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Certifico que este trabaja ha
sido realizado en su, totalidad
por el Sr. Carlaí#-~5QfCaka M
I n g . B o rrv£?Y Lfe d e s m a G .
DIRECTOR DE TESIS
DEDICATORIA
A mis padres
; AGRADECIMIENTO
Dejo constancia de mi agradecimiento a. la ESCUELA
POLITÉCNICA NACIONAL, a los integrantes del Laboratorio
de Electrónica de Potencia, especialmente en la persona
del Sr. Ing. Bolívar Ledesma por su paciente
colaboración, asesoría y atención puesta en este
trabajo.
CAPITULO I: GENERALIDADES
1.1 Introducción . . . . . . . . . . . . i
1.2 Los reguladores de voltaje intercambiadares de taps 1
1.2.1 Reguladores de voltajes manuales i
1.2.1.1 Cambio de taps por medio de switchs 2
1.2.2 Regulación automática de voltaje . . 5
1.2.2.1 Regulador de voltaje con control discontinuo
utilizando reles . 7
1.2.2.2 Regulador de voltaje automático con control discon-
tinuo utilizando SCRs en conexión antiparalela . . 7
1.3 Campodeaplicaciones 8
1.4 Análisis de la operación"del cambiador electrónica
de taps con triacs 10
CAPITULO II: REQUERIMIENTOS' Y DISERJO DEL SISTEMA
2.1 Requerimientos del sistema 14
2.2 Descripción general del sistema . 16
2.2.1 Diagramas de bloques del sistema 16
2.2.2 Descripción del sistema 18
2.3 Diseña del circuito de control 24
2.3.1 El microcantrolador 8748 . . . . . . . . 24
2.3.1.1 Sección aritmética 25
2.3.1.2 Memoria de pro grama 25
2 . 3-. 1 . 3 Entrada/salida 26V
2.3.1.4 Contador de programa " 26
2.3.1.5 Palabra de estado (PSW) 27
2.3.1.6 Interrupciones . . . 27
2.3.1.7 Timer \coun ter 28
2.3.1.8 Reset 28
2.3.2 El conversar análoga digital ADC0S04 29
2.3.3 Distribución de los recursos del microcontro1ador . 30
2.3.4 Diseño de la fuente de poder • 32
2.3.5 Medición del val taje de.entrada 34
2.3.6 Medición del voltaje de salida 35
2.3.7 Generación de la señal de interrupción 3B
2.3.B Interfase para el activado de los triacs y la
señalización . 39
2.4 Diseño del circuito de adquisición de datos . . . . 41
2.5 • Diseño del circuito de potencia 42»•
2.6 Protecciones por hardware 44 >••
2.6.1 Fil tro "de en trada . 44 *•
2.6.2 Protección de los triacs contra dv/dt 49
2.6.3 Circuito auxiliar de protección • 50-^
CAPITULO III: DESARROLLO DEL SOFTWARE PARA LA OPERACIÓN DEL
SISTEMA
3.1 Introducción. 51
3.2 Diagramas de flujo 51
3.3 Recolección de datos 53
3'. 3.1 Medición del vol taje de entrada 53
3.3.2 Detección del ruido eléctrica en la línea 56
3.4 Activado de los triacs 58
3.4.1 Generación de la histéresis para la conexión de
los triacs 61
3. 5 Protecciones por software 67
3.5.1 Protección para sobrevaltaje y bajo voltaje . . . . 67
3.5.2 Protecciones contra interferencia en la linea . . . 67
3.5.3 Protección contra corrimiento excesivos de frecuencia 68</
3.5.4 Protecciones contra cortocircuitos . . . . ' . . . . 68
CAPITULO IV: RESULTADOS EXPERIMENTALES
4.1 Operación con carga
4.2 Operación con carga inductiva .
4.3 Pruebas de regulación de voltaje
4.4 Comportamiento dinámica . . . .
4.5 Rendimiento del equipa . , . . 82
4.6 Operación de protecciones
4.7 Operación del equipo . .
83
CAPITULO V: ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
5.1 Análisis de los resultados experimental es
5.2 Análisis técnico económico del equipa .
5.3 Conclusiones
86
BB
90
ANEXO A: CARACTERÍSTICAS DE LOS ELEMENTOS UTILIZADOS
ANEXO B: LISTADO DEL PROGRAMA IMPLEMENTADO EN EL MICROCONTROLADOR
REFERENCIAS
BIBLIOGRAFÍA
1.1 INTRODUCCIÓN
Con el desarrolla de la electrónica y de los sistemas digitales
Integrados a gran escala, la tendencia actual de la industria es
tratar que sus procesos sean automáticos. reemplazando los
anteriores equipos por sistemas electrónicos más versátiles,
seguros y de menor tamaño. Esta tendencia no es solo a nivel
Industrial, sino también a nivel doméstico, en donde se puede
facilitar la realización de actividades dando mayor comodidad al
usuario con equipos de bajo costo, entre las que se podría
mencionar los reguladores de voltaje.
Existe una gran variedad de reguladores de vol taj'e tanto de
corriente al terna como de corriente continua que útil izan
diferentes características del comportamiento del voltaj'e y la
corriente para su contro1, entre los que se encuentran los
reguladores de voltaj'e In tercambiadores de taps, variacs,
reguladores ferroresonantes, reguladores que útilIzan
servomecanismos, a más de una serie de reguladores que utilizan
semiconductores con diferentes conexiones de sus elementos.r
Cada técnica tiene sus ventaj'as y desventaj'as par la que san
utilizados dependiendo de la aplicación en dodnde se requieran.
1.2 LOS REGULADORES DE VOLTAJE INTERCAMBIADQRES DE TAPS.
1.2.1 Reguladores de voltaje manuales
Son utilizados en muchas aplicaciones industriales en donde no
se necesita mucha presidan en el mantenimiento de un valor
constante en el voltaje de salida como es el caso de las
soldadoras y aplicaciones de galvanoplastia.
1.2.1.1 Cambio de taps por medio de switchs.
Se puede implementar un sistema como el de la figura No 1.1.
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FIGURA 1.1 Intercambladormanual de taps
con el . cual se puede variar el voltaje de la salida al valor
deseado ya sea en pasos grandes o pequeños.
En la figura expuesta tenemos P"—1 pasos para variar el
voltaj'e, en donde P es el número de posiciones y n es el número
de switchs incorporados.
Cuando se utilizan para el cambio de taps se pueden dar dos
casos; Cambio de tap sin interrupción 9 con interrupción de la
corriente de carga. Para el caso de interrumpir la corriente,
durante el cambio de tap se producen arcos eléctricas en los
terminales de los interruptores produciendo asi su deteriora,
razón por la cual este método se lo utiliza sólo en aparatos de
baja potencia.
Cuando el voltaje de salida no debe variar mayormente se
utiliza un transformador buck-booster como indica la figura No
1.2, de esta manera se podrá sumar o restar el voltaje Eb
dependiendo de la conexión del transformador Buck—booster sea
directa o inversa.
Cuando se trata de un autotransformador, se necesitará
interruptores más simples para lograr el mismo efecto que el casa
an terior, como se puede ver en la figura No 1.3. El voltaje de
salida £o será:
Eo=Ei + /- Eb
Y Eb dependerá de la posición del tap.
FIGURA 1.2 TransformadorIntercambiador de taps contransformador buck-booster.
En los reguladores de voltaje con taps, de tipo manual, no es
conveniente cortar la corriente de carga durante el cambio de tap
debido al arco que esta acción produce, por lo que se han ideado
los siguientes métodos para evitar este efecto negativa: En el
FIGURA 1.3 Autotransformadorintercambiador de taps contransformador buck-bopster
primer método se utiliza una resistencia como indica la figura No
1.4.
FIGURA 1.4taps sincorriente
Intercambiador deinterrupción de
Cuando se decide un cambio de tap, por ejemplo a un voltaje de
salida menor, se desconecta S2 y se lo baja al inmediato
inferior. Durante este periodo la corriente de carga cruza por la
FIGURA 1.5 Intercambiador detaps sin Interrupción decorriente
y una vez que S2 ya se conectó sólidamente SI se
abre y se lo conecta al mismo nivel que el tap S2, realizándose
la misma operación si se requiere subir el voltaje.
También para evitar el corte de energía a la carga en el cambio*
de tap se puede usar un reactor de tap central como Indica la
figura 1.5. Í;L)
1.2.2 REGULACIÓN AUTOMÁTICA DE VOLTAJE
Los reguladores de voltaje manuales presentan muchos problemas,
siendo uno de los mayares la necesidad de que una persona esté
continuamente cerca al aparato para aperar y corregir en ese
momento, con el alto costo que ésto representa. Por otro lado el
control manual no siempre es aplicable, ya sea por ,razones de
velocidad de respuesta, estabilidad etc. lo que no sucede cuando
el control es automático.
En general existen dos tipos de control automático. El primero
conocido como control discontinuo, acción de dos posiciones o de
SI—NO, en el cual el elemento accionador tiene dos posiciones
fijas, que en muchas casas san sólo conectada y desconectada,
éste control es simple y muy económico y par esta razón
ampliamente utilizado en sistemas de control tanto industriales
como domésticos.
Sea la señal de salida del -control m(t) y la señal de error
actuante e(t). En un control de dos posiciones, la señal m(t)
permanece en un valor máximo o mínimo según la señal de error
actuante sea positiva o negativa, de modo que
m(t) = MI para e(t) > O
m( t). = M2 para e(t) < 0
Donde MI y M2 son constantes. Generalmente el valor mínimo M2
es o bien cero o -MI. Los controles de dos posiciones son
dispositivos generalmente eléctricos, donde habitualmente hay una
válvula accionada por un solenoide eléctrico. c->
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— » -^
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"^TMI -^
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Cb)
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— >
FIGURA 1.6posiciones
Control de dos
En la figura No 1.6 a y b se presentan los diagramas de bloques
de controles de dos posiciones. El rango en que se -desplaza la
señal de error actuante antes que se produzca la conmutación se
7
1 lama brecha diferencial, esta hace que la salida de control m(t)
mantenga su valor hasta que la señal de error actuante haya
pasado levemente el vaJ6.1* cero y normalmente se la crea para
evitar lo. acción exesiva del mecanismo SI—NO.
El segundo tipo de control, conocido como control continua,
consiste en sensar la variable que se desea controlar y
compararla con una referencia. El error es procesado utilizando
algún algoritmo continuo de control.
1.2.2.1 Regulador de voltaje con control discontinuo utilizando
relés.
Un tipo simple de regulador de voí*taje con control discontinuo
es el mostrado en la figura No 1.7. En este caso el cambia de tap
se lo hace en un autotransformador; además existen das relés que
son activados por transistores que están sensando el voltaje y
que se activan dependiendo del nivel de voltaje que nosotros
impangamos.>
Podemos regular el voltaje de salida Eo , ajustando el nivel de
voltaje de los potenciómetros Pl y P2, de ésta manera los relés
Reí y Re2 se encontrarán en una u otra posición dependiendo de
qué valor de voltaje de salida nosotros deseemos.
Se puede también a éste método incorporar un mayor número de
relés y transformadores buck—booster y de ésta manera mejorar la
regulación del voltaje de salida.
1.2.2.2 Regulador de voltaje automático con control discontinuo
utilizando SCRs en conexión antiparalela.
hste método, a diferencia del anterior utiliza SCRs en lugar de
relés, como se indica en la figura No 1.8. En el circuito se
8
FIGURA 1.7 ' Intercambiadorautomático de taps uti 1izandorelés
muestran tres taps que pueden ser conectados a la carga a través
de tres interruptores formados por SCRs conectados en forma
antiparalela. Cuando el SCR1 y SCR2 son disparados, el tap 1 es
conectado a la carga, cosa similar sucede con las taps 2 y 3 que
pueden ser conectados a través del resto de SCRs que operan en el
En este esquema, cuando el par de SCRs que conectan un tap está
actuando, el resto deben estar apagados ya que de no ser así se
estaría produciendo un cortocircui to. Esta característica se debe
tomar muy en cuenta especialmente cuando la carga es inductiva.
Existe una gran variedad de conexiones en las que se pueden
utilizar los SCRs y ,triacs tanto en reguladores de voltaje
monofásicos y trifásicos.
1.3 CAMPO DE APLICACIONES
Los reguladores de voltaje son de gran aplicación en nuestro
medio, especialmente en aquellos lugares en donde por caída de
voltaje en las líneas de transmisión, el servicio eléctrica es
deficiente. Por otro lado, suele haber en.nuestras ciudades
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1
\ /
FIGURA 1.8 Intercambiador detaps utilizando SCRs
grandes fábricas que producen un considerable descenso de voltaje
en horas pico de trabajo y una elevación del voltaje en el resto
de horas. Esta elevación se produce no solo por el hecho de que
sus máquinas dejan de funcionar, sino pqque en ciertas fábricas
los sistemas que utilizan para corregir el factor de potencia son
manuales y en ocasiones se olvidan de desconectarlos cuando ya no
hace falta, lo que produce una elevación de voltaje por causa de
los elementos capacitivos que lo componen.
Pueden darse casos también de fallas en las lineas, tales como:
salidas de servicio de una o más fases en la red
, distorsiones de voltaje en las 1íneas, variaciones de
la frecuencia y en singulares ocasiones problemas en las empresas
eléctricas o en las centrales que causen desequilibrios
eléctricos, los cuales pueden ser fatales para los elementos que
están conectados.
Por todas estas causas se justifica la utilización de un
regulador de voltaje cuyas
equipo de estas fallas.
•ís ticas de diseño protejan al
1.4 ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN DEL CAMBIADOR ELECTRÓNICO DE TAPS
CON TRIACS.
En vista que el regulador de voltaje a diseñarse va a ser
controlado con un microcontrolador, es importante tomar en cuenta
la cantidad de datos a recogerse, ya que, cuanto mayor sea el
número de datos, mayor será la presición al escoger el tap, y no
se dará el caso de que un pequeño cambio en el voltaje de entrada
genere cambias innecesarios en el voltaje de salida.
Será también necesario fijarse una referencia para iniciar la
recolección, y la más adecuada será al empezar cada ciclo del
voltaje de entrada. Por lo tanto coincidirán el ciclo del voltaje
de la red con el ciclo del programa del microcontrolador.
Producto de esto tendremos que los taps podrán cambiarse una sola
vez en un ciclo. Con estas características, es conveniente
utilizar triacs para el activada de las taps, ya que se podrá
realizar la recolección de datos en el primer cuarto de ciclo,
luego la operación necesaria para escoger qué triac se conectará
a la carga una vez que la corriente pase por cero y el triac
anterior se apague.
Dependiendo de la frecuencia del cristal y la velocidad con que
puedan ser convertidos los datos de análogos a digitales se
podrán incorporar cargas capacitivas con cierto limite al
regulador. Pero en el caso específico del regulador que se va a
construir, no se podrá conectar cargas capacitivas ya que con la
frecuencia de 8 MHz que tiene el cristal, se utilizará casi en la
totalidad el segundo cuarto de ciclo para operaciones de desición
de tap, y si la carga es capacitiva, la corriente ya habría
pasado por cero antes que el rnicrocontrolador decida el cambio de
11
tap .
Con lo expuesto anteriormente, el regulador a construirse será
apto para cargas resistivas e inductivas exclusivamente.
Al operar con trlacs, para que exista un cambio de tap será
necesario buscar un mecanismo con el cual se detecte el momento
en que la corriente de carga se hace cero, y asegurarse de que el
triac que estaba conduciendo se apague para conectar el nuevo
triac escogido por el míerocontrolador.
El tiempo de cambio de los taps dependerá del tiempo que se
tarde en dete..ctar que la corriente de carga es verdaderamente
cero .
TRIftCl
•t Mv LVI ' *i y
£V N TRIAC2 ,
•t M|T u
3 N' fl TRTAC3
•t Hii
l
5
U_
FIGURA 1.9 Intercambiadortaps utilizando
de
Durante el cambio de taps, una vez que deja de haber señal de
gate.y la corriente de carga es cero, el voltaje en la carga es
cero, condición que es aprovechada por el microcontrolador
para recoger esta señal y por medio de programa conectar un nuevo
tap escogido, por lo tanto el tiempo para el cambio de tap,
dependerá también del programa implementado en el
12
mícrocontrolador .
En la figura No 1.9 se puede observar el intercambiador de taps
por medio de triacs y en la figura No 1.1(3 se 'tienen las formas
de onda que se generan en el cambio de taps para carga
y para carga inductiva.
FORMAS DE ONDA DE VOLTAJES' Y CORRIENTES EN LACONMUTACIÓN DE TAPS, PARA EL INTERCAMBI ADOR ELECTRÓNICODE TAPS CON -MICROCONTROLADOR.
CARSA RESISTIVA CARGA INDUCTIVA
V rastreo
**•
Vo
cambio dotap
FIGURA 1.10
11
2.1 REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA
El diseña de este regulador deberá tomar en cuenta las fallas
más comunes que se dan en nuestro medio, para tratar de evitarlas
o en caso contrario sacar al equipo de servicio. Para esto se han
planteado los siguientes requerimientos:
La patencia será de 1.5 «VA, ya que ésta será suficiente para
un equipa de computación de tipo personal o algún equipo digital
pequeño y su factor de potencia inductivo mínimo será de 0.8.
El regulador de vol taje a construirse cr35 deberá reducir las
fluctuaciones de hasta el 257. por debajo y el 157. por encima del
vol taje nominal a un valor dentro del +/- 57. del voltaje nominal ,
asegurando asi una protección completa incluso para los equipos
más sensibles.
Si el voltaje en la entrada supera los 138 voltios, el equipa
quedará fuera de servicia, señalizando esta condición, lo que
significa que el sistema se desconectará de la línea hasta que
sea reconectado nuevamente- y las condiciones de voltaje na
superen este límite.
Ir-'
Si el voltaje en la entrada es menor de 90 voltios, el equipo
quedará fuera d e " servicio acompañado de su respectiva
señalización.
Además, en estudios realizados, c *•5 se ha comprobado que la
mayor cantidad de problemas corresponden a disturbias de poca
duración denominada ruido eléctrico, razón por la cual se hace
necesaria que éste regulador pasea - un filtro de entrada y
elementos supresores de picos y sí a pesar de esta protección el
equipo detecta que existe un excesivo ruido en la línea al punto
15
que exceda su capacidad de recorte y supresión, éste lo
desconectará y señalizará la correspondiente condición.
Idealmente, c* 5 se debería recibir energía eléctrica de
corriente alterna con forma de onda sinusoidal de voltaje y
frecuencia fijos. Desgraciadamente, en las zonas residenciales,
industriales y rurales, esto na se da, por lo que el regulador
deberá ser capaz de que a más de regular el voltaje, realice un
rastrea de la frecuencia y si detecta que esta se aleja un 57. c¿>>
de su valor nominal durante un cierto número de ciclos seguidos,
el equipo saldrá de servicio y señalizará la respectiva falla.
Necesitamos también asegurarnos que el regulador en lo posible
no introduzca ningún tipo de distorsión armónica por lo que
debemos utilizar elementos ' y una circuítería que nos aseguren
esta condición.
En vista del requerimiento" anterior, se usará un
autotransformador de 1.5 KVA y que tenga una buena regulación
para que los voltajes tanto en vacio como a plena carga no
difieran demasiado. Además se útil izarán triacs con .sus
respectivas protecciones en lugar de los tradicionales relés ya
que éstos nos ofrecen mejores condiciones de velocidad de
respuesta y no tienen"el problema de los arcos eléctricas que los
relés provocan al conectarse.
Con respecta al cambio de tap, el tiempo que el voltaje de
salida permanecerá en cero durante la transición, deberá ser
menor a medio ciclo de la red, o lo que es lo mismo, menor a
ms . en vista de que éste es el tiempo en que las memorias de
los circuitos digitales pueden
información.
con seguridad retener la
El equipo deberá tener protecciones contra sobrecargas y contra
. rcui tos. La Implementación de estas protecciones será
software y/o por hardware.
por
El regulador deberá ser de fácil utilización y
señalización necesaria con indicadores luminosos
diferentes tipos de fallas..
tendrá la
para los
Para protección contra interferencias electromagnéticas, cargas
electrostáticas, en los equipos de computación se realiza lai
conexión a tierra razón por la cual los terminales de salida del
voltaje deberán ser tomacorríentes polarizados, esto es tendrán
fase, neutro y tierra.
El peso y tamaño del equipo deberán ser lo más reducidos
pasibles, en la medida que el autotransformador lo permita, para-
que no sean una molestia Junto al equipo que se va a proteger.
El equipo será compacto, de tipo modular, con tarjetas
impresas, de fácil armada, sin piezas móviles que obliguen, a un
continuo mantenimiento, además no deberá generar demasiado calor
ni ruido audible que pue.da malestar al usuario.
El casto del regulador, a construirse, deberá ser el más baj'o
posible de tal manera que su inversión na resulte alta en
comparación al costo del -equipo a protegerse. Además habrá que
asegurarse que los elementos que se•van a utilizar sean de fácil
adquisición en el mercada local para • que su construcción sea
rápida" y .par ende su costa disminuya.
2.2 DESCRIPCIÓN GENERAL DEL SISTEMA
2.2.1 Diagrama de bloques del sistema.
En el diagrama de bloques generalizado de la figura No 2.1 se
17
pueden visual izar las diferentes etapas necesarias para lograr el
diseño del regulador de voltaje, las cuales realizan las
siguientes funciones:
La etapa de potencia estará conformada por un autotransformador
de varios taps , los cuales serán conectados a la carga por medio
de triacs. Estos a su vez estarán comandados por el circuito de
control.
Luego, se tiene el circuito de polarización el cual se
alimentará del voltaje de entrada. Por ésta razón el circuito de
polarización deberá tener una regulación de voltaje tal que ante
el amplio rango de variación del voltaje de entrada pueda
garantizar un voltaje constante a la salida, para que el circuito
de control pueda operar apropiadamente.
PQLPRIZftCION
' MEDICIÓN DELVOLTAJE DE ENTRADA
/\
N
h£DICVOLTAJE
ION DELDE SPODft
y
DCTECTOR DECRLCE POR CERO
FIGURA 2.1 Diagrama de bloques general del sistema
La regulación del voltaje de salida se lo realizará en base a
la medición del voltaje de entrada, por lo tanto hay que medir su
magnitud para que dependiendo de su valor se pueda mantener el
IB
voltaje de salida dentro de los limites requeridos.
La medición del voltaje de salida será necesario para realizar
1 a conmutación de taps, ya .que su presencia detectará la conexión
o desconexión de los triacs que conectan la carga. Además este
voltaj'e -ayudará a detectar . f a 1 1 as de cortocircuito.
La detección de los cruces por cero en el voltaj'e de entrada
será la señal utilizada para empezar a medir el val taje dentro de
cada ciclo además que ayudará a medir la magnitud de la
frecuencia.
La unidad central de procesa, cuyas funciones serán: decidir el
tap en -base al voltaj'e de entrada, decidir cuando conectar un
nuevo tap en base al voltaj'e de salida, verificar la frecuencia,
verificar ruido eléctrico excesivo, verificar condiciones de
falla etc. estará constituido básicamente por un microcontrolador
que supervisará las diferentes etapas y comandará la interfase
para lograr el activado de la etapa de potencia y la
señalización-
2-2-2 Descripción del sistema.
El primer requisita que se debe cumplir, es la regulación de
voltaj'e, por lo tanto las curvas de respuesta de voltaj'e deberán
tener características tales que con el menor número de taps se
pueda cumplir con los requerimientos pedidos. En la figura No 2.2
se tienen las características de voltaje que pueden servir para
el propósito de donde se concluye que el número de taps
requeridos es cinco.
expuestas, el regulador tendrá la
de regulación de voltaj'e de la figura No
19
160
110
13D
120
CARACTERÍSTICAS DE VOLTAJE
110
fOLUJI DI I1TULH.
FIGURA No 2.2 Característicasnecesarias para la regulación
de voltaje
C A R A C T E R Í S T I C A S DE VOLTAJE Yin
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110
FIGURA 2.3 Regulación de voltaje
Con fines de construcción del regulador en el presente trabajo
se utilizará un au totransf ormador de cinco taps y la conexión de
20
éstos a la carga se los realizará con
características de respuesta.
triacs j por sus buenas
El siguiente paso es seleccionar un mícrocontrol ador que pueda
manejar la información tanto del voltaje de entrada como de
salida, luego procesar la información y dependiendo de ésta
comandar los triacs para el activado de la carga o de la
señalización de fallas.
