manual irapc adcm v2

CENARE

Centro Nacional de Aprovechamiento de Residuos Electrónicos

Manual Técnico Tarjeta Interfaz Robótica para PC – Adquisición de Datos /

Control de Motores: IRAPC AD/CM V 1.2

Julio 2012

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CONTENIDO

Introducción 4 1. Generalidades Tarjeta IRAPC AD/CM 5 2. Módulos Tarjeta IRAPC AD/CM 11 2.1 Fuente de Alimentación 12 2.2 Puerto Paralelo 12 2.3 Puerto Serial 15 2.3.1 Configuración Modems Anulados 17 2.3.2 Direccionamiento Puerto Serial 18 2.4 Módulo Alimentación 19 2.5 Módulo Ocho Salidas Digitales Baja Potencia 20 2.6 Módulo Cuatro Salidas Alta Potencia 26 2.7 Módulo Cuatro Salidas de Reles 37 2.8 Configuraciones de Motores 44 2.8 Módulo Cinco Entradas Digitales 52 2.9 Módulo Cuatro Entradas Análogas 60 2.10 Sensor de Temperatura 65 2.11 Módulo Entrada de Contador 69 3. Codificación de las conexiones de los sensores y los motores 76 4. Estación de Desarrollo EDERA Portátil 80 5. Interfaz de Software EDERA 85

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Introducción

La tarjeta IRAPC AD/CM hace parte del Laboratorio de Robótica Educativa Ambiental de Computadores para Educar, una estrategia diseñada para el aprovechamiento de los residuos electrónicos como instrumentos para fomentar el uso y la enseñanza de la tecnología en las instituciones beneficiarias del programa. En este documento se describe en detalle el diseño de cada uno de los módulos que conforman la tarjeta Interfaz de Robótica y Automática para PC de Adquisición de Datos y Control de Motores. Para cada uno de ellos se plantean ejemplos con el propósito que el lector pueda familiarizarse con cada módulo. Y adicionalmente se describen las herramientas de hardware y software que acompañan la tarjeta.

Tarjeta IRAPC –AD/CM

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Capítulo 1: Generalidades Tarjeta IRAPC AD/CM

Esta tarjeta esta diseña para conectarse a un computador IBM compatible en el que se ejecutaran las rutinas para controlar actuadotes y adquirir las señales suministradas por los sensores. Requiere dos fuentes de alimentación 5Vdc y 12Vdc, conexión al puerto paralelo y conexión al puerto serial. Posee cuatro salidas de alta potencia, cuatro salidas de reles, ocho salidas digitales de baja potencia, cinco entradas digitales, una entrada de contador de pulsos digitales, una entrada análoga dedicada para el sensor de temperatura LM35, tres entradas análogas de 0 a 5Vdc, ocho diodos leds indicadores del estado de las salidas digitales de baja potencia, un diodo led indicador del estado de la entrada de contador, un diodo led indicador de encendido apagado, un interruptor ON / OFF, tres salidas de GND, dos salidas de 5Vdc y una salida de 12Vdc La tarjeta esta en capacidad de leer el estado de cinco sensores de salida digital, un sensor de temperatura LM35, tres sensores de salida análoga y un generador de pulsos. Puede controlar simultáneamente 4 motores DC o simultáneamente 2 motores paso a paso unipolares o un motor Bipolar. Finalmente puede generar las señales de control para activar dispositivos o circuitos externos. En la figura 1 se identifican los elementos de la tarjeta con los que el usuario interactuará y que son posteriormente descritos en la tabla 1.

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Figura 1. Tarjeta IRAPC AD/CM con números de identificación

Ítem # Imagen Descripción

1

Conector tipo macho para fuente de 4 pines: 12V, GND, GND, 5V.

2

Conector DB25 hembra para puerto paralelo.

3

Conector DB9 macho para puerto serial.

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4

Jumper J1, selecciona el voltaje de salida de la bornera de Salidas de Alta Potencia: 12V ó 5V

5

Interruptor ON/OFF enciende o apaga la tarjeta.

6

Diodo Led indicador de encendido / apagado.

7

Jumper JP1 habilita y deshabilita la inversión de voltaje en las salidas # 1 y # 2 de la bornera Salidas Reles.

8

Jumper JP3 habilita y deshabilita la inversión de voltaje en las salidas # 3 y # 4 de la bornera Salidas Reles.

9

Bornera Salidas Fuente suministra los voltajes: GND, 5Vdc, 5Vdc y 12Vdc

10

DIP switch, permite simular las 5 entradas digitales.

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11

Bornera Salidas Alta Potencia

Posición Propósito

1 Salida Alta Potencia 1 (M1)




12

Bornera Salidas Reles


1 Salida Rele 1 (M1)




13

Bornera Salidas Digitales Baja Potencia.


1 Salida Digital 1

2 Salida Digital 2

3 Salida Digital 3

4 Salida Digital 4

5 Salida Digital 5

6 Salida Digital 6

7 Salida Digital 7

8 Salida Digital 8

14

Bornera Entradas Digitales


1 Entrada Digital 1

2 Entrada Digital 2

3 Entrada Digital 3

4 Entrada Digital 4

5 Entrada Digital 5

6 GND

7 GND

8 Entrada Contador

Bornera Entradas Análogas

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15


1 Sensor LM35

2 Entrada Análoga 1



16

Diodos Leds Indicadores del estado de las salidas de baja potencia.

17

Diodo Led indicador del estado de la entrada del Contador

Tabla 1. Identificación de los componentes de la tarjeta con los que el usuario

interactuará.

En la figura 2, se muestra un diagrama de las posibles conexiones que se pueden realizar con las entradas y salidas de la tarjeta IRAPC AD/CM.

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Figura 2. Diagrama posibles conexiones de la tarjeta IRAPC AD/CM.

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Capítulo 2: Módulos Tarjeta IRAPC AD/CM

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En este capitulo se explicaran en detalle los módulos que conforman la tarjeta interfaz, exponiendo ejemplos para que el usuario interactué con cada uno de ellos.

2.1 Fuente de alimentación

La fuente del computador tiene 5 salidas GND, 5V, -5V, 12V y -12V. Estos son los voltajes con los que trabaja el computador y pueden ser usados para alimentar circuitos o dispositivos externos.

Los voltajes más usados y los que se utilizaran en la tarjeta son 5V, 12V y GND. Para identificar estos voltajes la mayoría de fabricantes de computadores usan el código de colores de la tabla 2.

Color del Cable Voltaje

Negro GND

Rojo 5V

Amarillo 12V

Tabla 2. Código de colores para los voltajes de alimentación del PC

2.2 Puerto Paralelo1 El puerto paralelo es un estándar diseñado para conectar una impresora al computador. Se emplea para que la CPU envíe y reciba señales a la impresora, con el propósito de que estas señales le permitan saber el estado de la impresora y así pueda controlarla. El hardware de este puerto consiste en 8 bits de datos de salida, 5 bits de entradas y 4 bits de salidas de control. Todos los bits, están conectados al conector DB25 macho y manejan niveles lógicos TTL.

D5D2

S7C3

D6

C2 S6 S4S5C1CO

13

25

12

24

11

23

10

22

921

820

719

618

517

416

315

214

1

D7D1 D3D0

S3

D4

Figura 3. Pin out conector DB25 puerto paralelo

1 PC Kits, “Parallel Port”, Disponible en Internet <URL: http://www.ctv.es/pckits/>

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A continuación se describen en detalle las funciones de cada uno de los bits del puerto paralelo:

Salidas: D0 –D7: Bits de datos STROBE/: Le dice a la impresora cuando los 8 bits de datos están

listos para ser leídos. Cambia a un estado lógico bajo cuando el dato esta listo.

INIT/: Reset a la impresora. SLCT IN/: Selecciona la impresora cuando esta cambia a un estado

lógico bajo. AUTO FD/: Le dice a la impresora que imprima una fila vacía seguida

de un retorno de carry. Entradas: ACK/: Le dice a la CPU que el dato se ha recibido correctamente. BUSY/: La impresora activa esta salida cuando el buffer esta lleno.

El computador entonces deja de enviar datos. SLCT/: Le dice al computador que la impresora esta presente. ERROR/: Indica que ha ocurrido un error. La CPU deja de enviar

datos. PE: La impresora no tiene papel.

Direccionamiento del puerto: En el sistema operativo MS-DOS están soportados tres puertos paralelos LPT1, LPT2 y LPT3, entonces se pueden encontrar direcciones dedicadas para estos puertos mapeadas en la memoria del computador. Primero se estudiaran las direcciones dedicadas al LPT1. Cada puerto paralelo usa tres registros del mapa de entradas / salidas, estas direcciones para el LPT1 son 378H (888 en decimal), 379H (889 en decimal) y 37AH (890 en decimal). Puerto 378H: En esta dirección la CPU escribe los datos que son enviados a la impresora. Es un puerto de salida y en la tabla 3 se pueden ver que pines del conector DB25 son usados por este puerto.

BIT Función PIN

D0 Data 0 2

D1 Data 1 3

D2 Data 2 4

D3 Data 3 5

D4 Data 4 6

D5 Data 5 7

D6 Data 6 8

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D7 Data 7 9

Tabla 3. Bits de datos.

Puerto 379H: Este es un puerto de entradas, y estas señales de entrada son usadas por la CPU para saber el estado de la impresora. En la tabla 4 están las posiciones de estos bits en el conector DB25.

BIT Función PIN

D0 No usado

D1 No usado

D2 No usado

D3 ERROR/ 15

D4 SELECT/ 13

D5 PE 12

D6 ACK/ 10

D7 BUSY/ 11

Tabla 4. Bits de estatus.

Puerto 37AH: En este puerto el computador escribe las señales de control de la impresora. En la tabla 5 se aprecian que pines del conector son usados por este puerto.

BIT Función PIN

D0 STROBE 1

D1 AUTO FD 14

D2 INT/ 16

D3 SLCT IN/ 17

D4 Habilitación IRQ7

D5 No usado

D6 No usado

D7 No usado

Tabla 5. Bits de control. Como se menciona anteriormente el computador tiene tres puertos LPT. Las direcciones de los puertos de control, datos y status se encuentran en la tabla 6. Cada puerto trabaja de la misma manera que lo hace LPT1 solo que usando las direcciones correspondientes.

Puerto Datos Status Control

LPT1 378H 379H 37AH

LPT2 278H 279H 27AH

LPT3 3BCH 2BDH 3BEH

Tabla 6. Direcciones de los registros de los puertos paralelos del PC

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2.3 Puerto Serial2

La comunicación serial es usada para transferir datos entre grandes distancias, debido a que la comunicación paralela requiere demasiados cables para lograr este propósito. Los equipos de comunicación serial se pueden dividir entre: Simplex, Half-Duplex y Full-Duplex. Una comunicación serial Simplex envía información en una única dirección. Half-Duplex significa que los datos pueden ser tanto enviados como recibidos entre dos sistemas, pero en una sola dirección a la vez. En una transmisión Full-Duplex cada sistema puede enviar y recibir información simultáneamente. Existen dos maneras de transmitir datos seriales: sincrónicamente y asincrónicamente. En una transmisión sincrónica los datos son enviados en bloques, el transmisor y el receptor se sincronizan mediante uno o más caracteres especiales llamados Sync Character. El puerto serial del computador es un dispositivo asincrónico. En una transmisión asíncrona, un bit identifica el inicio y uno o dos bits identifican el final de la comunicación, no se requiere de ninguna sincronización. Los bits de datos son enviados al receptor luego del Start bit. El bit menos significativo del dato es el primero en ser transmitido, usualmente un dato esta conformado por 7 u 8 bits. Dependiendo de la configuración de la transmisión un bit de paridad es enviado después de cada dato, esto es usado con el propósito de verificar errores en los caracteres.

Figura 4. Diagrama de una comunicación serial asincrónica: Start bit, 8 bits de

datos y dos bits de parada – sin paridad.

El puerto serial del PC es compatible con el estándar RS-232C. Este estándar fue designado en 1960 para comunicar a un equipo terminal de datos en este caso el PC (Data Terminal Equipment -DTE) y un equipo de comunicación de datos –usualmente un modem- (Data Comunication Equipment - DCE).

2 PC Kits, “Serial Port”, Disponible en Internet <URL: http://www.ctv.es/pckits/>

8 BITS = 1 DATO

START BIT

(2) STOP BITS

1

0

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El estándar especifica 25 pines de señales y que el conector del DTE debe ser macho y el conector del DCE debe ser hembra. Los conectores más usados son los DB25, pero la mayoría de los 25 pines no se requieren, por esa razón se emplea el conector DB9. Los niveles de voltaje varían entre -3Vdc y -15Vdc para un uno lógico (1) y entre +3Vdc y +15Vdc para un cero lógico.

RI594837261

DSR

TXD

CTS

DTR

DCD

RTS

DCD

RXD

Figura 5. Pin out conector DB9 puerto serial

Las señales más comúnmente usadas para la transmisión serial se describen a continuación:

/DTR (Data Terminal Ready): El PC le dice al modem que esta encendido y

listo para enviar datos. /DSR (Data set Ready): El modem le dice al PC que esta encendido y

listo para recibir y transmitir datos. /RTS (Request to Send): El PC fija esta señal cuando tiene un carácter

listo para enviar. /DCD (Carrier Detect): El modem fija esta señal cuando ha detectado al

Computador. /CTS (Clear to Send): El modem esta listo para transmitir datos. El

computador iniciara la transmisión al modem. TxD (Transmit Data): El modem recibe datos del PC. RxD (Receive Data): El modem transmite datos al PC.

