento de un proceso
en curso, han sido diseñados para examinar el estado de operación de uno
o varios sistemas y detectar cualquier evento ajeno que se produzca
respecto a las condiciones del funcionamiento normal, además permiten la
observación de una variable en forma continua y los cambios que la misma
sufre cuando se ve afectada por agentes externos, estos cambios pueden
ser observados cuando los procesos se llevan acabo de forma manual o
automática.
El desarrollo de un sistema de monitoreo es un método que pone en
practica los avances tecnológicos que se producen a diario en el área de
electrónica y computación, para su implantación es indispensable una
interfase para la comunicación de los equipos periféricos con la computadora
y la creación de un programa para el funcionamiento del sistema. También
se tiene que los resultados del proceso analizado pueden visualizarse en
forma inmediata, obteniendo resultados precisos y confiables, ayudando en
el complemento y disminución en los trabajos realizados por el hombre.
Es importante aclarar que este tipo de sistema amerita la
implementación de un computador para generar precisión en los resultados
de los procesos, para brindar el aporte de información en un momento
oportuno y poder tomar las medidas correctivas necesarias al instante en que
la variable monitoreada presente alguna alteración.
Entre las ventajas que se obtienen de este tipo de sistema están:
• Recoger información fresca y oportuna que se produce en los procesos
que supervisa.
• Retroalimenta a los responsables del monitoreo para que pueda modificar
decisiones y acciones durante la marcha del proceso.
• Promueve la solución de los conflictos en el nivel en que estos se
generan.
En consideración con los expertos autores como Wilard, Meritt y Deán,
plantean que en los procesos industriales, mecánicos, petroleros y cualquier
otro tipo de proceso se requiere de un constante monitoreo, cada día se
necesita mas de este tipo de sistemas ya que se puede mantener una
vigilancia continua y tomar acciones correctivas en un mínimo de tiempo.
1.1. - COMPOSICIÓN DE LOS SISTEMAS DE MONITOREO.
Según Gómez (1994, p.4) los sistemas de monitoreo están
compuestos de la siguiente forma:
Transductores: Son los encargados de recolectar las señales provenientes
de los sistemas monitoreados y traducirlos al formato apropiado requerido
por el sistema monitor.
Unidad de proceso: Es la encargada de comparar las señales tomadas por
los transductores y cotejar con los almacenados como referencia de limites
normales de operación. También es el encargado de tomar las acciones
preprogramadas de alarmas cuando las señales provenientes de los
transductores sobrepasan los parámetros prefijados de operación manual.
Unidad de salida: Son los dispositivos mediante los cuales los sistemas de
monitoreo van a presentar la información, bien sea de operación normal o de
alarma, estos dispositivos suelen ser lámparas, impresoras, pantallas de
video, dispositivos sonoros como timbres o sirenas, entre otros.
Unidad de programación: Son aquellos mecanismos por medio del cual es
programado el sistema monitor, pueden ser terminales de datos, soporte de
intercable por tarjeta (finware), unidades de disco entre otros.
1.2. - PRINCIPALES FACILIDADES DE UN SISTEMA DE MONITOREO.
Fácil acceso para el operador de la información suministrada por parte
del sistema de monitoreo.
Elaboración de reportes de alarmas por parte del operador , conforme
al estatus de la alarma en tiempo, fecha, clase y tipo de la misma.
Detección de cambios de estados lógicos provocados por
transductores físicos.
2.- MICROCONTROLADORES.
Son circuitos integrados programables que contienen todos los
componentes de un computador, como lo son la memoria ROM, RAM y los
puertos de E/S. Angulo (1999), lo define como “un computador completo,
aunque de limitadas prestaciones, que esta contenido en el chip de un
circuito integrado y se destina a gobernar una sola tarea “(p. 2), en otras
palabras esto significa que el microcontrolador se emplea para controlar el
funcionamiento de una tarea especifica, que por su reducido tamaño, suele ir
incorporado en el propio dispositivo al que controla.
Se dice que es un computador dedicado, por que en su memoria
reside solo el programa que controla a una aplicación especifica, que una
vez programado y configurado el microcontrolador, a su utilidad se limita a
controlar la tarea asignada, a diferencia de un microprocesador, el cual
puede manejar múltiples tareas.
Los microcontroladores son, hoy en día, uno de los componentes
electrónicos mas utilizados para el desarrollo de productos eléctricos, tanto
en el área domestica como en el área industrial debido a su alto rendimiento,
velocidad de operación y su facilidad de manejo en cuanto a programación e
implementación, por esa razón, actualmente existen en el mercado una
amplia gama de microcontroladores de distintos modelos y diferentes
fabricantes, entre los que se encuentran motorola, microchip, phillips, entre
otros. El modelo a utilizar en este trabajo es de la compañía microchip, por
ser esta la que ofrece una amplia variedad de modelos dentro de cada
familia, y diversas herramientas para su programación.
Existen cuatro familias de microcontroladores en la Microchip, las
cuales se dividen en gamas: enana, baja o básica, media y la alta.
La gama enana esta compuesta por microcontroladores de solo 8
pines, entre los que se encuentran los PIC-12C508, los PIC-12C509, entre
otros; sus principales características son que: el formato de sus instrucciones
puede ser de 12 o 14 bits y su repertorio de 33 o 35 instrucciones, además
de destinar hasta 6 pines como líneas de E/S para los periféricos.
La gama baja o básica la conforman los PIC-16C5X, los cuales se
encuentran encapsulados con 18 y 28 pines, estas se pueden alimentar a
partir de 2.5v, lo que los hacen ideales para aplicaciones que funcionen con
pilas. Estos PIC, poseen un repertorio de 33 instrucciones cuyo formato
consta de 12 bits.
La gama media es la mas variada y completa de los PIC, ya que
abarcan modelos con encapsulados desde 18 hasta 68 pines, entre los que
se encuentran los PIC-16F84, los PIC-16C74, dentro de sus características
se puede encontrar un repertorio de 35 instrucciones de 14 bits (puede variar
algunos PIC), interrupciones, una pila de 8 niveles, etc. Algunos
microcontroladores de esta familia poseen también convertidores
analógicos-digital y modulación de anchura de impulsos (PWM).
Por ultimo se tiene la gama alta, que la conforman los PIC-17CXXX,
los cuales alcanzan un repertorio de 58 instrucciones de 16 bits, sus modelos
disponen de un sistema de gestión de interrupciones vectorizadas muy
potentes, además, incluyen variados controladores de periféricos, puertas de
comunicación serie y paralelo con elementos externos, aunque su
característica más importante es su arquitectura abierta, la cual consiste en
la posibilidad de ampliación del microcontrolador en cuanto a memorias y
controladores de periféricos, para la cual dispone de líneas destinadas a los
buses de datos, direcciones y control.
2.1.- El MICROCONTROLADOR “PIC16F87X”.
