micro laboratorio 6

8/18/2019 micro laboratorio 6

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Universidad de ChileFacultad de Ciencias Físicas y MatemáticasDepartamento de Ingeniería Eléctrica

Panel de Control delAuto Eléctrico

Curso: Seminario de Diseo !SD"#$%&ro'esores: (uan )ui* del Solar

)odrigo &almaIntegrantes: $le+is ,errera

&atricio Mendo*aSe-astián .ilson



1 Índice

1 Índice......................................................................................................................................................22 Introducción..........................................................................................................................................3

"/0 Introducci1n 2emática////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////3

"/" Estructura del in'orme////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////33 Antecedentes Generales........................................................................................................................4

3/0 Instrumentaci1n en el 4E///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////54 Sensores: Tacómetro.............................................................................................................................

5/0 6-7etivos////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////85/" Descripci1n del tra-a7o//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////85/3 &rocedimientos///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////95/5 Fuentes de error//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////5/; )esultados//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

! Inter"ase al Com#utador......................................................................................................................$;/0 6-7etivos////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////<

;/" Descripci1n del tra-a7o//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////<5.2.1 Detalles del ADC0808.......................................................................................................9

;/3 Dispositivos y materiales///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////<;/5 &rocedimientos///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////<;/; Fuentes de error////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////00;/8 )esultados////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////00

So"t%are: &i'rer(a )&& * tra'a+o en &a',ie% .-i........................................................................128/0 6-7etivos//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////0"8/" Descripci1n del tra-a7o////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////0"8/3 &rocedimientos/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////038/5 Fuentes de error////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////03

8/; )esultados////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////05 /ase #ara el 0ote'oo........................................................................................................................1!

9/0 6-7etivos//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////0;9/" Descripci1n del tra-a7o////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////0;9/3 &rocedimientos/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////0;9/5 Fuentes de error////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////089/; )esultados////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////08

esultados............................................................................................................................................1$ Conclusiones........................................................................................................................................11- /i'liora"(a * re"erencias.................................................................................................................1$11 Ane5os.................................................................................................................................................2-

"



2 Introducción

=>uién no ha pensado alguna ve* en tener un auto computari*ado?@ es una idea apasionante@ y conmayor ra*1n el ser protagonistas de la construcci1n de este mismo/ &ero esta tarea es muy di'ícil/ Aos

damos cuenta de esto tan solo al pensar como controlar tantas cosas desde un mismo Bcere-ro/ Auestro proyecto pretende dar un primer paso a esto@ implementando un panel de control para un auto/Este panel de control consiste en primera instancia en un visor del status del autom1vil@ para detectar con claridad posi-les 'allas y mal'uncionamientos/En particular@ construiremos un panel para el auto o vehículo eléctrico !4E%@ proyecto delDepartamento de Ingeniería Eléctrica de nuestra universidad@ ue esta an en marcha@ y del cual seesperan grandes resultados/

2.1 Introducción Tem6tica

El &royecto de construcci1n del $uto Eléctrico@ 'orma parte del curso de electr1nica de potencia

!EM9""% dictado en la F$CU2$D DE CIEACI$S FGSIC$S H M$2EM2IC$S de laUAI4E)SID$D DE C,IE@ por el Departamento de Ingeniería Eléctrica@ con el o-7etivo decomplementar la ensean*a en dicho curso/Este proyecto pretende la creaci1n de un auto o vehículo eléctrico@ ue cuente con una -uena capacidadde autonomía y con 'acilidad para recargar sus -aterías/ El vehículo además de-e contar con lacapacidad de llevar pasa7eros y cargas/

El desarrollo del mismo@ está dividido en varias etapas de investigaci1n@ las cuales son:

• Sistema de Control del Motor !procesador de potencia@ controlador%/• Sistema de Carga de Jaterías/

• Sistemas de Medici1n@ Instrumentos y &rotecci1n/• Sistema de carga con tecnologías alternativas K integraci1n del sistema/• Sistema de 'renado regenerativo K integraci1n de sistema/

Una parte del desarrollo de este proyecto esta siendo llevada adelante dentro del curso de Seminario deDiseo !SD"#$% en la Secci1n Ba-oratorio de Mecatr1nica/ Esta parte corresponde al BSIS2EM$DE M6AI26)E6 DE ES2$D6 DE 6&E)$CILA DE $U26 EC2)IC6@ ue interviene en latercera parte del proyecto/

2.2 Estructura del in"orme

En los siguientes capítulos conoceremos como se reali*1 el proyecto/En el capítulo 3@ detallaremos un poco de la teoría gerneral del 4E@ investigaci1n anteriormentereali*ada por otros alumnos del DIE/En los capítulos 5@ ;@ 8 y 9@ contaremos el tra-a7o desarrollado durante todo el semestre@ incluyendo eldesarrollo tanto de hardNare como de so'tNare/En el capítulo 9@ e+pondremos los resultados o-tenidos durante la e+perimentaci1n/Finalmente en el capítulo <@ concluiremos y anali*aremos todos los aspectos y posi-les me7oras delsistema/