Pin Función Descripción

1 DCD Data Carrier Detect

2 RxD Receive Data

3 TxD Transmit Data

4 DTR Data Terminal Ready

5 GND Tierra

6 DSR Data Set Ready

7 RTS Request to Send

8 CTS Clear to send

9 RI Ring Indicador

Tabla 7. Pin out conector DB9

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2.3.1 Configuración Modems Anulados3 La configuración Modem anulado (Null Modems) se usa para conectar dos DTEs. Comúnmente se emplea para transferir información entre computadores y a dispositivos microcontrolados o microprocesados.

Figura 6. Diagrama de conexión para la configuración Modem Anulado. En la figura 6 se presenta el diagrama de conexión para el método Modems anulados. Para la comunicación se requieren únicamente 3 cables (TxD, RxD y GND) siendo mas económico y eficiente cuando se deben cubrir grandes distancias. La teoría de operación es muy simple, el objetivo de este método es hacer que el computador piense que se esta comunicando con un modem en vez de con otro computador u otro dispositivo. Cualquier dato transmitido desde el primer computador será recibido por el segundo ya que TxD esta conectado a RxD. El segundo computador deberá tener la misma configuración RxD conectado a TxD. Las tierras se deben conectar entre si, así habrá una tierra común para los dos computadores. En cada computador el pin Data Terminal Ready se conecta a el pin Data Set Ready y al pin Carrier Detect. Cuando se activa el Data Terminal Ready, inmediatamente se activan Data Set Ready y Carrier Detec. En este punto el computador cree que el modem virtual al que esta conectado esta listo y ha detectado el carrier de el otro modem. Como ambos computadores se comunican a la misma velocidad, el control de flujo no es necesario así que Request to Send y Clear to Send se conectan entre si en cada PC. Cuando el computador quiere enviar datos, cambia a alto la señal de Request to Sent y como esta conectada a Clear to Send, inmediatamente obtiene la respuesta afirmativa para enviar la información y la envía.

3 Beyond Logic, “Null Modems”, Disponible en <URL: http://www.beyondlogic.org/serial/serial.htm>

DB9 DB9

3

2

5

4

6

1

7

7 8

2

5

4

6

1

7

7 8

3

TxD

RxD

GND

DTR

DSR

DCD

RTS

CTS

TxD

RxD

GND

DTR

DSR

DCD

RTS

CTS

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Nótese que el pin Ring Indicator no se conecta a nada en cada uno de los computadores. Debido a que esta señal se usa para que el computador sepa que hay una llamada en la línea telefónica. Pero como usualmente el modem no esta conectado a la línea este pin se deja desconectado.

2.3.2 Direccionamiento del puerto serial:

Existen dos maneras de direccional el puerto serial: la interrupción 14H de la BIOS y la interrupción 21H de DOS. La interrupción 14H de la BIOS utiliza cuatro funciones para configurar el puerto, estas funciones son: Función 00H: Inicializa el puerto serial y selecciona la velocidad, el número de bits de datos de Stara y de stop y los parámetros de paridad.

Función 01H: Envía un carácter al puerto serie especificado. Función 02H: Lee un carácter desde el puerto serie especificado. Función 003: Devuelve el estado del puerto serie especificado.

Función 03H: Lee un carácter desde el puerto COM1 Función 04H: Escribe un carácter desde el COM1

Función 40H: Esta función envía un número de bytes desde un buffer a un dispositivo especificado. En la tabla 8 se encuentran las direcciones estándar de los puertos que funcionan para la gran mayoría de computadores.

Nombre del Puerto

Dirección

COM 1 3F8

COM 2 2F8

COM 3 3E8

COM 4 2E8

Tabla 8. Direcciones estándar de los puertos seriales La tabla 9 muestra las direcciones en las que se pueden encontrar los puertos de comunicaciones (COMS) en el área de datos de la BIOS. Cada dirección emplea hasta dos bytes.

Dirección de Inicio Función

0000:0400 Dirección base del COM 1




Tabla 9. Direcciones de los puertos de comunicación COMS en el área de datos de la BIOS.

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2.4 Módulo de Alimentación El principal elemento del módulo de alimentación de la tarjeta es un conector de 4 terminales que se conecta a la fuente del computador obteniendo de esta manera los siguientes voltajes para alimentar los diferentes componentes de la tarjeta: 12Vdc, GND, GND, 5Vdc. Esta sección del circuito cuenta además con un interruptor de dos polos y dos tiros que tiene como propósito cortar el suministro de la fuente a la tarjeta durante el cambio de conexiones en las borneras de las entradas y las salidas. En caso que el circuito se alimente de la fuente del PC y no se requiera el interruptor, existen dos JUMPERS (JP2 y JP4) al hacer un puente en los terminales de estos JUMPERS el circuito quedará alimentado directamente desde la fuente del PC. Para saber el estado del circuito existe un indicador de encendido / apagado este indicador consiste en un LED (D19) y una resistencia (R8). Finalmente hay una Bornera de 4 posiciones que se puede emplear para alimentar circuitos o dispositivos externos, los voltajes suministrados en este conector son 12Vdc, 5Vdc, 5Vdc, GND.

J5

CO

NE

CT

OR

FU

EN

TE

1234

VCC 12V

R8

330

JP4

JUMPER1 2

SW1

SW DPDT

21

3

54

6

D19

VCC 5V

+ 5 VDC

+12 VDC

JP2

JUMPER1 2

0 VDC

0 VDC

J7

1234

+ 5 VDC

SALIDAS FUENTES

O VDC

+ 5 VDC

+12 VDC

Figura 7. Circuito esquemático módulo de alimentación

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2.5 Módulo Ocho (8) Salidas Digitales de Baja Potencia

Para el módulo de salida de baja potencia se usan los 8 bits de datos del puerto 378H (888 en decimal).

RN1

RESISTOR DIP 8

12345678 9

10111213141516

U274HC245

23456789

191

1817161514131211

20

10

A0A1A2A3A4A5A6A7

OEDIR

B0B1B2B3B4B5B6B7

VC

CG

ND

VCC

VCC

J4

BO

RN

ER

A B

AJA

PO

TE

NC

IA

12345678

DEL PUERTO PARALELO DEL PC

U3

ULN2803

10

912345678

1817161514131211

COM

GN

DIN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7IN8

OUT1OUT2OUT3OUT4OUT5OUT6OUT7OUT8

D9

LEDS

D16

P1

CONNECTOR DB25

13251224112310229218207196185174163152141

Figura 8. Circuito esquemático módulo 8 salidas digitales de baja potencia

Del conector DB25 se dirigen los 8 bits al bus A del integrado 74LS2454 (Fig. 9). Este es un buffer octal transmisor receptor tri estado, que tienen como propósitos proteger al puerto paralelo, en la tabla 10 se encuentra la tabla de verdad del 74LS245.

Figura 9. Configuración Interna del circuito integrado 74LS2455.

Entradas Salidas

Ē DIR

L L Datos del bus B al bus A

L H Datos del bus A al bus B

H X Aislamiento

Tabla 10. Tabla de verdad 74LS245

4 National Semiconductors, “74LS245”, Disponible en Internet <URL: http://www.national.com> 5 Tomada de National Semiconductors, Datasheet 74LS245

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En este caso el integrado esta configurado para la salida de datos del puerto, así que el pin DIR esta conectado a Vcc, mientras que el pin Ē se conecta a GND para habilitar el paso de los datos del bus A al bus B. Cuando se habla de tri estado6 nos referimos a que este dispositivo nos permite controlar el flujo de corriente a través de él. En la figura 10 esta el diagrama del buffer cuando el control es activo bajo (C), este control actúa como una válvula, cuando se activa el control la salida (z) es la entrada (X) y cuando se desactiva el control, la salida es “Z”, que significa alta impedancia es decir que no hay flujo de corriente (Tabla 11).

X

C

2 3

1

z

Figura 10. Diagrama del buffer tri estado con control activo bajo

C X Z

0 0 0

0 1 1

1 0 Z

1 1 Z

Tabla 11. Tabla de verdad buffer tri estado activo bajo.

Las 8 salidas del bus B del 74LS245 correspondientes a los 8 bits de datos del puerto 378H, se dirigen a las 8 entradas del ULN28037, este circuito integrado es un arreglo de 8 transistores Darlington, su objetivo es aumentar la potencia de salida del puerto a 500mA por pin, de esta forma se logra que el puerto sea capaz de activar varios dispositivos simultáneamente, por ejemplo: que al mismo tiempo que esta encendido un led indicador, se pueda activar un relevo que controla el sentido de giro de un motor DC.

Figura 11. Configuración Interna del circuito integrado ULN28038.

Las salidas del ULN2803 se conectan a un arreglo de ocho resistencias de 330Ω que tienen como función limitar la corriente de ocho Leds que indican

6 Charles C. Lin, “What is a Tri State Buffer”, Disponible en Internet <URL: http://www.cs.umd.edu/class/spring2003/cmsc311/Notes/CompOrg/tristate.html> 7 ON Semiconductors, “ULN2803”, Disponible en Internet <URL: http://www.onsemi.com/> 8 Tomada de ON Semiconductors, Datasheet ULN2803

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el estado de cada uno de los pines de salida del puerto. Adicionalmente las salidas del ULN2803 están conectadas a una bornera de 8 polos para poder emplear estas salidas en circuitos externos que requieran señales de control enviadas desde un PC, se debe tener en cuenta que el ULN2803 niega el valor que se envía desde el puerto paralelo. Ejemplo 1: Copie en la pantalla de comandos de Quick Basic el siguiente código y ejecútelo. Out 888,255 Luego de ejecutar este ejemplo se encenderán los 8 leds indicadores de las salidas de baja potencia y el voltaje en la bornera de Salidas de Baja Potencia será aproximado a 0 Vdc. Ejemplo 2: Copie en la pantalla de comandos de Quick Basic el siguiente código y ejecútelo. Out 888,0 Luego de ejecutar este ejemplo se apagaran los 8 leds indicadores de las salidas de baja potencia y el voltaje en la bornera de Salidas de Baja Potencia será un uno lógico (Entre 3.5Vdc y 5Vdc) Ejemplo 3: Copie en la pantalla de comandos de Quick Basic el siguiente código y ejecútelo. Out 888,1 SLEEP 1 Out 888,2 SLEEP 1 Out 888,4 SLEEP 1 Out 888,8 SLEEP 1 Out 888,16 SLEEP 1 Out 888,32 SLEEP 1 Out 888,64 SLEEP 1

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Out 888,128 SLEEP 1 Out 888,64 SLEEP 1 Out 888,32 SLEEP 1 Out 888,16 SLEEP 1 Out 888,8 SLEEP 1 Out 888,4 SLEEP 1 Out 888,2 SLEEP 1 Out 888,1 SLEEP 1 Luego de ejecutar este ejemplo se encenderán de manera individual cada uno de los leds indicadores de las salidas de baja potencia empezando de izquierda a derecha y luego de derecha a izquierda. Ejemplo 4: Copie en la pantalla de comandos de Quick Basic el siguiente código y ejecútelo. CLS PRINT “PRESIONE LA TECLA ESC PARA TERMINAR EL PROGRAMA” DO Out 888,1 SLEEP 1 Out 888,2 SLEEP 1 Out 888,4 SLEEP 1 Out 888,8 SLEEP 1 Out 888,16 SLEEP 1 Out 888,32 SLEEP 1 Out 888,64 SLEEP 1 Out 888,128 SLEEP 1 Out 888,64 SLEEP 1

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Out 888,32

SLEEP 1 Out 888,16 SLEEP 1 Out 888,8 SLEEP 1 Out 888,4 SLEEP 1 Out 888,2 SLEEP 1 LOOP UNTIL INKEY$=CHR$(27)

Luego de ejecutar este ejemplo se encenderán de manera individual cada uno de los leds indicadores de las salidas de baja potencia empezando de izquierda a derecha y luego de derecha a izquierda. El programa terminara de ejecutarse únicamente cuando se oprima la tecla ESC, se debe tener en cuenta que al oprimir esta tecla el programa dejara de ejecutarse cuando termine la secuencia de instrucciones del ciclo. Ejemplo 5: Copie en la pantalla de comandos de Quick Basic el siguiente código y ejecútelo.

CLS PRINT “PRESIONE LA TECLA ESC PARA TERMINAR EL PROGRAMA” DO FOR X = 0 TO 255 LOCATE 12,10 PRINT “El valor de X es: ” X OUT 888,X SLEEP 1 NEXT LOOP UNTIL INKEY$=CHR$(27) Luego de ejecutar este ejemplo en los leds indicadores de baja potencia se mostrara el valor binario de la variable contenida en X incrementada automáticamente dentro del ciclo FOR, adicionalmente en la pantalla se mostrara el valor decimal de dicha variable. El programa terminara de ejecutarse únicamente cuando se oprima la tecla ESC, se debe tener en cuenta también que al oprimir esta tecla el programa dejara de ejecutarse cuando termine la secuencia de instrucciones contenidas del ciclo. Ejemplo 6: Copie en la pantalla de comandos de Quick Basic el siguiente código y ejecútelo.

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CLS PRINT “PRESIONE LA TECLA ESC PARA TERMINAR EL PROGRAMA” DO FOR X = 0 TO 255 LOCATE 12,10 PRINT “El valor de X es: ” X OUT 888,X SLEEP 1 IF INKEY$ = CHR$(27) THEN GOTO SALIDA NEXT X LOOP SALIDA: OUT 888,0 END Este ejemplo es muy similar al anterior en los leds indicadores de baja potencia se mostrara el valor binario de la variable contenida en X incrementada automáticamente dentro del ciclo FOR, adicionalmente en la pantalla se mostrara el valor decimal de dicha variable. La diferencia está en que el programa terminara de ejecutarse inmediatamente al oprimir la tecla ESC, y el usuario no deberá esperar a que termine la secuencia de instrucciones del ciclo. Ejemplo 7: Copie en la pantalla de comandos de Quick Basic el siguiente código y ejecútelo. CLS PRINT “PRESIONE LA TECLA ESC PARA TERMINAR EL PROGRAMA” X = 255 DO X= X XOR 255 OUT 888,X SLEEP 1 IF INKEY$ = CHR$(27) THEN GOTO SALIDA LOOP SALIDA: OUT 888,0 END Luego de ejecutar este ejemplo los 8 leds indicadores se encendaran y apagaran produciendo un efecto de intermitencia generado por el resultado de aplicar la función XOR con el valor constante 255 a la variable que se esta mostrando en el puerto. Como en el ejemplo anterior al oprimir la tecla ESC el programa terminara de forma inmediata.