Dado que los voltajes tanto de entrada coma de salida son
analógicos y los datos que el microcontrolador puede recoger son
digitales será necesario utilizar un conversar analógico digital
que en primera instancia se ajuste a los valores TTL uti 1 izados
en el circuito y que su interfase sea fácil de realizar.
Para medir la magnitud del voltaje de entrada, se tomarán 30
muestras en el primer cuarta de ciclo y suponiendo un factor de
forma constante, la sumatoria de éstas corresponderán a un valor
de val taje RMS que el microcentrolador lo tomará como referencia
para la selección de taps.
La resolución que el conversor necesite dependerá del numera de
datos recogidas, de su sumatoria y del valor de la histéresis que
se le vaya a dar al voltaje de entrada, para el cambio de tap.
Observando los diferentes conversares análogo/digitales que
ofrece el mercado local, -se comprobó que los canversores de la
serie desde ADC0801 a ADC0805 ofrecen exelentes características
de compatibilidad en hardware además que su resolución es
suficiente para el propósito requerido}como lo demuestra el
siguiente ejemplo.
El peor de los casos se tendrá en la histéresis cuando " el
voltaje es el más bajo, esto es en 97.94 y 99.47 valtios.
21
f igura__2 . 3 )
Para este caso se tiene:
Si 140 voltios corresponde a 255 (FFH) entonces 97.94 (V)
corresponderá a 178 (B2H) y 99.47 (V) a 181 (B5H).
Los limites con los que comparará" el microcontrol ador para
realizar un cambia de táp serán:
30178 sin 3J1-3487 , n =1 , 2 , . ,
30181 sin 3J2-3546 ,12 = 1 , 2 , ,
La diferencia de 59 unidades, en la práctica demostró que es
suficiente para la aplicación requerida.
En la figura No 2.4 se pueden observar en forma detallada los
elementos y las etapas necesarias para el diseño.
En la etapa de potencia se tiene un auto transformador can cinco
taps, cada uno con su correspondiente triac y sus protecciones,
los cuales se conectarán adecuadamente a la carga cuando el
microcon trol ador lo crea conveniente.
La unidad de control está constituida inicialmente por un
rectificador tipo puente que sirve tanto para la polarización
cuanta para obtener la señal de voltaje de entrada que pasará al
multiplexer analógico. La segunda señal que éste tomará es la del
voltaje de salida, estas dos señales acondicionadas y
mu 1 tiplexadas adecuadamente por el microcontrolador entrarán al
conversor análoga/digital.
23
La señal que se tomará como referencia para el control, es el
voltaje de en trada, tomado a través de un rectificador de onda
completa, ya que de éste voltaje depende el voltaje de salida,
además tomando esta señal como muestra se logra detectar el ruido
eléctrico en la linea en caso de existir.
Al empezar el ciclo del voltaje de entrada, que será comunicada
por el generador de interrupciones o detectar de cruce por cero,
el microcantrolador ordena al multiplexer le envié la señal del
voltaje de entrada, la cual primero pasará por el conversar
análogo digital y durante el primer cuarto de cicla serán tomados
treinta datos y . cargadas en el microcontroladar par el bus de
datas. Una vez tomadas estas muestras y procesadas adecuadamente
en el micro controlador, éste seleccionará el tap que d'ebe
conectarse a la carga para que el voltaje de salida permanezca
dentro de los limites requeridas.
Una vez que ya se escogió el tap a ser conectado, quedan dos
posibilidades. La primera, si el tap escogido corresponde al
mismo anterior, no existirá ningún cambia y el microcontralador
esperará la señal de interrupción para empezar nuevamente el
ciclo. 'Para el segundo caso, si el nuevo tap corresponde a uno
diferente que el anterior, habrá que esperar que la corriente de
carga se haga cero, momento en el cual el primer triac se apagará
y podrá entrar el nuevo tap escogida por el microcontrolador para
conectarse a la carga y luego esperar la interrupción para
empezar un nuevo ciclo. Para esta operación se hace necesario el
ingresa del voltaje de salida al microcontralador, esto es: se
esperará que la corriente se haga cero, y el triac que estuvo
conduciendo se apague. En este instante ninguno de los triacs
conducen por lo que el voltaje de salida es igual a cera, acción
que será detectada por el microcontralador el cual inmediatamente
conectará el nuevo tap. Cualquiera de • los cinco taps estarán
conectados mientras el voltaje de entrada esté dentro de los
24
limites impuestos. Si sale el voltaje de estos limites, el
microcontrolador señalizará • el evento y desconectará
indefinidamente los triacs.
Por Qltimo, en el circuito de control se tiene la señalización
de las respectivas fallas que estarán comandadas por el
microcontrolador, dependiendo de la falla que haya detectada.
2-3 DISECO DEL CIRCUITO DE CONTROL
Para empezar el diseño del circuito de control, primeramente se
debió escoger el rnicrocontrolador con el cual se podía trabajar,
ya que este es el que va a comandar prácticamente a todo el
sis tema.
Observando los diferentes microcontrol adores que ofrece el
mercado, se escogió el 8748 de la Intel, ya que. éste ofrece
exelentes características técnico-económicas . para la aplicación
en el regulador de voltaje que se va a construir.
2.3.1 El microcontrolador 8748
En la figura No 2.5 se puede observar la distribución de pines
del microcontrolador.
El microcontrolador 8748 fue introducido en 1976 y es el
miembro más representativo de la familia de controladores de 8
bi ts MCs-48; gracias al desarrollo de la tecnología HMOS, Se
tiene todo el micracontrolador en un solo circuito integrada tipo
Dip de 40 pines, cuyas características principales son.
-CPU de 8 bits
-Memoria interna: 1K de EPROM y 64 bytes de RAM
-Tiempos de ciclo de 1.36 useg. (cristal de 11 MHz)
25
=£13;-22.
Jl-sr3E
?
7
U7
Xi
X2
RESETSS
TiINT.
Pi.0Pl.iPi.2P1.3Pi.4P1.5Pi.eP.l-7
EA
PROG
DB.0
DB.EDB.3
D6.5Da. 6DB.7
P2.0pa.iP2.2P2.3P2.4PE.BP2.BP2.7
PSENALE
_£S_
12T3~-4-O2_
it_£i_
~wp« —h.35 _
39-r ~
tinFIGURP 2.5 Distribución de pinesdel microcontrolador 8749
-Oscilador y circuito de control incorporados.
-27 lineas de entrada y salida programables.
-Un temporizador/contador de 8 bits
—96 instrucciones de .1 ó .2 ciclos de las cuales el 707. es de
1 byte.
-Aritmética binaria y BCD
-8 niveles de stack.
-Dos bancos de registros
-Posibilidad de ejecución del programa paso a paso.
2.3.1.1 Sección aritmética
Esta conformada por las siguientes partes:
-Unidad aritmética y lógica ALU
—Acumulador.
-Bandera de carry
-Decedificador de instrucciones.
2.3.1.2 Memoria de programa
La memoria interna de programa es tipa EPRQM y consiste en
26
palabras de 8 bits direccionadas por el contador de programa.
existen 3 ^localidades de singular importancia.
-LOCALIDAD 00H: En esta localidad se encuentra la primera
instrucción que ejecuta el procesador cuando se real iza un reset.
-LOCALIDAD 03H : El procesador salta a esta localidad ( si la
interrupción está habilitada) cuando se activa la llamada de
interrupción externa.
-LOCALIDAD 07h: Una interrupción del Timer/Conter (si la
interrupción está habilitada) causa un salto a esta localidad.
Además tiene una memoria interna de datos de tipo RAM que está
organizada en 64 palabras de 8 bits, que pueden ser direccionadas
por los registros R0 y Rl.
2-3.1.3 Entrada/salida
El 8748 tiene 27 lineas las cuales pueden ser utilizadas para
funciones de entrada y salida, estas líneas son agrupadas en tres
puertos de B bits Pl , P2 , un Bus de datos y tres entradas
adicionales que de acuerdo a su estado lógico pueden alterar la
secuencia del programa mediante saltas condicionales.
A los puertas Pl y P2 se los denomina cuasídíreccionales debido
a su especial estructura. El bus de datos es también un registro
de 8 bits de entrada y salida o bidireccional.
2.3.1.4 contador de programa
Es un registro de 12 bits, organizado de la siguiente manera
27
1 1 I 1 1 1 1 1 1 1 1All A10 A9 AS A7 A6 A5 A4 A3 A2 Al Ata
"Cuenta: 0000H - 03FFH
Los bits más significativos san utilizadas cuando se trabaj'a
con memoria externa.
2.3.1.5 Palabra de estado (PSW)
Es un registro de S bits que guarda la información de ciertas
parámetros del programa, su contenida es el siguiente.
I 1 I I 1 I I IICY IAC F0I BSI 1 IS2 151 S0
Se almacena en
en el stack.
Puntero del stack
CY: Carry
AC: Carry auxiliar
F0: Bandera 0
BS: Selección de banco de registro.
2-3.1.6 Interrupciones
Se tiene dos tipos de interrupciones: una externa que se activa
al existir un cero lógico en el pin 6 (INT) y otra que se produce
por el Timer/Counter cuando éste sobrepasa la capacidad de
conteo. Para su ejecución es necesaria habilitar las
interrupciones respectivas por software.
28
2.3.1.7 TImer\Counter.
El microcantrolador 8748 posee un registro de 8 bits que puede
actuar como contador de eventos externos o generando tiempos de
retarda de gran precisión. En ambos casos la operación es la
misma, la diferencia está en la fuente del reloj para el canteo.
Cuando este registro supera su capacidad, setea la bandera TF y
produce un 1lamado de Interrupción ( Si está
habí1Itada).
El Temporizador utiliza 32 ciclos de máquina para Incrementar
su valor.
2.3.1.8 Reset
Es una entrada de gran importancia, ya que InicialIza el
procesador. Internamente existe una resistencia de pulí up, que
en combinación con un condensador genera un pulso de suficiente
longitud para que todo el circuito se resetee.
El reset realiza las siguientes funciones.
-Carga .el contador de programa con 00H
-Carga el puntera del Stack con 00H
-Selecciona el banco de registro cero
-Selecciona el banco de memoria cero
-Coloca el bus en alta impedancía (exepto cuando EA es 5 (v))
-Coloca Pl y P2 como entradas
-Deshabilita las Interrupciones.
-Detiene el Timer "• . .
—Barra las banderas F0 y F/l
-Deshabillta a T0 cama salida de reloj.
Para mayor Información y set de Instrucciones
anexo P)
29
Además de todas las facilidades técnicas que presta el
microcontrolador 8748, es de fácil adquisición en el mercada
local a precias relativamente convenientes.
Otra de las circunstancias que llevó a- utilizar éste elementa
es la facilidad de conseguir.los simuladores correspondientes,los
cuales se encuentran implementados en un computador personal y en
general se cuenta-con las herramientas necesarias que fácil itan
el desarrollo de proyectas en base a éste rnicracon troladar.
2.3.2 El conversar análoga digital ADC0804
El conversar análogo/digital que "se ha escogido es el ADC0804,
cuya distribución de pines se la puede observar en la .figura No
2.6
FIGURA ' 2.¿> Distribución de pinesdel conversar Análoga/DigitalADC0804
Características:
-Es compatible con el microcontroladar 8748 y sus derivadas, na
30
necesita ninguna interfase lógica y tiene un tiempo de acceso de
135 ns. -
-Tiene un voltaje de entrada análogo diferencial.
• -Los voltajes de entrada y salidas lógicas satisfacen los
niveles TTL
—Para, el voltaje de
voltios.
puede trabajar hasta con 2.5
— Tiene Incorporado un generador de reloj"
El voltaje de entrada análogo tiene un rango de 0 a 5 voltios.,
un voltaje de polarización de 5 voltios.
-El valor de refencia cero, es ajustable.
-La resolución es de 8 bits.
Esta resolución significa que el valor análogo más pequeño que
puede variar es de 5/2e (v) (19. 5 mv), para que el voltaje
digital varíe en la unidad.
-El error total es de 1 bit menos significativo .
—Tiempo de conversión de 100us
2.3.3 Distribución de los recursos del mlcrocontrolador.
Aprovechando que - el mlcrocontrolador tiene dos pórticos y un
bus de datos se realizará la distribución de la siguiente manera :
El bus de datos será el encargado de recibir los datos que se
obtengan del conversor análogo/digital, además se conectarán sus
31
respectivas líneas de lectura y escritura. Esto se realiza por la
facilidad que prestan el microcontrolador y el conversar de
lograr una ínterfase directa y la lectura se lo realizará por
medio de software.
El pórtico uno.-se lo destinará para el activado de los triacs y
el pórtico dos activará las diferentes señales de falla cuando
éstas se presenten.
IWTR
COWERSORfl/D
WR RDy -v
*
T
\
•JERADOR DE
\
\T2F
bum d« pont .datO5 LfTO
UR up 8748
RDpont.
cfcm
PULSOS ENCRUCES PORCERO
SENOLXZfiCIONDE TOLLPS
FIGURA 2.7 Distribución de los recursosmicrocontrolador
del
Cabe también dar a conocer que un pin del pórtico dos se
destinará para la linea de selección del multiplexer análogo y -la
salida INTR del conversor entrará al mlcrocontrolador
conectándose al pin T0,. para verificar la finalización de la
conversión.
Por último, desde un generador de pulsos, que detectará los
cruces por cero del voltaje de en trada se conectará una linea al
pin' INT (Interrupción) para iniciallzar un nuevo ciclo de
32
medición del voltaje.
En la figura 2.7 se puede observar la distribución de los
recursos del micrccontrolador.
2.3.4 Diseño de la "fuente de poder.
Para poder escoger la fuente de polarización, primeramente .se
debe rea.llzar un dimensionamiento aproximado de la corriente que
el circuito de control va a necesitar.
Refiriéndose a las especificaciones del anexo A, de los
diferentes elementos útilIzados, se puede dimensionar la fuente
de la siguiente manera:
Microcontrolador- 150 mfi.
Conversor A/D 30 mA
Multiplexeranálogo 10 mA
Comparador Lrl339 2mA
Amplificador LM324 10 mñ
Schmitt-Trgger MM74C14 60mA
Activado de triacs 50 mA
Señalización 20 mA
Estos valores son ref erenciales, razón por la. cual se debe
agregar un buen rango de seguridad.
En total suman 332 mA5 que con un buen margen, 500 mA serán
suficientes para "la ' capacidad de la fuente de polarización.
Observando las diferentes fuentes que ofrece el mercado, se ha
escogido el regulador Integrado ECG 960 cuyas especificaciones
son de 5 voltios y 1 A, que serán sobradamente suficientes para
comandar el circuito de control.
33
Para los- cálculos del transformador y el filtro de la fuente se
han tornado las siguientes expresiones c °J ,cuyos parámetros
pueden vlsualisarse en la figura No 2.8
Vr-iPftl
Vout CDC>
FIGURA 2.8 Elementos del filto para la fuente
y 4 yrippleV
lac = 1.8 # DC current
En donde:
0.92 = Eficiencia tipies del regulador.
Vreg = mayor que 3 voltios
Vrect - 2*0.7 (rectificador tipo puente) = 1.4 Voltios
Vripple = Voltaje pico de rizado* = 0.75 Vpico (1.5 vpp) ' -
Vnom = Voltaje nominal de la red.= 120 V
Vlow iine = Voltaje más'bajo que puede tomar la linea = 90 V
Con los valores expuestos y para una corriente de 500 mA, el
-transformador a utilizarse será de 120 a 10. 5 vol tios y de una
34
corriente RMS de 0,7 Amperios.
Dll
-pcii "Ti
Vcc
FIGURA 2.9 Fuente de poder.
El capacitor se calculará en base a la siguiente 'expresión: c^5
n - ^JtAj(./in-3O — —r—1-7- * D * _L U
En donde:
IL = Corriente continua de carga.. == 0.5 A
^ * = " pico -pico ó e rizado = -*- • V
Por lo tanto el valor del capacitor será de 2000 uF.
En la figura No 2.7 se puede observar el circuito de la
fuente trtil izada .
2.3.5 Medición del voltaje de entrada
Para obtener una señal proporcional al voltaj'e de entrada y• "*poder medirlpj se aprovecha el voltaje del rectificador, pero
para esto nos hace falta colocar el diodo DI, ya que de no ser
asi, lo que se obtendria seria el voltaje sobre el condensador
35
CU, que ya no es sinusoidal. Dado que el limite de voltaje a
introducir en el conversor es 5 voltios, hace falta la presencia
de un potenciómetro que además d-e servir como divisor de voltaje
servirá para realizar la calibración del equipo, este será el
potenciómetro Pl. (figuraNo2.9)
El dimensionamiento del potenciómetro Pl se lo realizó
experimenta Imen te, para asegurarnos que el voltaj'e que entra al
mu 1tiplexer analógico sea lo más parecido al de salida y de ésta
manera asegurarnos la medición exacta.
El valor adecuado que se logró encontrar para el potenciómetro
fue de 5K. Además con este se logra calibrar el voltaje de
salida.
2.3.6 Medición del voltaj'e de salida.
Además de la señal del voltaj'e de entrada, necesitamos también
la señal del voltaje de salida para detectar el momento en que la
corriente de carga se hace cero, para lo cual utilizamos la
disposición circuital de la figura 2.10 que actúa como un
rectificador de onda completa.
En la figura No 2.10 se puede observar el circuito con el cual se
logra obtener la señal d.e voltaj'e de salida. En vista de que éste
voltaj'e es sinusoidal, habrán voltaj'es positivos y negativos por
lo que se han obtenida circuitos equivalentes en sus respectivos
casos.
En la figura 2.11 se observan los circuitos equivalentes
mencionados y en la figura 2.12 finalmente se tiene un
equivalente Thevenin de cada circuito.
El valor ¡ v"+! y ¡ V— ¡ se lo tomó como el pico máxima del voltaj'e
36
R3S
R3i
V.C+/-O
Vo rastreo
FIGURA 2.10 circuito utilizadopara medir el voltaje de salida
de salida, esto es: 178 voltios o lo que es lo mismo
120*1,4142*1.05 voltios.
El objetiva es lograr que el volta'je de salida del amplificador
operacíonal sea menor que 5 voltios, pero su valor debe ser
fácilmente detectable, esto es: puede ser mayor que 1.5 voltios.
Los valores de las
propuesto son las siguientes.
para lograr el objetivo""
R32 = 2.7 K
R31 = 100 K
R33 = 1K
R35 = B.2K
R36 = 1.2K
Los valores obtenidos para V+ y V— son los siguientes
Veq+ = 3.06 V
Req+ = 2.52 K
Vo+ = 3.06 V
Veq- = 4.47 V
Req- = 1.56 K
Vo- = 2.1 V
R32
37
R3J.
VC-tO
R32R36
R33
R35)
14?o
A3 LH324
R3i;
FIGURA 2.11 Equivalente del circuito para V+ y V-
R36
D
14r*»rr
FIGURA 2.12 Equivalente thevenin del circuito dela fig 2.10
38
2-3.7 Generación de la señal de interrupción
FIGURA 2. 13 Generador de pulsos de interrupción
En vista que se necesita la interrupción al empezar cada cicla
del voltaje de la red, se aprovecha la señal del vol taje de
entrada del transformador de polarización , para en esta colocar
un detector de cruce por cero de la manera como se indica en la
figura Wo 2.13 (a), para lo que se ha utilizado el comparador
LM339. {anexo A)
El tiempo mínimo que debe durar el pulso de la interrupción es
de tres ciclos de máquina.
Tomando en cuenta que el cristal utilizado es de B MHz , el
tiempo mínimo que necesita la -interrupción es de 5, 62 us . En la
figura No 2. 13 (b) se tiene un circuito equivalente para calcular
el tiempo del pulso.
En la figura No 2.13 (a) se tiene que:
39
VLDC= 15 V Val taje continuo de entrada a
polarización (aproximadamente 15 V)
la fuente de
Si: R24 = 10k
R25 - 12K
Req = R24//R25
VT+ = 3,6 V
t > 5.62 us
Voltaje de inversión del Schmltt-trigge¡
exp(-t/RC)
El inversor Schmltt-trigger generará un pulso de uno 1 ógico a
cero lógica sólo cuando el vol taje sobre Req sea mayor a VT**-, por
lo tanto se tiene:
t > ln(VLDC/VT+) * Req * C
Realizando las respectivas operaciones se 11ega a que:
C = C21 > 1.4 * 10- F
El condensador colocado en el diseño se de 0.02 uF.
2.3.8 Interfase para el activada de los triacs y la señalización.
Como se puede observar en la figura No 2.14, el pórtico uno
comanda el activado de los triacs. Se ha diseñado de tal rr.anera
que cualquiera de los triacs se activen cuando el pórtico uno
coloca un cero lógica en su salida, para evitar que al ser
reseteado el microcontrolador se activen todos los triacs a la
vez y se produzca un cortocircuito.
Por la razón expuesta anteriormente, se ha colocado como
Interfase para el activado, primero Inversores Schmltt- Trigger
(MM74C14), que son compatibles con los voltajes TTL del
míe rocont rol ador y luego drlvers (ULN2003) ,'que son capaces de
manejar más de 50 mA que necesita la compuerta del triac para su
40
INVERSORES DRIVERSm74Ci4 ULNaees
B EVcc
FISURA 2.14 Interfase para el activado de los triacs yseñalización
activado. (Anexo A)
Vcc = Rt*Ig + Vg
Vcc = 5 (v)
Rt = Resistencia de gate
Ig . = 50 mA (Corriente de gate)
Vg = 0,6 (v) (Voltage entre Al y gate cuando el triac conduce)
Rt = 88 Ohmios.
Por lo tanto se colocará una resistencia Rt igual a 91 Gnmios.
Para disminuir la sensibilidad en el disparo de los triacs, se
ha colocado las resistencias Rs, de ésta manera se evita que por
ruido eléctrico los triacs se disparen equivocadamente.
Rs » Rt por lo tanto Rs = 1K
El circuito de señalización está compuesto por 4 leds de color
verde que indican las diferentes fallas mientras que un quinto
led de color rojo señaliza el encendido del regulador. Además,
como se puede obsevar en la figura No 2.14, los leds de
señalización son activados por el pórtico dos y como interfase
utilizan transistores PNP (ECG 126A).
2.4 DISECO DEL CIRCUITO DE ADQUISICIÓN DE DATOS
En la figura No 2.15 se puede observar la forma como están
conectados el microcontrolador con el conversor análogo digital,
y la forma de recoger un dato es la siguiente: Una vez que la
6
: 7
_i9
—3-9
'. —
!>CLK£§
ni?ftSND INTK
ADoaeCM?
1PA514
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21
£?23243B36
-&
^ 10
-*
PROG XI
UD . /* -Lri 1
re . W r 1 . WPP 1 P1 1
P2.3 Fi.3
P2.6 P1.6Kc. i r r 1 . r
ÍS^
PS£N
-2-
3
1 4? 5
¿25i 6
27
s23u^_3132g?^4
7
FIGURA 2.15 Adquisición de datos del conversor A/Dal microcontrolador.
señal cíe- interrupción entra al microcon tro lado r, éste envía una
señal por un pin del pórtico dos para que se seleccione el
voltaje de entrada para la medición. Luego por medio de software
se envia una señal para que empiece la conversión (MOVX @R,A),
esto es: la salida WR experimenterá un pulso de uno lógico a cero
lógico., como indica la figura No 2.16, una vez que se termina la
conversión se hace presente un pulso de INTR que es detectado por
42
FISURA 2-16 Diagrama de tiemposde la recolección de datos
el mIcroeontrolador por medio del pin T0, seguidamente en el
programa se ejecuta la Instrucción MOVX^A,@R la cual provoca un
pulso a RD y el dato se recoge. Esto quiere decir que la
conversión empieza con WR {r/!Ov'X_@R , A ) , termina con la señal de
INTR y luego se recoge con el pulso de RD (MOVX^A3@R).
2.5 DISECO DEL CIRCUITO DE POTENCIA
El circuito de potencia estará conformado por el
autotransformador, los triacs que conectan a la carga y por las
respectivas protecciones.
Como los req'uerimientos lo exigen, el autotransformador será de
1.5 KVA y la corriente que circulará será la siguiente:
S= 1500 VA /
V« 120 V
por lo tanto:
S = V * I
I = 12.5 A
Dado que en el mercado local no se encuentran Interruptores
termomagnéticos de éste valor, se deberá colocar una de 15
amperios para poder utilizar toda la potencia del regulador.