Este dispositivo pertenece a la gama media, el mismo es de reciente aparición en el mercado. Una de las principales características de este
microcontrolador es el tipo de memoria de programa que posee, la cual es de
tipo Flash de 8K palabras de 14 bits cada una, la cual posee mayor velocidad
y menor consumo que las de tipo EEPROM, además posee 256 bytes
EEPROM como memoria de datos auxiliar y opcional; la utilización de la
memoria Flash, permite escribir y borrar el programa eléctricamente, evitando
de esta manera la necesidad de tener que borrarlas por medio de rayos
ultravioletas, para la cual abría que adquirir dicho equipo, y el tiempo
necesario para volver a grabar el programa seria mayor, por lo que
Angulo (2000), señala que “Microchip ha introducido la memoria Flash
porque tiene mejores posibilidades de aumentar su capacidad con relación a
la EEPROM. También por su mayor velocidad y menor consumo. No
obstante, la EEPROM es capaz de soportar 1.000.000 de ciclos de
escritura / borrado, frente, a los 1.000 de la Flash” (p.45), esto quiere decir
que la memoria Flash tiene la ventaja de ser más rápida y consumir menos
potencia que la EEPROM, pero que la misma soporta menos ciclos de
escritura / borrado que la EEPROM.
2.1.1.- ARQUITECTURA DEL MICROCONTROLADOR PIC16F877X.
Este tipo de microcontrolador posee una arquitectura moderna, la cual
ha permitido lograr una compactación de códigos optima y una velocidad
superior a la de otros microcontroladores, dicho PIC posee tres
características importantes en su procesador: a) procesador tipo RISC,
b) Procesador Segmentado y c) Arquitectura HARVARD.
• Procesador tipo RISC:
La ventaja de un procesador tipo RISC es que permite programar bajo un
repertorio de instrucciones maquina simple y reducidos, lo que a su vez
permite ejecutar cada instrucción en un ciclo de instrucción excepto las de
salto que requieren dos ciclos de instrucción.
• Procesador segmentado:
La estructura segmentada hace posible realizar simultáneamente las dos
fases en que se descompone cada instrucción, lo que quiere decir que, al
mismo tiempo que se esta desarrollando la fase de ejecución de una
instrucción se realiza la fase de búsqueda de la siguiente, de esta manera se
consigue alcanzar una velocidad superior de ejecución de las instrucciones.
• Arquitectura HARVARD:
La arquitectura HARVARD, la define Angulo (1999) como “uno de los
pilares en los que sustentan la organización de los PIC. Gracias a ella se
puede acceder de forma simultanea e independiente a la memoria de datos y
la memoria de instrucciones “ (p. 80), lo que significa que, el PIC 16F877
posee un bus de datos y un bus de instrucciones separados uno del otro, por
lo que el procesador puede acceder al mismo tiempo e independientemente
a cada uno de ellos, y por consiguiente, a cada una de las memorias, a
diferencia de la arquitectura von Neumann de los microprocesadores, la cual
se conecta con una memoria única, donde coexisten datos e instrucciones, a
través de un sistema de buses.
El aislamiento y diferenciación de los dos tipos de memoria permite
que cada uno tenga la longitud y el tamaño mas adecuado. De esta forma en
el PIC 16F877 la longitud de los datos es de un byte mientras que la de las
instrucciones es de 14 bits en la figura # se muestra la arquitectura interna
del PIC 16F877.
• Funcionamiento del procesador:
El funcionamiento del procesador mostrado en la figura # se lleva a cabo
de la siguiente manera. Todo comienza con la fase de búsqueda, la cual la
inicia el contador del programa facilitando la dirección de la memoria donde
se ubica la instrucción. Su código binario es de 14 bits se lee y se carga el
Registro de Instrucciones, desde donde se transfiere a Decodificador y a la
Unidad de Control. Es posible que dentro del código de la instrucción, exista
el valor de un operando (literal) el cual se introduce a la ALU, la cual es la
encargada de realizar las operaciones lógico-aritméticas que implica la
instrucción decodificada.
En la siguiente figura se muestra la arquitectura interna del PIC 16F877.
FIGURA 1. Arquitectura del microcontrolador 16F877. Fuente: Angulo (2001, p. 37).
2.1.2.- EL PROCESADOR.
La necesidad de alcanzar elevados rendimientos en el procesamiento
de las instrucciones a desembocado el empleo generalizados de los
procesadores de arquitectura Harvard frente a los tradicionales que seguían
la arquitectura de von Neumann, esta ultima se caracterizaba porque la
UCP se conectaba con una memoria única, donde coexistían datos de
instrucciones, a través de un sistema de buses.
BUS DE DIRECCIONES
BUS DE DATOS E INSTRUCCIONES FIGURA 2. Arquitectura de comunicación de la UCP de un microcontrolador por von Neuman. Fuente: Angulo (2001, p.20).
En la arquitectura Harvard son independientes la memoria de
instrucciones de la memoria de datos y cada una dispone de su propio
sistema de buses para el acceso. Esta dualidad, además de proporcionar el
paralelismo, permite la adecuación del tamaño de las palabras y los buses a
los requerimientos específicos de las instrucciones y de los datos, el
procesador de los modernos microcontroladores responde a la arquitectura
RISC (Computadores de juego de Instrucciones Reducido), que se identifica
por poseer un repertorio de instrucciones maquinas pequeño y simple, solo
consta de 35 instrucciones, que se ejecutan en un ciclo de instrucción
también aumenta el rendimiento del computador es el fomento del
paralelismo implícito, que consiste en la segmentación del procesador (pipe –
CPU
MEMORIA
INSTRUCCIONES + DATOS
line), descomponiéndolo en etapas para poder procesar una instrucción
diferente en cada una de ellas y trabajar con varias a la vez.
BUS DE DIRECCIÓN BUS DE DIRECCIÓN DE INSTRUCCIONES DE DATOS.
BUS DE INSTRU- BUS DE DATOS CCIONES.
FIGURA 3. Arquitectura tipo RISC microprocesador 16F877. Fuente: Angulo (2001, p. 25) NOTA: Los buses para instrucciones y datos son totalmente independientes y se ajustan a las necesidades de cada memoria, permitiendo el acceso simultaneo.
2.1.3.- MEMORIA DE PROGRAMA.
Este dispositivo esta diseñado para que en su memoria de programa
se almacene todas las instrucciones del programa de control, en este caso
no existe posibilidad de utilizar memorias externas para realizar esta
aplicación.
Hay que tener en cuente que el programa a ejecutar siempre es el
mismo, por lo tanto debe estar grabado en forma permanente existen cinco
tipos de memorias adecuadas para soportar para soportar esta función estas
son:
MEMORIA
DE CÓDIGO. (FLASH)
PROCESADOR
MEMORIA
DE DATOS.
1.- ROM con mascara: En este tipo de memoria el programa se graba
en el chip durante el proceso de su fabricación mediante el uso de mascaras
y una vez grabada no puede ser borrada.