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2.6 Módulo Cuatro (4) Salidas de Alta Potencia

El principal elemento del módulo de 4 salidas de alta potencia es el integrado L2989, este dispositivo es un puente H10 dual capaz de manejar alto voltaje y alta corriente, la aplicación más común en la que se emplea es el manejo de motores DC y motores paso a paso bipolares.

VCC 12V

SALIDA 4

D4


D8

VCC 5V

P1

CONNECTOR DB25

13251224112310229218207196185174163152141

JUMPER VCC2 L298

J2

BO

RN

ER

A A

LT

A P

OT

EN

CIA

1234

D1

U274HC245

23456789

191

1817161514131211

20

10

A0A1A2A3A4A5A6A7

OEDIR

B0B1B2B3B4B5B6B7

VC

CG

ND

U1

L298

57

1012

23

1314

8

611

115

94

1A11A2

2A12A2

1Y11Y2

2Y12Y2

GN

D

1EN2EN

1E2E

VCC1VCC2

D5

R1 10K

SALIDA 1

VCC

SALIDA 2

J1

1 2 3

SALIDA 3

Figura 12. Circuito esquemático módulo 4 salidas alta potencia

El nombre puente H se debe a que la configuración del motor y los cuatro elementos de conmutación que permiten controlar el sentido de giro del motor forman una H (Ver figura 13).

9 STMicroelectronics, “L298”, Disponible en Internet <URL: http://www.st.com/> 10 Chuck McMains, “H-Bridges: Theory and Practice”, Disponible en Internet <URL: http://www.mcmanis.com/chuck/robotics/tutorial/h-bridge/index.html>

de 92

Fuente Motor

SW3

12

SW1

12

0

SW2

12

A -+

MOTOR DC

1 2

SW4

12

Figura 13. Diagrama del circuito puente H básico.

Los interruptores son activados por parejas, es decir se activan al tiempo SW1 y SW2 o SW3 y SW4. Se debe evitar activar los interruptores del mismo lado del puente H, porque esto crea un corto circuito entre los terminales de la fuente de alimentación y si se esta usando una batería y el puente H es de alto consumo se acabara rápidamente la carga de esta batería. Para activar el motor en el sentido de giro positivo, se encienden los interruptores que están diagonalmente opuestos. En la figura 14a, se ve el flujo de corriente cuando los interruptores SW1 y SW2 están activados y SW3 y SW4 están desactivados.

0

Fuente MotorFuente Motor

SW3

12

0

SW2

12

A -+

MOTOR DC

1 2

SW1

12

SW4

12

A -+

MOTOR DC

1 2

SW3

12

SW4

12

SW2

12

SW1

12

(a) (b)

Figura 14. (a)Flujo de Corriente sentido de giro positivo. (b) Flujo de corriente sentido de giro opuesto.

Si se activan SW3 y SW4 mientras que SW1 y SW2 están desactivados el flujo de corriente hará que el motor gire en el sentido opuesto al sentido

de 92

anteriormente descrito (Figura 14b). En la tabla 10 se encuentran los posibles estados de los interruptores con la respectiva descripción para cada estado.

Estado SW1 SW4 SW3 SW2 Descripción

1 ON OFF OFF ON Motor Activado sentido positivo

2 OFF ON ON OFF Motor Activado sentido opuesto

3 ON ON OFF OFF Motor se frena y desacelera

4 OFF OFF ON ON Motor se frena y desacelera

5 OFF OFF OFF OFF Motor desactivado

Tabla 12. Posibles estados de la configuración básica del circuito puente H. Los estados 3 y 4 de la tabla 10, describen cuando se produce un corto circuito en el motor, lo que causa que el efecto motor generador trabaje en contra del mismo motor. Entonces el giro del motor genera un voltaje que trata de forzar el giro en el sentido opuesto. Razón por la cual el motor rápidamente deja de girar, este fenómeno se denomina frenado de un motor DC. Finalmente encontramos el estado donde todos los interruptores están desactivados (Figura 13), en este caso si el motor estaba girando en cualquiera de los dos sentidos posibles, se detendrá. Luego de explicar el funcionamiento básico de un circuito puente H, en la figura 15, se encuentra el diagrama de configuración interno del circuito integrado L298. Donde se pueden apreciar los dos circuitos puente H (Como se había mencionado anteriormente el L298 posee dos puente H). Para cada uno de los puentes H, se cuenta con dos pines de entradas, un pin de habilitación, dos pines de salida y un pin de sensado, cuyo propósito es permitir sensar el consumo de corriente del motor.

Figura 15. Diagrama de configuración Interna del Circuito Integrado L29811.

11 Tomada de STMicroelectronics, Datasheet L298

de 92

En la figura 16 se muestra la configuración de uno de los puentes H del L298 para el control birideccional de un motor DC, en la tabla 13 se encuentra la descripción de los estados de las entradas para esta configuración y la respuesta en la salida para cada estado.

Figura 16. Control bi direccional de un motor para uno de los puentes H del

L29812.

Entradas Descripción

Ven = 1 C = 1; D = 0 Adelante

C = 0; D = 1 Reversa

C = D Motor detenido

Ven = 0 C = X; D = X Movimiento Libre

Tabla 13. Posibles estados de la configuración control birideccional de un motor

DC para uno de los puentes H del L29813 Para controlar las cuatro entradas del L298 se emplean los bits Data 0, Data 1, Data 2 y Data 3 del registro 378H del puerto paralelo. Obviamente estas salidas se toman después del bus B del integrado 74LS245 que se emplea para la protección del puerto paralelo. Adicionalmente el módulo cuenta con un JUMPER (J1) de selección de Vs, la función de este elemento es permitir seleccionar el voltaje de alimentación de las salidas de alta potencia o el voltaje que alimenta a los motores, las opciones entonces están determinadas por las dos fuentes que posee la tarjeta: 12Vdc y 5Vdc. Por ultimo, este módulo tiene un arreglo de puente de diodos para la salida, elemento que es sugerido por el fabricante cuando se manejan cargas inductivas.

Ejemplo 8

12 Tomada de STMicroelectronics, Datasheet L298 13 Tomada de STMicroelectronics, Datasheet L298

de 92

Primero asegúrese que el Jumper J1 esta en la posición que se muestra en la figura 17.

Figura 17. Jumper J1 posición 1, coloca el voltaje de salida Vs del L298 al

voltaje de 12Vdc de la fuente de alimentación. Luego copie en la pantalla de comandos de Quick Basic el siguiente código y ejecútelo.

Out 888,1 Coloque la punta negra del multímetro en la posición # 1 de la bornera Salidas Alta Potencia y coloque la punta roja del multímetro en la posición # 2 de la bornera Salidas Alta Potencia. El voltaje medido por el multímetro se debe aproximar a los -12Vdc. Ahora Copie en la pantalla de comandos de Quick Basic el siguiente código y ejecútelo.

Out 888,2 Coloque la punta negra del multímetro en la posición # 1 de la bornera Salidas Alta Potencia y coloque la punta roja del multímetro en la posición # 2 de la bornera Salidas Alta Potencia. El voltaje medido por el multímetro se debe aproximar a los 12Vdc. Ahora Copie en la pantalla de comandos de Quick Basic el siguiente código y ejecútelo.

Out 888,0

de 92

Coloque la punta negra del multímetro en la posición # 1 de la bornera Salidas Alta Potencia y coloque la punta roja del multímetro en la posición # 2 de la bornera Salidas Alta Potencia. El voltaje medido por el multímetro se debe aproximar a los 0Vdc. Ejemplo 9 Copie en la pantalla de comandos de Quick Basic el siguiente código y ejecútelo, mantenga el Jumper J1 en la posición descrita en el ejemplo anterior (figura 15).



Out 888,0 Coloque la punta negra del multímetro en la posición # 3 de la bornera Salidas Alta Potencia y coloque la punta roja del multímetro en la posición # 4 de la bornera Salidas Alta Potencia. El voltaje medido por el multímetro se debe aproximar a los 0Vdc. Ejemplo 10

Modifique la posición del Jumper J1 y asegúrese que queda como se muestra en la figura 18.

de 92

Figura 18. Jumper J1 posición 2, coloca el voltaje de salida Vs del L298 al

voltaje de 5Vdc de la fuente de alimentación.

Luego copie en la pantalla de comandos de Quick Basic el siguiente código y ejecútelo.



Out 888,0

de 92

Coloque la punta negra del multímetro en la posición # 1 de la bornera Salidas Alta Potencia y coloque la punta roja del multímetro en la posición # 2 de la bornera Salidas Alta Potencia. El voltaje medido por el multímetro se debe aproximar a los 0Vdc. Ejemplo 11 Copie en la pantalla de comandos de Quick Basic el siguiente código y ejecútelo, mantenga el Jumper J1 en la posición descrita en el ejemplo anterior (figura 16).



Out 888,0 Coloque la punta negra del multímetro en la posición # 3 de la bornera Salidas Alta Potencia y coloque la punta roja del multímetro en la posición # 4 de la bornera Salidas Alta Potencia. El voltaje medido por el multímetro se debe aproximar a los 0Vdc. En la tabla 14 se encuentran los posibles comandos para activar las diferentes combinaciones de voltajes en las salidas de Alta Potencia cuando el Jumper se encuentra en la posición 1.

de 92

Posición 1 Jumper J1

Valor enviado a la dirección 378H (888 en decimal) del

Puerto Paralelo

Voltaje entre las posiciones #1 y #2 de la Bornera Salidas de

Alta Potencia


Alta Potencia Decimal Binario

0 00000000 0Vdc 0Vdc

1 10000000 -12Vdc 0Vdc

2 01000000 12Vdc 0Vdc

3 11000000 0Vdc 0Vdc

4 00100000 0Vdc -12Vdc

5 10100000 -12Vdc -12Vdc

6 01010000 12Vdc -12Vdc

7 11100000 0Vdc -12Vdc

8 00010000 0Vdc 12Vdc

9 10010000 -12Vdc 12Vdc

10 01010000 12Vdc 12Vdc

11 11010000 0Vdc 12Vdc

12 00110000 0Vdc 0Vdc

13 10110000 -12Vdc 0Vdc

14 01110000 12Vdc 0Vdc

15 11110000 0Vdc 0Vdc

Tabla 14. Posibles combinaciones de voltajes en las salidas de Alta Potencia, cuando el Jumper J1 está en la posición 1.

En la tabla 15 se encuentran los posibles comandos para activar las diferentes combinaciones de voltajes en las salidas de Alta Potencia cuando el Jumper se encuentra en la posición 2.

Estado indeseado se genera máximo consumo en uno de los puentes H del L298 y el voltaje entre las salidas #1 y #2 es cero. Estado indeseado se genera máximo consumo en uno de los puentes H del L298 y el voltaje entre las salidas #3 y #4 es cero. Estado indeseado se genera máximo consumo en los dos puentes H del L298 y el voltaje entre las salidas #1 y #2, y las salidas #3 y #4 es cero.

de 92

Posición 2 Jumper J1


Puerto Paralelo


Alta Potencia


Alta Potencia Decimal Binario

0 00000000 0Vdc 0Vdc

1 10000000 -5Vdc 0Vdc

2 01000000 5Vdc 0Vdc

3 11000000 0Vdc 0Vdc

4 00100000 0Vdc -5Vdc

5 10100000 -5Vdc -5Vdc

6 01010000 5Vdc -5Vdc

7 11100000 0Vdc -5Vdc

8 00010000 0Vdc 5Vdc

9 10010000 -5Vdc 5Vdc

10 01010000 5Vdc 5Vdc

11 11010000 0Vdc 5Vdc

12 00110000 0Vdc 0Vdc

13 10110000 -5Vdc 0Vdc

14 01110000 5Vdc 0Vdc

15 11110000 0Vdc 0Vdc

Tabla 15. Posibles combinaciones de voltajes en las salidas de Alta Potencia, cuando el Jumper J1 está en la posición 2.

Ejemplo 12 Asegúrese que el Jumper J1 esta en la posición 2 (figura 18), conecte un motor DC en las posiciones #1 y #2 de la Bornera Salidas de Alta Potencia como se muestra en la figura 19.