43
lea
170
Í60
1GD
140
430
130
ÜD
100 <
90 .
CULLCTiaiSTICiS 1Z TOlTIJt Tl« T» Tont
100 110 HO
TDLTjUl JI IfTEUA (T)
FIGURA 2.17 Carac-autotransformador
de voltaje del
12t
12B
121
123
123
121
120
119
11B
117
116
míiíJÍ3
11J
Jtl
Í1D •
IOS
10B
107 •106 >
SCSPDI9TJL >t
/
FIGURA i.. IBregul ador .
Respuesta de val taje teórica del
Los "triacs escogidos para el efecto son los TIC246D (anexo_A)
que soportan una corriente RMS de 16 Amperios y un voltaje pico
44
repetitivo de 400 V.
En vista de las exigencias expuestas, el autotransfarmador
útil izado tiene las características de voltaje de la Figura No
2.17.
Con las características de voltaje de este autotransformador se
puede cumplir de una forma bastante aproximada las condiciones
requeridas como indica la figura No 2.18
Además en las figuras 2.19 y 2.20 se pueden observar los
circuitos tanto de control como de potencia, del regulador de
voltaje en su integridad.
2.6 PROTECCIONES POR HARDWARE
Como ya se expuso anteriormente, el equipo estará protegido
para sobrecorrientes con un interruptor termomagnético el cual
servirá también para efectuar el encendido y apagado del equipo,
además de los circuitos que se detallan a continuación.
2.6.1 Filtro de entrada.
Como ya se habló en el Ítem 2.1 de este capítulo, la presencia
de un filtro de entrada es de gran importancia para la protección
contra los transitorios de voltaje que son muy
frecuentes.
Los elementos más afectados son los semiconductores, ya que la
presencia de transitorios puede causar su mal funcionamiento.
La frecuencia de resonancia de estos
desde 5KHz a 500KHz, pero una
pueden variar
de resonancia de 50 KHz
es un valor muy real y típico en sistemas de alimentación
residencial e industrial. C;LC33.
El filtro de entrada implementado en este diseño es el de la
figura 2.21.
Para el cálculo de los elementos del filtro se tienen las
siguientes expresiones. C:L:L)
Wn = I/(LC )*••"= (2.6.1)
Wn = 2 * ir * fn (2.6.2)
T ] = R / ( 2 * W n * L ) (2.6.3)
Ó VO sin ( Wnt VI -Ti2 + 2 $ ) exp C -TJF>2£ ) ]
(2 .6 .5 )
( 2 . 6 . 6 }
1
-V[ Fu exp ( [ --3 arcsiri í]] [ -ó í -T]
— exp [ C Ji-aresin T ] ) ( - )]*100
Siendo :
Wn = frecuencia angular de resonancia,
fn = Frecuencia de resonancia.
T] = Factor, de amortiguamiento.
V/p7. = Porcentaj-e de sobreimpulso del voltaje aplicado.
Si: C ="0.1 tif y fn - 50 KHz
Aplicando la ecuación 2.6.1 y tomando en cuenta que la
frecuencia de resonancia debe ser menor o igual a 50 KHz se tiene
que el valor mínimo de L deberá ser de 0.1 mH.
48
La inductancia L se la construyó y su valor fue de 0,3 mH.
La frecuencia de resonancia con los valores finales de los
elementos son las siguientes.
Wn - 182574 rad/seg.
fn =29 KHz
De la ecuación 2.6.5.
T] = 0,265 para que el valor de (dVo/dt )max sea el menor
posible. Por lo tanto R = 27 ohmios.
Además en la entrada se colocó un varistor {ZNR 14K361 3N) cuyo
voltaje de recorte es de 230 voltios, el cual no afectará al
valor máximo de voltaje que es 140*1.4142 (198 v1) y solo
recortará ciertos transitorios de voltaje que sobrepasen los
230 V (Anexo ñ).
FIGURA 2.21 Filtro de entrada.
49
2.6.2 Protección de los triac contra dV/dt.
Cuando el- equipo opera .con carga inductiva, los triacs
experimentan un cambio brusco de voltaje en el cambio de tap,
razón por la cual se colocan redes R-C (Snubbers), para limitar
este efecto y de esta manera evitar que los triacs se disparen
desordenadamente.
El circuito equivalente que se tendrá en este caso es el de la
figura No 2.22 y tomando el valor de la inductancia de entrada
(0.3 mH) para los cálculos se tendrán los siguientes resultados.
Vi
FIGURA 2.22 Circuito equivalentepara calcula el dV/dt
Si, C =0.1 u F , R = 47 omhios y aplicando las expresiones
2.6.5 y 2.6.6 se tendrá:
(dvYdt)max = 0,9 * V / (LC)3-'32
(dv/dt)max =. 0.194*V (v/us)
y Vp7. = 307.
Tomando en cuenta que el valor de V será siempre menor que
140*1.4142 C V) , estos valores estarán dentro de los limites de
seguridad que muestra las características del triac (Anexo A).
Los valores comerciales más aproximados que se encontraron
fueron de:
C = 0.1 uf y R = 47 ohmios.
2.6.3 Circuito auxiliar de protección -
Experimentalmente 5e comprobó que si el voltaje de polarización
es menor a 4.5 voltios, los pórticos del microcontrolador se
colocan en cero lógico lo que puede producir un cortocircuito a
los triacs, razón por la cual se colocó un relé como indica la
figura No 2,23 para que en caso que el voltaje baje a estos
valores peligrosos, desconecte todo el circuito de control
evitando cualquier disparo inadecuado de los triacs.
FIGURA 2.23 Circuito auxiliar de protección
III
3.1 Introducción.
En este capítulo se tratará 'el mecanismo con que opera el
mícrocontrolador para la medición del voltaje eficaz, la forma en
que recoge los datos, como operan las protecciones de
sobrevoltaje, bajo voltaje, distorsión en la linea , corrimientos
de frecuencia, protección para cortocircuito y básicamente como
se decide el tap que debe conectar la carga.
Se verán los algoritmos y criterios que se toman para decidir
1 a existencia de cualquiera de estas fallas. Además un breve
análisis sobre el número de datos que se recogen, intervalos de
recolección, como incide este valor en la medición del voltaje y
para que se recogen datos del voltaje de entrada y de salida.
3.2 DIAGRAMAS DE FLUJO GENERALES
• Como se puede observar en el diagrama de flujo de la figura
3.1, el programa empieza esperando la interrupción, que se dará
al principia de cada ciclo de la red, para luego inicializar el
timer que está destinado a la medición de la frecuencia.
Una vez que la interrupción se hace presente, el
microcontrolador empieza a recoger un cierto número de datos
desde el conversor análogo/digital y los almacena en su memoria
RAM, para luego con estos valores realizar la medición del
voltaje de entrada y la decisión del tap correspondiente, o su
respectiva salida de servicio por sobrevoltaje o por bajo
voltaje. Además, obtenidos los datos del voltaje de entrada se
realizará la comprobación de distorsión en la linea.
INICIA ELCICLO COH Lfi^INTERRUPCIÓN
INICIALI2A ELI l f lER P A R A f iEDIR
Lfi FRECUENCIA
h E D I C I O N D E LÜ O L I A J E DE
E K T K A D A
VERIFICA DISTORSIÓNEN LA LINEA V ENCASO DE EXISTIRSACA AL EQUIPODE SERVICIO
VERIFICA QUE ELVOLTAJE DE ENTRADAESTE DENTRO DE LOS
LlhITES ESTABLECIDOS,CASO CONTRARÍO SACA
fiL EQUIPO DESERVICIO
DECIDE EL TfiPOUE DEBE
CONECTARSE
«IDE LA FRECUENCIAV SI SU UftLOR ESTA
FUERA DEL RfiNGOESTABLECIDO
SACA ftL EQUIPO DESERVICIO
VERIFICA LAEXISTENCIA DECORTOCIRCUITOV ESPERA LA
INTERRUPCIÓN PARAREINICIAR EL
CICLO
FIGURA 3.1 'DIAGRAflA DE FLUJOG E N E R A L Da F U N C I O N A K I E N I O DEL P R O G R A M A
53
La medición de la frecuencia se lo realizaré con la ayuda del
timer incorporado en el mlcrocontrolador, el cual se encargará, de
medir el tiempo de cada ciclo y luego comparar con un valor
establecido, para poder decidir si el equipo sigue funcionando o
sale de servicio por corrimiento de frecuencia.
Por último, aprovechando que el microcontrolador tiene acceso
a la información tanto del voltaje de entrada cuanto del voltaje
de salida, se toman datos de este último y se comprueba la
existencia de un cortocircuito o sobrecarga para desconectar al
equipo y evitar daños mayares. Una explicación más ampliada de
cada, una de estas acciones se lo realizaré en los numerales
posteriores.
Luego de este proceso se esperaré la señal de interrupción y
se empezaré nuevamente el ciclo.
3.3 RECOLECCIÓN DE DATOS.
3.3.1 Medición del voltaj'e de entrada.
Para calcular el valor del voltaj'e eficaz de entrada se
considera las siguientes relaciones que se presentan en la onda
sinusoida1.
Vef = Voltaj'e eficaz de la onda sinusoidal.
Vef 1 = Voltaj'e eficaz de un rectificador de onda completa.
Vmedio^ voltaje medio de un rectificador de onda completa.
. Vef=Vef l=CTt/24"2)Vmedia.
Vef=kl Vmedio
Además, se tiene:
Vmeüion
54
Lo cual se puede observar en la figura No 3.2
V»
N
0
e
T !
1
1 1
i
i i
1 ZMJTJÍO CC DRTOS
DCLfl
1 '
1
t
•
*•
•
rr-i nRECOdOOS E>J i/X Ceu FEHICOOFICCIÓN 6E>«
FIGURA 3.2
Finalmente se tiene que:
VBf =
Por lo tanto si se obtiene la suma de los valores del voltaje
de entrada en cada uno de los puntos, de cero a n , se obtendrá
también un valor proporcional al voltaje eficaz.
El número de datas a recogerse es muy importante para la
precisión en la medición del vol taje , ya que mientras mayor sea
el número de datos recogidos más exacta será la medición.
El principal limitante para aumentar este número de datos, es
la frecuencia con que opera el conversor ADC0804, ya que tomando
un valor limite superior de frecuencia de IMHz (Anexo A), se
logró recoger 30 datos a intervalos iguales en los 4.16 ms
correspondientes a la cuarta parte del período, los cuales
servirán para realizar la medición del voltaje eficaz.
Tomando en cuenta que el voltaje analógico máximo que puede
ser considerado en la entrada del conversor es de 5 voltios y que
a su vez corresponde a un valor digital de 0FFH ( 255decimal ) ,
N O
HABILITO TirtER/COUNTER PARA
CONTROL DELA FRECUENCIA
COLOCO ELNUMERO DE DATOS
ft RECOGERSE
ENVIÓ SEHALPfiRA COhENZAK LA
CONVERSIÓN
SI
RECOJO EL DfiTO
ALÍ1ACENO EL DfiTO
EN rtEhQRlA
SI/ FINALIZOi K-ÍT1ECOLECCION DE
D A T O S ?
FIGURA 3.3 RECOLECCIÓN DE DfiTOS EH ttEflORIA RAfl
56
resulta que los treinta datos anteriormente discutidos son
suficientes para mantener una precisión satisfactoria. Esto es :
se realizará la sumatoría de los treinta datos recogidos y su
resultado se'lo hará corresponder a un valor de voltaje eficaz.
El diagrama de flujo correspondiente al Inicio del programa y
a la recolección de los datos en la memoria RAM se lo puede
observar en la figura No 3.3.
3.3.2 Detección de ruido eléctrico en la linea,
Para considerar ruido o Interferencia de voltaje en la
entrada, primeramente refiérase a la figura No 3.4, que
corresponde a los datos que el micracontrolador tomaria, si no
existiese ninguna interferencia. En ésta se observa que la
función es creciente en este Intervalo, por lo tanto se tiene
que :
Si, dato i - dato ( 1-1 ) = A d n = 30
A d deberá ser mayor que cero y menor que un cierto valor k,
que puede ser variado, dependiendo del grado de ruido que se
quiera que detecte el equipo.
Una forma de onda con Interferencia se puede observar en la
figura No 3.5, aqui se puede ver que existe dos Ad menor que cero
y otros muy grandes, los cuales serán considerados como
d;
Para que el equipo salga de operación por interferencia en la
1inea, deberá detectar un cierto número establecido de
distorsiones en un ciclo y que esto se repita un cierto número
determinado de ciclos seguidos, si esto no sucede, el programa
borraré el contador de perturbaciones y el equipo seguirá
funcionando normalmente.
57
VOLTAJE DE ENTKADA SIK DISTORSIÓN
IIBZBO Jt JilTOE
FIGURA - 3.4distorsión.
Forma de onda del voltaje sin
VOLTAJE DE EKTRDA COK D I S T O R S I Ó N
d
o
u
9
u
u i -
° O.E.-
t
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V SfXX
e ii itJIBtCO >Z DITOS
\»X
^e-1Ar 1i
ID 11
R
/\
18
FIGURA 3.5 Forma de onda del voltaje condistorsión.
Para disminuir el tiempo que toma las subrutina en realizar
operaciones como resta de 16 bits, los datos que se van a restar
para verificar la interferencia, se los ha dividido para dos, ya
que de ésta manera se podrá realizar la resta de dos números de
ocho bits con signo que toma un tiempo mucho menor en realizarse,
58
por lo tanto el valor máximo de Ad también se dividirá para. dos.
Con el fin de relacionar la parte teórica expuesta en este
Ítem con la parte del software del anexo B3 se expondrán las
diferentes etiquetas utilizadas en la búsqueda de la
interferencia en la línea.
NTOTDAT-- (1EH) Número total de datos a recogerse.
STARSTOR.- (20H) Localidad de memoria RAM en donde se almacena
el primer dato recogido.
HABVIN.- (0EH) Valor en el cual debe estar el pórtico dos para
que habilite el voltaje de salida en el muítiplexer.
NQ_DVDT.— (1BH) Localidad en que se almacena el número de
veces en que existe interferencia en un ciclo.
MAXDVDT.- (05H) Número máximo de distorsiones que puede haber
dentro de un ciclo.
TOLER_2.- (0BH) Este valor multiplicado por dos corresponderá
a la tolerancia dentro de la cual debe estar Ad para que no sea
marcado como interferencia.
En la figura No 3.6, se puede observar el diagrama de flujo,
de como se determina la interferencia en la línea y la suma de
los datos.
3.4 ACTIVADO DE LOS TRIACS-
El activado de los triacs se lo realiza en base a la sumatoria
de los treinta datos recogidos, este valor podrá ubicarse en uno
de los intervalos que se muestra en la figura No_3.7 y el
microcontrolador será el encargado de decidir que tap conecta a
la carga .
COMPARO DATOS
K v N-
DATOÍS MENOR QUE
DATO N-í?
SECUMPLE ESTA
NO / CONDICIÓNNUMERO DETERMINADO
PE CICLOSSEGUIDOS?
INCREMENTO CONTADOR DE RUIDOEN LA LINEA
LAIFEREHCIñ
£S «fiVOR QUEEL LIMITE
SALE DE SERUICIOPOR RUIDOEN LA LINEA
INTERFERENCIAS
SECOMPARARONTODOS LOSDATOS?
INCREMENTO CONTADOR DE NUMERO
DE DATOS
REALI20 SUMATORIftDE DATOS
FIGURfi 3.6 DIAGRAMA DE FLUJO PARACALCULAR LA DISTORSIÓN EN LA LINEA
S U M A T O K I f i DE DfiTOS CON
SUS RESFECTIUOS LIMITES
VALOR H A X i n O DE LA Süílft DE DATOS
LIÍ16
L I M 5 U
L I H 5 D
I N T E R V A L O f t TAPi
Ll fHU
LIH3U
L I H 3 D
I N T E R V A L O B T TAP1 V TAP2
I N T E R V A L O C T A P 2
I N T E R V A L O D T TfiP2 y T A P 3T Tfif
I N T E R V A L O E TAP3
L I H 2 U
LI t t2D
L l h í
I N T E R V A L O F T Tf tP3 y T ñ P 4
I N T E R V A L O G
I N T E R V A L O H T TAP4 V TAP5
INTERVALO I IftPS
UALOR tílNiriO DE LA SUHA DE D A T O S
F I G U R A 3 . 7 I N T E R V A L O S D E A C T I V A D O D E L O S T R I f t C S
61La forma en que se realiza esta conexión es la siguiente: Si
la sumatoria de los datos supera el límite LIM6, el
microcontrolador pondrá en uno lógico el pórtico uno y
desactivaré los triacs, sacando al equipo de operación y
señalizando el evento.
Otra alternativa se tiene cuando la sumatoria de datos, está
entre los límites LIMÓ y LIM1, en este caso la forma en que se
conectan los triacs es la siguiente: el valor de la sumatoria
obtenido se irá comparando con cada uno de los límites, en forma
descendente y secuencial, empezando por LIM&, como en este caso
el valor de LIM6 es mayor que la sumatoria, pasará a compararse
con el siguiente límite, hasta encontrar el primer límite que sea
menor que la sumatoria, cuando esto sucede el microcontrolador
tiene la información necesaria para conectar a la carga el tap
que corresponde.
Si el intervalo escogido corresponde a un solo tap, su triac
correspondiente conectará a la carga, pero en el caso de que el
intervalo corresponda a dos taps, como en el caso del intervalo B
de la figura 3.7, para conectar uno de los dos taps, primeramente
deberá informarse cual fue el tap que estuvo conectado
anteriormente y conectar el mas cercano a éste.
La secuencia en que los triacs se conectan una vez que se
obtuvo la sumatoria, se puede observar en los diagramas de flujo
de las figuras 3.8, 3.9, 3.10, 3.11, y 3.12.
Además si la sumatoria es menor que el límite LIM1, el sistema
quedará fuera de servicio señalizando su respectiva falla, de bajo
vol taj'e.
3.4-.1 Generación de la histéresis para la conexión de los
Con el fin de que un pequeño cambio en el voltaj'e de entrada,
no varíe el voltaj'e de salida en forma muy repetitiva, se ha
DE UñTOSES ÍÍAVORQUE LIÍ16?
SALE DE S E R V I C I OPOR SOBREUOLTñJE
DEATQS ESIfi
EH INTERVALOft ?
C O L O C O If tPi
EN «EÍ10RIAESTUVO EH TAFi?
COLOCO BAHDERñPARA NO CAMBIAR
TAP
COLOCO TAP2
EH «EÍ10RIAESTUUO EH TAPi? E S T U V O EH TAP2?EH INTERVALO
COLOCO BANDERAPARA NO CAfIBIAR
TAP
FIGURA 3.8 C O L O C A C I Ó N DE TAPS
SALIDA 2
COLOCO TAP2
EN hEKORIA
COLOCO BANDERAPARA HO CAhBIAR
TñP
COLOCO BANDERAPARA HO CAHBIAR
DE TftP
S ¡ |'• y
COLOCO TAP2
EH flEflQRIA
COLOCO
EH ílEflO
SALIDA 23
SUíifi DEATOS' ESTfi \SI
EH IHKBWftLO
SUfifi DEA T O S ESTA
EH IHIESUALOE 1
COLOCO TAP3
EH «EhORIA
FIGURA 3.9 COLOCACIÓN DE TAPS
N O I
C O L O C O B A N D E R AP A R A HO C A f I B I A R
DE T A F
s' v
COLOCO TAP3
EH «EHORIft
C O L O C O
EH hEflG
0SALIDA 34
SUttfi DEA T O S ESTñ
EH INTS.UAÍOG ?
COLOCO TAP3
EH HEdORIA
C O L O C O B A H D E R AP f i R A H O C A f í B l f t R
T A P
Uflfi DEA T O S ESTfi \SI
EH INTERVALOD ?
COLOCO BAHDERAPftRA NO CAMBIAR
DE TAP
F I G U R A 3.10 C O L O C A C I Ó N D E Tf tPS
SUHft DEATQS ESTñ
EN I N I E R U f i L OI ? S$l
COLOCO TAP5
EH riEHQRIAE S T U V O EN TfiP5?
C O L O C O B f t H D E R AP A R A HO C ñ H B I f i R
TAP
SALE DE SERl i ICIO
POR BAJO U O L T A J E
F I G U R A 3.11 C O L O C A C I Ó N DE TAPS
RETIRfi SEÑAL
DE GfiTE A TRIfiCSACTUALIZO
REGISTROS
TRIfiCANTERIORAPAGADO
ACTIDA TRIñCESCOGIDO V ACTUfiLIZA REGISTROS
LAFRECUENCIA
ESTA DENTRO DELIIÍIIES?
LLEGOAL LIMITE
E DISTORSIONESSEGUIDAS?
VOLTAJEDE SALIDAES IGUALA CERO? SALE DE SERVICIO
POR DISTORSIÓN DEFRECUENCIA
LLEGO NSIINTERRUPCIÓN?
DETECTA CORTO-CIRCUITO V SALEDE SERVICIOHO
FIGURA 3.12 PERMUTACIÓN DE TRIAOS V «EDICIÓN DE FRECUEHCIA
67
generado una histéresis, la cual se explica en el siguiente
ejemplo: Si el tap3 esté conectado, para que un aumento del
voltaje de entrada pueda activar el tap2, la suma.toría de los
datos debe superar el limite LIM4U y para regresar al tap3, este
valor debe ser menor que el limite LIM4D, de tal manera que para
que exista una variación de tap, debe haber un rango de variación
mínima de voltaj'e en la entrada.
3. 5 PROTECCIONES POR SOFTWARE.
Como ya se explicó anteriormante, se puede generar la mayoría
de protecciones por medio de software, como son: desactivado del
sistema por sobreval taje, por bajo val taje 5 por excesivo ruido en
la línea, por corrimiento excesivo de la frecuencia y por
detección de cortocircuito en la salida de voltaje del regulador.
3.5.1 Protección para sobrevoltaje y baja voltaje.
En la mayoría de equipos vienen especificadas un rango de
voltaje para su funcionamiento, fuera del cual pueden sufrir
averías y hasta daños irreparables, razón por la cua] es
preferible sacar al equipo de servicio, antes que trabajar con
condiciones fuera de las especificados.
Este regulador está diseñado de tal manera, que el voltaje de
salida se mantenga dentro de 120 ( v*) -f/- 57., valor especificado
para la mayoría de equipos utilizados en nuestro medio y en caso
de que salga de estos límiteSj el equipa saldrá de operación.
3.5.2 Protección contra en la línea.
Pueden darse casos- en que un equipo de uso delica.do esté
funcionando junto a elementos que generen ruido en las líneas
eléctricas, lo que puede provocar que este equipo no funcione de
manera correcta. Un ejemplo muy común es el caso de computadores
utilizados en fábricas o sectores industriales, la. maquinaria
68
utilizada en ésta puede causar daños
provocando serios danos económicos.
en la información,
El regulador diseñado, no corrige esta interferencia,
la detecta y en caso de ser considerada dañina para el
protegido, desconecta los triacs y lo deja fuera de
pero si
equipo
El nivel de ruido eléctrico o perturbaciones que el regulador
puede tolerar dependerá exclusivamente de constantes del
programa, por lo tanto con un simple variar de limites, se podrá
variar la sensibilidad al ruido en el regulador, dependiendo del
tipo de equipos que se van a utilizar.
3. 5.3 Protección contra corrimiento excesivos de frecuencia.
De Igual manera que para la falla de interferencia en la
línea, este regulador no corrige la frecuencia, pero sí la mide y
en caso que su valor se aleja en un 57. de los ¿>0 Hz , durante 4
ciclos seguidos, el regulador desconectará la carga.
Para la generación de esta protección, se utilizó el timer que
viene incorporado en el microcontrol ador. Además se consideró,
cuatro ciclos seguidos de distorsión de frecuencia, para sacar al
equipo de servicio, porque se considero este valor ya no como
producto de algún transitorio sino de una falla propia de
corrimiento de frecuencia.
3.5.4 Proteción contra
Lo que se realiza en este caso, es detectar la señal de
voltaje de salida después de la respectiva comprobación de
frecuencia, con la seguridad de que en este lapso de tiempo el
voltaje de salida no debe ser cero, hasta que llegue la
interrupción, en caso contrarío se tratará de un cortocircuito y
proseguirá seguidamente a desactivar todos los
69
Esta protección será también de gran utilidad, cuando una de
los triacs se averien, ya que al ser seleccionado éste para
conectarse a la carga, el voltaje de salida será cero y por ende
detectado por el mlcrocontrolador , el cual lo desconectará
Indefinidamente, evitando asi que exista algún intervalo en el
cual la carga se desconecte a pesar de estar dentro de los
limites de control.