3



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3 Antecedentes Generales

Una ve* tomado el proyecto@ nos acercamos a conversar con el pro'esor a cargo del &royecto del $utoEléctrico: Sr/ )odrigo &alma/ Una ve* puestos al tanto en líneas generales de cuales i-an a ser nuestras

tareas@ y con ue cosas ya contá-amos nos dimos a la tarea de revisar el estado de avance del proyectogeneral@ conociendo las ; 'ases del mismo@ ue aparecen ampliamente e+plicadas en la direcci1n Ne-:http:OO058/3/8/8O-dmcO/

Ao es de interés de este in'orme dar a conocer el detalle de cada 'ase@ algunas son -astante comple7as@ya ue en muchos casos nos 'altan conocimientos técnicos re'eridos al tema/&ero si@ pensando en la 'ase numero tres@ podemos precisar los alcances de nuestro proyecto@ viendo loselementos necesarios del sistema de monitoreo reuerido por el auto eléctrico !de ahora en adelante4E%/

3.1 Instrumentación en el ,Ea instrumentaci1n de un 4E la podemos su-dividir en 3 sistemas:

0/ Sistemas de 7edición: >ue -uscan proveer de in'ormaci1n al conductor/ Especi'icamos cualesson las varia-les ue al conductor le serán de utilidad al mane7ar un 4E/

P ,elocidad: Una de las más elementales de todas las varia-les/ El o-7etivo de ésta es simplementeentregar la rapide* del despla*amiento de 4E/P Cara en la /ater(a: Sumamente interesante@ su 'unci1n es la de dar a conocer la cantidad de energíadisponi-le en las -aterías del 4E/ ,aciendo una analogía con un autom1vil convencional@ esta medidacorrespondería al nivel del estanue de -encina/P Corriente: 2ener una -uena medici1n de ésta nos permitirá conocer la e'iciencia de 4E@ ya ue@ amenor corriente e+iste un menor es'uer*o tanto del motor como del controlador/ $demás en casos de4E con 'reno regenerativo sirve para cuanti'icar esta implementaci1n/P Tem#eratura en el 7otor: Esta medida tiene un carácter de seguridad@ ya ue@ cuando un motor so-repasa una cierta temperatura pierde e'ectividad@ vida til y hasta se puede daar gravemente/uego sa-er si ésta e+cede a ese valor e+tremo es indispensa-le/P P7 del 7otor: a 'unci1n de ésta es sa-er a cuantas revoluciones por minuto se encuentra elmotor/ Esto puede servir como otra varia-le de e'iciencia@ ya ue@ a mayor )&M@ mayor es el volta7eluego menor es la corriente/

"/ Sistemas de Instrumentación: Una ve* conocidas las varia-les@ es necesario traducirlas en'orma 'ísica@ o sea@ mostrarlas al conductor en 'orma clara y comprensi-le/

P ,eloc(metro: Su 'unci1n es la de medir la velocidad del autom1vil/P ,olt(metro: Este instrumento mide la carga e+istente en la -atería/P Am#er(metro: a 'unci1n de éste es medir el 'lu7o de corriente entre los puntos en ue seaconectado/P Sensores de Tem#eratura: Se encontrarán u-icados en la cercanía del motor@ y su misi1n es la demedir la temperatura de éste/P Tacómetro: a idea de este instrumento es la de medir las revoluciones por minuto del motor/

;

http://146.83.6.6/bdmc/

http://146.83.6.6/bdmc/



3/ Sistemas de Protección: E+isten varios elementos necesarios para el -uen 'uncionamiento deun sistema de protecci1n/ a idea de éstos@ es ue -a7o ciertas circunstancias sean capaces dereaccionar en 'orma rápida y segura@ evitando posi-les daos en elementos vitales 4E/ Esteltimo elemento no hace parte de nuestro proyecto de seminario de Diseo@ así ue noconsideramos necesario detallarlo más/%

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4 Sensores: Tacómetro

4.1 8'+eti9os

Construir un tac1metro@ i/e/ un contador de revoluciones@ de características adecuadas para contar las)&M de un motor eléctrico/ En un principio@ el diseo no de-ería ser muy distinto al de un tac1metro

convencional/

4.2 )escri#ción del tra'a+o

El tac1metro se compone -ásicamente de dos partes: una es el sensor propiamente tal@ ue puede ser dedistinta naturale*a@ y un conversor@ ue trans'orme la respuesta del sensor en una seal euivalente@ i/e/cuya medida represente@ en alguna escala apropiada@ el 'en1meno 'ísico ue detecta el sensor/En nuestro caso@ el pro'esor )odrigo &alma nos 'acilit1 un sensor ue en un principio desconocíamos@ yue se utili*a en ciertos motores para reali*ar la tarea ue -uscamos/Dispositivos y materialesa pie*a principal 'ue el sensor ue nos 'acilit1 el pro'esor/ Después de muchas prue-as e

investigaci1n@ determinamos ue el sensor es -ásicamente un imán rodeado de una -o-ina/ El sensor tiene un punto metálico e+terior ue permite captar el paso de metales/Una pertur-aci1n en el campo magnético genera !induce% una corriente en la -o-ina@ la ue puede ser

utili*ada como dato para un 'uturo conversor/ En nuestro caso@ el paso de un metal cerca del sensor genera un pulso análogo en las puntas de la -o-ina/