Estado indeseado se genera máximo consumo en uno de los puentes H del L298 y el voltaje entre las salidas #1 y #2 es cero. Estado indeseado se genera máximo consumo en uno de los puentes H del L298 y el voltaje entre las salidas #3 y #4 es cero. Estado indeseado se genera máximo consumo en los dos puentes H del L298 y el voltaje entre las salidas #1 y #2, y las salidas #3 y #4 es cero.

de 92

Figura 19. Motor DC conectado a las salidas #1 y #2 de la Bornera de

Salidas de Alta Potencia Luego copie en la pantalla de comandos de Quick Basic el siguiente código y ejecútelo. CLS PRINT “PRESIONE LA TECLA ESC PARA TERMINAR EL PROGRAMA” DO OUT 888,1 SLEEP 2 OUT 888,0 SLEEP 2 OUT 888,2 SLEEP 2 OUT 888,0 SLEEP 2 IF INKEY$ = CHR$(27) THEN GOTO SALIDA LOOP SALIDA: OUT 888,0 END Al ejecutar este programa el motor con la primera instrucción empezara a girar en un sentido, luego se detendrá, posterior a eso girara en sendito contrario y finalmente se detendrá, esta rutina se repetirá hasta que se oprima la tecla ESC, se debe tener en cuenta también que al oprimir esta tecla el programa dejara de ejecutarse cuando termine la secuencia de instrucciones contenidas del ciclo.

de 92

2.7 Módulo Salidas de Reles

LS2

DS2E-DPDT

46

8

1311

9116

P1

CONNECTOR DB25

13251224112310229218207196185174163152141

JP1JUMPER MOTOR DC 1

1 2

SALIDA M2

SALIDA M2

LS1

DS2E-DPDT

46

8

1311

9116


SALIDA M1

U274HC245

23456789

191

1817161514131211

20

10

A0A1A2A3A4A5A6A7

OEDIR

B0B1B2B3B4B5B6B7

VC

CG

ND U3

ULN2803

10

9

12345678

1817161514131211

COM

GN

D

IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7IN8

OUT1OUT2OUT3OUT4OUT5OUT6OUT7OUT8

SALIDA M1

VCC

BO

RN

ER

AS

SA

LID

AS

RE

LA

Y

VCC

J3

1234

JP3

JUMPER MOTOR DC 2

1 2

Figura 20. Circuito esquemático módulo salidas de reles

La tarjeta ofrece otra posibilidad para el control de motores DC, esta opción se logra a través del uso de relevadores como controladores de giro del motor. En la figura 21 se encuentra un circuito que ilustra la forma en que el relevador actúa como un interruptor, cuando cambia de estado se invierte la polaridad del voltaje de salida, logrando de esta manera la inversión en el sentido de giro del motor.

A

-

+

MOTOR DC

12

SW1

SW DPDT

21

3

54

6

V A

-

+

MOTOR DC

12

V

SW1

SW DPDT

21

3

54

6

(a) (b)

Figura 21. Analogía del funcionamiento de un relevador para el control de giro de un motor DC. (a) Giro positivo. (b) Giro opuesto.

Como este modulo ofrece la posibilidad de controlar el sentido de giro de dos motores, para esto se emplean dos relevadores, uno para cada motor, a su vez para cada relevador se destinan dos bits de control. Los bits del puerto paralelo asignados para controlar este modulo son Data 4, Data 5, Data 6 y Data 7. Estos bits son tomados del ULN2803, que como se explico

de 92

anteriormente es capaz de suministrar la corriente suficiente para activar los relevadores. Finalmente este módulo cuenta con dos JUMPERS (JP1 y JP3) uno para cada relevador, la finalidad de estos elementos es deshabilitar o habilitar la inversión del voltaje en las salidas de los relevadores para controlar el sentido de giro de dos motores DC. Ejemplo 13 Asegúrese que los Jumpers JP1 y JP3 están configurados como se muestra en la figura 22. JP3 habilita y deshabilita la inversión de voltaje en las salidas # 3 y # 4. JP1 habilita y deshabilita la inversión de voltaje en las salidas # 1 y # 2 de las borneras Salidas Reles. En el caso de la figura para todas las Salidas de Reles la inversión de voltaje está habilitada.

Figura 22. Jumpers JP1 y JP3 habilitando los Reles para obtener en las

salidas inversión del voltaje. Luego copie en la pantalla de comandos de Quick Basic el siguiente código y ejecútelo.

Out 888,16 Coloque la punta negra del multímetro en la posición # 3 de la bornera Salidas Reles y coloque la punta roja del multímetro en la posición # 4 de la bornera Salidas Reles. El voltaje medido por el multímetro se debe aproximar a los 5Vdc. Ahora Copie en la pantalla de comandos de Quick Basic el siguiente código y ejecútelo.

Out 888,48

de 92

Coloque la punta negra del multímetro en la posición # 3 de la bornera Salidas Reles y coloque la punta roja del multímetro en la posición # 4 de la bornera Salidas Reles. El voltaje medido por el multímetro se debe aproximar a los -5Vdc. Ahora Copie en la pantalla de comandos de Quick Basic el siguiente código y ejecútelo.


Out 888,32 Coloque la punta negra del multímetro en la posición # 3 de la bornera Salidas Reles y coloque la punta roja del multímetro en la posición # 4 de la bornera Salidas Reles. El voltaje medido por el multímetro se debe aproximar a los 0Vdc, ya que con este comando queda deshabilitado el relevo que genera el voltaje de las salidas # 3 y # 4. Ejemplo 14 Asegúrese que los Jumpers JP1 y JP3 están configurados como se muestra en la figura 22. Luego copie en la pantalla de comandos de Quick Basic el siguiente código y ejecútelo.


de 92

Out 888,192 Coloque la punta negra del multímetro en la posición # 1 de la bornera Salidas Reles y coloque la punta roja del multímetro en la posición # 2 de la bornera Salidas Reles. El voltaje medido por el multímetro se debe aproximar a los -5Vdc. Ahora Copie en la pantalla de comandos de Quick Basic el siguiente código y ejecútelo.

Out 888, 0 Coloque la punta negra del multímetro en la posición # 1 de la bornera Salidas Reles y coloque la punta roja del multímetro en la posición # 2 de la bornera Salidas Reles. El voltaje medido por el multímetro se debe aproximar a los 0Vdc. Ahora Copie en la pantalla de comandos de Quick Basic el siguiente código y ejecútelo.

Out 888,128 Coloque la punta negra del multímetro en la posición # 1 de la bornera Salidas Reles y coloque la punta roja del multímetro en la posición # 2 de la bornera Salidas Reles. El voltaje medido por el multímetro se debe aproximar a los 0Vdc, ya que con este comando queda deshabilitado el relevo que genera el voltaje de las salidas # 1 y # 2.

En la tabla 16 se encuentran los posibles comandos para activar las diferentes combinaciones de voltajes en las salidas de Reles cuando los Jumpers JP1 y JP3 se encuentran habilitados (Figura 22).

Jumper JP1 y JP3 Habilitados

de 92


Puerto Paralelo

Voltaje entre las posiciones #1 y #2 de

la Bornera Salidas Reles


la Bornera Salidas Reles Decimal Binario

0 00000000 0 Vdc 0 Vdc

16 00001000 0 Vdc 5 Vdc

32 00000100 0 Vdc 0 Vdc

48 00001100 0 Vdc -5 Vdc

64 00000010 5 Vdc 0 Vdc

80 00001010 5 Vdc 5 Vdc

96 00000110 5 Vdc 0 Vdc

112 00001110 5 Vdc -5 Vdc

128 00000001 0 Vdc 0 Vdc

144 00001001 0 Vdc 5 Vdc

160 00000101 0 Vdc 0 Vdc

176 00001101 0 Vdc -5 Vdc

192 00000011 -5 Vdc 0 Vdc

208 00001011 -5 Vdc 5 Vdc

224 00000111 -5 Vdc 0 Vdc

240 00001111 -5 Vdc -5 Vdc

Tabla 16. Posibles combinaciones de voltajes en las salidas de Reles, cuando los Jumper JP1 y JP3 están habilitados.

En la tabla 17 se encuentran los posibles comandos para activar las diferentes combinaciones de voltajes en las salidas de Reles cuando los Jumpers JP1 y JP3 se encuentran deshabilitados (Figura 23), como se menciono anteriormente la función de estos Jumpers es activar el funcionamiento de los reles para permitir la inversión del voltaje en las salidas, al desactivarlos esta función queda deshabilitada así que únicamente se contara con voltajes positivos.

de 92

Figura 23. Jumpers JP1 y JP3 deshabilitados.


Puerto Paralelo


la Bornera Salidas Reles


la Bornera Salidas Reles Decimal Binario

0 00000000 0 Vdc 0 Vdc

16 00001000 0 Vdc 5 Vdc

32 00000100 0 Vdc 0 Vdc

48 00001100 0 Vdc 5 Vdc

64 00000010 5 Vdc 0 Vdc

80 00001010 5 Vdc 5 Vdc

96 00000110 5 Vdc 0 Vdc

112 00001110 5 Vdc 5 Vdc

128 00000001 0 Vdc 0 Vdc

144 00001001 0 Vdc 5 Vdc

160 00000101 0 Vdc 0 Vdc

176 00001101 0 Vdc 5 Vdc

192 00000011 5 Vdc 0 Vdc

208 00001011 5 Vdc 5 Vdc

224 00000111 5 Vdc 0 Vdc

240 00001111 5 Vdc 5 Vdc

Tabla 17. Posibles combinaciones de voltajes en las salidas de Reles, cuando los Jumper JP1 y JP3 están deshabilitados.

Ejemplo 15 Asegúrese que el Jumper JP3 esta habilitado (figura 22), conecte un motor DC en las posiciones # 3 y # 4 de la Bornera Salidas Reles como se muestra en la figura 24.

de 92

Figura 24. Motor DC conectado a las salidas #3 y #4 de la Bornera Salidas de Reles

Luego copie en la pantalla de comandos de Quick Basic el siguiente código y ejecútelo. CLS PRINT “PRESIONE LA TECLA ESC PARA TERMINAR EL PROGRAMA” DO OUT 888,16 SLEEP 2 OUT 888,0 SLEEP 2 OUT 888,48 SLEEP 2 OUT 888,0 SLEEP 2 OUT 888,16 SLEEP 2 OUT 888,32 SLEEP 2 IF INKEY$ = CHR$(27) THEN GOTO SALIDA LOOP SALIDA: OUT 888,0 END Al ejecutar este programa el motor con la primera instrucción empezara a girar en un sentido, luego se detendrá, posterior a eso girara en sendito contrario, luego girara en el mismo sentido de la primera instrucción y finalmente se detendrá debido a que con el comando out 888,32 se deshabilita el relevador y la salida es 0Vdc, esta rutina se repetirá hasta que se oprima la tecla ESC, se debe tener en cuenta también que al oprimir esta tecla el programa dejara de ejecutarse cuando termine la secuencia de instrucciones contenidas del ciclo.

de 92

2.8 Configuraciones de Motores Como se explico anteriormente la principal aplicación de los módulos cuatro salidas de alta potencia y salidas de reles, es permitir controlar simultáneamente varios motores, a continuación se muestran algunas de las posibles configuraciones usando estos módulos, en las que también se incluyen las salidas de alta potencia puesto que se pueden usar para el control de motores paso a paso unipolares.

SALIDA 2

SALIDA 4

SALIDA 3

SALIDA 4

SALIDA 2

SALIDA 5

M1

MOTOR PASO A PASO BIPOLAR

SALIDA 6

SALIDA 7

SALIDA 8

SALIDA 3

L1INDUCTOR

NO DISPONIBLE

SALIDA 1

GND

NO DISPONIBLE

5V

NO DISPONIBLE

BO

RN

ER

A S

AL

IDA

S R

EL

ES

1234

SALIDA 1

ESQUEMA No.1

SALIDA 2

COMUN

NO DISPONIBLE

NO DISPONIBLE

M1

MOTOR PASO A PASO UNIPOLAR

123

4 5 6

SALIDA 3

12

NO DISPONIBLE

BO

RN

ER

A S

AL

IDA

S A

LT

A P

OT

EN

CIA

1234SALIDA 4

NO DISPONIBLE

SALIDA 1

NO DISPONIBLE

BO

RN

ER

A B

AJA

PO

TE

NC

IA 12345678

Figura 24. Esquema de conexiones de motores # 1

de 92

En la figura 24, se aprecia el esquema de conexiones para controlar un motor paso a paso bipolar con las salidas de alta potencia y un motor paso a paso unipolar con las salidas 5, 6, 7 y 8 del modulo de salidas de baja potencia. Nótese que las salidas 1, 2, 3 y 4 quedan deshabilitadas porque se emplean para el control del motor bipolar, adicionalmente las salidas del módulo de salidas de reles también quedan deshabilitadas porque los bits de control de este módulo están controlando directamente el motor unipolar.