Antes de exponer los resultados experimentales que se
obtuvieron en las diferentes pruebas, es importante describir
como se encuentra compuesto físicamente el equipo para poder
identificar las diferentes partes que lo constituyen.
El equipo está montado en una caja modular de fácil armada,
cuyas dimensiones son:
Ancho '20 cm.
Altura 17 cm.
profundidad 40 cm.
En su interior se encuentran distribuidos los diferentes
campanentes; como son:
Un autotransfarmador, utilizado en la sección de potencia , del\l se han utilizado 5 taps, los cuales se conectar, a la carga
en el momento apropiado. Además, el autotransformador es el que
mayor volumen ocupa y prácticamente de éste dependerá el tamaño
del regulador.
Para la polarización del circuito de control se ha utilizado un
transformador de 110 a 12 voltios, el cual se encuentra bajo la
tarjeta de potencia.
Además se tienen tres tarjetas impresas: una de control
dispuesta en forma horizontal , que se la puede identificar por
la presencia del microcontrolador que es el circuito integrado de
mayor tamaño. La tarjeta de potencia en donde se encuentran
alojados los triacs, también se encuentra en posición horizontal,
y está alojada sobre un perfil de aluminio que a su vez sirve
como disipador de calor. Por último se tiene la tarjeta de
71señalización, en la cual se han colocado los led que señalizan
las diferentes fallas y está situado en forma vertical sobre la
tapa frontal.
La-s tres tarjetas estén interconectadas por cintas conductoras
con terminales desmontables como se puede observar en la
fotografía No 4,1. Todos los circuitos integrados se los han
dispuesto en zócalos, para, que además de ser el equipo modular,
sea de fácil armado.
En la parte posterior del equipo se tiene únicamente un
tomacorriente que corresponde a la salida de voltaje del
regulador. En la parte frontal se puede observar los diferentes
leds de señalización y ei breaker que sirve para el encendido y
protección de sobrecorriente tal como se puede observar en la
fotografía 4.2.
4.1 Operación con carga resistiva.
En vista de que los triacs realizan el papel de interruptores
para conectar los diferentes taps a la carga, las formas de onda
del voltaje de salida serán prácticamente las mismas que las de
la salida del .autotransf ormador, por lo tanto se mencionaré el
funcionamiento sólo en la conmutación de los taps. Como ya se
esperaba, el voltaje de salida en el cambio de tap permanecerá en
cero un determinado tiempo, luego que la onda de voltaje pase por
cero, ya que en este instante la corriente también es cero y los
triacs permanecerán apagados. El tiempo que se demora en
conectarse nuevamente a la carga., es el tiempo que toma el,
microcontrolador en detectar que el triac que conducía
anteriormente se apagó y que está listo para conectarse el nuevo
tap escogido.
Como- se puede observar en la figura No 4.3, correspondiente a
la forma de onda de voltaje de salida en el cambio de tap para
carga resistiva, el tiempo que tarda el regulador en realizar el
FIGURA 4,1
FIGURA 4.2
FIGURA 4.3 Voltaje de salida en el cambia detap con carga resistiva.Escala vertical: 50 voltios/div.Escala horizontal: 5 ms/div
FIGURA 4.4 Voltaje' de salida en el cambio detap con carga inductiva.Escala vertical: 50 voltios/div.Escala horizontal: 5 ms/div
73
cambio de taps es de 0,6 ms que corresponde al tiempo máximo de
desconexión de la carga y tomando en cuenta que esta acción se la
realiza cuando el valor de voltaje es cero, cualquier efecto
negativo que pueda causar en los aparatos protegidos es
Insignificante.
4 -2 Operación con carga inductiva
En este caso, la diferencia que existe con la operación
anterior, es que el cambio de tap ya no se realiza en el cruce
por cero del voltaje, sino en el cruce por cero de la corriente
de carga, razón por la cual, el cambio de tap dependerá del
factor de potencia que tenga la carga.
En la figura No 4.4 se puede observar la forma de onda de
voí taje para carga Inductiva con un factor de potencia de 0,8 y
el tiempo de desconexión de la carga es de 1.4 ms.
4.3 Pruebas de regulación de voltaje.
R E S P U E S T A
ize ~
~
¿
•
•a
3
£
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//
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DE V O L T A J E EK V A C I O
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11D 140
a» «»tr«ut (Ti
FIGURA 4.5 Respuesta del val taje de salida ante lavariación del voltaje de entrada, (en vacío)
74
Una de las características Importantes de los transformadores,
es su alto rendimiento y por ende su buena regulación de voltaje
y con mayor razón en los autotransf ormadores , que para una misma
potencia, la cantidad de hierro y cobre son menores que en los
transformadores, estas características mejoran más todavía su
regulación. Por lo tanto, las variaciones de voltaje de vacío a
plena carga son relativamente pequeñas como se puede observar en
las figuras 4.5 y 4.6, que corresponden al valor del voltaj'e de
salida ante la variación del voltaj'e de entrada tanto con carga
como en vacío. SI se toma la variación porcentual máxima. del
voltaje de salida que en este caso corresponde a 100 V del
vol taje de entrada se tendrá :
°/ A V- en vacíoVo
plena carga
plena carga
SI: Vin = 100 V
Vo vacio = 119 V
Vo plena carga = 118 V
Por lo tanto se tiene una máxima
0,85_7.
variación de voltaje del
BESPÜETA DE V O L T A J E A PLENA C A R G A
~
-
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1/
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Tnlt*,]* íe ••
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1
1
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/
//
//'
no notr»a» f r j
FIGURA 4.6 Respuesta del voltaje de salida avariaciones del voltaje de entrada (a plena carga)
75
4-4 Comportamiento dinámico.
En este ítem se expondrán los resultados de las diferentes
pruebas realizadas en el regulador, que son las siguientes:
I nielalmente en las figuras 4.3 y 4.4 se expusieron los
resultados .del voltaje de salida en la conmutación de taps, tanto
con carga resistiva cuanto con carga Inductiva, obteniéndose
tiempos máximos de desconexión de la carga de 0,6 y 1.4 ms
respectivamente.
En las figura No 4.7 se tiene la forma de onda del voltaje de
saüida ante una conexión brusca de carga resistiva. En este caso
la disminución del vol taj'e ha producido un cambio de tap para
compensar el voltaje de salida, mientras que en la figura 4.B se
tiene la respuesta de voltaj'e ante una desconexión de carga. Las
figuras 4.9 y 4.10 también corresponde a una conexión y
desconexión brusca de carga solo que en estos casos no se ha
producido el cambio de tap.
La respuesta de voltaj'e ante una variación brusca de carga
Inductiva se puede observar en las figuras 4.11 y 4.12, en este
caso ya se observan ciertos transitorios que son producto
justamente de la conexión de carga inductiva.
En las figuras 4.13 y 4.14 se tienen las formas de onda del
voltaje de salida y la corriente de carga ante un cambio súbito
de carga Inductiva tanto en la conexión como en la desconexión.
En éstas se pueden observar el cambio del valar de la corriente
en los instantes previstos.
En la figura 4.15 se tienen las formas de onda del voltaje de
la red y el voltaje de salida en-el encendido del regulador y por
último? la figura No 4.16 corresponde al voltaje de salida del
regulador al encenderse el equipo con carga nomi-nal e inductiva.
En en esta figura se observa que una vez encendido el equipo,
FIGURA 4.7 Forma de onda del voltaje desalida ante una variación brusca de cargaresistiva.Escala vertical: 50 voltios/divEscala horizontal: 10 ms/div
FIGURA 4-8salida ante
Forma de onda del voltaje deuna desconexión brusca de carga
Escala vertical: 50 voltios/divEscala horizontal: 10 ms/div
FIGURA 4.9sa1 ida anteresistiva.Escala vertical:
Forma de andauna variación
del voltaje debrusca de carga
50 voltios/div
.FIGURA 4.10 Forma de ondasalida ante una desconexiónresistivaEscala vertical: 50 voltios/divEscala horizontal: 10 ms/dív
del voltaje debrusca de carga
FIGURA 4.11 Formasalida ante unainductivaEscala vertical: 50 voltios/divEscala horizontal: 10 ms/div
de onda del voltaje deconexión brusca de carga
FIGURA 4.12s.alida ante
Forma de onda del voltaje deuna desconexión brusca de carga
inductivaEscala vertical: 50 voltios/divEscala horizontal: 10 ms/div
FIGURA 4.13 (1) Voltajecorriente de salida en lacarga inductiva x
Escala vertical: 50 voltios/divEscala horizontal: 5 ms/div
de salida y (2)conexión brusca de
FIGURA 4.14 (1) Voltajecorriente de salida en lade carga inductivaEscala vertical: 50 voltios/divEscala horizontal: 5 ms/div
de salidadesconexión
y (2)brusca
FIGURA 4.15 (1) Voltaje de entrada y (2)voltaje de salida en en el encendido.Escala vertical: 50 voltios/divEscala horizontal: 5 ms/div
FISURA 4.16 Voltaje de salida.encendida.•Escala vertical: 50 voltios/divEscala horizontal: 20 ms/div
en
81
éste va a conectar directamente el tap que corresponde a un
voltaje de salida de 120 V +/- 57.. Además, se puede observar unos
transitorios antes de la conexión del respectivo tap, provocados
por el acoplamiento que se da entre la entrada y la carga a
través de las redes R-C o Snubbers colocados en paralela a cada
triac.
El tiempo de respuesta del regulador dependerá del punto en
donde se produzca el cambio de voltaje de entrada. Esto es: si se
considera la figura No 4.17, la recolección de datos se efectuará
en el intervalo BC y las operaciones para la decisión de tap se
realizará en el intervalo CD} por lo tanto, si la carga es
resistiva el tiempo máximo para el cambio de tap será de medio
ciclo de la red (intervalo BD) si la variación del voltaj'e se
produj'o en el punto B y el tiempo máximo de respuesta será de un
ciclo en el caso de que el cambio de voltaj'e se produzca en A .
FIGURA 4.17regulador
Tiempo de respuesta del
Para el caso de una carga inductiva el comportamiento será el
mismo j solo que en éste caso se debe aumentar el intervalo DE. En
resumen, el tiempo máximo de respuesta del regulador será de un
82
ciclo más el tiempo correspondiente al ángulo del factor de
potencia de la carga. Asi, considerando un factor de potencia de
0,8 inductivo por ejemplo, el máximo tiempo de respuesta será de
IB . 3 ms .
4.5 Rendimiento del equipo
El rendimiento del regulador se lo evaluará con la potencia
activa y con la potencia aparente al 10 y al 100X de. la carga.
y° *i nn v s n = % ^i n n- *-lUU y ... So []s--__ - *J_UUOJ.J1
En donde:
T]p= Rendimiento en términos de potencia activa .
T}»= Rendimiento en términos de potencia aparente.
Po= Potencia activa de salida.
Pin— Potencia activa de entrada.
So= Potencia aparente de salida.
SIn= Potencia aparente de entrada.
Los datos tomados con el 107. de carga son los siguientes
PIn= 286 Wátlos Po=242 Watlo.s
SIn= 336 VA. So=262 VA.
Por lo tanto:
.6%
Y los datos tomados al 100"/. de la carga son :
Pin= 1003 Wátlos Po= 930 Wátlos
SIn= 1160 VA So= 1082 VA
Por lo que:
% T I Í D O % = 9 3 , 3% . y. % r}slDO *=92 . 7%
83
4.6 Operación de protecciones.
Los limites en los cuales están actuando las
sacando al equipo de operación son las siguientes.
Sobrevoltaje 140 (V)
Bajo voltaje BB (V)
Frecuencia superior 63 (Hz)
frecuencia inferior • 57 (HZ)
La protección por software para cortocircuito, se lo puede
comprobar -desconectando uno de los taps y variando el voltaj'e de
entrada para obligarlo al voltaj'e de salida pasar por este tap,
una vez que el microcon trol ador detecta el voltaj'e de salida
igual a cero, saca al equipo de servicio.
Para verificar la protección contra exceso de ruido eléctrico o
interferencia se debe introducir algún elemento que provoque gran
cantidad de ruido eléctrico y así comprobar el activado de la
protección. En las figuras 4.18 y 4.19 se pueden observar las
formas de onda del voltaje de sal ida para funcionamiento normal y
para salida del equipa par distorsión
4.7 Operación del equipo.
El regulador, una vez conectado a la red se encenderá al
activar el breaker. Sólo para el encendido, el voltaj'e de salida
deberá superar los 92 voltios para que el regulador empieze a
funcionar ya que de no ser así , el- relé que conecta al circuito
de control no se activará y el equipo, aunque la señal de
encendido este prendida no funcionará. Una vez que el equipo está
funcionando el vol ta.j'e deberá baj'ar de 88 voltios para salir de
operación.
Para la instalación del equipo, se debe disponer de un
FIGURA 4.19 Voltaje de salida sinEscala vertical: 50 voltios/divEscala horizontal: 20 ms/div
distorsión
FIGURA 4.19 Distorsión delsalida de operación del equipo.Escala vertical: 50 voltios/divEscala horizontal: 20 ms/div
voltaje para
tomacorriente polarizado.
aLa instalación del equipo se lo debe hacer con conexión
tierra. Esto será importante ya que el regulador está diseñado
especialmente para protección de equipos delicados, como son 1 os
equipos de computación.
5.1 Análisis de los resultados experimentales.
En esta sección se presenta el análisis de los resultados
experimentales obtenidos en base a los objetivos planteados al
iniciar este trabajo de tesis.
Al examinar el equipo en lo referente al voltaje de salida, se
puede observar que el valor mínimo es de 113 voltios y el máximo-
valor que toma es de 125 voltíos. Considerando que el voltaje
nominal de salida es 120 voltíos, estos valores finales se pueden
expresar en forma porcentual teniendo que el regulador entrega un
vol taje de 120 vol tíos -f-4.27. y -67. . SI bien es cierto que no
están estrictamente dentro del rango previsto por la falta de
preslclón en los voltajes de los taps , pero si están dentro de
los lixnites de seguridad de la mayoría de aparatas que se van a
proteger. Además este rango de valores puede ser variado
dependiendo de la. posición que tome el potenciómetro de control,
ajustándose a cualquier valor específico de voltaje que se
necesite.
Los rangos de voltaje en la entrada, para la histéresls, son
suficientes para evitar cambios muy frecuentes de taps, evitando
así que se produzcan variaciones bruscas de voltaje en la salida
ante pequeñas variaciones de voltaje en la entrada.
Los valares extremas en el voltaje de entrada se han fijado en
88 y 140 voltios. Por razones de seguridad de los equipos
protegidos, pues fuera de estos rangas, el voltaje de salida
puede salir del rango de regulación previsto y resultar
perjudicial para la carga.
La respuesta de voltaje, en vacío y a plena carga difiere en un
0,857., lo cual coincide con el hecho de la buena regulación de
voltaj'e en los autotransformadores, por lo tanto los límites
87
extremos del voltaje de salida no varían sustanciaImente.
Considerando que un equipo de computación puede soportar hasta
medio ciclo de red sin energía para no perder su Información, los
tiempos de conmutación que toman los trlacs, son bastante buenos,
pues estos se encuentran en el orden de un décimo del ciclo de la
red, lo cual garantiza que la conmutación de los taps no tendrá
repercusiones negativas en los equipos protegidos. Estos tiempos
pueden mejorarse, disminuyendo el número de muestras tomadas del
voltaje de salida en el cambio de tap, pero por razones de
seguridad se han tomado estos valores.
Los límites de frecuencia se han logrado colocar
aproximadamente dentro de lo previsto. . Esto además de ser una
protección, asegura que no existan errores en la lectura de
voltaje de entrada, ya que el número de datos tomados y los
posteriores cálculos se los a realizado para una frecuencia de 60
Hz .
En la práctica, no se puede hablar de que el regulador
Introduzca algún tipo de distorsión en el voltaje, pues los
triacs lo único que realizan es una función de Interruptores y
por lo tanto el voltaje de salida del regulador será el mismo que
el del voltaje de entrada siempre y cuando el autatransformador
esté correctamente diseñado y construido para no introducir
ninguna distorsión.
Cuando existe excesivo ruido eléctrico o Interferencia en el
voltaje de línea, éste efecto también se transmite al voltaje de
salida por lo que sería conveniente que el regulador tenga
filtros de salida para mejorar la señal. Desgraciadamente estos
resultan ser muy grandes considerando la. frecuencia a la que se
producen. Por lo tanto, la forma en que el regulador protege a 1
carga al detectar esta situación es sacando de operación al
a
88
equipo.
5.2 ANÁLISIS TÉCNICO ECONÓMICO DEL EQUIPO
El equipo construido ha sido diseñado con elementos digitales y
analógicos. El circuito de control al estar formado por el
microcontrolador, es en su mayaría digital con niveles de voltaje
TTL. En esta tarjeta se encuentra el microcontrolador que es el
elemento relativamente más caro del circuito, pero que tiene la
ventaja de que se encuentra fácilmente en el mercado local.
Además se tiene la tarjeta de señalización que solo contiene
leds y transistores y por último se tiene la tarjeta de potencia
en la cual únicamente se encuentran los triacs y sus protecciones
además de los terminales que vienen del autotransformador.
El siguiente cuadro sumariza los elementos, la cantidad de
ellos que se utilizaron, su costo unitario, su valor total y
finalmente el costo global de todo el equipo en sucres, basada en
costos en el mercado local.
Cabe señalar que los precios de los distintos elementos que
forman este trabajo están referidos a Marzo de 1791 y a su
correspondiente cambio del valor del dolar. El costo global del
equipo está por debajo de los reguladores de voltaje comerciales
que utilizan tecnologías similares, por lo tanto podría resultar
rentable la manufactura de este equipo.
TABLA
ELEMENTO
Auto transformador
Conector tipa ojo
Terminal de conexión
Condensador (0.1 uF, 600 V
Varistor (ERZC140K361 )
Transformador (110/12 v )
Tubo aislante
Postes de sujeción
Bakelita con fotograbado
Breaker
Alambre para conexión
Cable efe 3 hilos
Enchufe polarizado
Tomacorriente polarizado
Caj' a metal ica
Tornillos
TRiacs (TIC 246D)
Conector para cable plano
Cable plano
Mi c r acón t rol ador ( 8748 )
Canversor A/D (ADC0S04)
Puente rectificador
Comparador ( LM339 )
Fuente de '5 V ( ECG 960)
Condensador (2000 uF )
Potenciómetro
Diodos
Inverso.r (I1M74C14)
Condensador de cerámica
Operación al (LH324)
DE LOS ELEMENTOS
V/UNIT CANT.
60.000 l
250 8
1.000 1
) 480 6
600 1
8.000 1
750 1 m.
410 8
7.000 3
3.800 1
180 2 m.
2.000 1.5 m.
1.500 1
1.650 1
8.000 1
7 20
1.900 5
891 4
1 .200 0.6 m.
10.000 1
7.000 1
500 1
410 1
1.200 2
650 1
500 1
90 4
400 1
120 5
580 1
V/TOTAL
60. 000
2.00(3
1 . 000
2.880
600
8.000
750
3.280
21.000
3.800
360
3.000
1. 500
1 .650
8.000
140 '
9. 500
3. 564
720
10.000
7.000
500
410
1 .200
650
500
360
400
600
580
90
Transistor PNP ( ECG 12ÓA)
Multiplexer análogo (CD4053)
Cristal (8 MhZ )
Driver ( ULN2003 )
Resistencias
Leds
Otros
Zócalo para los integrados
310
3. 500
1.200
1.500
40
120
800
4
1
1
1
20
6
6
1
3
1
1
1
5
4
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- ~ C 2
.-zzzT " "7.
. 2 C C
. E Z C
TOTAL 172.=Z-
5.3
Una vez terminado este trabaJo y en vista de los re
obtenidos se puede concluir lo siguiente:
s _ 1 t ados
Se ha logrado construir un regulador de voltaje que en -_=-stro
medio es de gran utilidadj con los elementos necesarias para
protegen a equipos delicados de las diferentes anomalías ~~ que
adolece nuestro sistema de electrificación.
En una, gran mayoría se han logrado cumplir los
que se plantearon al iniciar este trabajo. Por lo tanto s
concluir que su funcionamiento es satisfactorio.
La utilización de triacs para la conexión con la. carga ~.acen
que el equipo tenga buenas características de respuesta y
funcionamiento mej'orando la calidad del regulador.
En la construcción de este equipo ha quedado al descubieric las
bondades que muestran los microcontroladores en combinacic~ con
los conversores análogo digitales ya que como ésta pueder -.aber
infinidad de aplicaciones en las que pueden ser utilizados
rtemente -
91
Las características dinámicas del prototipo se las puede
calificar como buenas, ya que sus tiempos de conmutación son
relativamente pequeños y los efectos ante variaciones bruscas de
carga no son dañinas para el equipo.
La utilización de elementos digitales en la tarjeta de control
permiten una reducción en el espacio físico, lográndose así un
equi po compacto, de fácil construcción y de menor precio.
La Implementación de programas en assembler para el
funcionamiento del microcontrolador permite fácilmente variar los
límites para el control de la frecuencia, voltaje, sensibilidad
ante el ruido eléctrico solo con variar ciertos parámetros en el
prog rama.
Una de las grandes ventajas que tiene el hardware de control
Implementado es la de poder manejar a autotransforrnadores de
mayor o menor potencia, ésto es: con el mismo hardware se pueden
construir reguladores de diferen tes* capacidades solo con variar
la capacidad de los elementas de potencia.
En ca.so de falla en el hardware del equipo, su reparación no
resulta difícil ya que todos los circuitos integrados están
montados sobre sócalos y pueden ser fácilmente cambiados, por
otro lado, el resto de circuitos Implementados son de -fácil
-comprensión y están constituidos por elementos conocidos.
En el mercado nacional se encuentran reguladores de voltaje de
una variedad de precios y tecnologías. Comparando precios con los
reguladores de características parecidas al construido se puede
notar las ventajas económicas que éste nos brinda, además si se
piensa en una construcción en cantidades mayores, su precio
podría bajar notablemente.
92
Dado que el regulador de voltaje está constituido con elementos
de alta tecnología electrónica como es el microcontrolador y por
sus características de funcionamiento demostradas, se puede
concluir que éste equipo puede competir por su calidad y precio
con los reguladores importados.
Los resultados que ha arrojado el regulador de voltaje
construido, son satisfactorios considerando que se trata de un
protoTÍpo, por lo que se debería incentivar la continuación de
ésta línea tecnológica para la implementacion de reguladores de
val taje.
Uno de los aspectos más importantes al realizar el diseño y
construcción de éste regulador de voltaje, es el de impulsar de
alguna manera la. tecnología nacional, pudiéndose colocar en el
mercado un equipo de buena calidad, de un precio moderado y que
SE AJUSTE A LAB NECESIDADES DE NUESTRO PAÍS.
Una de las limitaciones con el software desarrolado para el
equipo es la incapacidad de poder de-tectar si la forma de onda de
la red es sinusoidal o si existe distorsión, dejando pasar a ésta
señal a la carga y pudiendo tenerse errores en la medición del
voltaje de entrada.
Al existir cualquier variación en la frecuencia, la presición
del equipo va a variar, ya que todos los cálculos y límites están
realizados para una forma de onda sinusoidal y de 60 Hz.
Una recomendación importante que se debe hacer en la
construcción del autotransformador es en lo referente a la
exactitud en el cálculo de los voltajes de los taps del
auto transformador ya que de ésto dependerá la presición del
regulado'r.
93
Las desventajas que tiene el regulador al ser contruido con un
autotransformador es la falta de aislamiento eléctrica lo que en
ocasiones puede resultar perjudicial para el equipo protegido por
lo que seria ideal reemplazarlo por un transformador de
aislamiento construido con blindaj'e a tierra el cual brinda una
atenuación al ruido eléctrico y transitorios en modo común que se
puedan originar en la red.