2.- EPROM: La grabación de esta memoria se realiza mediante un
dispositivo físico gobernado desde un computador personal, en la superficie
de la cápsula se encuentra una ventana de cristal que permite que sea
borrada a través de rayos ultravioletas y poderla usar nuevamente.
5.- EEPROM: La grabación de este tipo de memoria es igual al de la
EPROM y la OTP, pero su borrado es sencillo ya que se puede borrar de la
misma forma, ósea eléctricamente.
4.- FLASH: Este tipo de memoria es una memoria no volátil y de muy
bajo consumo, se puede escribir y borrar en circuitos al igual que la
EEPROM, pero suelen disponer de mayor capacidad que las antes
nombradas, suelen ser muy utilizadas en aplicaciones en las que es
necesario modificar el programa a lo largo de la vida del producto.
2.1.3.1.- ORGANIZACIÓN DE LA MEMORIA DE PROGRAMA.
La memoria FLASH es la que graba el programa de aplicación, esta
puede tener una capacidad de 8K u 4K palabras de 14 bits cada una, esta a
su ves esta dividida en paginas de 2K palabras y esta direccionada con el
PC, que tiene un tamaño de 13 bits, la Pila, que tiene 8 niveles de
profundidad, es transparente para el usuario, es decir funciona
automáticamente y no dispone de instrucciones para guardar o sacar de ella
información.
Figura 4. Organización de la memoria de programa tipo FLASH en los
PIC16F877 Fuente: Angulo (2001, p. 25)
Con la instrucción CALL y con las interrupciones, el valor del PC se
salva en el nivel superior. Con las instrucciones RETURN, RETFIE, y
RETLW el valor contenido en el nivel superior de la pila se carga en el PC,
por poseer la pila solo 8 niveles le corresponde al programador preocuparse
por los anidamientos en las rutinas para no sobrepasar dicho valor, el vector
de RESET OCUPA la dirección 0000h y el vector de Interrupción la 0004h
2.1.4.- MEMORIA DE DATOS.
Los datos que se manejan en un programa pueden variar
continuamente, esto le exige al fabricante que el tipo de memoria aplicada
sea de lectura y escritura, por lo que la memoria RAM estática (SRAM) sea la
mas adecuada aunque sea volátil. Existen microcontroladores que poseen
memoria de datos de lectura y escritura no volátil, de tipo EEPROM, de esta
forma la falta de alimentación en circuito no afectara la información en la
memoria de esta manera no se podrá borrar.
2.1.4.1.- ORGANIZACIÓN DE LA MEMORIA DE DATOS RAM.
En esta memoria se alojan los registros operativos fundamentales en
el funcionamiento del procesador y en el manejo de todos sus periféricos,
además de registros que el programador puede usar para información de
trabajo propia de la aplicación, esta a su vez consta de cuatro bancos con
128 bytes cada uno, en las posiciones iniciales de cada banco se ubican los
registros específicos que gobiernan al procesador y sus recursos.
Para seleccionar el banco al que se desea acceder en la RAM se
emplean los bits 6 y 5 del registro de estado, denominados RP1 y RP0
respectivamente, según el siguiente código:
Figura 5. Selección del banco con el que se desea a trabajar en la RAM
Fuente: Angulo(2001, p. 26)
2.1.4.2.- CONTROL DE LA MEMORIA DE DATOS.
Para direccionar la memoria RAM de datos estructurada en 4 bancos
de 128 bytes cada uno existen dos formas diferentes:
DIRECCIONAMIENTO INDIRECTO.
DIRECCIONAMIENTO DIRECTO.
En el modo de direccionamiento directo los bits RP1 y RP0 del
Registro de Estado <6:5> se encarga deseleccionar el banco, mientras que
la dirección dentro del banco la determinan 7 bits procedentes del código OP
de la instrucción. Para el direccionamiento indirecto se usa el registro FSR,
en el que sus 7 bits de menos peso señalan la dirección y el banco lo
determina el bit de mas peso de FSR concatenado con el bit RIP del Registro
de Estado.
BANCO RP1 RP0
0 0 0
1 0 1
2 1 0
3 1 1
2.1.5.- DIAGRAMA DE CONEXIONADO.
A continuación se presenta el diagrama de distribución y asignación
de las 40 patitas presentes en el microcontrolador 16F877.
FIGURA 6. Diagrama de asignación y conexionado de las patitas del
microcontrolador PIC16F877. Fuente: Angulo( 2001, p. 25)
2.1.5.1.- DESCRIPCIÓN DE CADA UNA DE LAS PATAS DEL
MICROCONTROLADOR.
Las siguientes 5 son de propósito general:
OSC1/CLKIN (9): Entrada del cristal de cuarzo o del oscilador interno.
OSC2/CLKOUT(10): Salida del cristal de cuarzo. En modo RC la patita OSC2
saca la cuarta parte de la frecuencia que se introduce por OSC1, que
determina el ciclo de instrucción.
VSS (8-19): Conexión a tierra.
VDD (20): Entrada de la alimentación positiva.
MCLR#/VPP/THV (1): Entrada de RESET o entrada del voltaje de
programación o el voltaje en el modo test.
PUERTA A.
RA0/AN0(2): Puede actuar como línea digital de E/S o como entrada
analógica al conversor AD (canal 0).
RA1/AN1(3): Igual que la RA0 / AN0.
RA2/AN2/VREF- (4): Puede ser línea digital de E/S, entrada analógica o
entrada del voltaje negativo de referencia.
RA3/AN3/VREF + (5): Línea digital de E/S, entrada analógica o entrada del
voltaje de referencia positivo.
RA4/TOCKI (6): Línea digital de E/S o entrada del reloj del TIMER0. Salida
con colector abierto.
RA5/SS#/AN4 (7): Línea digital de E/S, entrada analógica o selección como
esclavo de la puerta serie sincronía.
PUERTA B
RB0/ITN(21): Línea digital de E/S o entrada de petición de interrupciones
externa.
RB1(22): Línea de E/S digital.
RB2(23): Línea de E/S digital.
RB3/PGM (24): Línea digital de E/S o entrada de voltaje bajo para
programación.
RB4 (25): Línea de E/S digital.
RB5 (26): Línea digital de E/S.
RB6/PGC (27): Línea digital de E/S. En la programación serie recibe las
señales de reloj.
RB7/PGD (28): Línea digital de E/S. En la programación serie actúa como
entrada de datos.
PUERTA C
RC0/T1OSO/T1CKI (11): Línea digital de E/S o salida del oscilador del
Timer1 o como entrada de reloj del Timer1.
RC1/T1OSI/CCP2 (12): Línea digital de E/S o entrada al oscilador del Timer1
o entrada al modulo Captura2/salida Comparacion2/salida de PWM2.
RC2/CCP1 (13): E/S digital. También puede actuar como entrada
Captura1/Salida Comparación1/salida de PWM1.
RC3/SCK/SCL (14): E/S digital o entrada de reloj serie sincrona / salida de
los modos SPI e I2C.