SALIDA 4

M1

MOTOR PASO A PASO BIPOLAR

NO DISPONIBLE

A

-

+ M2

MOTOR DC

12

SALIDA 3

NO DISPONIBLE

J3

BO

RN

ER

A B

AJA

PO

TE

NC

IA

12345678

A

-

+ M1

MOTOR DC

12

NO DISPONIBLE

NO DISPONIBLE

J4

BO

RN

ER

A A

LT

A P

OT

EN

CIA

1234

NO DISPONIBLE

NO DISPONIBLE

SALIDA 4

NO DISPONIBLE

SALIDA 1

NO DISPONIBLE

SALIDA 2

SALIDA 1

SALIDA 3

SALIDA 2

SALIDA 4

SALIDA 5

SALIDA 6

SALIDA 1

SALIDA 7

ESQUEMA No.2

SALIDA 2

SALIDA 3

SALIDA 8

L2INDUCTOR

J4

BO

RN

ER

A S

ALID

AS

RE

LE

S

1234


En la figura 25, se muestra el esquema de conexiones para un motor paso a paso bipolar controlado de nuevo por las salidas de alta potencia. Y dos

de 92

motores DC en el modulo en el que se emplean los relevadores, nótese que para este caso las salidas de baja potencia no están disponibles puesto que todos sus bits están siendo destinados para el control de los motores. En la figura 26, aparece el tercer ejemplo de conexiones para motores en este caso, las salidas de alta potencia no se emplean y en su lugar un motor paso a paso unipolar esta conectado a las salidas 1, 2, 3 y 4 del módulo de salidas de baja potencia. Adicionalmente y como en el caso anterior dos motores DC están conectados al módulo en el que se emplean los relevadores, nótese que para este caso las salidas de baja potencia no están disponibles puesto que todos sus bits están siendo destinados para el control de los motores, ya sea de manera directa como para el motor unipolar, o de manera indirecta para el caso de los motores DC.

de 92

M1

MOTOR PASO A PASO UNIPOLAR

123

4 5 6

NO DISPONIBLE

NO DISPONIBLE

A

-

+ M2

MOTOR DC

12

J4

BO

RN

ER

A A

LT

A P

OT

EN

CIA

1234

SALIDA 1

SALIDA 2

NO DISPONIBLE

SALIDA 3

SALIDA 3

J4

BO

RN

ER

A S

ALID

AS

RE

LE

S

1234

NO DISPONIBLE

J3

BO

RN

ER

A B

AJA

PO

TE

NC

IA

12345678

SALIDA 4

GND

SALIDA 2

J7

ALIM

EN

TA

CIO

N M

OT

OR

ES

12

SALIDA 1

SALIDA 1

SALIDA 4

SALIDA 2

5V

SALIDA 3

SALIDA 4

SALIDA 5

SALIDA 6

COMUN

A

-

+ M1

MOTOR DC

12

SALIDA 7 NO DISPONIBLE

SALIDA 8

ESQUEMA No.3

NO DISPONIBLE

NO DISPONIBLE

NO DISPONIBLE


Finalmente esta el esquema de conexiones # 4 (Fig. 27) en el que tanto al módulo de salidas de alta potencia como al modulo que emplea los relevadores se conectan motores DC, con esta configuración se logran controlar cuatro motores DC, logrando de esta forma cuatro grados de libertad. Nótese que para este caso, ninguna de las salidas de baja potencia esta disponible ya que están destinadas para las señales de control, para el manejo de los motores.

de 92

A

-

+ M2

MOTOR DC

12

SALIDA 5

SALIDA 6

NO DISPONIBLESALIDA 7

NO DISPONIBLESALIDA 8

A

-

+ M1

MOTOR DC

12SALIDA 2

NO DISPONIBLE

NO DISPONIBLE

NO DISPONIBLE

NO DISPONIBLE

SALIDA 1

NO DISPONIBLE

A

-

+ M2

MOTOR DC

12

J4

BO

RN

ER

A A

LT

A P

OT

EN

CIA

1234

SALIDA 2

NO DISPONIBLE

SALIDA 3

J3

BO

RN

ER

A B

AJA

PO

TE

NC

IA

12345678

SALIDA 4

SALIDA 1

A

-

+ M1

MOTOR DC

12

SALIDA 2

SALIDA 1

SALIDA 4

SALIDA 3

SALIDA 3

ESQUEMA No.4

J4

BO

RN

ER

A A

LT

A P

OT

EN

CIA

1234

SALIDA 4


Ejemplo 16 Conecte un motor paso a paso unipolar en las posiciones # 5, # 6, #7 y #8, luego conecte el común en alguna de las posiciones de 5V de la Bornera Salidas Fuentes tal como se muestra en la figura 28 (Ver Capitulo 3 para verificar la codificación de conexión del motor paso a paso unipolar). Tenga en cuenta también que los Jumpers JP1 y JP3 deben estar deshabilitados como se muestra en la figura 23, esto con el propósito de evitar desgaste en los mecanismos de los relevos dado que al mismo tiempo que se generan

de 92

las señales de control para el motor paso a paso se generan señales de control en los relevos.

Figura 28. Motor paso a paso unipolar conectado a las salidas de baja

potencia.

Luego copie en la pantalla de comandos de Quick Basic el siguiente código y ejecútelo. CLS PRINT “PRESIONE LA TECLA ESC PARA TERMINAR EL PROGRAMA” DO FOR X=1 TO 50 OUT 888,48 FOR T=1 TO 800: NEXT T OUT 888,96 FOR T=1 TO 800: NEXT T OUT 888,192 FOR T=1 TO 800: NEXT T OUT 888,144 FOR T=1 TO 800: NEXT T NEXT X FOR X=1 TO 50 OUT 888,144 FOR T=1 TO 800: NEXT T OUT 888,192 FOR T=1 TO 800: NEXT T OUT 888,96 FOR T=1 TO 800: NEXT T OUT 888,48 FOR T=1 TO 800: NEXT T NEXT X IF INKEY$ = CHR$(27) THEN GOTO SALIDA LOOP SALIDA: OUT 888,0 END Al ejecutar este programa el motor paso a paso unipolar empezara a girar en un sentido y luego girara en sendito contrario, esta rutina se repetirá hasta que se oprima la tecla ESC, se debe tener en cuenta también que al

de 92

oprimir esta tecla el programa dejara de ejecutarse cuando termine la secuencia de instrucciones contenidas del ciclo.

Ejemplo 17 Conecte un motor DC en las salidas #1 y #2 de la Bornera de Alta Potencia, asegúrese que el Jumper J1 esta configurado como en la figura 18. Luego conecte un motor paso a paso unipolar (ver Capitulo 3) en las posiciones # 5, # 6, #7 y #8, el común conéctelo en alguna de las posiciones de 5V de la Bornera Salidas Fuentes tal como se muestra en la figura 29, tal como en el ejemplo anterior desactive los Jumpers JP1 y JP3.

Figura 29. Motor DC conectado a las salidas #1 y #2 de la Bornera Salidas

de Alta Potencia, Motor paso a paso conectado a la Bornera Salidas de Baja Potencia

Copie en la pantalla de comandos de Quick Basic el siguiente código y ejecútelo. CLS PRINT “PRESIONE LA TECLA ESC PARA TERMINAR EL PROGRAMA” DO FOR X=1 TO 50 OUT 888,48 OR 1 FOR T=1 TO 800: NEXT T OUT 888,96 OR 1 FOR T=1 TO 800: NEXT T OUT 888,192 OR 1 FOR T=1 TO 800: NEXT T OUT 888,144 OR 1 FOR T=1 TO 800: NEXT T NEXT X FOR X=1 TO 50 OUT 888,144 OR 2 FOR T=1 TO 800: NEXT T OUT 888,192 OR 2 FOR T=1 TO 800: NEXT T OUT 888,96 OR 2 FOR T=1 TO 800: NEXT T

de 92

OUT 888,48 OR 2 FOR T=1 TO 800: NEXT T NEXT X IF INKEY$ = CHR$(27) THEN GOTO SALIDA LOOP SALIDA: OUT 888,0 END Al ejecutar este programa el motor paso a paso unipolar empezara a girar en un sentido y luego girara en sendito contrario, la instrucción OR al comando que sale al puerto paralelo provoca la activación de las salidas #1 y #2 de la Bornera de Alta Potencia, generando de esta manera el giro del motor DC en un sentido mientras que el motor paso a paso también esta girando en un sentido, posteriormente ambos motores invierten el giro esta rutina se repetirá hasta que se oprima la tecla ESC, se debe tener en cuenta también que al oprimir esta tecla el programa dejara de ejecutarse cuando termine la secuencia de instrucciones del ciclo.

Ejemplo 18 Conecte un motor DC en las salidas #1 y #2 de la Bornera de Alta Potencia, asegúrese que el Jumper J1 esta configurado como en la figura 18. Luego conecte un motor DC en las posiciones # 1 y # 2, Bornera Salidas de Reles y asegúrese que el Jumper JP1 esta habilitado (figura 22).

Figura 30. Motor DC conectado a las salidas #1 y #2 de la Bornera Salidas de Alta Potencia. Motor DC conectado a las salidas #1 y #2 de la Bornera

Salidas de Reles Copie en la pantalla de comandos de Quick Basic el siguiente código y ejecútelo. CLS PRINT “PRESIONE LA TECLA ESC PARA TERMINAR EL PROGRAMA” DO OUT 888,01

de 92

SLEEP 2 OUT 888,02 SLEEP 2 OUT 888,64 SLEEP 2 OUT 888,65 SLEEP 2 OUT 888,66 SLEEP 2 OUT 888,192 SLEEP 2 OUT 888,193 SLEEP 2 OUT 888,194 SLEEP 2 IF INKEY$ = CHR$(27) THEN GOTO SALIDA LOOP SALIDA: OUT 888,0 END Al ejecutar este programa se iniciara una secuencia de movimientos en los motores DC determinados por los comandos enviados al puerto paralelo, en el caso de algunos comandos los motores giraran de forma simultanea, para otros solo uno de los dos estará girando. Esta rutina se repetirá hasta que se oprima la tecla ESC, se debe tener en cuenta también que al oprimir esta tecla el programa dejara de ejecutarse cuando termine la secuencia de instrucciones del ciclo.

2.9 Módulo Cinco (5) Entradas Digitales

RN2

4310R-101/SIP

2 3 4 5 6 7 81 9 10

0 VDC

J6

12345678

0 VDC

ENTRADA 3

ENTRADA 4

P1

CONNECTOR DB25

13251224112310229218207196185174163152141

ENTRADA 5

ENTRADA 1

ENTRADA 2

SW2

SW DIP-6


D18

VCC

U4

74HC245

23456789

191

1817161514131211

20

10

A0A1A2A3A4A5A6A7

OEDIR

B0B1B2B3B4B5B6B7

VC

CG

ND R7

330

EN

TR

AD

AS

InContador

SIMULACION DE ENTRADAS

CONTADOR

de 92

Figura 31. Circuito esquemático módulo Entradas Digitales Para obtener cinco entradas digitales se emplea el registro de estatus del puerto de impresora, como se había mencionado anteriormente este registro se puede acceder a través de la dirección 379H para el caso del LPT1. Al igual que en el módulo de salidas se emplea un circuito integrado de referencia 74LS245 para la protección del puerto paralelo del PC, pero en este caso se configura para que la dirección de los datos sea contraria a la empleada en la salida. El módulo además, tiene una configuración de hardware que permite realizar la simulación de las entradas para verificar el estado de la tarjeta, para esto se emplea un arreglo de resistencias con una conexión común a Vcc (Pull up) y un DIP switch que permite controlar el estado de cada una de las entradas de forma independiente, en la tabla 18 se encuentran todos los posibles estados de las entradas, al ser simuladas desde el DIP switch (Fig. 32).

Entrada # 1

Entrada # 2

Entrada # 3

Entrada # 4

Entrada # 5

Valor Decimal en el puerto

379H (889 en Decimal)

Activada Activada Activada Activada Activada 127

Desactivada Activada Activada Activada Activada 119

Activada Desactivada Activada Activada Activada 111

Desactivada Desactivada Activada Activada Activada 103

Activada Activada Desactivada Activada Activada 95

Desactivada Activada Desactivada Activada Activada 87

Activada Desactivada Desactivada Activada Activada 79

Desactivada Desactivada Desactivada Activada Activada 71

Activada Activada Activada Desactivada Activada 63

Desactivada activada Activada Desactivada Activada 55

Activada Desactivada Activada Desactivada Activada 47

Desactivada Desactivada Activada Desactivada Activada 39

Activada Activada Desactivada Desactivada Activada 31

Desactivada Activada Desactivada Desactivada Activada 23

Activada Desactivada Desactivada Desactivada Activada 15

Desactivada Desactivada Desactivada Desactivada Activada 7

Activada Activada Activada Activada Desactivada 255

Desactivada Activada Activada Activada Desactivada 247

Activada Desactivada Activada Activada Desactivada 239

Desactivada Desactivada Activada Activada Desactivada 231

Activada Activada Desactivada Activada Desactivada 223

Desactivada Activada Desactivada Activada Desactivada 215

Activada Desactivada Desactivada Activada Desactivada 207

Desactivada Desactivada Desactivada Activada Desactivada 199

Activada Activada Activada Desactivada Desactivada 191

Desactivada Activada Activada Desactivada Desactivada 183

Activada Desactivada Activada Desactivada Desactivada 175

Desactivada Desactivada Activada Desactivada Desactivada 167

Activada Activada Desactivada Desactivada Desactivada 159

Desactivada Activada Desactivada Desactivada Desactivada 151

de 92

Activada Desactivada Desactivada Desactivada Desactivada 143

Desactivada Desactivada Desactivada Desactivada Desactivada 135

Tabla 18. Valores capturados en la dirección 379H del puerto paralelo, generados por las posibles combinaciones del DIP switch.

Figura 32. Identificación de las posiciones del DIP switch que permiten la

simulación de las entradas.

Las cinco entradas están disponibles en una bornera de ocho posiciones, las 5 primeras posiciones están asignadas para las cinco entradas digitales, las dos posiciones siguientes están asignadas a salidas de GND y la ultima posición esta asignada a la entrada del módulo de contador que será explicado mas adelante.

Ejemplo 19 Copie en la pantalla de comandos de Quick Basic el siguiente código y ejecútelo. CLS PRINT “PRESIONE LA TECLA ESC PARA TERMINAR EL PROGRAMA” DO x= INP (889) LOCATE 12,10

de 92

PRINT “El valor decimal en la dirección 379H del Puerto Paralelo es: ” x FOR T=1 TO 100: NEXT T LOOP UNTIL INKEY$ = CHR$(27) Al ejecutar este programa se leerá el valor en el que se encuentran las entradas digitales el cual será desplegado en la pantalla en formato decimal, modifique las posiciones del DIP switch y verifique la respuesta desplegada en la pantalla, con los valores de la tabla . Para terminar el programa oprima la tecla ESC.

En la figura 33, se pueden apreciar las posibles configuraciones de las entradas para diferentes tipos de interruptores ON/OFF entre los cuales están interruptores de membrana, finales de carrera, pulsadores normalmente abiertos y normalmente cerrados.