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Fig. 1 apariencia externa Fig. 2 construcción interna

Fig. 3: En el acercaiento !i"#uierda$% el i&n sale de su posición original ' su capo agn(tico induce la

)o)ina ' esta genera una corriente en un sentido% luego de #ue el o)*eto pasa ' se ale*a !derec+a$% el i&n

reesta)lece su posición original ' genera un capo en dirección opuesta% lo #ue induce la )o)ina a conducir en el otro sentido.



Como dispositivo conversor@ utili*amos un conversor de 'recuencia a volta7e@ ue es un circuito uereci-e un nmero de pulsos y genera como resultado un volta7e euivalente a la 'recuencia de entrada/

4.3 Procedimientos

En un principio@ determinamos ue la tarea principal era 'iltrar y recti'icar la seal ue provenía del

captador magnético/ &ara esto@ contamos con varias herramientas:• Utili*aci1n de un disparador Schmitt !Schmitt 2rigger%: Es una compuerta l1gica euivalente a

un A6 l1gico o inversor !dado un nivel l1gico de entrada@ entrega un nivel l1gico en la salidaue es la negaci1n de la entrada% ue posee una característica especial llamada histéresis/ Esacompuerta no se comporta igual cuando la seal pasa de un volta7e menor a uno mayor@ uecuando lo hace al contrario/ Un disparador Schmitt tiene un um-ral de su-ida y un um-ral de -a7ada@ con lo ue las seales ruidosas pueden cuadrarse per'ectamente/

• Utili*aci1n de un ampli'icador operacional !6&Q$mp%: Un ampli'icador operacional es muyversátil@ ya ue cam-iando la con'iguraci1n e+terna@ se pueden o-tener diversos circuitos ue pueden cumplir 'unciones muy variadas/ &or e7emplo@ un detector de um-ral@ o incluso undetector con histéresis !como el Schmitt 2rigger%@ pero con la venta7a de ue seales muy -a7as

pueden ser ampli'icadas en una etapa con un ampli'icador operacional@ y en otra@ se puedeimplementar un detector de um-ral/

&or simplicidad y disponi-ilidad@ pre'erimos la segunda opci1n/Un inconveniente encontrado al paso 'ue la necesidad de una 'uente simétrica de alimentaci1n para elampli'icador operacional/ &ero en el mercado e+isten ampli'icadores operacionales ue puedenalimentarse con 'uente simple@ como el M3"5@ ue 'ue el ue utili*amos en el la-oratorio/uego de ue o-tuvimos -uenos resultados@ nos dedicamos a -uscar el ue sería en conversor de'recuencia a volta7e apropiado/ Aos encontramos con dos soluciones:

• Conversor de 'recuencia a volta7e con ;;;: encontramos en una revista de electr1nica uncircuito ue convierte 'recuencia a volta7e/ Sin em-argo se detalla ue la salida de-e estar conectada a un voltímetro@ cuya construcci1n tam-ién se e+plica en la revista/ En nuestro caso@no reuerimos de un voltímetro más ue para sa-er si nuestro proyecto está 'uncionando@ peronuestra principal 'unci1n es llevar los datos al computador/

• Conversor de 'recuencia a volta7e con M"<#9: Este dispositivo@ disponi-le en tiendas delru-ro@ cumple especí'icamente con la tarea ue -uscamos/ Su principal 'unci1n@ como lo detallasu ho7a de datos o datas+eet @ es servir como tac1metro para usos principalmente deautom1viles/ Dentro de sus venta7as está la de entregar un volta7e cero !la seal cae a tierra%cuando la 'recuencia es de # ,*R 'uncionar con un amplio rango de alimentaci1n simple@ 'i7ar la'recuencia má+ima y el rango de 'recuencia con una simple red )CR y tener salida acoplada a untransistor@ ue puede incluso mane7ar cargas inductivas !relays@ motores@ etc/%

a primera opci1n@ ue ya al momento de verla no nos parecía muy -uena@ no 'uncion1 del modo ueueríamos/ Solo entrega-a un tren de pulsos separados ue un voltímetro digital@ por su construcci1ninterna y su 'recuencia de re'resco@ logra-a interpretar como una 'recuencia/&or esto decidimos aduirir el M"<#9@ ue posee una e+tensa literatura con distintos modos decon'iguraci1n/El M"<#9 incluye en su interior un ampli'icador operacional con'igurado para detectar cruces por cero@ y una -om-a de carga@ ue es una especie de acumulador de pulsos/ Dada esta construcci1n@ no'ue necesaria la implementaci1n de un 'iltro para reacondicionar la seal !tiempo perdido en la primera parte del proyectoT%Este integrado se con'igura e+ternamente con resistencias y condensadores@ y se puede alimentar con'uentes de hasta K" 4V/ a '1rmula ue relaciona el volta7e entregado 4 6U2 con la 'recuencia de



entrada ' IA es:

, -C . / / 01 CC 234 ⋅⋅⋅⋅= 00 !0%

donde 4CC es el volta7e de alimentaci1n del M"<#9@ )0 y C0 son los valores del condensador y laresistencia0@ y W es la ganancia del ampli'icador operacional interno@ ue típicamente es 0/

as prue-as se reali*aron con un motor DC utili*ando una 'uente de poder de volta7e varia-le/ Con esto pro-amos y cali-ramos el sensor/ a cali-raci1n 'inal se de-e reali*ar con el 4E en marcha/ &ara esto@se puede instalar un potenci1metro en la posici1n de )0@ y se a7usta hasta ue en la má+ima )&M uede el motor marue el volta7e ue se desea@ o -ien utili*ando directamente la '1rmula !0%/

4.4 uentes de error

Un inconveniente ue posee el captador magnético es ue la amplitud de la seal detectada disminuyemientras el sensor se ale7a/ &or esto@ es importante ue el sensor uede instalado lo mas cerca posi-lede alguna parte m1vil del motor/ 6tro inconveniente ue introduce mucho error es ue una -o-ina esmuy suscepti-le a captar inter'erencia de radio'recuencia/ &ara evitar esta situaci1n@ es importante uela cu-ierta metálica del captador uede conectada a tierra para 'ormar un Bescudo ue aísle la -o-ina

de las radiaciones/6tro error importante ue se introduce es el del propio M"<#9@ ue a -a7as 'recuencias produce unBripple ue puede controlarse en gran medida con una -uena elecci1n de C0@ C" y )0@ ue de-enlograr un compromiso entre ripple@ tiempo de respuesta y linealidad/ Como un dato adicional@ e+isteuna '1rmula ue relaciona 4ripple con los demás parámetros:

⋅⋅−⋅⋅=

"

00

"

0

" i

C . /

C

C / / 01 CC CC

-ipple !"%

4.! esultados

Se logr1 construir un circuito de gran versatilidad@ ue además de servir como tac1metro@ podría ser utili*ado en algn e+perimento 'ísico para reali*ar mediciones de distintos 'en1menos@ como calculas períodos de péndulos@ detectar e+cesos de velocidad@ etc/

0 &ara mayor in'ormaci1n so-re C0 y )0@ ver ane+o del conversor de 'recuencia a volta7e/

<



! Inter"ase al Com#utador

!.1 8'+eti9os

El principal o-7etivo de esta parte del proyecto es lograr convertir una seal análoga en una sealdigital y de alguna manera visuali*arla en el computador del ue disponemos !Aote-ooX%/

!.2 )escri#ción del tra'a+o

El circuito ue se encargará de entregar los datos al computador es -ásicamente un conversor análogoOdigital !$DC%@ ue reci-e volta7es entre # y K4cc y devuelve un nmero entre # y ";; ! -itsde resoluci1n%@ ue eventualmente puede variar@ cam-iando el tipo de conversor a uno@ por e7emplo@ de08 -its/ a elecci1n de un $DC de -its se de-e a ue el computador posee un puerto paralelo ue escapa* de reci-ir -its@ además de sus entradas de Status y Control/a pie*a ue se eligi1 para este prop1sito es el integrado de Aational Semiconductors $DC##@ ue posee@ además del $DC@ un multiple+or análogo de entradas y una salida@ lo ue permitiría reci-ir entradas a través del mismo puerto/

5.2.1 Detalles del ADC0808

El conversor 'unciona con una alimentaci1n de ; 4@ y convierte en -ase a apro+imaciones sucesivas@utili*ando una escalera de resistencias ue determinan los um-rales de detecci1n al momento de laconversi1n/ Una característica de este sistema es ue reuiere pasos para reali*ar la apro+imaci1n de0 -it@ con lo ue se reuiere un total de 85 pasos para la conversi1n de 0 -yte/

!.3 )is#ositi9os * materiales

Esta inter'ase estará compuesta principalmente por el conversor análogo digital@ el ue no reuere prácticamente ningn componente e+terno como resistencias o condensadores/Una primera inspecci1n nos muestra ue el conversor reuiere de un tiempo de conversi1n@ el ueueda determinado una ve* elegido el relo7 ue controlará los pasos de la conversi1n/ Elegimos por simplicidad un relo7 en -ase a cristal@ comnmente utili*ado en los relo7es digitales@ aparatos de radio ycomputadores@ y de 'ácil aduisici1n/ &ara la construcci1n de este relo7@ se utili*an compuertasinversoras@ condensadores y resistencias/El puerto paralelo por otra parte reci-e datos a una velocidad lo su'icientemente alta como para poder reci-ir los datos sin pérdida/ Incluso de-e a7ustarse un tiempo de espera para ue el $DC alcance areali*ar su tra-a7o/ Utili*aremos un puerto paralelo comn ue poseen los computadores personales $2compati-les/ Este puerto posee -its de datos@ ; -its de status y 5 -its de control/