RC4/SDI/SDA(15): E/S digital o entrada de datos en modo SPI o I/O datos en
modo I2C.
RC5/SDO (16): E/S digital o salida de datos en modo SPI.
RC6/TX/CK (17): E/S digital o patita del transmisor de USART asíncrono o
como reloj del sincrono.
RC7/RX/DT (18): E/S digital o receptor del USART asíncrono o como datos
en el sincrono.
PUERTA D
RP0/PSP0 – RD7/PSP7: las 8 patitas de esta puerta pueden actuar como
líneas para la transferencia de información en la comunicación de la puerta
paralela esclava. Solo están disponibles en los 16F874/7.
PUERTA E
Solo tiene tres patitas:
RE0/RD#/AN5: E/S digital o señal de lectura para la puerta paralela esclava
o entrada analógica (canal 5).
RE1/WR#/AN6: E/S digital o señal de escritura en la puerta paralela esclava
o entrada analógica al conversor A/D (canal 6).
RE2/CS#/AN7: E/S digital o activación / desactivación de la puerta paralela
esclava o entrada analógica (canal 7).
• Corriente máxima absorbida: 200 mA Puerto A, Puerto B, Puerto E
(Combinado). De acuerdo a las especificaciones de Microchip, la corriente
máxima que puede suministrar el PIC-16F877 en los puertos A, B y E es de
200 mA.
• Corriente máxima suministrada: 200mA Puerto A, Puerto B
Puerto E (Combinado). De acuerdo a las especificaciones de Microchip, la
corriente máxima que puede suministrar el PIC-16F877 en los puertos A, B y
E es de 200mA.
• Corriente máxima absorbida: 200mA Puerto C y Puerto D
(Combinado). De acuerdo a las especificaciones de Microchip, la corriente
máxima que puede suministrar el PIC-16F877 en los puertos C y D es de
200mA.
• Corriente máxima absorbida: 200mA Puerto C y Puerto D
(Combinado). De acuerdo a las especificaciones de Microchip, la corriente
máxima que puede suministrar el PIC-16F877 en los puertos C y D es de
200mA.
• Corriente máxima suministrada: 200mA Puerto C y Puerto D
(Combinado). De acuerdo a las especificaciones de Microchip, la corriente
máxima que puede suministrar el PIC-16F877 en los puertos C y D es de
200mA.
• Corriente máxima absorbida por línea: 25mA. Es la corriente
máxima que puede absorber los puertos del 16F877 por cada línea.
• Corriente máxima suministrada por línea: 25mA. Es la corriente
máxima que puede suministrar los puertos del 16F877 por cada línea.
• Voltaje de alimentación (Vdd): De –0.3 a 7.5 V DC. El voltaje de
alimentación Vdd del PIC-16F877 con respecto a Vss, de acuerdo a las
especificaciones de Microchip es de –0.3 a 7.5 V DC, estos valores son
debido a la utilización CMOS.
• Voltaje de grabación (Vpp): de 12 a 14 V DC. La programación del
PIC-16F877 es en serie y se requiere 5 líneas para realizar la operación, de
las cuales una es Vpp, el cual representa el voltaje especial de
programación, que de acuerdo a Microchip oscila entre 12 y 14 V.
• Frecuencia de trabajo: 20 Mhz máximo. La frecuencia de trabajo del
microcontrolador es un parámetro fundamental a la hora de establecer la
velocidad en la ejecución de instrucciones y el consumo de energía. Si la
frecuencia de trabajo del PIC-16F877 es de 20Mhz por ejemplo, el tiempo
que se tarda en ejecutar cada instrucción es de 200ns, ya que cada
instrucción tarda en ejecutarse cuatro periodos de reloj, es decir 4 x
50ns = 200ns (t = 1/f). Todas las instrucciones del PIC se realizan en un ciclo
de instrucción, menos las de salto, que tardan el doble.
Los impulsos de reloj entran al PIC por medio del pin OSC1/CLKIN, cada
impulso se divide en 4 internamente, dando lugar a las señales Q1, Q2, Q3, y
Q4, las cuales se muestran en la figura #. Durante un ciclo de instrucción, se
desarrollan las siguientes operaciones:
Q1: Durante este impulso se incrementa el Contador de Programa.
Q4: Durante este impulso se busca el código de la instrucción en la
memoria del programa y se carga en el Registro de Instrucciones.
Q2 – Q3: Durante la activación de estas dos señales se produce la
descodificación y la ejecución de la instrucción.
Para conseguir ejecutar cada instrucción en un ciclo de instrucción
(excepto las de salto, que tardan dos), se aplica la técnica de la
segmentación o “pipe-line”, que consiste en realizar en paralelo las dos fases
que comprenden cada instrucción, las cuales son, la fase de ejecución de
instrucción y la búsqueda de la siguiente, esto quiere decir que el
procesador permite realizar al mismo tiempo las dos fases.
Para generarlos impulsos de reloj se pueden emplear 4 tipos
diferentes de osciladores, los cuales proporcionan la frecuencia de
funcionamiento. Dichos osciladores son los siguientes: Oscilador RC: esta
formado por una resistencia y un capacitor, los valores de estos dos
componentes son los que determinan la frecuencia. Oscilador HS: se basa
en un cristal de cuarzo o un resonador cerámico, alcanza una alta velocidad
comprendida entre 4 y 10 Mhz. Oscilador XT: es él más común de todos, es
un cristal o resonador para frecuencias entre 100 Khz. y 4 Mhz.
Oscilador LP: es un oscilador de bajo consumo con cristal o resonador
diseño para trabajar en un rango de frecuencias entre 35 y 200 Khz.
2.1.6.- CONVERTIDOR ANALÓGICO DIGITAL (A/D).
Un convertidor analógico/digital de acuerdo a Boylestad (1997) “es un
dispositivo que obtiene un valor digital que representa un voltaje analógico de
entrada “ (p. 778) lo que significa, que cuando se le aplica un voltaje
analógico a la entrada del convertidor se genera un valor digital que
representa dicho voltaje analógico. Los PIC 16F877 poseen un convertidor
A/D de 10 bits de resolución y 8 canales de entrada. Según Angulo (2000)
“la resolución que tiene cada bit procedente de la conversión tiene un valor
que es función de la tensión de referencia Vref, de acuerdo con la formula
siguiente: Resolución =(Vref+ - Vref-)/1024 = Vref / 1024”, (p. 120) dicho de
otra manera, la resolución de la conversión estará determinada por los
valores de Vref aplicados al PIC, por ejemplo, si el voltaje Vref+ = 5VDC y el
Vref- es tierra, la resolución de acuerdo a la formula anterior es de 4,8m V/bit.
Para lograr el funcionamiento del convertidor A/D se requiere la
manipulación de cuatro registros: ADRESH, ADRESL, ADCON0 y ADCON1.