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iLcjw Power¡ Low .¡Offset Vo!tage|QuadCpmparaíors:;Genera! Description¡-¡i;: ' '• \' i . • ' ' ' ¡i t •• • ' » - • i í ü ! • ! ; . - • ' • • ' • '¡Thr(LMl39 laríti comiiti^of íout' ¡ndcpcndcntprccitioñ vohaqe comperator: with an oífseí volt-
1 ege rpeciíicalioh as low as|2;mV max for olí fouf .' Thest v/üfe' d:iignod ippc¡(jctl|y :o
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Elirmniiei need íor dual iupplies '1 • ' i i
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j thc pt'vvef lupply voltccje. Tfiesc comparstors elsol-l ha[e a {jniqúc ¡charactéMstíc' ín that the ihp.ut,[ cofrirnoirmodc ¡voltage! rangb íncludes 'ground,•ti-en tho'tigh oper^lcd írpm'a'single power supply,'voliagE. | 'l| _ - , %
Appiícalion ereas ínclude Ifmií comparatois,.[|mpleanslog lo digital conyerters; pulse, iquarewavt andtime delay generaiors; wide range VCO; MOS clock
timen; muIíivibfElori ond high voliaijp digital logic
' gales. Tht LM139 series v/ai deslgned lo dírcctly;iriterfece -with TTL and CMOS. \Vhcn operau'd¡from both plus -and mitiu: power lupplici, thcywlll dircclly inlcríace with MOS logic- whcre theIQW, powei drain of the LM339 ís 6 dístincí advsn-logií oyer standard comparstors. ¡
i * High precisión comparstors j
i • íptdycefJ Vos cirifi oviii température
Features i» V/ide linglc supply voltagc langc or dual sup-
P'ies. j : :
LM 139 series, ! 2 Vop to35 VQC or'
LMiaOAscrk-s, UvJ7901 il VDC lo ¿10 VQG
LM3302 2 VDC 10 28 VDC
or il VpC to ±14 VpC• Vefy low supply curient draín [0.8 mA) —
intícf)'"ncl(;n( o( supply voltaje (2 niVV/compara-
tor ai -*5 VDC'
• Low inpui biaiing current 25 nA
• Lov/ mpui ofíiei curft-ni 15 nAand Dtíiti vohage ¿3 mV
» Inpul comnion-fiiode vohage rango incJudes gnd
tt Difítí final ínput vDhüfjf range cqual lo ihepower lupply voítage
« Low outfnii 250 mV al 4 mAlatursiion volingc
« Outpjí voltñrjL' conipaiible wiili TTL, D7L,ECL. í/'OS and CMOS logic sysie/m
Schematic and Connectton Diagrams
,u. (1)""' 0Jw ()'
Ord.f Uumbvt LM129J, LM13SAJ,LM239J, LM239AJ, L/.1323J,
LM339AJ, LM290IJ or LM3302JSR« N'S Pecf-.ogt JKA
. Typical Applications {v^-5.0- ' - ' i i • ,' E I : ; .
Baile Comptf»to'f DrivInyCMOS Drivittg TTL
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MM54C14/MM74C14 Hex Schmitt Trigger
general descripticn
The MM54C14/MM74C14' Hex Schmitt Trígger Is a
monolithíc complcrnentary MOS (CMOS) _iniegrated' circuit constructed !with. iN and P-channel enhancement-transístDrs^yThe-pQshive'.and.negative going threshold/vohages, V.T+ and VT_/,sho\ !DVY variation with respect•to lempcraturc {iyp 0.0005V/°C ai Vcc = 10V), andhystereih/Vf^—V-jL>'0.2 Vcc ¡i guaranteed. '
••--' -\: ; ' •
A'l-inputs-are proiected from da'mage due to stMic. discherge by diodc- clamps to Vcc and GND,
"features
» Wíde supply voltage range.
• High noise immuníiy
• Low powerTTL compatibilíty
• Hysleresis
connectíon diagram
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3.0V lo 15V
0.70 Vcc typ
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diiviíiu 74 L
0.4 Vrc lyp
0-2 Vcc guar.imeed
absolute mn
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de electrícal
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CMOS TO CMO
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THE SINGLE COMPONEN! MCS®-48 SYSTEM
1.0 INTRODUCTJON
Sections'2 through 5 describe ín dclail ihc fuñe-tional ch arad cris ti es of rhe S74SH and S749K EPROM,SQ4SAH/S049AH/S050AH ROM, and S035AHL/8039AHL/8040-AHL CPU only single componen! micro-compuiers. Unless olhcru'i.sc noied. dctails within ¡hesescctions apply to-all versión*. This chapier is Jimited 10ihose funciions useful in singlc-chíp implcrncntatíons ofihe MCS1-48. The Chapier on the'Expanded MCS^-48.Sysicm discusscs lunri ions whích allow e.xpansion ofprogrsm memory, data memory, and ínput owpw capa-bílity. _
2.0 ARCHITECTURE . - ' • ='
The foilou'íng scctions breaí: the MCS-4S Family inlofunctíonal bíocks and describe each In detall. The follou--ing dcscnptíon u'ül use the 8048AH as the rcpresenialive
_prpdua for the family. See Figure 1. , • ..
2.1 Arí thmetlc Section . J.
Thi ariíhmetic scciion of the processor contains the basícdata manipularon funclions of the 8048AH and can bedivided into the following blocks; . . . . ; , ,
-i • Aríthmelic Logíc .Unit (ALU) ' ..
,\ Accumiilator
'; ;".--ícii; >-!:;•-"* •Carry -Rag • •
Instmctíon Decoder
n data stored -m the accumulaior is-.;• .;corabirféf! ín the ALU with da'ta from another sourcc on^ithe-truenia] bus fsych as a regisiér or i/o pon) and ihe";• Resalí is 3íored in ihe accurnuiator or another rcgister,
- i .Thc folio^ving-ismorc detaílcd descrípíion of the functiono/cücii blocfc, • . . -. ,
". - ._ iINSTRUCT10N DECODER . ;
The opcration code fop code) ponion of each program¡nsiructton h storcd En ihe Instruction Decodcr and con-.,verted to-ouiputs which conirol the function of each ofthe bloclis of the'An'thmctic Seciion. These lines controlihc source of data and thc destination register ¿s well asthe function perfomied in the ALU.
ARJTHMETIC LOGIC UNIT
Add With or Wiihout CarryAND, OR, Exclusive ORIncrcmcnl'Dccrcmcn!Bít ComplcmcntRotaic Lcft, RightSu-ap Nibbles ' '. •BCD E>cc¡maJ Adjust. ' ;
íf the opcration pcrformcd by the ALU rtrsults in a valúerepresentcd by more than 8 biis (ovcrfiow of most sig-nifican! bit), a Carry FJag is sel ¡n the Progtam StatusWord. . ,
ACCUMULATOR
The accumulator is the single most importan! data registerin the processor, bcing one of the sourccs of Ínput td theALU and oftcn ihc desnnation of the rcsuh of opcratior.spcrformcd ín 'the ALU. Data lo and from I/O ports andtncmor>' also corma]ly passcs through the accumulator.
i...; 2.2 Program Memoryi
Rcsidcnt program memory consists of 1024,2048, or¿09ówords eight bits wíde which are addrcssed by the programcountcr. In the 87-íSH and the ÍJ749H ibis memow is uscr
IlT.programmable and erasable HPROM; in the 8*048AH'SW9AH/S050AK the memon' is ROM which is ma^kprogrammable at the factozy/Thc 8035AHU8039AHL'SC^lOAHL has no interna] prosram memory and ¡s used
-with externa! memory devices. Program code is com-—•plctcly ¡ntcrchangeabJc among the varíous versions. To
' access the upfx:r 2K of program mcmory in the S050.AH.and othcr MCS-4S dívicei, a select memor>' bank and aJUMP or CALI, tnstructíon musí be cxecuicd to cross the2K boundarj'. . . „
There are three locaüons in Pmaram Memon* of spccia!~ importance as shown ¡n Figure 2,
. LOCATÍONO. . Activaring the Rescí Une of the processor causes ihc first
J instructíon to be fetched from localíon 0.
"LOCAT10N3• Activatíng the Interrupi input Une of thc processbr (if..¡memipt is enablcd) causeí a jump to iubroutine ai lo-. catión 3.
~ LOCATION7 ","""' ' ' ' '-LA. timer/countcr intemJpt resulung from timcr counter—overfiuw (if cnable'd) causes a jump.to subrnuline at loca-- •- tion 7. - - - ' .
IThe .ALU accepts 8-bii data u-ords frorn oncortwb sourccs.»nd generales an S-bil rcsuh under control of the Instruc-iion Decoder. The ALU can, perform the foHov-'ingfuñe üo ns: r
'Therefore. the first ínstructíon to be execuicd after íni-tialization is storcd in location 0. thc (irsi u-ord of zr,extcmal intcrrupi servicc subruutine is storcd in Jocaiion3, and the first word of a linicr/countcr sen'ícc routinei
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THE'SINGLE COMPONEN! MCS®-48 SYS!EM
1.0 INTRODUCTiON
Sections'2 through 5 descnbe in dciail the func-üonal chajucicristics of the S74SH and 8749H EPROM,8048AH/8049AH/8050AH ROM, and B035AHL/8039AHL/S040-AHL CPU only single componen! micro-computers. Unlcss-othcrwise noted, deíails within thesesections apply lo-all vcrstons. Thís chaptcr is limitcd tothose functions usefuf ¡n sínglc-chip implcmcntaiions ofthe MCSM8. The Chapíer on the'Expanded MCS'--4SSystem discusses funrtions whích alio»1 expansión ofprogram memory, data mcmory, and input output capa-.bility. _ -
2 . 0 ARCHiTECTURE - . - ' - : •
Ths. foIJowíng scctions break the MCS-4S Family intofunctional blocks and describe caen in detall. Thc follov.--íng description will use the S048AH as thc rcpreseniaüvc_product for the faraíly. See Figure 1. , ,
2.1 Arithmetic Sectlon _ _1*.
Thc arithmetic secijon of the processor contaíns thc basic.data manípulatioh functions of the 8G48AH and can bedivided into the following blocks:
Arithmetic Logic -Unít (ALU)
Accumiilator
ínstruction Decoder
daia stored in the accumulator is¡n thc ALU with data from another sourcc on
as a reeistér or I/o pon) and theis s;ored in llie accumuiator or another register.
. • ' •The folJoH'ing-ismorc detailed descnpíionof the functionof each block. - • . _ " , ' - -•;
'. " , 'ÍNSTRUCTION DECODER . ' • ' . ' .
The operaron code (op code) portion of cach program¡nstruction is stored in thc Instrucíion Dccodcr and con-. .verted to -outputs which control Ihe function oí each ofthe blocks of the Arithmetic Sectíon. These Unes controlihe wurcc-of data and thí destinaiíon register as ^'ell asThe fundían perforrned in the ALU.
AWTHMETIC LOGIC UNIT
" Thc ALU accepts 8-bu data u-ords from onc or t\\-b sources.«nd generales an 8-bit rcsuh under control of the Instníc-
.iíon Dccoder. The ALU can pcrfórm thc followíngfunctions:
I-
-•• Add With or Without Carry • . :
• AND, OR, Exclusive OR•• Incrcment/Dccrcment• Bit Complement• Rotate Left, Right• S\vap Nibbles ' "_ -• BCD DccimaJ Adjust . - .
If the operatíon pcrformcd by the ALU results in a vaíúercpresentcd by more than 8 bits (overflow of most 5Íg-niflcant bit), a Cairy Flag is sel in thc Program StatusWord. . . _ . -
ACCUMULATOR ' :'
Thc accumulator ís the single most important data register¡n the proccssor, being onc of thc sources of input to ihcALU and often thc dcsnnation of the rcsuít of opcrationsperformed in 'the ALU. Data to and from I/O ports and
; mcmory also normally passes through the accumulator.
_; 2.2 Program Memoryi
Resident program mernoryconsists of 1024,2048, or¿09ó.words cight bits wide u-hich are addrcssed by the programcounter. In the 8748H and the S749H this memory ís uscr
'ü.programmable and erasable EPROM; in thc 8048AH'8049AH/8050AH the memor)' is ROM u-hich is. maskprogrammable ai the faetón'.- The 8035AHU8039AHUSCfíOAHL has no internal proeram memory and Ís uscdwíth externa! memory devices. Program code Ís com-"pletely interchangeablc among the various versions. To
1 access the upper 2K of program mcmory ¡n 'he S050AK.and other MC5-48 devices, a jelect memoiy bank and aJUMP or CALI, ínstructíon musí be execuied to cross thc2K boundary. . .
There are three locations in Program Memory of spccial' ímportance as shown in Figure 2.
, LOCATIONO• Activatíng the Rcset line of the proccssor causes the first'-, Ínstruction to be fetcbcd from Iccatíon 0.
"' LOCATION 3 'Activating the Interrupt input line of thc processor (if
. _¡merrupt Ís enabicd) causes a jump to-subroutíne at lo-cation 3. . '-
"LOCATION 7 ";."."." " "; ' ' -—^.A ümer/counter intemJpí resulting from. tímcr counter—overflow (if cnablcd) causes a jump.lo subroutine at loca--• tmn 7. -_ • _ ___^ ___.
1' 'Therefore, the fírst ínstruction to be cxecutcd after íni-tialization is stored in locaíion O, thc rirst word of anextemal interrupl scrvicc subruutine is stored in location
. 3. and the first word of a tímcr/counier sen'ice routincs
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SINGLE COMPONEN! MCS-S-M8 SYSTEM
is storcd Ín location 7. Program memory can be used tostore consUnts as v/cll as program instruclions. Instruc-tions such as MOVP and MOVP3 allow easy access todata "lookup" ubjes.
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t SEL MB1
j SELMBO
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LOCATIOH 7 —
PROGRAM HERE
LOCATION 3 —EXTERN AL
-INTERRUPTVECTOBSPROGRAM HERE
-RESET VECTORSPROGRAM HERE
-rcgisicrs in place of kxrations 0-7 and are thcn dircctlyüldrcssable. Tty* sccond bank of working registcrs maybe used as an extensión of thc tirsi bank or rcserved foruse during interrupt scrvjcc subroulínes allowíng thc rcg-Utcrs oí Bank O used tn the main program lo be msianlly^"savcd" by a Bank Swhch. Note that if this sccond bankís not used, locations 24-31 are srill addressablc as gcncraipurpose RAM. Sínce ihe two RAM pointer Regi.stcrs ROand Rl are a pan of the uorking rcgistcr array. hank
..ju-itching effectívely créales two more poinler rcgistcrs, (RO/and Rl/) which can be uwd with RO and Ri lo casíly
acccss up to four sepárate working "¿reas in RAM at onctime. RAM locations (8-23) also serve a dual roic in iha tihcy contaín the program counter stack as cxplíiined inSccüon 2.6. These locations are addrcsscd by ihc Siacl:Poinier during subromine calis as we!l as by RAM PoinicrRegistcrs RO and Rl. If thc ievel of subroutinc ncsting isless than 8, all stack regisiers are not requircd and can beuscd as general purpose RAM locations. Each Ievel ofsubroutine nesting not used provides the uscr with iv.oadditional RAM iocations.
¡ Figure 2. Program Memory Map
• • • /2.3 Daía Memory .
Residen! data memory is organizad as 64, 128, or256 by8-bits wide Ín the 804SAH, 8049AH and 8050AH. A!llocaiíons are indirectly addressable throut-h eithcr of twoRAM Poinier Registcrs which reside at address O and 1of the register array. In addirion, as shown Ín Figure 3,the firsi S localions (0-7) of the array are desígnated asworking regístcrs and are dircctly addressable by severalinstructions. Since these regísters are more easily ad-dressed, ihey are usually used to store frequcntly accessedintermedíate results. Thc DJNZ instiuction makcs ver>*cfficient use of thc workíng rcgísters as program loopcounicrs by aílowing thc programmcr to dccrcniem andtest the register in'a single instruction. .
By cxecutíng a Register Bank Swiich instruction (SELRBJ RAM locations 24-31 are designatcd a| the working
1
(127)
«255))
/ 32í 31
' -2423
67
• -
USER RAM32 • 8(M • 6)
((224 « B)} :
BANK 1WOHKING
REGISTERSe • eRl "
RO'
B LEVEL STACKOR
USER RAM
16 - fl
BANKOWORKING
REGISTERS' ' 8 • B
R1
• -RO
" I
DIRECTLYAODRESSABLEWHEN 8AHK 1IS SELECTED
1
AODRESSEDIH DIRECTLYTHROUGMRl OR RO
(RD'OR Rl
"" I
DIRECTLYADDRESSABLEWHEN BANK oIS SELECTED
!
1
IN ADDITIOK RO OR Rl (RO" OR RV)WAV BE USE.D TO AODRESS256 ( ) BO-19AH, S7*'»H,WORDS OP EXTERNAL RAM. {( )] B05QAH
Figure 3. Data Memory Map
1-3
SINGLE COMPONENT MCS«-48 SYSTEM
OKL.ANL
"OH
MAX
-500
'OH -300
i. A) -20QJ
-100
MIN
"OL
BUS.P1.P2
0 1 2 3 * 5
LOWIMPEDANCEPULLUP HIGH IMPEDANCE PULLUP
OV 2V «V
VOL !-
LOW IMPEDANCE PULLDOWS
Th**e gr»ptii «f% ioi lolorm«lion»I purpo*« orüy *nd »it nol gutr«ntr«d mlnlmUmi W máximums.
Figure 4. "Quasi-bldirectlonal" Port Structure
2.4 Input/Outpi
The S04SAH has 27ouipui functions. Thilincs cach u-hich serrectionai pons and 3gram sequences u-inslructions. " -
PORTS1 AND 2
Ports I and 2 are e;characierísiics. Datalaichcd and remains iports (hese lines ¡irépreseni unlil read hy :TTL compaiible and ^load. •
The Unes of ports I ¡because of a special oeach une lo serve £Sthough outpuis ar:the circuii confiauntiíously pulkd up to ^rclaiively high ímped;
This puilup ís sufñc-e. a TTL hieh leve! yet c
¿ate thus ailov-'ing theand output. To provic"I" ü"ansiEíon a re]switched ín momentariever a "i" Ís wñuento the Une a lou- ¡rrppuüup and provides T.the pulldown trsnsisiomust firsi be u-rinen icinpiu. Reseí iniíializíjsstate.
Ii is important to note twrite operatíoas. ^"hípon. modífies the data"writes" the data bacsentially an OUTL ínstpu]!-up momenLarily af(rom a "I." Tnis spíthat have input5 and o:pon. See aJso section íchapter.
BUS
Bus is also an S-bil po:with associated inpui ¡tional feature Ís not n
SINGLE COMPONENT MCS^-48 SYSTEM
TYFICAL
ULLDOWN
2.4Jnput/Output
Thc 8Q4BAH has 27 lines which can be uscd for input oroutpui funclions. These lincs are grouped as 3 pom uf 8líncs each which serve as eíther inpuis, oulputs or bidi-rectional pons and 3 "test" inpuis which can alicr pro-gram scqucnces whcn tested by condit íonal jumpínstruclions. • . - ' i
PORTS 1 AND 2 '~
Pons 1 and 2. are each 8 bits wide'and have idéntica!charactcristícs. Data written lo thcsc porjs is staticajlylaichcd and rcmains unchanecd u n t i l rewrittcn. As ínputports thcse lines are non-!atchlng, i.e., inputs musí bepresent unlil read by an input in.síruction. Inputs a/e fully7TL compatible and outputs will dríve one standard TTLload. : ' • - \• \ •<
\Thc lincs of pons 1 and 2 are called quasi-bidireciional• because of a spccial output circuit stmcture which allowseach Une 10 serve as an input, and output. or both evenihough oulputs are stalically, latched. Figure 4 showsthc circuil configuraron in detall. Each líne ¡s continu-ously pullcd up to V^c through a resistí ve devíce ofrelatively high impedance. . - • • ,
Thís pullup ís sufficient 10 providc trie source current fora TTL high leve! yet can be pullcd low by a standard TTL
, gale thus allowing the same pin to be used for boih inputand output. To provide fa.st switching times ¡n a "O" to"1" transition a relatíveJy low impedance device isswitchcd in mornen tarily í— J/5 of a machine cyclc) when-ever a "1" Ís writien to the Une. When a "O" is writtento thc Une a low impedance device overcomes ihc lightpullup and provides TTL :urrent sinking capability. Sincethe pulldown transistor is a low impedance device a " 1"must firsí be written lo any line which is to be used as aniiipul. Reseí ínínalízes a!I lines to ihehigh impedance "1"state. ' •
It Ís imponani to note that thc ORL and the ANL are read/wrile opcrations. When execuied. rhe /¿C "reads" iheport, modifics thc dala accordjng 10 the instructíon. then"writes" the data back to tlic pon. The "writing" (es-sentially an OUTL insuuction) cnables the low ímpcdar'cepull-up momentarily again evcn If the data was unchaneedírom a "1." This specifically applies to configuraiionsthat nave inputs and outputs mixed togeiher on the sameport. See also section 8 ín ihe Expanded MCS-48 Systemchapter. ., . • • . = • . . . -
BUS/ ' - ' •" - '•• -f"" - : ; ;
Bus is also an 8-bit pon which ¡s a truc bidirectional ponwíth assocíated ¡nput and output strobes. If the bidirec-tional feature is not needed, Bus can serve as either a
«aiically latched output pon or rion-Iaichinp input pon.Input and output lincs on ihis pon cannot be mixcdhowcver. - - --• .. - - , .
Asasta i ic pon, data Ís wrilicn and latchcd usinc thc Ot_*TLinstnjctíon and ¡npuned using thc INS instojction. TheIN'S and OUTL ¡nst£uct¡ons genérale pulses on ihe cor-responding RO and WR output strobc lincs; hov-evcr, inthe static pon modc they are generally not uscd. As abidirectiona! pon the MOVX insiructions are used to readand U'ríle tjie pon. A writc to thc pon gencratci a pulseon ihe WR omput Une and output data is vaüd at thctrailing_ed_ue of WR, A read of the pon generales a pulseon the RD ouiput une and inpui dala must be valid ai thetrailing edgc of RD. When not bcing written or read. theBUS Unes are ¡n a high impedance siate. See also sections7. and S ¡n the Expanded MCS--JS System chapier.
. 2.5 Test and INT InputsThrec pins serve as inputs and are íestablc with thc con-ditional jump ¡nstruction. The.se are TO. TI, and INT.Thesc pins allow inputs to cause program branchcí wi thouithe necessity to load an íhput pon into thc accuniulator.The TO, T) , and INT pins nave oiher possible functiónsas wdl. See the pin description ¡n Scctíon 3,
2.6 Program Counter and StackThc Program Counter is an indcpendent counter v-'hilc theProgram Counter Stack is implcniented suing pairs oí reg-ís ters Ín the Data Memory Array. On!y 10, 11. or 12 bitsof thc Program Counter are used to address the 102-1.2048, or 4096 words of on-board program memt'O' OI' l^s
8048AH. 8CM9AH,orS050AH, while the mostsignilicantbits can be used for externa! Program Memory t'etches.See Figure í. The Program Coun'.er is initialized tozero by actívaüng the Reset l ine.
A2
Con»*n!lonil Progrem Counler• Counti OOOH lo 7FFH• Ov»rtlowi 7FFH lo OOOH
• • Figure 5. Program Counter
An ínterrupt or CALL to a subroutine causes the conterasof thc program counter to bestorcd in one of thc Ü repisterpairs of thc Program Counter -Stack as shown Ín FiEure6. The pair to be used ís dctermincd by a 3-bit Stack:Pointer'.which is pan of the Program Status Word (PSW).
1-5
SINGLE COMPONEN! MCS<»-48 SYSTEM
POINTER
111
110
101
100
011
010
001
.*..
i
l
- • • • 11
1
• tt
PSV,' ' PCS-ll
SCd_7 ' PC0-3
MSB LE
R23
72
21
20'
19
IB
17
16
ns
14
13
12
11
10
9
fB
Figure 6: Program Counter Slack
Data RAM locaücns. 8-23 irc availablc as siack regístcrsand are used to Kftrc the Propram Counter and 4 bits ofPS\ as shown» Figure 6. The Stack Poinicr.whenínitialh.cd to OOO^jints to RAM localions 8 and 9. Thcfirsi subrouiinc^np or intcrrupt results in ihe programcoumcr conicnis Srcing trajisfcired to locaiions S and 9 ofihc RAM array.Thc stack pointcr is then incrementcd byone to point in3bcalions 10 and 11 in anücipatíon ofanoihcr CALU Kcsting of subroutincs uíhun subrouunescan continué upio 8 limes wíthout overfiov.-ing thc stack.If overflow dncv. occur the deepesl addres.s stored (loca-UQns 8 and 9)^Ü£ be overv,-rincn and lost since ihc stackpoinicr overflottifrom 1U to 000. It also underflows from000 to 111. . . . .