ENTRADA 5

ENTRADA 2

BO

RN

ER

A E

NT

RA

DA

S D

IGIT

ALE

S

12345678

SW3

PULSADOR NC

SW1

MEMBRANA

INTERRUPTORES ON/OFF

SW4

PULSADOR NA

5V

ENTRADA 3

ENTRADA 4

GND

SW2

FINAL DE CARRERA

CONT

ENTRADA 1

BO

RN

ER

A

FU

EN

TE

S

1234

5V

12V

GND

GND

Figura 33. Configuraciones de las entradas para diferentes tipos de

interruptores

En la figura 34, esta la configuración para dos sensores opto acoplados o sensores de herradura, los cuales cambian de estado cuando un objeto se interpone entre en el emisor y el receptor.

de 92

GND

5V

ENTRADA 2

GND

ENTRADA 3

ENTRADA 1

ENTRADA 4

R1100 OHMIOS

OPTOACOPLADO 2

12

34

CONT

12V

OPTOACOPLADO 1

12

34

BO

RN

ER

A

FU

EN

TE

S

1234

GND

BO

RN

ER

A E

NT

RA

DA

S D

IGIT

AL

ES

12345678

ENTRADA 5

R2100 OHMIOS

5V

OPTO-ACOPLADOS

Figura 34. Configuraciones de las entradas para dos sensores opto acoplados. En la figura 35, esta la configuración para una fotorresistencia. En este caso se producirá un cambio de estado en la entrada con las variaciones del nivel de intensidad de la luz.

R

FOTO RESISTENCIA

BO

RN

ER

A

FU

EN

TE

S

1234

ENTRADA 5

BO

RN

ER

A E

NT

RA

DA

S D

IGIT

ALE

S

12345678

ENTRADA 3

ENTRADA 4

FOTORESISTENCIA

5V

GND

GND

5V

GND

12V

ENTRADA 2

ENTRADA 1

CONT

Figura 35. Configuración de las entradas para una fotorresistencia.

Finalmente en la figura 36, se muestra la configuración de las entradas para un interruptor numérico BCD.

de 92

CONT

0

9

1

SW THWHEEL-BCD

5V

ENTRADA 1B

OR

NE

RA

EN

TR

AD

AS

DIG

ITA

LE

S12345678

ENTRADA 3

ENTRADA 2

5V

GND

ENTRADA 5

INTERRUPTOR NUMERICO BCD

BO

RN

ER

A

FU

EN

TE

S

123412V

ENTRADA 4

GND

GND

Figura 36. Configuración de las entradas para un interruptor numérico BCD.

Ejemplo 20 Conecte un interruptor entre la posición # 1 y una de las terminales de GND de la bornera Entradas Digitales (Figura 37).

Figura 37. Interruptor conectado entre la posición # 1 y una de las

terminales de GND de la bornera Entradas Digitales

Copie en la pantalla de comandos de Quick Basic el siguiente código y ejecútelo.

de 92

CLS PRINT “PRESIONE LA TECLA ESC PARA TERMINAR EL PROGRAMA” DO x= INP (889) ENTRADA1= x AND 8 IF ENTRADA1 = 8 THEN LOCATE 10,10 PRINT “El estado de la Entrada 1 es: ALTO” ELSE LOCATE 10,10 PRINT “El estado de la Entrada 1 es: BAJO” END IF LOOP UNTIL INKEY$ = CHR$(27) Al ejecutar este programa se desplegara en la pantalla el valor en el que se encuentra la entrada digital # 1, al activar y desactivar el interruptor el estado de la entrada conmutara entre ALTO y BAJO. Tenga en cuenta que el DIP switch debe estar habilitando la entrada 1 para que el programa funcione correctamente. Para terminar el programa oprima la tecla ESC.

Ejemplo 21 Conecte tres interruptores entre GND y las posiciones 1, 2 y 3 de la bornera de Entradas Digitales, luego conecte dos sensores opto acoplados (ver Capitulo 3 para verificar la codificación de conexión del sensor optoacoplado) a las estradas 4 y 5 (Figura 38).

Figura 38. Tres interruptores y dos sensores opto acoplados conectados a

las entradas digitales.

de 92

Copie en la pantalla de comandos de Quick Basic el siguiente código y ejecútelo. CLS PRINT “PRESIONE LA TECLA ESC PARA TERMINAR EL PROGRAMA” DO x= INP (889) ENTRADA1= x AND 8 IF ENTRADA1 = 8 THEN LOCATE 10,10 PRINT “El estado de la Entrada 1 es: ALTO” ELSE LOCATE 10,10 PRINT “El estado de la Entrada 1 es: BAJO” END IF ENTRADA2= x AND 16 IF ENTRADA2 = 16 THEN LOCATE 11,10 PRINT “El estado de la Entrada 2 es: ALTO” ELSE LOCATE 11,10 PRINT “El estado de la Entrada 2 es: BAJO” END IF ENTRADA3= x AND 32 IF ENTRADA3 = 32 THEN LOCATE 12,10 PRINT “El estado de la Entrada 3 es: ALTO” ELSE LOCATE 12,10 PRINT “El estado de la Entrada 3 es: BAJO” END IF ENTRADA4= x AND 64 IF ENTRADA4 = 64 THEN LOCATE 13,10 PRINT “El estado de la Entrada 4 es: ALTO” ELSE LOCATE 13,10 PRINT “El estado de la Entrada 4 es: BAJO” END IF ENTRADA5= x AND 128 IF ENTRADA5 = 128 THEN LOCATE 10,10 PRINT “El estado de la Entrada 5 es: ALTO”

de 92

ELSE LOCATE 10,10 PRINT “El estado de la Entrada 5 es: BAJO” END IF LOOP UNTIL INKEY$ = CHR$(27) Al ejecutar este programa se desplegara en la pantalla el valor en el que se encuentran cada una de las cinco entradas digitales, al activar y desactivar los diferentes sensores los estados de las entradas conmutaran entre ALTO y BAJO. Tenga en cuenta que el DIP switch debe estar habilitando las entradas para que el programa funcione correctamente. Para terminar el la ejecución de la aplicación oprima la tecla ESC.

de 92

2.10 Modulo Cuatro (4) Entradas Análogas

R3

8k

VCC

C4C

R2

2k

C10.1uF

C5C

P2

CONNECTOR DB9

594837261

+

-

U6A

LM324

3

21

411

R4

200

C3C

J8

CON4

1234

C2C

U5

MAX232

138

1110

134526

129147

16

15

R1INR2INT1INT2IN

C+C1-C2+C2-V+V-

R1OUTR2OUTT1OUTT2OUT

VC

CG

ND

M1

MC68HC908QY4

12345678 9

10111213141516

VddPTB7PTB6PTA5PTA4PTB5PTB4PTA3 PTA2

PTB3PTB2PTA1PTA0PTB1PTB0

Vss R51k

VCC

Figura 39. Circuito esquemático módulo Entradas Análogas

Figura 40. Diagrama del módulo de adquisición de entradas análogas.

El módulo de entradas análogas esta conformado por un microcontrolador de la familia FREESCALE de referencia MC68HC908QY414, este microcontrolador posee un conversor análogo a digital de aproximaciones sucesivas de 8 bits y un multiplexor para cuatro entradas análogas. El método de conversión análogo a digital por aproximaciones sucesivas15, es tal vez uno de los métodos mas empleados en este tipo de conversiones, ya que el tiempo de conversión es mucho menor al de la mayoría de los demás métodos y adicionalmente es fijo para cualquier valor de la entrada analógica.

MSB

ENTRADA

ANALÓGICA

CLK

SALIDA

BINARIA

SERIE

DAC

D3

COMPARADOR

D1+

-LSB

SAR

D2

D0 SALIDA

BINARIA

PARALELA

14 Freescale, “MC68HC908QY4”, Disponible en Internet <URL: http://www.freescale.com> 15 Floyd Thomas, “Conversor Análogo a Digital de Aproximaciones Sucesivas”, Fundamentos de Sistemas Digitales, Prentice Hall.

Puerto

Serial MAX 232 Microcontrolador

4 entradas análogas

de 92

Figura 41. Diagrama de bloques conversor análogo a digital por aproximaciones sucesivas16.

La figura 41 muestra un diagrama de bloques básico de un ADC de aproximaciones sucesivas de 4 bits. Esta conformado por un DAC, un registro de aproximaciones sucesivas (SAR, por sus siglas en ingles: successive – approximation register) y un comparador. Su funcionamiento básico es el siguiente: los bits de entrada al DAC se habilitan (se ponen en ALTO) de uno a uno sucesivamente, comenzando por el bit más significativo (MSB). Cada vez que se habilita un bit, el comparador produce una salida que indica si la tensión analógica de entradas es mayor que la salida del DAC. Si la salida del DAC es mayor que la entrada analógica, la salida del comparador esta a nivel BAJO, haciendo que el bit en el registro pase a cero. Si la salida es menor que la entrada analógica, el bit 1 se mantiene en el registro. El sistema realiza esta operación con el MSB primero, luego con el siguiente bit más significativo, después con el siguiente, y así sucesivamente. Después de que todos los bits del DAC hayan sido analizados, el ciclo de conversión estará completo. Para comprender mejor el funcionamiento del ADC por aproximaciones sucesivas, se analizará el ejemplo para la conversión de 4 bits. La figura 42 ilustra la conversión paso a paso de un voltaje analógico constante (en este caso 5.1V). Se supone que el DAC tiene las siguientes características de

salida: VVout 8 para el bit 32 (MSB), VVout 4 para el bit 22 , VVout 2 para el bit 12 y VVout 1 para el bit 02 (LSB).

16 Tomada de “Fundamentos de Sistemas Digitales”, Thomas Floyd.

de 92

SAR

2

(c) bit 2

2

0

2

0

2

0

(d) LSB (Conversión Completa)

0

2

0

2

2

2

2

2

C

5.1V

0

1

1

1

5.1V

0

3

D

0

1

0

1

0

2

3

2

2

0C

2

+2V

SAR

5.1V 2

0

+

-

SAR2

2

SAR

2

D

1

2 2

2

0

2

+1V

Se mantiene

2

3

+

-

1

1

0

1

BAJO (0)

0

DAC

1

2

3

2

(a)

2

2

1

2

0

C

1

+8V

0

D

01

1

C

2

3

3

2

5.1V

0

11

ALTO (1)

2

2 2

MSB

Puesta a cero

2

DAC

1

BAJO (0)2

DAC

Se mantiene

3

2

1

0

1

2

DAC

2

0

BAJO (1)

0

1

D

0

1

0

1

2

2

1

+

-

0

+4V

2

0

3

+

-

2

(b) bit 2

0

0

Puesta a cero (Reset)

1

Figura 42. Proceso de conversión aproximaciones sucesivas17.

La figura 42(a) muestra el primer paso del ciclo de conversión con el MSB = 1. La salida del DAC es 8V. Puesto que es mayor que la entrada analógica de 5.1V, la salida del comparador esta a nivel BAJO, lo que hace que el MSB del SAR se ponga a 0.

La figura 42(b) muestra el segundo paso del ciclo de conversión, con el bit 22 igual a 1. La salida del DAC es 4V. Puesto que es menor que la entrada analógica de 5.1V, la salida del comparador conmuta a nivel ALTO, lo que hace que este bit se mantenga en el SAR.

La figura 42(c) muestra el tercer paso del ciclo de conversión, con el bit 12 igual

a 1. La salida del DAC es 6V, ya que los bits de entrada 22 y 12 están a 1; 4V + 2V = 6V. Puesto que es mayor que la entrada analógica de 5.1V, la salida del comparador conmuta a nivel BAJO, lo que hace que este bit se ponga a cero. La figura 42(d) muestra el cuarto y ultimo paso del ciclo de conversión, con el

bit 02 igual a 1. La salida del DAC es 5V. Ya que los bits de entrada 22 y 02 están a 1; 4V + 1V = 5V.

En este momento se han probado los cuatro bits, y el ciclo de conversión ha sido completado, el código binario almacenado en el registro es 0101, que es aproximadamente el valor binario de la entrada 5.1V. Más bits producirán un 17 Tomada de “Fundamentos de Sistemas Digitales”, Thomas Floyd.

de 92

resultado aun más preciso. A continuación, se inicia un nuevo ciclo de conversión y el proceso se repite. El SAR se borra al comienzo de cada nuevo ciclo. El microcontrolador MC68HC908QY4 en el módulo de conversión analógica a digital cumplirá una función específica, la cual será recibir peticiones del PC enviadas desde Quick Basic y retornar el valor de la conversión a través de una comunicación RS – 232 a: 1200kbps, 8 bits de datos, 2 bits de parada y sin paridad.

Carácter ASCII enviado por el PC Canal a convertir Decimal Carácter Hexa

48 “0” 30 Ch0

49 “1” 31 Ch1

50 “2” 32 Ch2

51 “3” 33 Ch3

Tabla 19. Codificación de los canales análogos del microcontrolador.

Los otros elementos que conforman este módulo son un MAX23218 con los condensadores dados por el fabricante en el circuito de aplicación típica para convertir las señales TTL a RS-232 y viceversa, un conector DB9 y un cable para conectar el modulo y el PC con la configuración modems anulados.

Ejemplo 22 Tenga en cuenta que para este ejemplo el cable serial debe estar conectado al COM 1 del PC, de lo contrario continué al siguiente ejemplo. Conecte un potenciómetro (como se muestra en el capitulo 3) en la posición CH1 de la bornera Entradas análogas (Figura 43).

Figura 43. Potenciómetro conectado a la posición CH1 de la bornera Entradas

Análogas.