En los registros ARDES:ADRESL se deposita el resultado de la
conversión que esta compuesta por 10 bits, dicha pareja de registros forma
una palabra de 16 bits de los cuales solo son significativos 10 bits. El bit de
menor peso (ADFM) del registro ADCON1 selecciona el formato del resultado
de la conversión. Si vale 1, el resultado esta justificado en el registro ARDES,
que tiene sus bits de mas peso a cero; mientras que si vale 0 la justificación
se realiza sobre el registro ADRESL, que tiene sus 6 bits de menos peso a 0.
esto significa que los 16 bits que forman la concatenación de ADRRESH:
ADRESL unas veces tiene a 0 los bits de mas peso y otras los seis de menos
peso (alimentación a la izquierda o a la derecha) como se muestra en la
figura 7.
Figura 7. Alineación del resultado digital de 10 bits de la conversión a
la izquierda y a la derecha. Fuente: Angulo(2000, p. 150).
El registro ADCON0 ( véase figura 7) sirve para seleccionar la
frecuencia de reloj que se emplea en la conversión como se muestra en la
tabla 1. El bit GO/DONE# es el “bit de estado de conversión”. Colocando en
1 este bit se inicia la conversión y mientras permanezca en 1 se realizara
dicha operación. Cuando este bit pasa a 0 se confirma la finalización de la
conversión. El bit ADON sirve para activar el convertidor A/D poniéndolo a 1
para inhibir su funcionamiento poniéndolo a 0. Por ultimo los bits CHS2-0
selecciona el canal por donde se introduce la señal analógica a convertir de
acuerdo con el código que aparece en la tabla 1. El registro ADCON1(véase
figura 8), además de seleccionar el formato del resultado de la conversión,
los restantes 4 bits (PCFG3-0) se utilizan para configurar los pines de los
canales de entrada al convertidor como analógicas o como E/S digitales de
acuerdo con la tabla 2.
TABLA 1
ASIGNACIÓN DE FRECUENCIA DE RELOJ
ADCS1 FRECUENCIA
00 Fosc/2
01 Fosc/8
10 Fosc/32
11 Frc(procede del oscilador RC interno)
Fuente: Angulo(200, p. 133)
ADCS1 ADSC0 CHS2 CHS1 CHS0 GO/DONE# _______ ADON
7 0
Figura 8. Asignación de los bits del registro ADCON0. Fuente: Angulo (2000,
p. 138).
ADMF _______ _______ ________ PCFG3 PCFG2 PCFG1 PCFG0
7 0
Figura 9: Asignación de los bits del registro de ADCON1.
Fuente: Angulo(2000, p. 138).
TABLA 2
BITS DE SELECCIÓN DE LOS CANALES DE ENTRADA
ANALÓGICA
CHS2-0 CANAL
000 Canal 0 (RA0/AN0)
001 Canal 1 (RA1/AN1)
010 Canal 2 (RA2/AN2)
011 Canal 3 (RA3/AN3)
100 Canal 4 (RA4/AN4)
101 Canal 5 (RA5/AN5)
110 Canal 6 (RA6/AN6)
111 Canal 7 (RA7/AN7)
Fuente: Angulo(2000, p. 139).
TABLA 3
DETERMINACIÓN DE LOS PINES DEL PIC QUE ACTUAN
COMO ENTRADA ANALÓGICA O COMO E/S DIGITALES
PCFG3-0 AN7/ RE2
AN6/ RE1
AN5/ RE0
AN4/ RA5
AN3/ RA3
AN2/ RA2
AN1/ RA1
AN0/ RA0
VREF+ VREF- CHAN/ REFS
0000 A A A A A A A A Vdd Vss 8/0 0001 A A A A Vref+ A A A RA3 Vss 7/1 0010 D D D A A A A A Vdd Vss 5/0 0011 D D D A Vref+ A A A RA3 Vss 4/1 0100 D D D D A D A A Vdd Vss 3/0 0101 D D D D Vref+ D A A RA3 Vss 2/1 011X A A A D D D D D Vdd Vss 0/0 1000 D D A A Vref+ Vref- A A RA3 RA2 6/2 1001 D D A A A A A A Vdd Vss 6/0 1010 D D A A Vref+ A A A RA3 Vss 5/1 1011 D D A A Vref+ Vref- A A RA3 RA2 4/2 1100 D D D A Vref+ Vref- A A RA3 RA2 3/2 1101 D D D D Vref+ Vref- A A RA3 RA2 2/2
1110 D D D D D D D A Vdd Vss 1/0 1111 D D D D Vref+ Vref- D A RA3 RA2 1/2
Fuente: Angulo(2000, p. 139).
A continuación se propone un programa general para el manejo del
convertidor A/D.
bsf STATUS,RP0 ;Selección del banco 1. bcf STATUS, RP1 ;
clrf ADCON1 ;Pines de entrada analógica. bsf PIE1,ADIE ;Permite la interrupción del C A/D. bcf STATUS ,RP0 ;Banco 0. movlw 11000001 ;Oscilador RC interno, Canal 0. movwf ADCON0 ; Activación del conversor. bcf PIR1,ADIF ;Borra la señalización A/D. Bsf INTCON,PEIE ;Permiso de interrupciones a los ;periféricos. Bsf INTCON,GUIE ;Permiso global de interrupciones
;Tiempo de espera suficiente para la espera de canal 0 bsf ADCON0,GO ;Inicio de la conversión.
;Al terminar la conversión ADIF=1 y el bit GO/DONE#=0.
3.- TRANSDUCTORES.
Las variables de entrada en muchos sistemas de adquisición de datos
son no eléctricas. Con el fin de utilizar métodos eléctricos y técnicas de
medición, manipulación o control, las cantidades no eléctricas se convierten
en una señal eléctrica por medio de un dispositivo llamado transductor. A
este respecto Cooper y Helfrick (1991,Pág.339), define un transductor como
un dispositivo que al ser afectado por la energía en la misma forma o en otra
a un segmento de sistema de transmisión de energía puede ser eléctrica,
mecánica, química, óptica o térmica.
Una vez aclarada la definición de los transductores, podemos citar
transductores que convierten fuerza o desplazamiento mecánico en una
señal eléctrica. Estos dispositivos forman un grupo importante y numeroso de
transductores que se encuentran en el área de trabajo de empresas
petroleras entre otras. Muchos otros parámetros físicos (calor, intensidad
luminosa, humedad, presión) se pueden convertir en energía eléctrica por
medio de transductores. Estos dispositivos proporcionan una señal de salida
cuando son estimulados por una señal no mecánica: un termisor, por
ejemplo, reacciona a variaciones de temperatura, de igual forma que una foto
celda a los cambios de intensidad luminosa.
En todos los casos, la salida se mide mediante métodos estándares
dejando la magnitud de la cantidad de entrada en términos de una medida
eléctrica analógica.