!.4 Procedimientos

o primero ue pro-1 'ue el puerto paralelo del note-ooX@ para ver si esta-a en -uen estado/Un pro-lema ue en'rentamos al reali*ar esta parte del proyecto@ es ue el note-ooX no posee un puerto paralelo -idireccional@ incluso no soporta ninguno de los estándares E&& y EC& ue se utili*anactualmente/ &ese a ue estos estándares no nos interesan mayormente@ si es muy pro-lemático elhecho de ue no podamos ingresar los datos directamente a los -its de datos del puerto paralelo/ Unasoluci1n a esto es utili*ar como estradas los -its de Status y Control@ mediante una peueamodi'icaci1n a la inter'ase con el $DC: Dada la construcci1n de las entradas de control !ue tam-iénse pueden utili*ar como salidas%@ se de-en utili*ar circuitos integrados ue operen a colector a-ierto/ El$DC posee salidas triQstate@ y no son compati-les con este tipo de entradas del puerto paralelo/ a

0#



soluci1n es usar inversores de colector a-ierto y@ a través de so'tNare@ invertir los datos para entregar elnmero correcto/uego de encontrar una soluci1n a ese pro-lema se procedi1 a pro-ar el $DC de manera independiente@instalando EDs en las salidas para visuali*ar los datos y utili*ando un relo7 de -a7a velocidadconstruido con un timer ;;;/ Como dato de entrada utili*amos un potenci1metro con'igurado paraentregar volta7es entre # y ; volts/

as primeras prue-as 'ueron satis'actorias@ por lo ue continu1 con la constricci1n del relo7/En primera instancia@ encontramos en internet" in'ormaci1n de como reali*ar osciladores en -ase acristal de cuar*o y compuertas inversoras/ os diagramas eran muy simples@ y decidimos pro-ar/$duirimos un cristal de 3"@98 ,*@ ue encontramos su'iciente para los reuerimientos/E+isten dos 'ormas de con'igurar los inversores para construir un oscilador: en serie y en paralelo/&ro-amos am-as con'iguraciones utili*ando compuertas inversoras 22 !95S#5%@ y ningunacon'iguraci1n 'uncion1/ Ao nos e+plicá-amos la ra*1n de este pro-lema@ y entonces decidimos pro-ar con compuertas CM6S !5#5<%/ os resultados 'ueron inmediatos@ una gran esta-ilidad en lacon'iguraci1n en paralelo !ue advertían era la mas inesta-le%@ ue visuali*amos en el osciloscopio sinninguna inter'erencia/ Incluso el oscilador no se ve a'ectado al momento de tocar el cristal con losdedos !en la literatura se recomienda hacer esta prue-a para veri'icar ue el circuito oscila utili*ando la'recuencia 'undamental del oscilador y no la de los condensadores/Una ve* terminado el relo7@ se pro-1 en con7unto el $DC y el relo7/ En 'uncionamiento 'ue per'ecto@ yla velocidad de conversi1n 'ue impresionante/ Con este relo7 en teoría se reali*arían ;0" conversiones por segundo@ lo ue es un nmero su'iciente para la o-tenci1n de datos/&ara 'inali*ar se reali*aron programas -ásicos en D6S para veri'icar el 'uncionamiento de la inter'ase/&ara reali*ar la elecci1n de una de las entradas del $DC## se utili*1 las salidas de datos !ue sonsolo de salida%/ Utili*amos 3 -its ara direccionar puertas/2odo esta-a listo@ y nuestro pr1+imo paso 'ue construir la placa donde los componentes irían soldados/Se construy1 una placa de medidas apro+imadas de + 0; cms donde irían el $DC@ las compuertasinversoras@ resistencias y condensadores del relo7@ y los inversores de colector a-ierto/uego de ensam-lar los componentes en la placa@ la primera prue-a nos arro71 malos resultados: el$DC no entrega-a datos 'idedignos@ y provoca-a un e+trao comportamiento/ $tri-uimos este hecho aha-er calentado mucho el integrado al momento de soldarlo en la placa/ &ese a ue en los datas+eet delintegrado se asegura-a un tiempo de 0# segundos a "8# YC@ nos resignamos a -uscar una soluci1n paraesto/ a más directa y costosa era comprar un nuevo $DC##@ pero pre'erimos -uscar otra soluci1n/ Aos detuvimos a o-servar lo ue se podía hacer@ y nos encontramos con la sorpresa de ue lo ueocurría era ue internamente un pin ue controla la direcci1n para elegir las entradas esta-a encortocircuito@ y reali*ando una prue-a de continuidad@ determinamos la cone+i1n a tierra de este pin/&ero luego de e+haustivas prue-as veri'icamos ue al menos una entrada de las disponi-les'unciona-a sin pro-lema !entrada cero@ ue se llama con ### en los pines de direccionamiento%/Entonces volvieron las esperan*as de encontrar una nueva soluci1n/a me7or de todas 'ue la de utili*ar un nuevo multiple+or análogo de canales@ ue se vende en tiendasespeciali*adas de electr1nica/ Encontramos a nuestra disposici1n el 5#;0@ multiple+or CM6S de puertas análogas@ y de características muy similares al multiple+or ue incluía el $DC##/Entonces lo ue hicimos 'ue construir otra placa para poner en ella el multiple+or y aprovechando unaidea ue se nos ocurri1@ agregamos un circuito ue@ al alimentarlo con ; volts@ puede entregar # volts auna entrada@ ue conectamos a un pin de status ue so-ra-a@ y lo utili*amos para censar si la inter'aseesta -ien conectada y 'uncionando/&ara no cometer nuevamente el mismo error@ soldamos a la placa una -ase de 08 pines y so-re ellamontamos el 5#;0/