Thc cnd of a srbroutine, which is signallcd by a rctuminstnjctíon (RET or RETR), causes thc Siack Poínier tobe dccrrmeniccand ihc contcnts of vhc rcsulung rcgistcrpair lo be trate^crred lo the. Program Countcr.
2.7 Program Status Word
An ít-bil slatiH^ord which can be loadcd 10 and from thcaccumulator udsts callcd thc Program Status Word(PSW). Figure 7 shows the Information avaílable in
thc word. Thc Propram Status Word is actually a collccñonof ílip-flopshhroughout ihc machine which can be read orwritlcn as > wholc. Thc ability to wrilc lo PSW allowsfor casv rcs\oraiíon of machine status aficr a powcr downscquence. '
SAVED IN STACK.
i
CY
MSB
1
AC FO
i
BS 1
CY CARRY
STACK PDIHTERi
< i
52 S-\Q
LSB
AC AUXILIAR* CARRYfO FLAG üBS REG1STER BANK SELECT
Figure 7. Program Status Word (PSW)
Thc upper four bits of PSW are slored in thc PiogramCountcr Slack wiih ever\ cali to subroutine or intemiptvector and are. oplionally resiorcd upon rernm wíih thtRETR instructíon. Thc RET rcturn instructíon'docs notupdate PSW.
Thc PSW b'H dtfiniüons are as follows:
Bus 0-Z: Stack Pointcr bits (S0, S,, Sj) • • '
BU 3: Not uscd ("1" leve] when read) " •
Bit 4: Working Rcgistcr Bank Swiich Bit (BS)0 = Bank O ' ' - •1 = Bank 1 ' -'
BU 5: Flag O bU ÍFG) uscr conlrollcd fiag which canbe comphmcnted or clearcd, and lested withthe condiiional jump instructíon JFO. •
BU 6: Auxíliary Carey (AC) carry bU generatcd byan ADD instruciion and used by ihe decimaladjusl inslnjclion DA A.
BU 7: Carry (CY) cam1 fiag which índicalcs ihat thcprevious operaüon has resultcd in overflow ofthc accumulator.
2.8 CondHional Branch Logic
Thc conditional brunch logic v-'Hhm Ihc proccsssor cnablesscvcral condítions intemal and cxiema.1 to the processor10 be tcstcd by ihe users program. By using the condiñonaljump ínsiruciion the condilions that are )íí,led in Tablc1 can effcct a chango in ihc scquence of thc programcxecutíon. •
- 1-6
De vi ce Tes1
AocumulalorAccumulator BiCijry FlagUser Rags i,FO,Tirncr OverílauTest Inpuls ITOIniemjpt Input
2.9 Interrupt
An imcrrupt scqtIcvel inpuí lo ihcactive lew ;o allsources at the i:logic of thc 801!instruciion cyclísubrmuine" tu 1all cyclcs oí" thecycle insiniciforcyck only. I NTcyclcs 10 er.suriCALL 10 subióStatus word arethis opcraiion sarid Sisck. Pro]aii uncondiiion;dsewherc ¡n picrvice subrowand Resiorc Susis sincle levelfunhcr imcmifRETR rccnabl.thc beginninií cThis seqúensegeneraled by igenerated inteat thc same tiiSee thc follov.of timcr inlencan be crcaieloading f7^counO, and c"O" trznsitio:vector to loe;
IKTERRUP'
Thc interrupProgram CoiInlerrupis ar-
• SINGLE COMPONEN! MCS®-48 SYSTEM
bruaJIy acoUeciion|¡ch can'Aeread or
¡o PSW alJowsier a powcr down
Table 1
btc POINTER
brd (PSW)- { .
d in ihe Proí:ramutinc or imerrupt
In rerum with theItructíon does not
adj " '
ch Bil f3Si
\d fiaa whí-:h canand tcsieii with
fon JFO.
|bil ge^sraled bybv the decimal
Indicaíes ihat therd ín ovcrfluw of
locesssorcnabieslio íhe procejsior|g iheconditional
usted in Tablefjf J,'JU£üim
Device Testable
AccumulatorAccumulator BitCarry RagUser Rags (FO, Fl)Tímer Overflow FlagTest Inputs (TO, TI)Inlemjpt Input (INT)
Jump Condilions(Jump On)
AI I zeros. —0
—. • —
00
not a!lzeros
I11
. 11
—
"2.9 Interrupt .. •'- '
An Ínterrupl sequencc Ís initíated by applying'a low "O"leve! úiput lo the INT pin. Interrupt is Icveloríggered andactive low to allow "\VIRE ORing" of severa! intcmiptsources ai the Ínput pin. Figure 8 shows the interruptlogic of the S048AH. The Interrupt line ís sampled everyinstruclion cycle and whcn delccied causes a "cali losubroutine" al location 3 in program mcmory as soon asal] cyclcs of íhe currcnt instruction are complete. On 2-cycle instructions thc iníerrupt line Ís sarnplcd on the 2ndcycle onlyl INT musí be held low for al least 3 machinecycles to ensure propcr mtcrr-pt operaiions. As in anyCALL to subrouiine, íhe Program Counier and ProgramStatus word are saved in the stack. For a descriptíon of
• thís operatíon see íhe previous seciion, Program Counierand Slack. Program Memory localion 3 usually conlainsan unconditional jump lo an interrupt servicc subrouiine'elscwhere in program mcmory. The end of an iníerruptscrvice subroutine is sjgnaüed by íhe executíon of a Retumand Rcstore Status instruction RETR. The ínlerrupt sysiemís single level Ín thnt once an inlemipt is detccted allfurthcrinlerrupl requests are ignored until c;cecuiion of an
• RETR-rcenablcs ihc Ínterrupl input logíc. This occurs aithc bsginningofthcsecond cycle of the RETR insiruciion.This scquence holds truc also for an interne! jmcrrupigencrated by tímer overflow. If an interna! timer/coumer
.generaíed inlerrupi and an extemal inlerrup! are detecledat thc same lime, íhe externa] soutce wiü be recognized.Sce the following Timcr/Countcr section for a-dcscriptionof timer Ínterrupl. If needcd, a second externo! ¡n'.errupi
_ can be crcated by enabling the tímer/counler Ínterrupl,loading FFH ín íhe Counter (ones kss than terminal
. count), and enabling the evcnt counier mode. A "I" to"O" cransition on the TI input will thcn cause an .Ínterruplvector to location 7.
INTERRUPT TIMING .'" /
Thc inlerrupt input may be enablcd or disabled undcrProgram Control using-the EN I and DIS I insiructions.Inierrupts are disabled by Reset and remain so until en-
abled by the users program. An interrupi rcqucst musí beremoved before the RETR instruction is c.\ccuted u ponrclürn from thc scrvícc rouiine oihcnvisc íhe processorwill re-enter the scrvice routinc immcdtately. Many pc-ripheral deviccs prevcnt thís situaiion by icscttinp theírínícrrupt request line whencvcr íhe processor acces^cs(Rcads or V/ritcs) thc períphcraK data buffcr rcgístcr. ífthc íntcrrupting device docs nut rcquire acccss by thcprocessor, one output une of íhe 8ÍKSAH may be dcs-
. ignated as an "ínierrupl acknowlcdcc" which is ac ti valed (
by the service subroutine to resel the iníerrupt rcqucit.ThcINTpin may also be tesied using the condiiionaljumpmstructíon JNI. This inslruciion may be used to deleci thcprcsence of a pending Ínlerrupt bcfore inlcrrupts are en-fibled, If inierrupi is lefí disabled. 1NT may be uscd asanothcr test Ínput like TO and Ti.
2.10 Tlmer/Counter
The 8048AH contains 2 countcr to aid íhe uscr in countingextenial evcnts and gcnerating accurate time delays with-oui placing a burden on tHe proccssor for ihcsc functions.
• In borh modes thc counier opcralíon is the same, the onlydiffcrence being the source of thc input to íhe counter.The ümer/event counter Ís shown in Figure 9.
iCOUNTER . . .
The 8-bÍt binary counier is presettable and readable with• two MOV insiructions which transfer the contents of íhei'TumuIator to the counier and vice versa. The counierconient may be affecied by Reset and should be initializcdby software. The counicr is stopped by a Rcsct or STOPTCNT instruclion and remains sioppcd un t i l staned as atimer by a START T instruclion cr as an evcnt counterby a START CNT instruction. Once started thc counierwill íncremenl ic this máximum count f r r ) and overtioy.tozerocont inuingi tscouniunt i i stoppcd by aSTOPTCKTinstruction or Reset.
Tíie incrcmcnt from máximum count to zero (ovcrflow)rcsults in the sctting of an overflow flag ñip-flop and inthe gcneration of an intcrrupt rcquest. Thc siatc of theovcrflow fiag is testable with thc condilional jump instruc-tion JTF. The fíag is reset by cxccutíng a JTF or by Reset.
' The"ih[crrupt rcquest is siored in a laich and thcn ORedwíth the externa! inlerrupt ínput INT. Thc timer inlerruptmay be enabled ordísabled indcpendentlv ofcx tc rna l Ín-terrupl by the EN TC.NTl and DIS TCNTl inítructions.If enablcd, the counter ovcrflow wi l l cause a subrouiinecal! to location 7 whercthc timer or counier scrvice rouimcmay be stored.
If tímer and externa! interrupts occur simuilancously, theexterna] source will be rccognized and the Cal! will tx: to'
1-7
r '.lü'iáf T--'*" •••J'-'tf'-'- =-'— /"^ ;.,'».. . .
SINGLE COMPONEN! MCS^-48 SYSTEM
I "
JTF—--- £XECUT£D.
RESET
TIMEROVERFLOW
TIMER INTRECOGNCED —EXECUTED f~
|P.ESET— '
EN TCKTIEXECUTED
DISTCN71.EXECUTED
RESET f~
«N
ALELASTCYCLE,OP IHST.
ENlEXEC
OÍS]EXECUTED
RESET
3>—
o—
x> —
L
~T~^
TIMERFLAG
/ • i ' .- r".
CONDITIONAL */'>'• ' ' '••' ' /'JUMP LOGIC
INTERRUPT i.CALL •'
~ — !CLR EXTSRNAL .
^ TtJTPuntinT
S Q
' TIMEROVERFUOW
FF
R
S Q
TIMERINT
ENABLE
R Q
D
INTFF
QCLK9-L;
JTED*
INTENABLE
R
•
•
Tx
'
J
RECOGNIZEO
TIMER -O= _ INTERR1IPT
CLK U HECOGHUED
1 1
* ' • — — í— ~ *
~J J) S 0 * • •
IHTERRUPT!N
PROGRESSFF
4 iír,RESET
1RETR •EXECUTED
i. WHEN!NTERRUPT IN PROGRESS FUP-FLOP is SETALL FURTHER INTERRUPTS ARE LOCKED OUT ' -INDEPENDEN! OF STATE OF EITHER INTERRUPTENABUEFLIP-FLOP.
2. WHILET1MERINTERRUPTS ARE DISABLED TIMER 'OVERFLOW I/lWILLKOT STORE AMY OVERFLOW ' ' .THATOCCURS.TIMEftFLAGV;|LLBESET,HOWEVER.
:\-
Figure 6. Interrupt Logic
1-8
C -
locatíon 3. ímain pendirimm -diateiy
• rouíine. Theto location
• TCNT1 'insl •
AS AN £V
Executíon oinput pin to
•'The T! inpi¡aier MCS-4!Ó\ transiticTI musí be:ÍL won't becounter maj
. cycles (everthere is nohígh for at I
t AS A TIME
Eexcution odock lo theintemal clocdock throuduring thc íéremenos thdejays fromihe counter;counts mayfiows in a r
SINGLE COMPONEN! MCSS-48 SYSTEM
EXTERNALtíJTERRUPT
TIMERIfíTERRUPT
IRECOGNIZED
ÍSET
IIPT
I.IERiw
IE VER.
LOAD OR READ
CLEARED ON START TIMER
JUf.'.P ONTJMER FLAG
TI
-
EDGE -DETECTOR
ENABLE-iNT
\e 9, Timer/Event Counter
locaiion 3. Since thé tímcr ¡nlerrupt is laichcd it wil! rc-main pcnding un t i l the cxicnial device is serviced andimmedialcly be rccognízcd ttpon'rcturn from the serviceroutínc. Thc pcnding timer íntcrrupt ¡s rcset by the Cali
' to location 7 or may be removed by executing a DiSTCNTI ínstruction.
AS AN EVENT COUNTER .
Exccutíon of a START CNT ¡nstruction connects thc TIinpul pin to íhc counter Ünput and enables the counter.The TI inpul is sampled at thc .bcgmninc of staie 3 or inlaler MCS-48 dcvíces in state time 4. Subscquem high tolow transitions on TI \vi]l cause :he counter to incrcmcnt.T) musí be held low for ai least 1 machine cycie to ¡nsurcit won't be mísscd. The máximum rale at which ihecounter muy be íncremented is once per rhree instruciioncycles fevcry 5.7 /asee whcn using an 8 MH? cn'stal) —-thcre ib no mínimum /requency. (TJ input musí rerriain
' high for at Icast J/5 machine cyclc after each transitíon.
AS A TIMER
Ecxcutíon o fa START T instruciion connects an íntcrnalclock lo thc counter inpul and enables íhc countcr. Thc/internal clock is den ved bypassingthe basic machine cyclcclocí: through a -f 32 prescalcr. Thc prcscaler is resctduring thc START T ínsíruction. The resulting clock in-cremenls thc counter evcrv 32 machine cycles. Variousdelays from ! lo 256 counts can be nbtaincd by presettingthc counlcr and delectíng ovcrllow. Times íongcr than 256counts may be achieved by accumulming múlt iple over-flows in a rcgister under software control, For time res-
olution less than I couní an externa! clock can be appliedto thc TI input and the cyuntcr opcrated in the evcmcounier modc. ALE dívidcd by 3 or more can serve asthis extrrna! clock, Vcry small delays or "fine tuning"of larger delays can be easily accomplished by softwaredelay Icops.
Often a serial liní: ¡s dcsirable in an MCS-48 famíly mem-bcr. Table 2 lists the ümer counts and cycles neededfor a spcci'fic baud rate given a crysial frequency.
2.11 Clock and Timing Circults
Timing gencration for íhe.804SAH is complete!}- selfcon-taincd wi;h thc cxeception ofa frcqucncy referencc whichcanbeXTAL. cc.'amic resonalor, or ex terna! clock source.The Clock and Timing circuiíry can be divided into thcfollowing functíonal blocks.
OSCILLATOR ' ft ;
"Ti.e ón-board oscilíator is a high güín parallel resonant• circuí!.wiih a frcquency nmge of I tu I ! MHz, The X Iexlernal pin is thc input lo the anipíiíier siagc while X2is íhe outpjt. A crysta! or ceraniíc riisónaior conneciedbclween XI and X2 provides íhc fccdhack and phasc shiftrequired for oscillation. If an accuratc frcquency relerenceis not required, ceramic resonator may be used in placeof the crystal,
For accurate clocking, a cn'stal shuuld be u.sed. An ex-temally generatcd clock may al.sc he applitíd 10 XI-X2as the frcquency source. Scc the data .-.heet for moreinformation. . . . .
1-9
SINGLE COMPONENT MCSS-48 SYSTEM
Table 2. Baud Rate Genenatlon
- - Frequency -(MHz)
4' 6
6! 11 '
BaudRale
•--v-110
300
1200
1800
2400
4800
4 MHzTimer Counts -f
Instr. Cycles
75 + 24 Cycles.01% Error
27 + 24 Cycies.1% Error
6 -r 30 Cycles.1% Error
4 - 20 Cycles. .1% Error
3 - 1 5 Cycles.1% Error
1 - 23 Cycles1 .0% Error
- - Tcy
3.75 /is2.50¿iS ,.1.8BfiS '""
; 1 .36/iS
• |6 MHzTimer Counls +
Insír. Cycles
113 -r 20 Cycles.01% Error
41 -r 21 Cycles.03% Error
10 + 13 Cycles.1% Error
6 + 30 Cycles,1% Error
5 4 - 6 Cycles.4% Error
2 -f 19 Cycles,4% Error
TOPrr{1/57cy)
750ns '500ns !375ns ;275ns ,'
8 MHz / .Timer Counts +
Instr. Cyclps •
151 -f 3 CJ'cles.01% Error
55 -f 13 Cycles.01% Error
12 -r 27 Cycles.06% Error
9 + 7 Cycíes.17% Error
. 6 -r 24 Cycles.29% Error
3 - 1 4 Cycles,74% Error '
Timer Prescaler(32 Tcy)
120ftsBOns
6Q.2MS43.5^5
•11 MHzTimer Counts +
Instr. Cycles
208 + 28 Cycles,01% Error
76 + i e Cycles.04% Error
19 + 4 Cycies.12% Error
12 + 24 Cycles.12% Error
9 + 18 Cycles.1 2% Error
4 + 25 Cycles.12% Error
STATE COUMTER i
Thc output of the oscíllator is divíded by 3 in rhe SiaicCountcr fo créate a clock which defines ihe state times ofthc machine (CLKl. CLK can be made avaílable on (hecxternal pin TO by exccuting an ENTO CLK instruclion.The ouipul of ,CLK on TO is disabled by Reset of iheprocessor.
CYCLE COUNTER
CLK is thcn dívidcd by 5 ín the Cycle Coumer 10 pro-vidc a clocl; which defines a machine cycie consísiíngof 5 machine statcs as shown in Figure 10. Figure 11shows ihe difiere ni inlernai operations as divjded íntothe machine staies. This clock is callcd Address LatchEnabk- (ALE) bccausc of i i s function in MCS-48 sys-tcms wiih e.xicrnal nicmory. It is provided continuous-ly on ihc ALE ouipui pin.
2.12 Reset' • • ;i
The rcset ínput providcs a mcans for inítialization fortheprocessor. This Schmitt-trigger input has an internal pult-up devjce v-'hich in combinalion wilh an externa! 1 ¡j. fdcapacilor provides an internal rcset pulse of sufficicntIcngih 10 pusransec ati circuiín'ís rcset. as shownin Figure12. If thc rcscí pulséis gcncrated cxtcrnally the RESETpin musí be hcld lov,- for ai Icast 10 milliseconds afier the
power supply is \vilhin toIerance.Only 5 machine cycles(6.8 /as t¿ 11 MHz) are required if powcr is alrcady onand the oscillator has siabílized. ALE and PSEN (if EA= 1) are active whj le in Reset.
/ -.- Resei performs thc following functíons;
1) Sets program counter to zero.
2) Sets stack pointer to zero. • _
3) Sclects regíster bank 0.
4) Selecls mcmor}' bank 0.
5} Sets BUS to high ¡mpcdance state (except %vhenEA = 5V).
6) Sets Ports 1 and 2 to input mode.
7} Disabies intcmipis (tímer and externa]).
8) Stops timer.
9) Clears timer flag. . •
lOJClearsFOandFl.
11) Disables clocV output from TO. •
1-10
pp
TATE TIME:
«I
(02)"TO -,
ALEPSEN- -
RD, WR,
PROG -
2.13 Slngli
This feature,user with a desiepped ihrou,Whíle sloppecfetched is a va
SINGLE COMPONENT MCS«-48 SYSTEM
120;isBO/iS
60.2;¿s.43.5¿is "
11 MHzimer-Counls •+' Insfj Cycles
38 -f- 28 Cycles.01% Error
6 - 1 6 Cycles.04% Error
19 «r 4 Cacles.12% Error
2 -;- 24 Cycles.12% Error
-r 18 Cycles.12% Error
•r.25 Cycies.'12% Error
ily 5 machine cyclcswer ii already on
.E aad PSEN (¡f EA™
le (excepi when
c.
iterna!).
CLOCK^OUTPUT
' ". . ' ".
~T COUNTER
:': •'- . _3¿1AGRAMOF«
|/
^— TóJUMP OH ^ _^X
TEST M O R O -^S^^^RESET
INPUT
3>j.ec(3.67 MHi)
^ ^
COUNTER [733 KHi) \^_ . i.ie ,rlt.r
KBAH CLOCK UTILITIES
5 ;' S5 S1 52
s: DECODE• INC. PC
53 S< S5 SI1
EXECUT10N INPUT
OUTPUTADDRESS
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STATE TIJ/E: . -- •
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049A.H TIMING '
: \ . Figure 10. MCS'-48 Tlrning Generalion and Cycle Timíng
2.13 SIngle-Step " /
This feature, as pictured in Figure 13, provides theuser with a debug capability in thai thi: proccssor can hesteppcd through the program one instruction al a lime.V/hiíe $topped, the address of ihc next inatruction io befetched is availafale concurremly on BUS and the lower
halíof Pon. 2. The u^cr can [he. re Core foüüw the programthrough cach of the instructuin siepi. A tiniinv: diajiram.shpwing the interaction bciw-ccn uutpui ALH and inputSS, ¡s shown. The Bb'S buficr cnnitrnts are lo.si dunngsingle siep; however. 3 laich muy he adJcd tu rtieü^bli.-.}!the losi I/O capahility if necdcd. Dala ii valid ai the ¡cadmgcdgc of ALH.
1-11
rSINGLE COMPONEN! MCS3-48 SYSTEM
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Figure 11. 8048AH/B049AH Inslruction Timing Diagram
1-12
TIMING
The SOÍSAH opo
1) llie proces_sorIcvel on SS.
2) The processorfeícli poníon cinbuuciian is ¡mand is rcceivisiopping.
3) The processor.state by raisintmaininined indíion EO be fe tehalf of porr 2.
4j SS is then raisesiopped modc rThe cxil from sing ALE low.
'.5) To stop the prcbe brüuchi low¡s lefi high the
A diagram íbr imjtheS7-J8HÍS5howprcsct and clear isSS ¡s hdd hígh bypreccdcnce over tiprese i ¡s removed ¡
SINGLE COMPONENT MCS¿-48 SYSTEM
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EXTERNAL RESET
POWER OH RESET
Figure 12.
T1MING
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The 804SAH íiperates ín a single-slep modc as foílows:
}) Thc processor is requeílcd lo stop by appíyíng a lowÍ leve! on SS.
"2) TTic processor responds by slopprng during che addrcss1 fetch portion of the nexl-instruciion. If a double cycle' instruclion is in progress whcn the single sicp com-
mand is rcceived, both cy_cl«_will be complctcd bcíore•' —:" ^toppíng^ ""
*3) Thc processor acknowlcdges ií has enicrcd the V jippodj state by raising ALE high. In ihis siale íwhich can be: maínuincd indefinitely) íhü addressof the ncxt insiruc-
. ./3i- tion lo be fett:hed is presen! on BUS and the lovvcrO' halfofpon 2.
¡4) SS ís then raiscd hígh lo bring thc processor oui of the; siopped mode allowing it ío fctch thc next instructiun.í Thc exít from stop is indicated by thc processor bn'ng-"
_'•' iiig ALE(low.
:5) To stop (he pro-cessor al the ne,xi ínstruction SS musí[ be brouj;ht low agaín soon al'ier ALE goes low. If SS
*"* is.lcft hígh the processor rcmains ín a "Run" niode.
A díagram for implemeniing the siniílc-5iep fiinciinn ofihe S7-18H is shown in Figure 13. D-iype flíp-flop withprescl and clear ís used to genérate SS. In the run modeSS is hcld hígh by keeping thc flip-flop presct (prcstri has
jprcccdcnce o ver the clear inpul). To cn[er_s!ncle stcp.is removed allowing ALE lo bring SS low vía thc
"clcar inpul. ALE s'hóuld be buffercd since thc clcar inputof ají SN7474 is the equivalen! of 3 TTL kwds. Thcprocessor Ís now in the stopped itate. Thc nc.xt ínsiructinnis iníiíated by clockíng a "I" inin Ihc flíp-flop. Thi1; "I"wil! not appcaron SS unless ALHJ^high rcmovinu clcarfrom Ihc flip-flop. ín response to SS puing hiul i thc pro-ccssor bcgjns an Ínstruction feích which bririps ALE lowrcsctting SS through the clcar inpul and causing thc pro-cessor ío again cnicr the siopped stale.
2.14 Power Down Mode(B048AH, 8049AH, 8050ÁH,8039AHL, 8035AHL, B040AHL)
Extra circuítry has bcen added ío ihc S048AH/8049AH/8050AH ROM versión lo aliow powcr to be removed fromall bul thc data RAM array for low rxiwer stíindby opcr-au'on. ín thc power down mude ihc comems of data RAMcan be maintaincd while dr^wing lypically 10% lo 15%of normal operaling power rcquiremcnls.