Así mismo los transductores de presión, tienen como finalidad medir la
presión o fuerza por unidad de área en un determinado proceso. La medición
de presión en un punto cualquiera de un fluido se mide normalmente con
respecto a una presión de referencia de acuerdo a Hernández (1999), quien
señal que dependiendo de la referencia considerada se habla de a) presión
absoluta (psia), en la cual se toma como referencia él vació (se le asigna
una presión de 0), b) presión diferencial (psid), que se mide en un punto
arbitrario y c) presión manométrica (psig),en donde la referencia es la
presión atmosférica del ambiente, esta investigación se baso en el monitoreo
de presión de casing y tubing, d) presión de casing (psi), registra la
inyección del gas a ser distribuida a lo largo del revestidor con la finalidad de
activar las válvulas de subsuelo, e) presión de tubing (psi), es con la cual es
levantada la columna de petróleo y es censada en el cabezal del pozo.
La presión se detecta inicialmente convirtiéndola en movimiento
mediante elementos mecánicos elásticos especialmente diseñados para
producir una deflexión proporcional a la presión aplicada. A continuación esta
deflexión es convertida en una señal eléctrica equivalente, como por ejemplo
un voltaje, una corriente o un tren de pulsos, utilizando galgas
extenciometricas, transformadores diferenciales (LVDTs), potenciómetros y
otros dispositivos de movimiento. Finalmente, dependiendo del tipo de
transductor y la aplicación, esta señal se acondiciona para obtener la
respuesta de salida deseada, por ejemplo un voltaje DC entre 0.5v y 5v.
directamente proporcional a la presión aplicada y dentro de un rango
especifico, como desde 0 a 1000 psi.
3.1.- CLASIFICACIÓN DE LOS TRANSDUCTORES.
Según Cooper y Helfrick (1991,Pág.340), los transductores se pueden
clasificar según su aplicación, método de conversión de energía y naturaleza
de la señal de salida. Por lo general todas estas clasificaciones terminan en
áreas que se superponen.
Una distinción y clasificación estricta de los transductores es difícil.
Seguidamente se presenta una relación de los diferentes transductores
empleados en la industria divididos en dos grupos según sus principios
eléctricos.
El primer grupo abarca los transductores pasivos, es decir que
necesitan potencia externa, los cuales se caracterizan por producir una
variación en algún parámetro eléctrico, como resistencia o capacitancía, que
se puede medir como una variación de voltaje o corriente. Ver tabla
numero 4.
El segundo grupo corresponde a transductores de tipo de
autogeneración, que como su nombre lo indica generan un voltaje o corriente
analógica cuando son estimulados por medio de una forma física de energía.
Este tipo de transductores no requieren de potencia externa. Ver tabla
numero 5.
TABLA 4
TRANSDUCTORES PASIVOS
Parámetro eléctrico y clase de transductor.
Principio de operación y naturaleza del dispositivo.
Aplicación típica.
Resistencia.
Dispositivo potenciómetro.
El potenciómetro de un cursor por medio de una fuerza externa varia la resistencia de un potenciómetro o un circuito puente.
Presión desplazamiento.
Galga extensiométrica resistiva.
La resistencia de un alambre cambia según la elongación o compresión debida a fuerzas aplicadas externamente.
Fuerza, par, desplazamiento.
Medidor de alambre caliente o medidor Pirani.
La resistencia de un elemento caliente varia enfriándolo con flujo de gas.
Flujo de gas, Presión de gas.
Termómetro de resistencia.
La resistencia de un alambre metal puro con un coeficiente de temperatura de resistencia positivo grande varia con la temperatura.
Temperatura calor radiante.
Termisor.
La resistencia de ciertos oxidos de metal con coeficientes de temperatura de resistencia negativo cambia con la temperatura.
Temperatura.
Higometro.
La resistencia de una cinta conductiva se altera con el contenido de humedad.
Humedad relativa.
Celda fotoconductiva.
La resistencia de la celda como un elemento del circuito se modifica con la luz incidente.
Revelador fotosensible.
CAPACITANCIA. Medidor de presión de capacitan cía variable.
Una fuerza aplicada externamente varia la distancia entre dos placas paralelas.
Desplazamiento presión.
INDUCTANCIA. Inductor de circuito magnético.
Los cambios del circuito magnético modifican la auto inductancia o inductancia mutua de una bobina excitada por c.a.
Presión, desplazamiento.
Detector de reluctancia. La reluctancia de un circuito magnético varia al cambiar la posición del núcleo de hierro de una bobina.
Presión, posición, vibración.
Fuente :Cooper y Helfrick (1991)
El transductor es elemento de entrada en un sistema de obtención de
datos y cumple la importante tarea de convertir una señal eléctrica
equivalente proporcional; por lo tanto, para seleccionar que transductor es
ideal para un sistema de medición, es imprescindible determinar el tipo de
rango de la medición, la compatibilidad entre características de entrada y
salida de transductor con el sistema y por ultimo los requerimientos de
exactitud del sistema.
Con relación a este ultimo, existen una serie de factores que
determinaran su grado de exigencia y fiabilidad. Algunos de estos factores
son:
Parámetros fundamentales del transductor: Tipo y rango de la
medición, sensibilidad, existencia.
Condiciones físicas: Conexiones eléctricas y mecánicas, condiciones
de montaje, resistencia a la corrosión.
Condiciones de ambiente: Efectos de la no linealidad, efectos de
histéresis, respuesta en frecuencia, resolución.
Condiciones Ambientales: efecto de la temperatura, aceleración,
golpes y vibraciones.
Compatibilidad con el equipo asociado: Condiciones de balance de
peso, tolerancia de la sensibilidad, acoplamiento de impedancias, resistencia
de aislamiento.
TABLA 5
TRANSDUCTORES DE AUTOGENERACIÓN
Parámetros eléctricos y clase de transductores.
Principio de operaciones y naturaleza del dispositivo.
Aplicación típica.
Termopar y termo pila. Se genera una fem por la unión de los metales disímiles o semiconductores cuando la unión se calienta.
Temperatura, Flujo de calor.
Generador de bovina móvil.
El movimiento de una bobina en un capo magnético genera un voltaje.
Velocidad, vibración.
Detector piezoeléctrico. Se genera una fem cuando una fuerza externa se aplica a ciertos materiales cristalino, como el cuarzo.
Sonido, vibración, aceleración, presión.
Fuente: Cooper y Helfrick (1991,p.340)
4.- COMUNICACIÓN VÍA PUERTO SERIAL.
El puerto serial se utiliza para establecer comunicaciones seriales ( un
bit tras otro) entre computadores, terminales, módems, algunas impresoras y
también se emplea para conectar él con el ratón o mouses. En la figura (a) y
(b) se muestra la distribución de pines y la descripción de las señales que
conforman el puerto serial en conectores DB-25 y DB-9, respectivamente.
Para comprender todas las señales del puerto, es conveniente distinguir
entre comunicaciones seriales electrónicas y seriales sincronas.