" http:OONNN/*#/in'oOue+osc/htm R http:OONNN/starnet/com/auOdavemOoverclocXOosc/html

00

http://www.z80.info/uexosc.htm

http://www.starnet.com.au/davem/overclock/osc.html

http://www.z80.info/uexosc.htm

http://www.starnet.com.au/davem/overclock/osc.html



Se reali*aron todas las prue-as con satis'acci1n@ a través de programas en D6S/

!.! uentes de error

El nico cuidado ue hay ue tener es simplemente no de7ar nunca una entrada del $DC al aire@ porueentrega cualuier cosa/ Es -ueno conectar las entradas ue no se van a usar a tierra para no inducir ninguna inter'erencia en la conversi1n@ ya ue mientras ésta se reali*a@ el volta7e en la entrada del

conversor de-e permanecer esta-le/ En caso contrario@ se o-tendrá un resultado con errores/El error nominal ue entrega el $DC es a lo más Z -it en el dígito menos signi'icativo !ltimo -it de lacadena de -its%@ ue se puede traducir en un error porcentual de 0@<[@ -astante acepta-le/&or su puesto@ hay ue incluir el error se introduce al discreti*ar un intervalo continuo en ";8 partes/

!. esultados

Finalmente en esta etapa logramos construir una inter'ase entre el computador y seales análogas/6-tuvimos un circuito capa* de elegir entre entradas análogas@ reali*ar una rápida conversi1n yentregar los datos con un error muy -a7o

0"



So"t%are: &i'rer(a )&& * tra'a+o en &a',ie% .-i

.1 8'+eti9os

Desarrollar una aplicaci1n ue permita representar en un entorno grá'ico amiga-le la in'ormaci1nentregada por una li-rería D@ la cual aduiere los datos proporcionados por los distintos sensores

montados en el vehículo/

.2 )escri#ción del tra'a+o

Se tendrá una li-rería D encargada de o-tener los datos de la puerta paralela y enviarlos a la inter'a*grá'ica desarrollada con a-4ieN/ Esta ltima está dividida como se muestra en la 'igura 5:

Figura : Es#uea de la intera" gr&ica

En el sector A@ se encontrarán los -otones encargados de iniciar la e7ecuci1n del programa@ pausarla odetenerla por completo/

En el sector / se desplegará la hora en un relo7 digital/

En el sector C se mostrarán los datos reci-idos del tac1metro@ emulando un ta-lero convencional@ y un

03



ED ue parpadeará en caso de ue el sensor se encuentre operando correctamente@ y ue se mantendráapagado en caso de estar desconectado@ mientras ue en el sector G se encontrará un grá'ico donde se podrá apreciar la evoluci1n de estas medidas en el transcurso del tiempo/

En el sector ) ha-rá un term1metro indicando la temperatura del motor@ 7unto con un led ue se prenderá en caso de ue la temperatura registrada e+ceda un límite preesta-lecido/

En el sector E@ el usurario podrá ver te+to con in'ormaci1n miscelánea@ como la 'echa@ tiempo restante para la mantenci1n del vehículo@ etc/

Finalmente@ en el sector se u-icará el medidor de corriente de la -atería/

.3 Procedimientos

Se comen*1 por esta-lecer ue datos se medirían@ para así organi*ar la inter'a* de manera adecuada/Una ve* ue se tuvo claridad de cuales serían@ se aprendi1 a utili*ar a-4ieN@ dando especial én'asis alos comandos necesarios para relacionarse con la li-rería D/ uego@ se program1 la li-reríautili*ando el lengua7e CKK@ la cual posee dos su-rutinas: Bis_connected !encargada de revisar si los

sensores están conectados o no% y Bget_Data !la cual pide un entero y devuelve los datos reci-idosde parte del sensor asociado al entero ue reci-i1 al ser llamada%/ &ara más detalles so-re esta li-rería@véase la secci1n de $ne+os al 'inal de este documento/ Jásicamente@ lo ue reali*a el programa creado en a-4ieN es lo siguiente:

• Mostrar la hora y los mensa7es misceláneos/• Iniciar un ciclo F6) desde 0 hasta el nmero de sensores a medir !en este caso 3%/• En cada paso del ciclo@ revisar !usando is_connected% si los sensores están conectados/ De

no estarlo@ desplegar un cero en el medidor correspondiente y continuar con el pr1+imo paso delciclo/

• En caso de 'uncionar correctamente los sensores@ enviar una numero entero a la li-rería !usandoget_Data% solicitando los datos correspondientes al sensor asignado a auel nmero/

• )eci-ir la in'ormaci1n !ue será un nmero entre # y ";;%@ adecuarla a la escala y mostrar eseresultado en pantalla/

• Detectar condiciones críticas !temperatura o )&M muy elevadas@ corriente muy -a7a%/• $van*ar al siguiente paso y una ve* concluido el ciclo@ repetirlo inde'inidamente/

.4 uentes de error

a-4ieN reci-e la in'ormaci1n a desplegar de parte de la li-rería@ la cual entrega nmeros enteros entre# y ";;/ &osteriormente esos datos son escalados segn el sensor ue se esté representando/ &or e7emplo@ si las revoluciones por minuto !)&M% varían entre # y 9;##@ el nmero ue se reci-a de lali-rería de-e primero ser multiplicado por 9;##O";; y luego ese resultado desplegarse en pantalla/ Estetipo de conversi1n presenta un error ue en la práctica se puede despreciar@ ya ue si el D presentadi'erencias de un dígito@ eso se interpreta como una variaci1n de apro+imadamente 3# revoluciones !enel e7emplo del tac1metro%@ lo cual en este conte+to no es de mayor importancia/ a soluci1n a este pro-lema no es un asunto ue pueda resolverse a un nivel tan alto como a-4ieN@ sino ue s1lo podríacorregirse en la etapa de conversi1n análogoQdigital/

&or otra parte@ a-4ieN utili*a mucha memoria )$M del computador ue se está empleando en la

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toma de datos@ el cual s1lo posee 0" MJ@ por lo tanto@ el re'resco de datos tiene un des'ase de uno o dossegundos/ Esto ltimo sería grave en el caso de un sistema ue reuiera de alta precisi1n y rapide* en elanálisis de datos@ sin em-argo@ se estima ue en este caso@ los 'en1menos anali*ados no van a variar demanera tan repentina/ &ara aminorar esta 'uente de error se proponen dos alternativas: la primera deellas es emplear un entorno -asado en te+to solamente !lo cual hace perder el sentido del uso de uncomputador@ ya ue éste podría ser reempla*ado por un Bdisplay de EDs%R y la segunda@ es utili*ar un

computador más avan*ado !lo cual nos parece altamente recomenda-le@ pero se contrapone a lacantidad de recursos destinados a este proyecto%/

&ara reducir los pro-lemas ocasionados por la 'alta de memoria@ y en virtud de ue a-4ieN 'unciona -a7o el sistema operativo .indoNs <;@ se ha decidido despe7ar la mayor cantidad de espacio en discoduro ue sea posi-le@ desinstalar todos los programas ue no vayan a seguir siendo usados !por e7emplo@ el antiQvirus@ ya ue es imposi-le ue se in'ecte el computador -a7o las condiciones deoperaci1n a las ue estará sometido%@ y modi'icar el archivo de sistema Bsystem/ini el cual@ entre otrascosas@ se encarga de dirigir la carga de componentes al iniciar el sistema operativo@ para ue s1locargue los drivers de video@ sonido y e7ecute inmediatamente !sin cargar el men inicio ni loscomponentes del Bescritorio de .indoNs% el programa desarrollado en a-4ieN/

.! esultadosSe logr1 implementar una inter'a* grá'ica atractiva y e'iciente donde el usuario podrá ver de una solamirada el estado del vehículo eléctrico/ E+iste la posi-ilidad de ampliar el nmero de datos o-tenidosde la li-rería D@ con s1lo agregar los medidores en el c1digo del programa@ siguiendo el esuema del programa hecho en a-4ieN !ver secci1n de $ne+os%@ y sin tener ue modi'icar el c1digo en CKK de lali-rería misma/ En caso de ser necesario@ y en pro de acelerar la aduisici1n de datos@ se tiene laalternativa de eliminar el grá'ico )&M vOs 2iempo/

0;



/ase #ara el 0ote'oo

.1 8'+eti9os

Ela-orar una -ase para el Aote-ooX@ de manera tal ue uede -ien su7eto al vehículo y ue pueda ser retirado cuando sea necesario/

.2 )escri#ción del tra'a+o

2ra-a7aremos con $luminio@ por su resistencia y 'acilidad para tra-a7ar/ Utili*aremos los soportes de la pantalla del note-ooX como puntos de apoyo@ de7ando li-res las ventanas de ventilaci1n y los puertos/En realidad@ es un tra-a7o -astante sencillo@ ya ue nos -astara con hacer una -ase ue su7ete alnote-ooX y luego solo a'irmar esta al vehículo/