V^ scn-cs as the 5V supply pin for ihc bulk of circuíirywhile ihe VDP pín supplies only thu RAM array. Jn normaloperaiion boíh pins are a 5V wh i l e ¡n .siandby, Vcc í.s alpTjund and VDD is maíntained al ii.s slandby^value.^ Ap-píying Rcsct to the processor through the RESET pir.inhibíts any access ío the RAM by the processor andgiiarantecs that RAM cannoi be inadvenenify altcred asDOÍ'-:T is removed from V^.
A typical power down scquencc (Figure J4) occurs asfollows:
¡J Irnmíncnt power supply fsilurc Ís detcctcd by uscr de-fined circuÍL^)'. Sígnal musí be taríy enough lo alluwS048AH to save all necessary dala before Vcc fal lsbclow normal operaling limits.
2) r'ower fail sígnal is uscd to ínlenupi processor andvector it lo a powcr fail scrvice routine,
3) Power fail rouíinesavcs all imporíant data and machinestatus in the internal dala-RAM array...Rouiine may -
' ""áTso iñitiate transfer of bachup supply lo trie Vü() pinand indícate lo cxlemal circuiín* thai power fail ruutine
• is complete.
4) Resct is applícd to guarantec data wili nol be alteredas the power supply falls out uf límils. Rcset musí behcld low unlil V^ is at ground Itvel.
Recovcry from the Powcr Down nnxle can occur as anyothcr power-on sequence with an cxtcmal capacitor onihc Rcsct inpui providing ihc n cecear}' dclay. Uec theprevious section on Rcset.
1-13
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SINGLE COMPONEN! MCS&-48 SYS!Eri'
1/27*00 . .
SINGLE STEP CIRCUIT
ALE
53 | W | SS | SI | S2 1 S3
S1NGLESTEPTIMING
Figure 13. Single Step Operaüoa
POWER• SUPPLY
POWERSUPPUY
RESETj""
Figure
2.15 Exterru
Nonaally ihe ñ¡(SOSOAH) :,vord;f(«cbed from intehou-ever aljowsproeram membr)to rcference exteiplains hou- accaccoraplished.
The Ext'emal Ac<and debug bccausapplications proe,of hís choice —. ¡ditíon, thc date sior>' can be read e;A "I" leve! on íFor proper operaiEA inpui is chan£
' 2.16 Sync Mo
TheS048AH, SG4SYNC mode. Thc
• design of múltiple"• signer lo forcé thet• The SYNC mode
equipmcni (ATE); nizing bcr«.-ern thc
SYNC rnode is crVoltage Icvétorf -f-is rais£ií:tr^-volt¡TO nust fe hhft fe
• 1-14
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SÍNGLE COMPONEN! MCS£-48 SYSTEM
ALE
POWERSUPPLV PROCESSOfl
1NTERRUPTED
POWERSUPPLYPAILSIGNAL
NORMALPOWER DN5EOUENCEFOUOWS
DATA SAVE ACCESS TOBOUTWE DATA RAMEXECUTED ÍNHI8ITED
Figure 14, Power Down Sequence
2.15 External Access Mode
Nonnally ihc first JK (S04SAH), 2K (SO-J9AH). or 4K(8050AH) words of program mcmory are amomaiicállyfeíchcd from ínternal ROM or KPROM. The EA input pin
• howcvcr zllows the user lo effectively disable iniemaíprogram memory by forcíng a¡J program mempry fetcheslo reference externa! niemory. The follou-ing chapter ex-plaíns how access to cxiernal program mcmory ¡saccomplishcd.
TTic Externa! Access mode ís ven- useñíi ín system (C5tand debug bccausc ¡l allüws thc uscr to disable hís interna!appíicaiions program and substítutc an externa] programof his choíce — a díagnosiíc ruutíne for ínstance, (n ad-
-diiíon, thc da!c sheet shows how intc-rnal program mem-ory can be read extemaííy, independen! of the processor.A "I" Icvel on EA Ir.'aíatcs thtí cxiemal accesss mode.For proper operaiíon. Reset ¿hould be appííed while tíieEA inpui is changi-'d.
2.16 Sync Mode
The 804SAH, 8CM9AH, S050AH has incorpora:^ a newSYNC mode, The Sync mode Ís provided to case thedesign of múltiple controller circuils by aííou-ing the de-íigner lo forcé the device inio known phase and Mate time.The SYNC mode may a!so be utilízed by automatic íesiequipmenl (ATHJ for quick, casy, and effícíenl synchro-BÍzing betu-cen the tester and rheDUT (device underie^tj.
SYNC mcxJc is enabled when SS' pin is ratsed to híiih*otuge leve! of -f 12 volts, To begin synchronizaiion. fl'Oicralsed to 5 voíis al leasi four docks cyclci afier SS'.10"must be hígh for ai least four XI dock cycles lo fully
rcset ihc prescaler and time state gcnerators. TO may thcnbe broughf dow/n wjth the rising CÍÍL-C of X I . Two clockcycles íalcr. u-jth the rising edge oí XI. the dcvice enícrüínto Time Stale 1, Phase ), SS' ís 1/icn brought dowfí ín5 volts 4 docks iaier aflcr TO. RESfTT ¡s allowed to gohigh 5 tCY (75 docks) íaler for normal cxccution of codi:.See Figure J5,
SINGLE COMPONENT MCS¿-48 SYSTEM
svTD OV-
5V
ALE
íl ES ET OV-
SYHCMODETIMING
Figure 15. Sync Mode Timlng
PROGRAMPROM
ITTTr .
XTAL-1 -
RESCI — -0
SINGLE STtP — -C
EXTERNO.U EX
TEST-jV *"
IHTERRUPT — —'
,
BUSV^
B046AH8EW9AHB050AH
"
/• X PORT
\ v/ *1
S ' V t-/' . '\T«. r__±__y -2
>— REAO
>— WRITEPROGRtM
•J~w STORE ENABUE~ ADDRESS
LATCH ENABLE
3.0 PIN DESCRIPTION .
The MCS-48 proccssors are packaccd in -VQ pin Dual In-Líne Packaccs (DIP's). Tablc 3 ís a summary of thcfunciions of cach pin. Figure 16 is the logic symbolfor the 804BAH product family. \Vherc it cxisis, ihc scc-ond parapraph describes each pín's funcñon ¡n an cx-panded MCS-JS ¿ys,iem. Unlcss oiherv.-ise specífied. cachínpui is TTL compatible and cach oulput will drivc onestandard TTL load.
Figure 15. BO¿8AH and 8049AH Logic Symbol
1-16
Deslgnatloi
PROG
PIO-PI7(Pon I)
P20-P27(Pon 2)
DO-D7 '(BUS)
TO
TI '
TÑT
"RD
RESET
WR
ALE
SINGLE COMPONEN! MCS»-4B SYSTEM
Tabíe 3. Pin Descriplion
[ 40,pin Dual In-njíia-y of the
¡Se logíc 5>T7iboIl i t exisiSí the sec-InctUm fíi an ex-Iscspecified, caenlut V.-ÜI drive one
i i• i
De«lgnatlon
PROG- '
PIO-PI7.(Pon í)
P20-P27(Port 2)
DO-D7(BUS)
TO •
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ÍÑT
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RESET
WR .
ALE
PinMumber*
20. .
• 26 '
40
25
27-34
21-2435-38
12-19
39
6
Functíon
Circuit GND polenüal .. - - .- 'T"-t,
Programjníngpowcr-supply; 21V during program for the 8748H/8749H; + 5V duringoperarían for both ROM and EPROM. Low power Mandby pin in S04SAH and8049AH/S050AH ROM versíons.
Maín powcr supply; +5V during operation and during 874íiH ünd 87-19IÍ pro-grammíng.
Program pulse; - t - l S V i n p u t pin duríng 8748H/8749H programmíng. O u t p u i s t r o b cfor 8243 1/Oexpandcr.
8-bii quasi-bídircciiona] pon. (Inicrnal Pullup •* 50KÍ1)
S-bit quasí-bidircciiona! pon. (Interna! Pullup ** 50K.Í1)
P20-P23 coTTtain thc fourhígh ordcr program counlcr bits du r ingan c.xiernal pro-gram memory fctch and serve as a á-bil Í / O c.xpander bus for Ü243.
Truc bidí rcc i íonal port which can bcwritien or rcadsynchronously using ¡he RD.WR. strobes. Thc pon can also bcstaticallv laichcd.
r ' i . '.Contains the 8 lo u- ordcr program countcr bits during an cxtcrnal program_mcm-ory fctch, and receívcs thc addrcssed instruaion undcr thc coni rol of PSíiN. Alsocontains the address and data during an externa! RAM dala store instruction,under control of ALE, RÜ. and WR. . . _ ; .j
T'nput pin tcstable using thc condítional iransfer ins t ruc t ions JTO and JKTO. TOcan be dcsignated as a clock ou tpu t using E.N'TO CLK instruction. TO is also usedduring programming and sync modc.
Input pin tesiable using tnc JTJ. and J.VTI ínsiructions. Can be dcsignated thecvcnt counter input using túeVfRT CísT instrucdon. (Scc Scction 2.10).
n tc r rup i i n p u t . Iní t ía tcs an ín ter rupt if in tc r rupt ¡s enabled. I n i c r r u p t is disabledafter a reset, (Acii\-e lo\\') •
In t c r rup t musí rema in low for a t leasi 3 machine cyclcs to endure proper opeíalion.
Ouíput strobe act ivated dur ing 3 BUS read. Can be used lo cnablc data onio thcBUS frorn an external dcvice. (Acmé Jow)
Used as a Read birobe to Externa! Data Memory.
[nput \vhich ¡s used to initiaJizc the proccssor. Also used during EPROM programmingand verificatión, (Active lowj (Interna! pullup * SOK fi)
Output sirobe dur ing a BUS u-rhe. (Active low) Used as writc strobe to externa!data memory. . * • . .1.
Addrcs5""l.arch"Enable. Thís'sTgna! occurs once during cach cycle and í¿ rrscful asa dock output.
Thc ncga t ¡ve ed ge of/, LE st robes address ínto ex terna! data and program memory.
mÍH3
,rO
1-17
J-'-
lí.
£I? **H fs
SINGLE COMPONENT MCS=£-48 SYSTEM
Table 3. Pin Descrlptlon (Conllnued)
Deílgr.ollon
PSEN
ss"
XTALI
XTAL2
PinNumber' Functlon
Program Siorc Enablc .Thisoutpul occursonly duringafcichto externa! programmcmory. (Active )ow) '
; iSinplcslcp inpul can bcused ia-jonjunctíon vvuh A LE to "single si ep" thc proccssorihrough cach insiructíon. (Aclivc low) ( I n v e r n a l pullujj =* 300K.il) + I2V forsyncmodcs (Scc 2.16), • i -.
Extcrnal Access i n p u t which forccs a!l program mcmory fctchcs to refcrencc ex-icrnal mcmory, U s e f u l t o r c m u l a t i o n and dcbug, and'csscntial for tcs l ingand pro-gram vcrif icat ion. (Act ive high) - r | 2V for SÜ4SAhj;8049AH;S050AH programverif¡catión and + 18V for K74KH /K749H program ycríficaiion {Interna! pullup "*lOMf lon 8W8AH/B049AHí8Ü3SAHL1S039AHUS050AH(804QAHl.)
One sidc of crystal i npu t for inlcrnal oscillaior, Also ínput for cxlernal sourcc.
Oihcr sidc of crystal;cxlernal sourcc inpul.
•Unlcss oihcrwiicitaicd, inpuls do noi havc imcrnal p u l l u p rcsisiors. ÜfHKAH. 874UH. KQ49AH. B050AH, S040AHL
4.0 PROGRAMM1NG, VERIFYING ANDERASINGEPROM
The interna! Program Mcmory of the 8748H and the8749H may be crascd and reprogrammtd by ihe user ascxplaJned in the following scctíons. Scc also the 874SHand S749H data shecis. i
4.1 Programming/Verlficatlon
In brief, ihc programming proccss conststs of: acüvatingthe program mode, applying -an address, latching ihc ad-drcss, applying data, and applying a programmíng pulse.This programmíng algorithm appiíes vo both ihc S74SHand 8749H. Each word is programmed complelelv bcforcmoving on to ihc nexl and is foliowed by a vcñficaiíonsiep. The following is a list of ihc pins used for program-ming and a dcscsription of theír funcüons:
Pin FundíanXTAL 1 Ctock Input (3 10 4 MHz)Rcsct Iraualization and Address LalchingTesl O Seleclion of Program (OV) or Verify
(5V) ModeEA AoivHtion of ProgramA'exify ModesBUS Ad'drcss and Data Input DaU Output
During VerifyP2CK1 Ad'drcss Inpul for 8748HP20-2 Addrtss Input for 8749HVpo Programming Power SupplyPROG Program Pulse Input -P10-P11 Tíeíl to ground (S749H only)
B74BH AND 8749H ERASURECHARACTER1ST1CS
The crasurc characierislíes of the 8748H and S749H are,such that erasure begiris to occur when exposcd to iighvwith wavelengths shoner man approxvmately 4000 Angs-troms (A). Ii should be noied that sunlight and cenaint)-pes of fluorescem' lamps have v,-avelengths in the3000-4000A rangc. Dala cho\ ihat consíant exposurc torcx^m Icvel fíuoresccnt lighting could erase the typical874SH and 8749H in approximaiely 3 ycars while ii \vould
. take approximately 1 week to cause erasure when exposedlo direct sunlight. If the 8748H or 8749H is lo be exposedto these lypes of lighting conditions for extended períodsof time, opaque labcls should be placed over ihc 8748Hwindow lo prevcnt íinínlentíonal erasure.
When erased, biis of the 8748H and 8749H Program Mcm-ory are in thc logic "O" stale.
The recómmendcd erasure procedure for the 8748H and8749H is exposure to shonwave ultraviolet light whichhas a wavelength of 2537 Angstroms (A). Thc intcgraicddose (i.e., UV intcnsity X exposure time) for erasureshould be a mínimum of 15W-sec/cm2. Thc crasurc timewith this dosage is approxímaiely 15 to 20 minutes usingan ultraviolet lamp with a 1200Q/iW/cm7 power rating.The 8748H and 8749H should be placed within one inchfrom ihc lamp tubcs during crasurc, Somc. lamps have afiltcr ín their mbcs and this ftlter should be removed bcíbreerasure.
VI8
VERIFY MO
EA
•TO. „
RESÉ?
NOTES:1. PROCi
1 * SINGLE COMPONENTMCS-48 SYSTEM
1
1
Hcrnalprogram
H'thcproccssorM-M2V forsync
H> reference ex-Msi¡n£.andpro-H)AH$rogramMrnal puilup *•=•VHL)
Hrna! sourcc.
m-.ui.
M artí 8749H anMexposed to lighBiely/4000 AngsHíchi ajid certaírHelengihs ¡n thtMfant;exposure teMíasele typicaH-swffileit woulcHe wheneíposecHis lo bsexposecHxtcndcd pcriod•over the 874 Sh
H Program Mem
líhe 874 8H anH)3cí light whícíH The JnlcgratcíHnc) for erasunHhe crasure tím•! minuics usinV pov.'er rstingB iihín onc incH:. lamps havcB^movcd be fon
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RESET \ /
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\ ADDRESS \/ DATA T O B E \7 j~' \(o-7) VALID/\PROGRAMMED VALID/
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/ \ BATA~\X "TAD DR\/~^\__^y\VAUD/~ \J /\^P« ADMSETSS X ADDBESStWO, VALIÓ- ) ^g^
tvoowr ! ! r-'voDH ¡.21. ' j . Jjr"1*1" — '™" /^^>ow-¡ — J j — -r
PROG , I / Y' í
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VERIFV HOD£ (ROM/EPROM)
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DRn HR7 \ -/ APDRESS V DATA OUT V -/ HSXT V «EXT DATA \/ j- -^ (0-7JVAÜD f\D / \S /\T VALID/
•
'p2fl-P22 A ADDRESS (B-1D) VALID V • NEXT ADDRESS VALia
NOTES:1. PROG MUST FLOAT IF EA l£ LOVV [I.E.. * 1BV).
' TDOW EPROM ONLY. ;
Figure 17, ProgramA'erify Sequence for S749H/8748H' "
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1-19
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LOo03OOQ
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oODOOO
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NationalSemiconductor
ADC08G1, ADC08Q2, ADC0803, ADCÚ804, ADC0805 8-B¡tCompatible A / D Converters : . • - . - • *
General DescriptionThe ADCOBOX ADC0802, ADC0803, ADCOB04 andADC0805 are CMOS 8-bit successive approximation AJOconverters whích. use a differentíal polen tí ometricladder—similar to the 256R pr.oduc.tj. These convertersare designed to allow operaiíon wíth the NSC800 andINS8080A deriwative control bus, snd TR¡.STATE©-oufpin latches dírectly drive the data bus. These A/Dsappear like mcmcry locations or I/O ports TO ihe micro-prcKiessor and no Ínterfacing logre is nttded.
A new differennal analog voltage input allows increasingthe common-mode rejeciion and ofísetting the analogzero ínput voliaoe valué. In additíon, the vollage reler-ence input can be adjusted lo allow encoding any smalleranalog voltage span 10 the full 8 bits oí resoluiion, /
Features• Compatible with 8D30 ¡iP derívaiives—no ¡nter-
f acing logíc r»íeded — access time — 135 ns
• . Easy interfate to 3!! mrcroprocessors, or opérate!"stand alone"
Differential znaiog voltage ¡nputs
Logic ínpúts and outputs meet both MUS and T^Lvoltag> level specificatíons
Works wiih 2.5V (LM336) voltage reference
. On-chio clock generator
OV to 5V analog ínput voltage range with single 5Vsupply .
No zero adjust requíred
0.3" standard width 20-pÍn DIP package
Opérales ratiometrícally or v/Íth 5 VDC, 2.5 VQQ.or analog span edjusted voltage reference
Key SpeciíicationsResolution
Total error
Conversión time
8 bits
±1/1 LSB.±i;2 LSB Hnd±l LSB
lOOpí
Typícal Applications
W
8080 Interfsce
VI*H
v.,,1-1
» c>-ami»DJ _|_
}iti«ciio» —
ER^tMl VtCIMC*llON llUClUDf! FULLSCAIC ItRO f HBOR. A*E> «O*>' IIWEARITYI
r*«T *>Lf"Wt
tpcueoí*fX^«57*r-cw>o3*DCt*Oi .ir-CfWj
FUIL1CALÍ
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I1/7LS8
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VHf f 7 • WD COUNECThOf
II LEB
Crs- *0 liiOíiiat". oí H»lilm*I S*m>C5^ouclí' CcXP
osolute MaKÍmum Ratiní
!.«^Vol»Be(Vcc) (Woie3)
• i>5*,051= Control InputfitOlíie; Input end Qutputt —0,3
«9r Temperature Range
,ty Diisipsiion al T;\ 25"C
•-•Temperoture (Soldtring. 10 leconds)
.ectrical Charactéristics-f lollovving specificMions appíy for \l Adjusted Etrcr
(Note 8|
XDCOB02. .
Total Unadjuiied Eiror
(Nole 8)
ÍDC0803:
Towl Adjusted Error
INotE fl)
JlDCOBW:
Toial Unadjuited Enoc
(Note 8)
ADC0805:
Total Unad¡uited Enor -
[N'olc B]
VREF/2 Inpul Reiiíta-<ie (Pin 9]
fcnalog Input Vollage Range
DCComrnon'Mode Erior
towtt Supply Sensitv/iiy
*C Ei'ectrical Characteris'. íollowíng specificatíons apply for V
PARAMETER
Cont'Eriion Time
Conversión Time
Dock Frequency
dock Duty Cycle
Com-enion Raie In Fres-Runí
Mode
V/ÍdíhoíWR Input (Surt Pul
Widrh)
ACCRII Time (Delay itom
Filting Edge oí RD lo OJtpul
Dita Víüd)
TRI-STATE Conirol (0:1 ay-
from Riting Ed^e oí RD to
Hi-2 State)
Deliy- from F»!!ir>9-Edoí
oíWR ot ff5 to RewiotíÑT
Input Cap>c¡:»r>ct oí Logic
Conlfol Inpuu
TBI-STATEOutpot
Capaciunce (Data Buiíen)
B-23
Ixto D, D toA1••••3058-Bit^P1111
-
•
•-? inputs• mee%ooth MOS and T^L
Ivoll
•
age leference
iltace range '•vith single 5V
, DIP packagc
v v/ith 5 VQC, 2.5 VDc..tage reíerence
,
8 bits
LSEL£1/2 LSB and ±1 LS3~
Ifit
1
-
,ct
SI
100^5
.ÍDUCIR
1 (il fttSDtUT'n*1'
JUmí,"*111"
SlESICIJCfC'.l
* 1
^nlDJU^umi'0"
n LSB.
¿sotute Máximum Ratings (Notes 1 and 2) Operating Ratings (Notes i and 21
;rYVoll»oe |Vcc' íNole 3)
,«* . . - i
-
6.5V Tempentur» R*nge T^iN<TA<TMAx
ADCO901^32LD -55°C¿ TA <.+12SaC_rí¿CoorroI Inputs ' . ' ' -0.3V to -H8V ADC0801/02/D3/0-Í LCD -40°C < TA < +856C
uOiDcr inpíit and Outpuu -0.3V to (Vcc + 0.3 V) . ADC0801/02/03/05LCN -flO°C < TA < -tB5"C
,y;Tw'pf''ature Range " —65
• TfuweraiiiriT (Solderjnc, lO.tecondi
Tieclrical Characteristics
D to +Í50°C ADC0804LCN ' " D"C< TA < t70'C
875 mVV fí*nge of Vcc 4,5 VDC to 6.3 VDC
3OO°C
^ loOowing specífications appiy for Vcc * 5 VDC. "^MIN TA < TMAX a"d fcLK " ^40 VHz unless otherwise speciíied.
- PARAMETER
ADCO801:
Toial Adjuned Error
.IMoicB)
MXJOBOT. . _ _ -
Tou> Unadjuitcd Error
(Note 8)
*DCOS03:
Total Adjuiled Erro(
tKote 8)
W)C08W:
Tbí**. Unadj'imed Error
(Note 6}
AnoHOS-'jj 7utat Unadjusted Eiror
i («t*t 8)
1 '/H£F/2 Itiput Besistance [Pin 9)
AnXog Inpui Voltage Rangc
DC Common-Modc Error
ípwtrSopply Scniitívily
CONDITIOfJS
Wth Full-Scale Adj.
(S*e S*ct¡<xi 2.5.2)
VREj:/2- 2.500 VDC
V/ith Full-Sc»le Ad¡.
|S« Síction 2.5.2)
1
VREF
2 - 2.500 VDC
[
7-No Conn«tJDn
.ADCD80 1/0 2/03/05
ADCOBOí (Note 9)
(Note 4) U(*-)or V¡-)
Orer An*!og Inpot Voljatjí
Range
VCC" 5 VQC -10^ °'er
Alfotved V|fg(+) and V)fj(-)
Vottage R*nor (Note*)
0 Bectrícal Characierístics
MIN
-
2.5
1.0
Gnd-0.05
TYP
B.O
1.3
±1/16
±1/16
MAX
±1/4
11/2
íl/2
±1
1
±1
V CC +0.05
±1/3
±1/8
-
UWITS
LSB
LSB
LSB
• LSB
LSB
vnkn
VDCLSB
LSB
•
rfoiiowíngspecificaiions appiy [or VCG = 5 VDC a'ld TA. - 25° C unless otherwise specified.
IPARAMETER
Convef líon Time,
Conversión TííTie
ClocV. Frtquency
Clock Duty Cycle
Convenion Rite In Frce-flunning
Mode .
\)L " Vildih of WR Inpot (Start Pulie
Width)
i- AccesiTíme (Delay íiom
Fallíng Edg« of RD lo Outpui
' ' Data Vítid)
m TRI-STATE Control {De »V
irom RJsino Edoe ot RD to
f HI.ZS«w)~
'
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j¡ Delay ífom Fallins Erffle
oí Wñ or fiÜJ TO Heiet oí TÑTH
t Input Capscilance ot Loy C
Control Inputt
TRI-STATEOutput
"(j pací une e (D«d Buíferí
.