TABLA 6
PUERTO SERIAL (DB9)
No. Pin Nombre de la Señal
1 2 3 4 5 6
Detector de Portadora (CD) Recepción de Datos (RxD) Transmisión de Datos (TxD) Datos Listos en Terminal (CTR) Tierra (ND) Datos listos para Enviar (DSR)
7 8 9
Solicitud de Envió(RTS) Listo para Envió (CTS) Detector de Tono (RI)
Fuente: JJ. Electronics Visual Basic 6.0 (2001, p.67) En la transmisión asincrónica no hay tiempo fijo o predeterminado
entre el envío de los diferentes caracteres. No hay pulsos de reloj, de tal
forma que los circuitos internos deben procesar la información tan pronto
llega. Cada carácter enviado esta determinado por un bit de inicio y otro de
parada.
El receptor identifica el carácter solamente por los bits de inicio (star) y
de parada (stop), por el tiempo de llegada no importa. Las señales del puerto
serial, indispensables para llevar a cabo esta transmisión, son la de los pines
2,3 y 7.
En la transmisión sincronía, el movimiento de los caracteres se
sincroniza por medio de una señal de reloj común, la cual se aplica en los
circuitos del equipo que envía y en los que recibe. Para realizar
comunicaciones sincrónicas por el puerto serial, se requieren, al menos, las
señales de los pines 1,2,3,4,5,6,7,8,15,17 y 20.
5.- INTERFASE RS-232C.
Es el nombre de la norma que rige la comunicación a través del puerto
serial. Originalmente fue diseñada para reglamentar la conexión entre un
equipo terminal de datos (DTE: Data Terminal Equipment) y un MODEM, al
cual se le llama, de manera general, equipo para comunicaciones de datos
(DCE: Data Conunications Equipment).
La interfase estándar RS-232C posee las siguientes especificaciones
mecánicas: debe emplear un conector de 25 pines o 9 pines, con todas las
dimensiones detalladamente especificadas. La fila superior, en el caso del
conector de 25 pines esta enumerada del 1 al 13 y la inferior del 14 al 25,
ambas de izquierda a derecha, mientras que en el de 9 pines, la fila superior
esta numerada del 1 al 5 y la inferior del 6 al 9, ambas también de izquierda
derecha.
La línea RTS sirve para que un equipo emita una petición de envió de
datos; que mientras que su complementaria, la línea CTS, sirve para que un
equipo sepa que el otro esta preparado para enviar. Por ello, es necesario
intercambiarlas, como se puede observar en los diagramas.
La línea DSR sirve para que un equipo sepa que el otro ya tiene los
datos listos para enviarlos, pero no puede empezar a recibir hasta que no
este activa la línea DCD o de detección portadora. Por otro lado, cuando un
equipo esta listo para comenzar a enviar, activa la línea DTR. Por esta razón,
es necesario conectar esta línea DTR simultáneamente a los pines DSR y
DCD.
Las especificaciones eléctricas para el RS-232C son: para voltajes
más negativos que –3 voltios representa el binario 1 y para los voltajes más
positivos que +4 voltios, representa el binario 0. la rata de transmisión
permitida es hasta 20 Kbps y la longitud máxima del cable es de 15 metros.
El puerto serial o RS-232C se ha adoptado, desde sus orígenes, como
la interfase estándar para interconectar algunos periféricos al computador
como impresoras, terminales, entre otros. En este tipo de aplicación, sin
embargo, es necesario definir cual de los equipos, es el computador o el
periférico, deberá emular al modem ya que los dos equipos no pueden
transmitir y recibir datos por la misma línea. La solución mas practica es
construir un cable que una los dos equipos y que, al mismo tiempo, haga las
veces de eliminador del modem o null modem.
Existe un esquema de un cable eliminador de modem para conexión
directa de los equipos DTE con los terminales RS-232C DB-25. la línea TxD
es la vía por la que un equipo recibe los datos que proceden del otro. Por
esta razón se intercambian las conexiones en los dos extremos del cable.
6.- VISUAL BASIC.
Hasta hace pocos anos el arte de la programación en ambiente
Windows (de ventana) era manejado por expertos que dominaban diversas
técnicas como la orientación a objetos y los GUI(Grafical User Interface);
para ello sé hacia uso de sofisticados compiladores en lenguaje C++ y
Pascal, así como de herramientas visuales CASE(Computer Aided Software
Engineering) y paquetes para desarrollar prototipos, esto hacia que el
desarrollo de una aplicación fuera algo destinado a personal altamente
calificado para solventar esta problemática Microsoft crea un lenguaje actual
y de gran versatilidad llamado Visual Basic, cuyo propósito fundamental es
colocar a la mano de cualquier usuario una manera rápida y sencilla de
atacar a cualquier problema, otorgándole las herramientas mas poderosas
del ambiente Windows.
Como su nombre lo indica una gran parte de la programación se
realiza visualmente, esto significa que durante el tiempo de diseño se tiene la
capacidad de ver la forma en que el programa será ejecutado, esta es una
gran ventaja sobre otros lenguajes de programación, debido a que se tiene la
capacidad de cambiar y experimentar con el diseño hasta que sé este
satisfecho, con colores, proporciones e imágenes que incluya el programa.
Una de las características más poderosas de este lenguaje es su capacidad
para integrar controles de terceros aunque no pertenezcan directamente a
Visual Basic.
Con la llegada de Visual Basic la programación en ambiente Windows
es más sencilla y amena; Labores indispensables como el mantenimiento y la
interoperatividad entre aplicaciones, la confiabilidad e incluso el precio,
hacen de este paquete él más eficiente entorno al desarrollo de programas
tanto para aficionados como para proyectos de desarrollo de gran
envergadura que se requiera de una programación estructurada y
documentada con amplias capacidades en las actividades programadas.
7.- REGISTRADORES.
Son equipos que permiten conocer el valor de la presión presente en
un proceso determinado durante varias horas o diferentes días a través de
un grafico, los cuales tienen una escala graduada que puede ser de cero a
cien o lineal que es el rango que poseen para tomar los datos de presión.
Cabe destacar que los manómetros deben poseer un elemento
primario de presión el cual transmite el movimiento a través de un eslabón
de graduación a una aguja o puntero, el grafico será girado por un
dispositivo que se conoce como motor o reloj que puede ser de cuerda o
eléctrico y este proceso puede durar entre 24 horas o 7 días dependiendo
de los requerimientos que se necesiten.
FIGURA 10. Registrador analógico utilizado actualmente por las empresas
petroleras. Fuente: Manual de exploración PDVSA (1995, p. 12).
CALIBRACIÓN DE UN REGISTRADOR DE PRESIÓN.
Se debe tomar en cuenta que para calibrar un registrador de alta
presión su puede realizar con peso muerto y si no es de muy alta presión se
puede utilizar la maleta Wallace o sencillamente un regulador con un
manómetro de precisión a una escala adecuada o indicación en pulgadas de
agua, por ejemplo entre 0 a 30 PSI.
TIPOS DE ERRORES PRESENTES EN LOS REGISTRADORES.