Copie en la pantalla de comandos de Quick Basic el siguiente código y ejecútelo,

CLS PRINT “PRESIONE LA TECLA ESC PARA TERMINAR EL PROGRAMA”

18 National Semiconductors, “MAX232”, Disponible en Internet <URL: http://www.national.com>

de 92

OPEN “COM1:1200,N,8,2,CD0,CS0,DS0,OP0,RS,TB2048,RB2048” FOR RANDOM AS # 1

COM(1) ON ON COM(1) GOSUB RXDATO Y=0 X=0 L$=“ ” PRINT “COM 1 OK” DO PRINT # 1,CHR$(49) SLEEP 1 LOCATE 7,15 PRINT L$ LOCATE 7,15 PRINT “EL VALOR DEL ADC ch1: ”;Y; “VOLTIOS” LOOP UNTIL INKEY$ = CHR$(27) COM(1) OFF END RXDATO: X=INP(&H3F8) Y=((X*5.1)/255) RETURN

Al ejecutar este programa se desplegara en la pantalla el valor de la señal análoga del potenciómetro conectado en la posición CH1 de la bornera Entradas Análogas, al modificar la posición del potenciómetro el valor desplegado en la pantalla también cambiara. Tenga en cuenta que para este ejemplo el voltaje de referencia de la conversión es 5.1 Vdc, así que para lograr mayor exactitud en la conversión este valor debe ser cambiado por el voltaje que suministra la fuente a la tarjeta. Para terminar la ejecución de la aplicación oprima la tecla ESC. Ejemplo 23 Tenga en cuenta que para este ejemplo el cable serial debe estar conectado al COM 2 del PC, de lo contrario remítase al ejemplo anterior. Conecte un potenciómetro (como se muestra en el capitulo 3) en la posición CH1 de la bornera Entradas análogas (Figura 43). Copie en la pantalla de comandos de Quick Basic el siguiente código y ejecútelo.

CLS PRINT “PRESIONE LA TECLA ESC PARA TERMINAR EL PROGRAMA” OPEN “COM2:1200,N,8,2,CD0,CS0,DS0,OP0,RS,TB2048,RB2048” FOR RAMDOM AS # 1

COM(2) ON ON COM(2) GOSUB RXDATO Y=0 X=0

de 92

L$=“ ” PRINT “COM 2 OK” DO PRINT # 1,CHR$(49) SLEEP 1 LOCATE 7,15 PRINT L$ LOCATE 7,15 PRINT “EL VALOR DEL ADC ch1: ”;Y; “VOLTIOS” LOOP UNTIL INKEY$ = CHR$(27) COM(2) OFF END RXDATO: X=INP(&H2F8) Y=((X*5.1)/255) RETURN

Al ejecutar este programa se desplegara en la pantalla el valor de la señal análoga del potenciómetro conectado en la posición CH1 de la bornera Entradas Análogas, al modificar la posición del potenciómetro el valor desplegado en la pantalla también cambiara. Tenga en cuenta que para este ejemplo el voltaje de referencia de la conversión es 5.1 Vdc, así que para lograr mayor exactitud en la conversión este valor debe ser cambiado por el voltaje que suministra la fuente a la tarjeta. Para terminar la ejecución de la aplicación oprima la tecla ESC.

2.11 Sensor de Temperatura:

Una de las entradas análogas (Canal 0 – Ch0 del QY4), está dedicada exclusivamente a la medición de temperatura ambiente, para este propósito se diseño un circuito acondicionador de señal para el sensor de temperatura LM3519 (Figura 44). El circuito acondicionador consiste en un arreglo de resistencias para fijar el voltaje de salida del LM35, este es una modificación de una de las aplicaciones típicas dadas por el fabricante cuando el voltaje de alimentación es 5 Vdc y la referencia es GND.

Figura 44. Circuito acondicionador de señal para el sensor LM35.

19 National Semiconductors, “LM35”, Disponible en Internet <URL: http://www.national.com>

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Puesto que la variación del sensor es de 10mV/°C, surgió la necesidad de amplificar el voltaje de salida para mejorar la resolución del valor que se convierte en el ADC del microcontrolador MC68HC908QY4, para esto se empleo un amplificador operacional LM32420 configurado como amplificador no inversor21 con ganancia de 5. Las conexiones de la figura 45, muestra el circuito que funciona como amplificador no inversor o multiplicador de ganancia constante. Debe resaltarse que la conexión de amplificador no inversor es la que mas se utiliza, porque tiene una mejor estabilidad a la frecuencia.

R1

+

-

3

21

V1

Vo

Rf

Figura 45. Multiplicador no inversor de ganancia constante22

A continuación están las ecuaciones para el cálculo de la ganancia del circuito:

VoRfR

RV

1

11 (1)

1

11

1

1 R

Rf

R

RfR

V

Vo

(2)

11

R

RfA (3)

Ejemplo 24 Tenga en cuenta que para este ejemplo el cable serial debe estar conectado al COM 1 del PC, de lo contrario continué al siguiente ejemplo. Conecte un sensor LM35 (como se muestra en el capitulo 3) en la posición Temp de la bornera Entradas análogas (Figura 46).

20 Fairchild Semiconductors, “LM324”, Disponible en Internet <URL: http://www.farichildsemi.com> 21 Boylestad Robert, “Amplificador No inversor”. Electrónica: Teoría de Circuitos 22 Tomada de “Electrónica: Teoría de Circuitos”, Robert Boylestad.

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Figura 46. Sensor LM35 conectado a la entrada Temp de la bornera Entradas

Digitales.


CLS OPEN "COM1:1200,N,8,2,CD0,CS0,DS0,OP0,RS,TB16384,RB16384" FOR RANDOM AS #1

COM(1) ON ON COM(1) GOSUB RXDATO y = 0 X = 0 PRINT "COM1 OK" L$ = " " DO PRINT #1, CHR$(48) SLEEP 1 LOCATE 5, 15 PRINT L$ LOCATE 5, 15 y = y * 20 PRINT "La Temperatura Ambiente: "; y; "°C" LOOP UNTIL INKEY$ = CHR$(27) COM(1) OFF END RXDATO: X = INP(&H3F8) y = ((X * 5.1) / 255) RETURN

Al ejecutar este programa se desplegara en la pantalla el valor de la temperatura ambiente, este valor es suministrado por el sensor LM35 conectado en la posición Temp de la bornera Entradas Análogas, al

de 92

modificar las condiciones del ambiente donde se encuentra el sensor el valor desplegado en la pantalla también cambiara. Tenga en cuenta que para este ejemplo el voltaje de referencia de la conversión es 5.1 Vdc, así que para lograr mayor exactitud en la conversión este valor debe ser cambiado por el voltaje que suministra la fuente a la tarjeta, adicionalmente tenga en cuenta que por software al valor de la conversión se le da una ganancia de 20 para obtener el valor aproximado de la temperatura si se desea mayor precisión en esta operación se debe agregar una constante que realice la función de offset para garantizar esa precisión. Para terminar la ejecución de la aplicación oprima la tecla ESC.

Ejemplo 25 Tenga en cuenta que para este ejemplo el cable serial debe estar conectado al COM 2 del PC, de lo contrario remítase al ejemplo anterior. Conecte un sensor LM35 (como se muestra en el capitulo 3) en la posición Temp de la bornera Entradas análogas (Figura 46). Copie en la pantalla de comandos de Quick Basic el siguiente código y ejecútelo.

CLS OPEN "COM2:1200,N,8,2,CD0,CS0,DS0,OP0,RS,TB16384,RB16384" FOR RANDOM AS #1

COM(2) ON ON COM(2) GOSUB RXDATO y = 0 X = 0 PRINT "COM2 OK" L$ = " " DO PRINT #1, CHR$(48) SLEEP 1 LOCATE 5, 15 PRINT L$ LOCATE 5, 15 y = y * 20 PRINT "La Temperatura Ambiente: "; y; "°C" LOOP UNTIL INKEY$ = CHR$(27) COM(2) OFF END RXDATO: X = INP(&H2F8) y = ((X * 5.1) / 255) RETURN

de 92

Al ejecutar este programa se desplegara en la pantalla el valor de la temperatura ambiente, este valor es suministrado por el sensor LM35 conectado en la posición Temp de la bornera Entradas Análogas, al modificar las condiciones del ambiente donde se encuentra el sensor el valor desplegado en la pantalla también cambiara. Tenga en cuenta que para este ejemplo el voltaje de referencia de la conversión es 5.1 Vdc, así que para lograr mayor exactitud en la conversión este valor debe ser cambiado por el voltaje que suministra la fuente a la tarjeta, adicionalmente tenga en cuenta que por software al valor de la conversión se le da una ganancia de 20 para obtener el valor aproximado de la temperatura si se desea mayor precisión en esta operación se debe agregar una constante que realice la función de offset para garantizar esa precisión. Para terminar la ejecución de la aplicación oprima la tecla ESC.

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2.12 Modulo Entrada Contador

RX

C8

104

TEMP

R7 330D18

U7

74LS393CI

1234567 8

91011121314

1ACLEAR1QA1QB1QC1QD1GND QD2

QC2QB2QA2

CLEAR22A

Vcc

M1

MC68HC908QY4

12345678 9

10111213141516

VddPTB7PTB6PTA5PTA4PTB5PTB4PTA3 PTA2

PTB3PTB2PTA1PTA0PTB1PTB0

Vss

R9

1k

TX

C9104

R6

1k

VCC

Reset

U8A74LS14

12

714

CH2 CH1

VCC

InContador

C6

0.1uF

CH3

VCC


P1

CONNECTOR DB25

13251224112310229218207196185174163152141

Reset

Figura 47. Circuito esquemático módulo entrada contador.

de 92

La tarjeta cuenta también con una entrada de contador, en principio pensando en una aplicación especifica para la medida de la velocidad del viento y de esta forma dotar la tarjeta con todos los elementos necesarios para construir una estación meteorológica, pero al agregar este elemento dedicado para realizar conteos, a la tarjeta, se esta dando una herramienta más para la solución de problemas en múltiples aplicaciones. En la figura 48, se muestra la configuración de un contador de dos bits configurado para que funcione en modo asíncrono23. En este caso la señal de pulsos (clock) está conectado únicamente a la entrada de reloj (CLK) del primer

flip-flop FF0. El segundo flip-flop, FF1, se dispara mediante la salida

0Q de

FF0. FF0 cambia de estado durante el flanco positivo de cada impulso de la señal de reloj, pero FF1 sólo cambia cuando es disparado por una transición

positiva de la salida

0Q de FF0. Debido al retardo de propagación inherente al

paso de las señales por un flip-flop, las transiciones de los impulsos de entrada

del reloj y de la salida

0Q de FF0 no pueden ocurrir nunca al mismo tiempo.

Por tanto, los dos flip-flops nunca se disparan de forma simultánea, por lo que el modo de funcionamiento de este contador es asíncrono. FFO FF1

Figura 48. Contador Asíncrono de dos bits24.

En la figura 49, se muestra el diagrama de tiempos del contador asíncrono de dos bits. Se ilustra los cambios de estado en las salidas de los flip-flops en respuesta a los impulsos de reloj. Ambos flip-flops están conectados en el modo J = 1 y K = 1 y se presupone que están en inicialmente en estado de reset es decir 0Q .

1 2 3 4CLK

Q0

Q1

Q0

Figura 49. Diagrama de tiempos del contador de dos bits25.

23 Floyd Thomas, “Contador Asíncrono”, Fundamentos de Sistemas Digitales, Prentice Hall. 24 Tomada de “Fundamentos de Sistemas Digitales”, Thomas Floyd.

de 92

El flanco positivo de la señal de reloj (CLK1) hace que la salida 0Q de FF0

pase a nivel ALTO. Al mismo tiempo, la salida

0Q pasa a nivel BAJO, pero esto

no afecta a FF1, ya que tiene que ser una transición positiva la que dispare a

FF1. Después del flanco anterior de CLK1, 10

Q y 01 Q . El flanco positivo

CLK2 hace que 0Q pase a nivel BAJO. La salida

0Q se pone a nivel ALTO y

dispara FF1, haciendo que 1Q pase a nivel ALTO. Tras el flanco anterior de

CLK2, 00 Q y 11 Q . El flanco positivo CLK3 hace que 0Q pase a nivel ALTO

de nuevo. La salida

0Q se pone a nivel BAJO y no afecta al estado de FF1. Por

tanto, tras el flanco anterior de CLK3, 10 Q y 11 Q . El flanco positivote CLK4

hace que 0Q pase a nivel BAJO, mientras que

0Q se pone a nivel ALTO y

dispara FF1, haciendo que 1Q pase a nivel BAJO. Después del flanco anterior

de CLK4, 00 Q y 01 Q . Finalmente el contador retorna a su estado original.

El módulo contador esta conformado en primer lugar por una etapa que busca acondicionar la entrada de pulsos digitales, para lograr este propósito se utiliza la compuerta inversora Schmitt Trigger de referencia 74LS1426 y unas redes de resistencias y condensadores, que busca incrementar la inmunidad al ruido puesto que este tipo de contadores son muy sensibles a este fenómeno.

Figura 50. Configuración interna circuito integrado 74LS1427.

La señal luego de pasar por la compuerta Schmitt Trigger, se dirige a un contador asíncrono de ocho (8) bits, por la explicación del contador de dos bits, se puede asumir que el contador asíncrono de ocho (8) bits, tiene una configuración interna de (8) flip-flops JK en cascada. Las ocho salidas del contador se dirigen de forma paralela al puerto b del microcontrolador QY4 aprovechando así todos los recursos en cuanto a pines de entrada/salida de este dispositivo (Figura 47, tabla 20).

25 Tomada de “Fundamentos de Sistemas Digitales”, Thomas Floyd. 26 Fairchild Semiconductors, “74LS14”. Disponible en Internet <URL: http://www.fairchildsemi.com> 27 Tomada de Fairchild Semiconductors, Datasheet 74LS14

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Pin Descripción

PTA0 CH0 Entrada Sensor de Temperatura (Señal amplificada)

PTA1 CH1

PTA2 RX (1200kbps,8,0,2)

PTA3 TX (1200kbps,8,0,2)

PTA4 CH2

PTA5 CH3

PTB0 Salida 74LS393 QA1

PTB1 Salida 74LS393 QB1

PTB2 Salida 74LS393 QC1

PTB3 Salida 74LS393 QD1

PTB4 Salida 74LS393 QA2

PTB5 Salida 74LS393 QB2

PTB6 Salida 74LS393 QC2

PTB7 Salida 74LS393 QD2

Tabla 19. Distribución de los pines del MC68HC908QY4 Para obtener el contador de ocho bits se empleo el circuito integrado de referencia 74LS39328 (Figura 51), el cual posee dos contadores binarios asíncronos cada uno de 4 bits, estos contadores se configuraron en cascada obteniendo de esta manera el contador de 8 bits. Los pines de reset de cada uno de los contadores están interconectados entre si y son controlados por el pin 16 del puerto paralelo, que hace parte del puerto de control 37AH (890 en decimal). La entrada de contador se asigno en la bornera entradas digitales.