.3 Procedimientos

uego de ver el lugar donde vamos a colocar el note-ooX dentro del vehículo@ !-a7o el ta-lero@ detrás dela palanca de cam-io%@ procedimos a tomar las medidas del note-ooX para ver las medidas de la -ase/

as mediciones 'ueron "9 cm de ancho@ 3@; de alto y "0 de pro'undidad/

U-icamos entonces las ventanas de ventilaci1n y decidimos utili*ar una -ase con 'orma de , ue de7ali-re todas las ventanas de ventilaci1n y llega hasta los puntos de su7eci1n/ El diseo uedo de lasiguiente 'orma:

Fig. 5. /ista por a)a*o de la )ase

a -ase en 'orma de , va su7eta con remaches@ y va a poder ser puesta antes de colocar el tapi* delvehículo@ por ende se verán solo las su7eciones al note-ooX/

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4entana deventilaci1n



C o n e c t o r a l a - a s e

d

e l m o n i t o r

Conector a la -asedel monitor

6arte inerior del ote)oo7



.4 uentes de error

o nico ue causa pro-lemas a la -ase son las vi-raciones del vehículo@ pero como suponemos ueserá sometido a un trato normal@ podemos despreciar el desgaste producido por ellas/

.! esultados

ogramos ela-orar una -ase sencilla@ de -a7o costo y ue cumple su o-7etivo de su7etar el note-ooX alvehículo@ evitando ue éste salte y ue se pueda daar/

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esultados

Una 'orma de medir resultados consiste en revisar el cumplimiento de metas por parte del Euipo detra-a7o a lo largo del desarrollo del proyecto/ Esto lo vemos claramente en el in'orme de avance ue

mostra-a madure* en cuanto a los o-7etivos 'inales del proyecto/ De ahí en adelante consisti1 todo@solamente en hacer los componentes restantes y pro-arlos en su con7unto/

4emos claramente entonces ue los resultados 'ueron solo consecuencia del tra-a7o reali*ado durante elsemestre@ y más ue el ha-er hecho cosas@ lo importante es ha-er aprendido a llevar adelante un proyecto@ con todas las di'icultades pensadas@ sin los conocimientos su'icientes@ con escasasherramientas@ pero con ganas de aprender algo nuevo/

Materialmente podemos ver como resultados concretos@ los dispositivos ue ela-oramos/ Estos son:Sensor de )evoluciones@ la inter'a* con el &C@ la Inter'a* \rá'ica y la Jase del aptop/ $demás de estoesta todo el aporte de conocimiento ue reci-imos en cuanto al mane7o de circuitos@ mane7o de li-rerias

!Ds% en C y mane7o de a-4ieN/ Donde consideramos ue 'uimos uno de los pocos grupos uelogro un mane7o -astante avan*ado de a-4ieN/

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$ Conclusiones

$ 'uturo pueden me7orarse algunos detalles@ como el relo7 de conversi1n de datos@ y la velocidad denote-ooX@ si se uiere una inter'a* más grá'ica y amiga-le/

&odemos 'inalmente decir ue cumplimos con las e+pectativas@ logrando un sistema de monitoreo deun costo ra*ona-le y con grandes posi-ilidades de e+pansi1n/ $demás utili*amos las herramientas puestas a nuestra disposici1n@ adaptando nuestras ideas a la realidad ue teníamos@ con un laptop 58 ycon el desa'ío de manipular a-4ieN en un -uen nivel/

Una ve* instalados en el auto todos los dispositivos de nuestro proyecto@ ueda solo la tarea de cali-rar y pro-ar su 'uncionamiento glo-al@ interactuando con los elementos del auto eléctrico@ y sometido acondiciones normales de tra-a7o/

$ 'uturo pueden me7orarse algunos detalles@ como el relo7 de conversi1n de datos@ y la velocidad delnote-ooX@ si se uiere una inter'a* grá'ica me7or y más amiga-le/ $demás se le pueden agregar otros

sensores@ mas -asta ue estos devuelvan volta7es euivalentes para poder ser mane7ados por elconversor $nálogoQDigital y listo/ &odrían ser: sensores de puertas cerradas@ sensores de cercania deotros vehículos@ sensores de carga de las -aterias@ sensores de 'alla de algn sistema@ etc/ Incluso variosde estos sensores pueden mane7ar directamente uno o dos -its@ con lo ue una sola llamada para o-tener datos nos puede entregar gran in'ormaci1n/ Son in'initas las posi-ilidades ue auí se tienen/

0<



1- /i'liora"(a * re"erencias

• Inter'acing the Standard &arallel &ort@ 0<<@ Craig &eacocX/http:OONNN/senet/com/auO]cpeacocX

"#

http://www.senet.com.au/~cpeacock

http://www.senet.com.au/~cpeacock



11 Ane5os

6anel de control% en su odo inactio

6anel de control% en su odo actio

micro laboratorio 6

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