Error de cero, error de multiplicación, error de angularidad. Error de cero: se debe reajustar completamente el registrador y ajustar la
pluma de forma tal que coincida exactamente con la indicación de cero en el
grafico esto se puede realizar a través del ajuste de cero que se encuentra
en la parte superior de la pluma.
Error de multiplicación: una ajustado a cero el registrador se debe aplicar
el 100% de la capacidad máxima de trabajo del elemento ya que si no
coincide con la indicación exactamente con la indicación de 100 en el grafico
se debe ajustar a través del ajuste de multiplicación el cual se encuentra en
el elemento una vez realizado el ajuste se debe realizar el paso anterior de
ajuste de cero hasta lograr que la indicación sea exacta tanto en cero como
en el de 100%
Error de angularidad: una vez asegurado que no se tiene diferencias entre
cero y en 100% se aplica el 50% de su capacidad al registrador si se
encuentra la indicación en un valor no deseado se procede a ampliar de 5 a
7 veces la capacidad de su error a través del eslabón de graduación una ves
realizado este ajuste se deben repetir todos los pasos anteriores para
verificar la buena calibración del equipo y asegurar que su trabajo será
optimo y preciso.
C.- DEFINICION DE TERMINOS BÁSICOS.
Aplicación: es una colección de uno o mas archivos que se compilan y dan
por resultados un programa ejecutable(GREY, 1998).
Convertidor analógico digital: se encarga de convertir señales análogas a
digitales(ANGULO 2001, p.60).
Diagrama: es la creación del diseño a realizar pero presentado en papel
para cualquier corrección(DISTEFANO 1972, P. 2).
Entrada: es él estimulo o excitación que se aplica a un sistema de control
desde una fuente de energía externa con el fin reproducir una respuesta
especifica por parte del sistema( DISTEFANO y otros, 1972,p.2.
Hardware: componente físico existente en un sistema electrónico, estos
pueden ser circuitos de aplicación especifica como transistores, circuitos
integrados, entre otros (MALTESE – MONTIEL,1995.
Perturbación: es una señal de entrada indeseable que afecta adversamente
el valor de la salida controlada de un sistema. (DISTEFANO y otros
1972,p.14.
Pozo: Hoyo que ha sido terminado apropiadamente con los aditamentos
requeridos, para traer a la superficie la producción de gas y/o petróleo de un
yacimiento. (MECANICA DE FLUIDOS Y MAQUINAS HIDRÁULICAS,
CLAUDIO MATAIX, 1996, p.20.
Presión: Es la fuerza por unidad de área de un fluido, se puede considerar
como un esfuerzo de compresión. (Guía de producción II PDVSA).
Presión de Casing: registra la inyección de gas a ser distribuida a la largo
del revestidor con la finalidad con la finalidad de activar las válvulas de
subsuelo.
Presión de Tubing: es con la cual es levantada la columna de petróleo y es
censada en el cabezal del pozo.
Memorias: son las encargadas de almacenar la información que se les
envié(ANGULO 2001, p. 18.
Microcontroladores: son circuitos integrados programables que contienen
todos los componentes de un computador, este es un computador dedicado,
en su memoria solo reside un programa destinado a gobernar una aplicación
determinada(ANGULO 2001, p.15.
Puertos: son los encargados de comunicar el microcontrolador con los otros
periféricos que se encuentren(ANGULO 2001, p.43.
Salida: es la respuesta obtenida del sistema de control, pude ser o no igual a
la respuesta especificada que la entrada implica(DISTEFANO y otros
1972,p.14.
Señal de error: también se le conoce como desviación o señal de diferencia
y es la suma algebraica del valor de referencia mas o menos el valor
medido(DISTEFANO y otro 1972,p.15.
Sistema: es un conjunto de variable, componentes o dispositivos,
interrelacionados de manera tal que forme una unidad completa para lograr
un objetivo especifico(DISTEFANO y otros, 1972,p.15.
Software: denominación de forma general a los programas ejecutados en
equipos de procesamiento digital tales como computadores,
microcontroladores(MITESE-MONTIEL, 1989,p.27.
Transductor: es un dispositivo de medición que convierte una señal no
eléctrica a una señal eléctrica (MALONY, 1983,p.288.
D.- SISTEMA DE VARIABLES.
En este punto se definen las variables de estudio de la investigación,
de forma tanto conceptual como operacional. De este modo se tiene.
1. - SISTEMA DE MONITOREO
Se define como una técnica que comprende un dispositivo o rutina
computacional utilizada para supervisar y verificar el correcto funcionamiento
de un proceso en curso. (Sybil.1991, p.399), operacionalmente es el sistema
capaz de vigilar el estado de los parámetros (tensión, corriente, temperatura,
nivel, etc.) de los equipos de fuerza, conformado por los pozos productores
de crudo, cuya supervisión se realiza por medio de un conjunto de
dispositivos o instrumentos que reciben la información en forma de señales
eléctricas para transmitirlas con el fin de desplegar los datos en el
computador, controlado por un software especifico.
Este puede ser medido a través de las siguientes dimensiones e
indicadores.
TABLA 7
VARIABLE SISTEMA DE MONITOREO
VARIABLE DIMENSIONES INDICADORES MODO DE ACCESO DE INFORMACIÓN
• SUPERVISION CONTINUA. • REPORTE SECUENCIAL.
SISTEMA DE MONITOREO
FUNCION DEL
SISTEMA.
• ADQUISICIÓN DE DATOS. • TRANSFERENCIA DE INFORMACIÓN.
Fuente: Eljuri y Cañizalez (2001).
2. - MICROCONTROLADORES.
Conceptualmente son dispositivos digitales integrados, programables
y de actuación secuencial. Son dispositivos lógicos que permiten el
tratamiento de la información almacenada en forma de programas de
instrucciones. Están conformados, básicamente, por una unidad de
procesamiento central (CPU), la unidad de control, la unidad aritmético lógico
(ALU), puertos y dispositivos de memoria (RAM; ROM; EPROM)”.
(Publicaciones cekit, 1995).
Operacionalmente, es un dispositivo electrónico, tan complejo como
un microprocesador, pero cuyo encapsulado, además, contienen circuitos de
entrada y de salida, memoria RAM y memoria ROM y son utilizadas para
aplicaciones de control de variables externas como instrumentación,
medición, encendido, control, entre otros.
TABLA 8
VARIABLE MICROCONTROLADORES
VARIABLE DIMENSIONES INDICADORES
MEMORIA
• FLASH DE PROGRAMA. • RAM. • EEPROM DE DATOS.
OPERACIONES.
• LOGICAS. • ARITMETICAS. • TEMPORIZADORES • CONTADORES.
MICROCONTROLADORES
PUERTOS
• ENTRADAS DIGITALES. • SALIDAS DIGITALES. • ENTRADAS ANALÓGICAS PARA EL CONVERSOR A/D.
Fuente: Eljuri y Cañizalez (2001).
CAPITULO II MARCO TEÓRICO.