Figura 51. Configuración interna circuito integrado 74LS39329.

La lectura del valor del contador se realiza a través del puerto serial del PC.

Carácter enviado por el PC Valor Retornado

28 Texas Instruments, “74LS393”, Disponible en Internet <URL: http://www.ti.com> 29 Tomada de Texas Instruments, Datasheet 74LS393

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“C” Valor del contador

Tabla 21. Codificación de la solicitud del estado del contador. Ejemplo 26 Tenga en cuenta que para este ejemplo el cable serial debe estar conectado al COM 1 del PC, de lo contrario continué al siguiente ejemplo. Conecte un cable entre la posición # 1 de la Bornera Salidas Baja Potencia y la posición Cont de la Bornea Entradas Digitales como se muestra en la figura 52.

Figura 52. Cable conectado entre la primera salida de baja potencia y la

entrada de contador.


CLS OUT (890), 4 OUT (888), 0 OPEN "COM1:1200,N,8,2,CD0,CS0,DS0,OP0,RS,TB16384,RB16384" FOR RANDOM AS #1

COM(1) ON ON COM(1) GOSUB RXDATO Y = 0 x = 0 PRINT "COM1 OK" OUT (890), 0 L$ = " " DO OUT 888, 1 FOR a = 1 TO 4500: NEXT a

de 92

OUT 888, 0 FOR a = 1 TO 4500: NEXT a PRINT #1, CHR$(67) LOCATE 13, 15 PRINT "El valor del Contador: "; x; IF x = 255 THEN LOCATE 13, 15 PRINT L$ END IF LOOP UNTIL INKEY$ = CHR$(27) COM(1) OFF OUT (890), 4 OUT 888, 0 END RXDATO: x = INP(&H3F8) Y = ((x * 5.1) / 255) RETURN

Al ejecutar este programa se desplegara en la pantalla el valor del contador, como es un contador de 8 bits cuando la cuenta llegue a 255 automáticamente se reiniciara y el valor enviado al PC será 0. En este ejemplo el pulso que genera el incremento es generado por un cambio de estado en la salida # 1 de baja potencia. Para generar el reset del contador como se explico anteriormente se emplea el bit 16 del registro de control del puerto paralelo, para el caso del LPT1 es la dirección 37AH o 890 en decimal, entonces al generar un pulso a través de este bit el valor del contador regresara a cero. Para terminar la ejecución de la aplicación oprima la tecla ESC.

Ejemplo 27

Tenga en cuenta que para este ejemplo el cable serial debe estar conectado al COM 2 del PC, de lo contrario remítase al ejemplo anterior. Conecte un cable entre la posición # 1 de la Bornera Salidas Baja Potencia y la posición Cont de la Bornea Entradas Digitales como se muestra en la figura 52.


CLS OUT (890), 4 OUT (888), 0 OPEN "COM2:1200,N,8,2,CD0,CS0,DS0,OP0,RS,TB16384,RB16384" FOR RANDOM AS #1

COM(2) ON

de 92

ON COM(2) GOSUB RXDATO Y = 0 x = 0 PRINT "COM2 OK" OUT (890), 0 L$ = " " DO OUT 888, 1 FOR a = 1 TO 4500: NEXT a OUT 888, 0 FOR a = 1 TO 4500: NEXT a PRINT #1, CHR$(67) LOCATE 13, 15 PRINT "El valor del Contador: "; x; IF x = 255 THEN LOCATE 13, 15 PRINT L$ END IF LOOP UNTIL INKEY$ = CHR$(27) COM(2) OFF OUT (890), 4 OUT 888, 0 END RXDATO: x = INP(&H2F8) Y = ((x * 5.1) / 255) RETURN

Al ejecutar este programa se desplegara en la pantalla el valor del contador, como es un contador de 8 bits cuando la cuenta llegue a 255 automáticamente se reiniciara y el valor enviado al PC será 0. En este ejemplo el pulso que genera el incremento es producido por un cambio de estado en la salida # 1 de baja potencia. Para generar el reset del contador como se explico anteriormente se emplea el bit 16 del registro de control del puerto paralelo, para el caso del LPT1 es la dirección 37AH o 890 en decimal, entonces al generar un pulso a través de este bit el valor del contador regresara a cero. Para terminar la ejecución de la aplicación oprima la tecla ESC.

de 92

Capítulo 3: Codificación de las conexiones de los sensores y los motores

de 92

Con el propósito de facilitar a los usuarios de la plataforma las conexiones de los diferentes componentes que se pueden emplear, los pines de estos componentes han sido marcados y codificados como se muestra a continuación. Sensor Opto acoplado

Figura 53. Sensor Opto acoplado

Cable Marcado con el Número

1 2 3

Conexión en la tarjeta IRAPC AD/CM V1.0

Posición 5V de la Bornera Salida de

Fuentes

Posición GND de la Bornera Salida de Fuentes o de

la Bornera Entradas Digitales

Se puede conectar en las

posiciones 1,2,3,4,5 o Cont de la Bornera

Entradas Digitales

Tabla 22. Tabla de codificación de conexiones para un sensor opto acoplado.

Sensor LM35

Figura 54. Sensor LM35


4 5 6



Fuentes



Posición Temp de

la Bornera Entradas Análogas

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Tabla 23. Tabla de codificación de conexiones para un sensor LM35.

Potenciómetro

Figura 55. Potenciómetro


7 8 9



Fuentes



Posiciones CH1, CH2 y CH3 de la Bornera Entradas

Análogas.

Tabla 24. Tabla de codificación de conexiones para potenciómetro. Motor Paso a Paso Unipolar

Figura 56. Motor Paso a Paso Unipolar

Cable Marcado

con el Número

1

5

6

7

8

Conexión en

la tarjeta IRAPC

AD/CM V1.0

Posición 5V de la Bornera

Salida de Fuentes

Posición 5 de la

Bornera Salidas

Baja Potencia

Posición 6 de la

Bornera Salidas

Baja Potencia

Posición 7 de la

Bornera Salidas

Baja Potencia

Posición 8 de la

Bornera Salidas

Baja Potencia

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Tabla 24. Tabla de codificación de conexiones para el motor paso a paso unipolar

Dentro de los componentes que se pueden conectar a la tarjeta se encuentran algunos que no requieren ser marcados y los cuales se describen a continuación:

Interruptor o pulsador

Figura 55. Interruptor o pulsador

Para el caso de un interruptor o un pulsador uno de los cables se conecta a alguna de las posiciones de GND disponibles en la Bornera Salida Fuentes o en la de las de las Bornera Entradas Digitales. El otro extremo se conecta en alguna de las entradas digitales (posiciones 1, 2, 3, 4 y 5 de la Bornera Entradas Digitales)

Motores DC

Figura 56. Motor DC

En el caso de un motor DC este se puede conectar entre las posiciones #1 y #2 ó #3 y #4 de la Bornera de Salidas de Alta Potencia, en este caso se debe tener en cuenta la posición del Jumper J1 (Ver capítulo 2). También el motor se puede conectar entre las posiciones #1 y #2 ó #3 y #4 de la Bornera Salidas de Reles en este caso se debe tener en cuenta el estado de los Jumpers JP1 y JP3.

de 92

Capítulo 4: Estación de Desarrollo EDERA Portátil

de 92

Para la implementación del Laboratorio de Robótica Educativa Ambiental de Computadores para Educar y dentro del marco de la estrategia M3R: Mantenimiento, Retoma, Reposición y Robótica. Se diseño una estación de desarrollo portátil que permitirá el aprovechamiento de los equipos obsoletos que aún se encuentran en buenas condiciones, en las escuelas beneficiarias del programa. En la figura 57 se identifica cada uno de los elementos de que conforman la estación EDERA portátil y en la tabla 27 estos elementos son descritos en detalle.

de 92

Figura 57. Estación de Desarrollo: EDERA Portátil.

Ítem #

Imagen Descripción

1

Tarjeta Interfaz de Robótica y Automática para PC de Adquisición de Datos y Control de Motores: IRAPC – AD/CM

2

Tarjeta de Salidas de Voltaje

Posición Bornera 1

Bornera 2

Bornera 3

1 5Vdc GND 12Vdc

2 5Vdc GND 12Vdc

3 5Vdc GND 12Vdc

3

Interruptor ON/OFF

4

Fuente de poder ATX

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5

Cable puerto paralelo DB25 Macho - Macho

Cable puerto Serial DB9 Hembra – Hembra con configuración Null Modems

6

Multímetro Tech Modelo TM-084

7

Puntas de prueba para multímetro

Termocupla tipo K

de 92

8

Cable AC de Poder

Tabla 25. Elementos que componen la estación de desarrollo EDERA portátil.

Para poner en funcionamiento la estación en primer lugar realice las conexiones que se muestran en la figura 58, uno de los extremos del cable de poder conéctelo a la fuente de poder, el otro extremo conéctelo a la línea de alimentación eléctrica.

Figura 58. Conexión Eléctrica EDERA Portátil.

Posteriormente conecte los cables de datos (Cable puerto paralelo y cable puerto serial), entre los conectores de la tarjeta y los conectores de la CPU.

Figura 59. Conexión Cables de Datos IRAPC AD/CM – PC.

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Capítulo 5: Interfaz de Software EDERA

de 92

La plataforma cuenta con una herramienta de software diseñada para facilitarles a los nuevos usuarios su interacción con los diferentes componentes que hacen parte de la plataforma de Robótica y Automática Educativa. Con esta herramienta los usuarios sin necesidad de programar en ninguna herramienta de desarrollo, pueden desactivar y activar las salidas y pueden conocer el estado de todas las entradas, tanto las análogas como las digitales. Para utilizar la aplicación se debe ejecutar el archivo EDERA.exe, en la figura 60 se muestra la visualización de la interfaz que interactúa con la tarjeta IRAPC AD/CM

Figura 60. Interfaz de Software EDERA.

La interfaz soporta dos opciones para activar los diferentes controles el Mouse y el teclado. Para activar o desactivar los diferentes controles con el Mouse simplemente este debe posicionarse encima del control que se quiera modificar y se debe hacer un clic. En el caso del teclado se deben usar las flechas arriba y abajo (Figura 61) para seleccionar el control deseado.

Figura 61. Teclas arriba y abajo.

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Para activar o desactivar cada control se debe oprimir la tecla espacio (figura 62).

Figura 62. Tecla espacio

Controles para las salidas: La interfaz cuenta con ocho controles que

permiten activar o desactivar las salidas, al modificar el estado de cada uno de estos controles en la pantalla se modificará la visualización de los mismos (Ver Figura 63). Estos controles permiten conrolar los valores en las Borneras de Salidas de Baja Potencia, Salidas Alta Potencia y Salidas de Reles. Adicionalmente se cuenta con un indicador del valor decimal para facilitar conversiones de binario a decimal.

Figura 63. Controles para las salidas.

Visualizador entradas digitales: La interfaz cuenta con un visualizador

que permite conocer el estado de las entradas digitales, al modificar el valor de alguna de estas entradas en la pantalla cambiara el estado de la entrada correspondiente. Se cuenta también con un indicador del valor decimal del registro de entradas del puerto paralelo.

Figura 64. Visualizador entradas análogas

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Visualizador entrada de Temperatura: La interfaz cuenta también con un visualizado que permite conocer el valor suministrado por el sensor de temperatura LM35.

Figura 65. Visualizador entrada de temperatura.

Visualizador entradas análogas: La interfaz visualiza también el estado de

las entradas análogas, existen tres indicadores, uno para cada una de las entradas análogas.

Figura 66. Visualizador entradas análogas.

Visualizador entrada contador: Finalmente la interfaz cuenta con un

visualizador del estado de la entrada de contador.

Figura 67. Visualizador entrada contador.

Control Reset: Al activar este control se asignara a todas las salidas un

cero, adicionalmente se generan los pulsos para provocar un reset en el contador.

Figura 68. Control Reset

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Control Selección Puerto Paralelo: La interfaz posee un control que permite seleccionar el LPT asignado por el computador. Dependiendo de cómo se este operando la interfaz existen dos formas de seleccionar el LPT deseado. Para el caso del Mouse basta con ubicar el puntero sobre el LPT que se quiere seleccionar y hacer clic.

Figura 69. Control selección puerto paralelo

Si se esta usando el teclado para controlar la interfaz, al activar el control y luego de que se desplieguen las diferentes opciones de LPT, con las flechas izquierda y derecha (Figura 70) se debe seleccionar el LPT que se quiere activar.

Figura 70. Teclas Izquierda y Derecha

Control Selección Puerto Serial: La interfaz posee un control que permite

seleccionar el COM empleado en el computador para la comunicación serial. Dependiendo de cómo se este operando la interfaz existen dos formas de seleccionar el COM deseado. Para el caso del Mouse basta con ubicar el puntero sobre el COM que se quiere seleccionar y hacer clic.

Figura 71. Control selección puerto serial

Si se esta usando el teclado para controlar la interfaz, al activar el control y luego de que se desplieguen las diferentes opciones de COM, con las

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flechas izquierda y derecha (Figura 70) se debe seleccionar el COM que se quiere activar.

Control Salir: Al activar este control se terminara la ejecución de esta

aplicación, todas las salidas se desactivaran y se retornara el control al sistema operativo. Este mismo resultado se obtendrá al oprimir la tecla ESC del teclado.

Figura 71. Control Salir

manual irapc adcm v2

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