COKDIT1ONS MJN
/ *CL^ ~ ° kHl (Noie 6) 103Ii iN'ote 5, 6) I 66
. Vcc- 5V. (Note 5) 1 100-
.' (Note 5} - '40
INTRtiedtoWR witri
ra-OVDC.fCLK-_640kF(z
CS-OVD C(Nole7) 100
CL- lOOpF . ' . ~
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CL-IO'PF.RL- t*(S« TRl-STATE T«t ' ' ~ '
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ervaljkrio !e;i ihan 275 ni. jnasesVre propgf 10 i tar i the conveti'^-
e V7R puf« width. An a^rhilfanly w*i hígh transilion of ihe VVñ ptíl*< '*—
l ¡nput voltagei see leciion 2.5 ••*-
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Anexo B, Pag . 1
*************************************************LISTADO DEL PROGRAMA PARA EL REGULADOR DE VOLTAJE
' *************************************************0000 CPU "804B.TBL"0000 HOF "INT8"0000 ' ORG 0000H
• . '************ETIQUETAS*************
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0008000500FF001E0020001600030088001300A00011006000110040001000BA000F0009000F
LOCFREC:VALTIMER:REPFREC:STARF:MAXTIMER:niNTIMER:OUT_DVDT:LOW_VOLT:OVER_VOL:OUT__FREC :OUT5:OUT4:OUT3:OUT2:OUT1:SDAT0:SDAT1:DATQN_1 :ZESPVOUT:NO_DVDT:SDAT0N_1 :SDAT1N_1:OUTPTN:TOLER_2:NNAXDVDT:HABVIN:HABVOUT:NTGTDAT:STARSTOR:LOCDVDT:REPDVDT:LIM60:LIM61-:LIF15U0:LIM5U1:LIM5D0rLIM5D1:LIM4U0:LIM4U1:LIM4D0:LIM4D1:Lin3U0:LIM3U1:
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. EQUEQUEQUEQUEQUEQUEQUEQUEQUEQUEQUEQUEQUEQUEQUEQUEQUEQU •EQUEQUEQUEQUEQUEQUEQUEQUEQUEQUEQUEQUEQUEQUEQUEQUEQUEQUEQUEQUEQUEQU
14H15H4H3BH5BH44H0FEH0FDH0FBH0F7H0FEH0FDH0FBH0F7H0EFH18H19H1AH0AH1BH1CH1DH1EH08H-05H -0EFH0FFH1EH20H16H3H88H13H0A0H11H60H11H40H10H8AH0FH09H0FH
Anexo B. Paq.2
0080000E0010000E007A000D0011000B
00000000000100010003000300100010001000120014001500170018
001A001C001E001F001F0021002300230025002600260028002S0029002A002B002D002D002E003000320034003600380039003A
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LIM3D0:LIM3D1:LIM2U0:LIM2U1:LIM2D0:LIM2D1:LIM10:LIM11:
EQUEQUEQUEQUEQUEQUEQUEQU
******PROGRAMA PRINC
INICIO:
LOOP:
RESTAUR:MOV
EMPEZAR:
AEAIN:
LAZO:
INDAT:
TESTDVDT:
CICLO:
EN
JMPORGJMPORG
RlMOVINCMOVRETRCALL
MOVMOVOUTL
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MOVMOVX
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MOVXMOVINCDJNZ
CLRMOVMOVMOVMOVMOVMOVRRANL
80H0EH10H0EH7AH0DH11H0BH
IPAL********
I
LOOP3H10H10H
; Permite el regreso,#08H ;del contador de@R1 , #18H ; programa a unaRl ; dirección especificada@R1,#00H
STARFREC
R0,#STARSTORA , tfHABVINP2,A
;Empleza la recolecciónR1,#0FFH ;de los datosR3,#NTQTDAT
Rl,t0FFH@R1 , A
LAZO
A , @R1@R0,AR0R3,AGAIN
^Realiza laF0 ; comprobación de laR0,#NO_DVDT; distorsión en la@R0,#00H jlineaR2,#NTOTDAT-1R0 , STARSTORRl ,#STARSTOR+1A,@R1 ;Resta los datosA ;(n+l) — n, ambosA.#7FH ,-dlvldidos por
Anexo B . . . Pag,3
003C AD003D F0003E 77003F 537F0041 54470043 F70044 F6500046 670047 BD0B0049 5447004B F7004C F650004E 045F00500050 B81B0052 100053 F00054 AD0055 23050057 54470059-F7005A F65F005C BA01005E 95005F005F F90060 190061 A80062 EA380064 B'66D0066 BB16006B 2300006A A0006B 0479006D BB16006F 100070 F00071 BD030073 54470075 96790077 745A00790079 BE00007B BD00007D B920007F BB1E0081 Fl00B2 6E ,0083 AE0084 270085 7D0086 AD
INCREMEN
FINCICLO;
JMDVDT;
SUMDATOS
REPSUM:
MOVMOVRRANLCALLRLCJCRRCMOVCALLRLCJCJMP
MOVINCMOVMOVMOVCALLRLCJCMOVCPL
MOVINCMOVDJNZJF0MOVMOVMOVJMPMOVINCMOVMOVCALLJNZCALL
MOVMOVMOVMOVMOVADDMOVCLRADDCMOV
R5,AA,@R0AA,#7FHSUBS8BZAINCREMENA
; dos y comprueban;si están en el rango; especificado
R5,#TQLER_2SUBSBB2AINCREMENFINCICLO
;Si encuentra unR0,#NQ_DVDT;dato fuera de@R0A,(¿R0R5?A
; límite, incrementa;el contador dentro; del ciclo
A,#NMAXDVDTSUBSSBZA
FINCICLOR2,#01HF0
íA,R1 ;Rl ;R0, A ;R2,CICLD ;JMDVDT ;R0,#LQCDVDT'A,^00H@R0,ASUMDATOSR03#LOCDVDT@R0A,@R0R5,^REPDVDTSUBS8BZSUMDATOSOUTDVDT
R6,#00HR5,^00H
-
Si detectadistorsión en todoel ciclo, incrementael contador de númerode ciclos seguidoscon distorsión
;Realiza la suma dejdatos recogidos en un; ciclo
R1,#STARSTORR3,#NTOTDATA5@R1A,R6R6,ñAA,R5R5,A
Anexo B. Pag. 4
0087 190(388 EB8100SA B91B008G FE008D Al008E 19008F FD0090 Al0091 2400010001000100 A50101 B9180103 Fl0104 AE0105 190106 Fl0107 AF0108 23E1010A E3010B AC010C 23E2010E E3010F AD0110 540B0112 FD0113 F70114 E6180116 24200118 2'3FB011A 3A01IB B9FF011D011D 15011E 241D01200120 23E30122 E30123 AC0124 23E40126 E30127 AD0128 5.40B012A FD012B F7012C F634012E 544B0130 76FA0132 24DC01340134 23E50136 E3
TAPS:
OVERVOLT:
LAZ02:
TAP1:
TAP12:
INCDJNZMOVMOVMOVINCMOVMOVJMPORG
CLRMOVMOVMOVINCMOVMOVMOVMOVP3MOVMOVMOVP3MOVCALLMOVRLCJNCJMPMOVOUTLORL
DISJMP
MOVMOVP3MOVMOVMOVP3MOVCALLMOVRLCJCCALLJF1JMP
MOVMOVP3
RlR3,REPSUMR1,#SDAT0A,R6@R1.,ARlA,R5ORÍ, ATAPS100H
¡Empieza la selecciónFl ;del tap, dependiendoR1,#SDAT0 ;de la suma de los datosA, @RiR6,ARlA,@R1R7,AA , #0E1HA,@AR4, AA,#0E2HA, @AR5, ASUBS16BA,R5AOVERVOLTTAP1A,#QVER_VOL ^Salida porP2, A ; sobrevol tajeP1,#0FFH
ILAZ02
A,4í:0E3HA,@AR4,AA 9 #0E4HA,@AR5, ASUBS16BA,R5ATAP12SALIDA1NOCAMBIACAMBIAR
A,#0E5HA,@A
Anexo B, Pag . 5
0137 AC0138 23E6013A E3013B AD013C 540B013E FD013F F70140 F6480142 545A0144 7'ÓFA0146 24DC0148014B 23E7014A E3014E AC014C 23E8014E E3014F AD0150 540B0152 FD0153 F70154 F65C0156 54700158 76FA015A 24DC015C
015C 23E9015E E3015F AC0160 23EA0162 E3 .0163 ftD0164 540B0166 FD0167 F70168 F670016A 548E016C 76FA016E 24DC01700170 23EB0172 E30173 AC0174 23EC0176 E30177 AD0178 540B017A FD017B F7017C F684017E 54B40180 76FA
TAP2:
TAP23:
TAP3:
MOVMOVMOVP3MOVCALLMOVRLCJCCALLJF1JMP
MOVMOVP3MOVMOVMOVP3MOVCALLMOVRLCJCCALLJF1JMP
MOVMOVP3MOVMOVMOVP3MOVCALLMOVRLCJCCALLJF1JMP
MOV , -MOVP3MOVMOVMOVP3MOVCALLMOVRLCJCCALLJF1
R43AA,#0E6HA , @AR5,ASUBS16BA,R5ATAP2SALIDA12NOCAMBIACAMBIAR
A,#0E7HA , @AR4, AA, #0EBHA,@AR5,ASUBS16BA,R5ATAP23SALIDA2NOCAMBIACAMBIAR
A,#¡3E9HA, @AR4, AA5#0EAHA5@AR5,ASUBS16BA,R5ATAP3SALIDA23NOCAMBIACAMBIAR
A,#0EBHA,@AR4, AA ,4ti3ECHA ,@AR5,ASUBS16BA?R5ATAP34SALIDA3NOCAMBIA
0182 24DC01840184 23ED0186 E30187 fiC0188 23EE018A E3018B AD018C 540B018E FD018F F70190 F6980192 74000194 76FA0196 24DC01980198 23EF019A E3019B AC019C 23F0019E E3019F AD01A0 540B01A2 FD01A3 F7 -01A4 F6AC01A6 742601A8 76FA0ÍAA 24DC01AC01AC 23F101AE E301AF AC0ÍB0 23F201B2 E301B3 AD01B4 540B01B6 FD01B7 F701B8 F6C001BA 743501BC 76FA01BE 24DC01C001C0 23F301C2 E301C3 ftC01C4 23F401C6 E301C7 AD01C8 540B01CA FD
TAP34;
TAP4:
TAP45:
TAP5:
Anexo
JMP
MOVMOVP3MOVMOVMOVP3MOVCALLMOVRLCJCCALLJF1JMP
MOVMOVP3MOVMOVMOVP3MOVCALLMOVRLCJCCALLJF1JMP
MOVMOVP3MOVMOV .MOVP3MOVCALLMOVRLCJCCALLJF1JMP
MOVMOVP3MOVMOVMOVP3MOVCALLMOV
B. . . Pag ,6
CAMBIAR
A,#0EDHA,@AR4, AA,#0EEHA,@AR5, ASUBS16BA,R5 "ATAP4SALIDA34NOCAMBIACAMBIAR
A,#0EFHA,@AR4, AA,#0F0HA,@AR5,ASUBS16BA,R5ATAP455ALIDA4NOCAMBIACAMBIAR
A,#0F1HA,@AR4, AA,^0F2HA,@AR5,ASUB516BA,R5ATAP5SALIDA45NOCAMBIACAMBIAR
A5=S0F3HA,@AR4, AA,#0F4HA, ©AR5,ASUBS16BA,R5
Anexo B. . . Pag.7
01CB F701CC F6D401CE 744B01D0 76FA01D2 24DC01D4 23FD01D6 3A
01D7 B9FF01D9 15
01DA 24D901DC01DC 15
01DD 543201DF 23FF01E1 3701E2 23FF01E4 3A01E5
01E5 S80A01E701E7 B9FF01E9 23FF01EB 9101EC01EC 36EC01EE01EE Bl01EF 96E501F1 E3E701F3 B91E01F5 Fl01F6 39
01F7 0501F8 047601FA01FA 543201FC 0501FD 64-76
01FF01FF AE0200 BF000202 B91A0204 Fl0205 AC0206 BD000208 FE0209 Al020A 83
LOWVDLT;
LAZD1:
CAMBIAR:
RECVOUT:
RECVOUTI:
LAZ2:
INGDAT:
NOCAMBIA:
RLCJCCALLJF1JMPMOVOUTLDRLDISJhP
DISCALLNOVOUTLMOVOUTL
MOV
MOVMOVMOVX
JT0
MOVXJNZDJNZMOVMOVOUTLENJMP
CALLENJMP
ALOWVOLTSALIDASNOCAMBIACAMBIARA,#LOW_VOLT ,-SaIida porP2, A ; bajo vol tajeP1,#0FFHILAZ01
. Prepara alI jmlcrocontroladorACTUAL I Z ; para cambio de tapA,#0FFHP1,AA,^HABVOUTP2,A
R0,ttZESPVOUT
R1,#0FFHA,tt0FFH@R1, A
LAZ2; Maestreo del vol taje
A , @R1 >de salida paraRECVOUT ,-verificar el apagadoR0?RECVOUT1 ;del triacR1,#OUTPTNA, ORÍP1,AITESTFREC
jContinua el tapACTUALIZ ,-anteriorITESTFREC
;*******SUBRUTINAS UTILIZADAS*********
SUBRUTINAS:PREPSB16: MOV
MOVMOVMOVMOVMOVMOVMOVRET
R6,AR7,#0HR1,#DATON_1A,@R1R4, AR5,#00HA,R6
;Prepara registros;para la;de dos números;de 16 bits
Anexo B... Pag.8
020B FC020C 37020D 0301020F AC0210 FD0211 370212 13000214 AD0215 FE0216 6C0217 AC0218 FF0219 7D021A AD021B 83021C B91B021E Fl021F AC0220 190221 Fl0222 AD0223 190224 Fl0225 6.C0226 &C0227 "Z70228 7'D0229 AD022A B918022C FC022D Al022E 19022F FD0230 Al.0231 830232 391B0234 Fl0235 AE0236 B1000238 190239 Fl023A AF023B 3100023D B91D023F 210240 C90241 FE0242 210243 e90244 B1000246 83
5UBS16B: MOVCPLADDMOVMOVCPLADDCMOVMOV.ADDMOVMOVADDCMOVRET
BUMDAT: MOVMOVMOVINCMOVMOV .INCMOVADDMOVCLRADDCMOVMOVMOVMOVINCMOVMOVRET
ACTUALIZ : MOVMOVMOVMOVINCMOVMOVMOVMOVXCHDECMOVXCHDECMOVRET
A,R4AA,#01HR4,AA,R5AA,#0HR5,AA,R6A,R4R4, AA,R7A?R5R5,A
R1,#SDAT0A , @R1R4,ARlA,@R1R5, ARlA,@R1A,R4R4, AAA,R5R5,AR1,#SDAT0A,R4(¿Rl ,ARlA,R5<§R1 ,A
R1,#SDAT0A,@R1R6, AORÍ ,#00HRlAf @R1R7,A@R1 ,#00HR1,^SDAT1N_1A, ORÍRlA,R6A, @R1Rl@Rl,tt00H
de dos; números de 16 bits
;Suma los datos;recogidos
;Actúa 1ización dejdatos para empezar¡nuevo ciclo
Anexo B Pag.9
024702480249024A024B024D024F02500252025402560258025802590259025A025C025E025F02610263026502660268026A026C026E026E026F026F027002720274027502770279027B027D027D027E027E027F0281028202830284028502860288028902BA02BB
37176D83BDEFB91EFl5447C658B1EF4459
B5
83BDEFB91EFl5447C66EBDF7Fl5447C66EB1F7446F
B5
83BDF7B91EFl5447C67DB1F7447E
B5
SUBS8BZ
SALIDA1
UBIC1:
SALIR1
CPLINCADDRETMOVMOVMOVCALLJZMOVJMP
CPL
AAA?R5
;; Sustracción de dos¡números de 8 bits
R5,#OUT1 ;Prepara el pórticoRl,#QUTPTN ; uno para conectarA Í3R 1 • -i- =3 n 1H , uní , i_ap iSUBSSBZUBIC1
SALIR1
Fl
SALIDA12:
UBIC12:
SALIR12:
SALIDA2:
UBIC2:
SALIR2;
PREPSDAT:
RETMOVMOVMOVCALLJZMOVMOVCALLJZMOVJMP
CPL
RETMOVMOVMOVCALLJZMOVJMP
CPL
RETMOVMOVMOVINCMOVMOVMOVMOVMOVINCMOV
' R5,#OUT1Ri,#OUTPTNA,@R1SUBS8BZUBIC12R5,#OUT2A,@R1SUBS8BZUBIC12@R1,#OUT2SALIR12
Fl
R5,#QUT2R1,^OUTPTNA ,@R1SUBSSBZUBIC2@Rl,ttOUT2SALIR2
Fi
Ri,4tSDAT0N_lA.2R1R6,ARlA, ORÍR7,ARl,ttSDAT0A,@R1R4,ARlA5@Ri
;Prepara pórtico;uno para conectar; tap -1 o 2
¡Prepara pórtico;uno para conectar;tap 2
;P re para registros; para suma de dos; números de 16 bits
Anexo E... Paq.10
02BC AD028D 83028E BDF70270 B91E0292 Fl0293 54470295 C6B20297 BDFB0299 Fl029A 5447029C C6B2029E 547F02A0 540B02A2 FD02A3 F702A4 E6AC02A6 B91E02A8 B1FB02AA 44B302AC02AC B91E02AE B1F702B0 44B302B202B2 B502B3'02B3 8302B4 BDFB02B6 B91E02BB Fl02B9 544702BB C6C102BD BJLFB02BF 44C2'02C102C1 B502C202C2 8302C3 0400030003000300 BDFB0302 B'91E0304 Fl0305 54470307 C6240309 BDFD030B Fl030C 5447
SALIDA23:
UBITAP2:
UBIC23:
SALIR23:
SALIDA3:
UBIC3:
SALIR3:
PAG3:SALIDA34:
MOVRETMOVMOVMOVCALLJZMOVMOVCALLJZCALLCALLMOVRLCJNCMOVMOVJMP
MOVMOVJMP
CPL
RETMOVMOVMOVCALLJZMOVJMP
CPL
RETJMPORG
MOVMOVMOVCALLJZMOVMOVCALL
JZCALL
R5,A
R5,#QUT2R1,#OUTPTNA, @R1SUBS8BZUBIC23R5,#OUT3A,@R1 -SUBSBBZUBIC23PREPSDATSUBS16BA,R5AUBITAP2R1,#OUTPTN@R1,#GUT3SALIR23
Rl ,#QUTPTN@R1 , #QUT2SALIR23
Fl
R5,#QUT3R1,#OUTPTNA, ORÍSUBSBBZUBIC3@R1,#OUT3SALIR3
Fl
PAG3300H
R5 ,#OUT3R1,#OUTPTNA5@R1SUBSBBZUBIC34R5,#OUT4A,@R1SUBSBBZ
UBIC34PREPSDAT
; Prepara pórticojuno para conectar;tap 2 o 3
; Prepara pórtico;uno para conectar; tap 3
jPrepara pórticojuno para conectar; tap 3 o 4
Anexo B... Pag.11
ft-
03120314031503160318031A031C031E031E03200322032403240325032503260328032A032B032D032F03310333033303340334033503370339033A033C033E0340034103430345034703490349034A034A034B034D034F03500352035403560358035803590359
540BFDF7E61EB91EB1FD6425
B91EB1FB6425
B5
83BDFDB91EFl5447C633B1FD6434
B5
63BDFDB91EFl5447C649BOFEFl5447C649B1FD64-4A
B5
B3BDFEB91EFl5447C658BIFE6459
3,5
83
UBITAP3:
UBIC34:
SALIR34:
SALIDA4:
UBIC4:
SALIR4:
SALIDA45:
UBIC45:
SALIR45:
SALIDAS:
UBIC5:
SALIR5:
CALLMOVRLCJNCMOVMOVJMP
MOVMOVJMP
CPL
RETMOVMOVMOVCALLJZMOVJMP
CPL
RETMOVMOVMOVCALLJZMOVMOVCALLJZMOVJMP
CPL
RETMOVMOVMOVCALLJZMOVJMP
CPL
RET
SUB516BA,R5AUBITAP3R1,#OUTPTN@R1,#OUT4SALIR34
Rl ,#OUTPTN@R1 ,#QUT3SALIR34
Fl
R5,#OUT4R1,#OUTPTNA j @R1SUBSBBZUBIC4@R1,#OUT4SALIR4
Fl
R5 ,#OUT4R1,#QUTPTNA,@R1SUBSBBZUBIC45R5,^OUT5A,@R1SUBSBBZUBIC45@R1,^OUT4SALIR45
Fl
R5,#DUT5Rl ,^OUTPTNA,@R1SUBSBBZUBIC5@R1 ?ttOUT5SALIR5
Fl
;Prepara pórtico;uno para conectar;tap 4
;Prepara pórtico;uno para conectar;tap 4 o 5
;Prepara pórtico;uno para conectar; tap 5
Anexo B... Pag.12
035A035A035C035D035F035F036003620363036403650367036B036A036B036C036D036D036F0370037203730375
23FE3AB9FF
15Ó45FS36542BB15A02338625583
23F7
••89 FF156473B3
OUTDVDT:
LAZODVDT:
STARFREC:
OUTFREC:
LAZOFREC:
MOVDUTLORL
DISJMPRETSTOPMOVMOVMOVMOVMOVSTRTRET
MOVOUTLORLDISJMPRET
A,4tOUT_DVDTP2, APl,#0FFH
;Salida de operación;por distorsión en: la linea
LAZODVDT
TCNT ;Inicializa elA,T ;temporizadorR0,#VALTIMER; para el rastreo de@R0,A ;la frecuenciaA,#STARFT,AT
;Salida de operaciónA,#OUT_FREC ;por corrimiento deP2jA ;frecuenciaP1,#0FFHILAZOFREC
#***RE6RESA A PROGRAMA PRINCIPAL*****
037603760378037A037B037D037E038003810383038503860388038A038C03BE038E039003910393039403960398039A039A039C
BD5BB815F05447.F7FÓ8EFÍ33D-445447F7E68EB814S00064 9 A
BS1410BD04F0.5447969A746D
TESTFREC:
INCR:
SHORTCIR;
; Comprobación deMOVMOVMOVCALLRLCJCMOVMOVCALLRLCJNCMOVMOVOMP
MOVINCMOVMOVCALLJNZCALL
MOVOUTL
R5,#MAXTIMERR0?#VALTIMERA,@R0SUBS8BZAINCRA,@R0R5,#MINTIMERSUBS8BZAINCR
R0,#LOCFREC@R0, #00HSHORTCIR
RE^LOCFREC@R0R5,#REPFRECA,@R0SUBS8BZSHDRTCIROUTFREC
A,#HABVQUT ;P2, A
j Comprobación deto
Anexo B... Pag.13
039D039F039F03A103A203A403A403A503A703A903AB03AC03AD03AF03B103B203B403B5
i
BA0C
B9FF9136A2
81C6ABBA0C649FCAFAC6B1649F1523FF3964B5
SALTAR:
LAZ:INDEXT:
PREGZ:
OUTSHCIR:
OUTSHC:
MOV
MOVMOVXJT0
MOVXJZMOVJMPDECMOVJZJMPDISMOVOUTLJMP
R2,#0CH
R1,#0FFH@R1 j ALAZ
ñ,@RlPREGZR2,#0CHSALTARR2A,R2OUTSHCIRSALTARIA,#0FFHP1,AOUTSHC
; Ingreso de datos d(jvoltaje de salida
03E103E1 8803E2 1303E3 A003E4 1103E5 6003E6 1103E7 4003E8 1003E9 8A03EA 0F03EB 0903EC 0F03ED 8003EE 0E03EF 1003F0 0E03F1 7A03F2 0D03F3 1103F4 0B0000
##*#LIMITES PARA EL ACTIVADO DE LOS TRIACS******
FUERA:
ORGDFBDFBDFBDFBDFBDFBDFBDFBDFBDFBDFBDFBDFBDFBDFBDFBDFBDFBDFBDFBEND
3E1HLIM60LIM61LIM5U0LIM5U1LIM5D0LIM5D1LIM4U0LIM4U1LIM4D0LIM4D1LIM3U0LIM3U1LIM3D0LIM3D1LIM2U0LIM2U1LIM2D.0LIM2D1LIM10LIM11
;Limites utilizados;para variación de;taps
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