caracerísticas y funcionamiento de la tarjeta Enconor

CONTROLADORA
EDUCATIVA ENCONOR
PLUS.
(CONTROL POR ORDENADOR)
CONTROLADORA ENCONOR PLUS.
Índice
1. Introducción.
2. Definición de controladora, tipología.
3. Características y zonas de la controladora Enconor Plus.
4. Programas a utilizar.
5. Conexión de la placa al ordenador.
6. Salidas: digitales y analógicas.
7. Entradas: digitales y analógicas.
8. Consejos de mantenimiento.
9. Documentación.
1. Introducción.
En este tema vamos a conocer una controladora educativa. Estudiaremos sus
diferentes partes, entradas, salidas y la conexión de elementos eléctricos-electrónicos.
Estos conocimientos junto con los que ya tenemos sobre Logo y sus principales primitivas nos permitirán el control de maquetas.
2. Definición de controladora, tipología.
Una controladora es un
dispositivo que se conecta al
PC haciendo de intermediario entre el mundo físico,
sensores, motores... y un programa. Si cambiamos el programa las acciones realizadas
cambian.
Si recordamos las diferencias entre automatización y
robótica llegaremos a la conclusión
de
que
la
controladora, por ser programable, nos permite la entrada al mundo de los robótica.
Las controladoras educativas no son fáciles de encontrar, por lo menos a día
de hoy, seis son los modelos más usuales, a saber:
* Controladora educativa de investrónica (Albertina).
* Controladora educativa de BSP (Binary Systems Precision, S.A.).
* Controladora del Pntic o Cnice.
* Controladoras Enconor (Enconor, Enconor 2 y Enconor Plus).
3. Características y zonas de las Controladoras Enconor.
La controladoras de la empresa Enconor presentan las características siguientes:
CONTROLADORA ENCONOR:
* 8 Entradas digitales, activas al unir sus dos terminales.
* 4 Salidas de tipo interruptor activadas mediante relé. Carga nominal de 10
Amperios a 250 Voltios en c. a.
* 4 Salidas de tipo conmutador de cruce activadas mediante relé. Carga nominal de 5 Amperios a 250 Voltios en c. a.
* Comunicación con el ordenador a través del puerto serie RS232 (COM1 o
COM2).
* Velocidad de comunicación con el ordenador 9600 baudios.
* La unión al ordenador se hace mediante un cable de 3 hilos.
* Alimentación de 9 Voltios mediante alimentador de 9 voltios 1 Amperio
incluido (fuera de la placa controladora).
* Todo el circuito está montado en una única placa de circuito impreso de
doble cara y serigrafiada para facilitar la colocación de los componentes.
* Control mediante lenguaje WINLOGO y MSWLOGO. Concretamente tenemos procedimientos de control en WinLogo para MS-DOS y WinLogo para
Windows, además de para MSWLOGO.
CONTROLADORA ENCONOR 2:
* Para quienes, además de control digital, deseen medir parámetros de tipo
analógico y actuar en consecuencia.
* Programable en WinLogo de MS-DOS, WinLogo de Windows y MSWLOGO.
* Esta controladora es de idénticas características que la ENCONOR, a la
que se ha añadido 5 entradas analógicas con tensión comprendida entre 0 y 5
voltios y 8 bits de resolución.
* Todo el software escrito en LOGO para la ENCONOR funciona igualmente
en la ENCONOR 2.
* Además de las instrucciones de control de la ENCONOR, se ha añadido
una nueva que permite leer el valor de las entradas analógicas.
* La presentación es de similares características a la ENCONOR (montaje
totalmente transparente).
CONTROLADORA ENCONOR PLUS
* Diseñada para los que necesiten las mayores prestaciones en control por
ordenador: control digital, lectura de magnitudes analógicas y control analógico
de elementos o actuadores eléctricos.
* Programable en WinLogo de MS-DOS, WinLogo de Windows y MSWLOGO.
* Esta controladora es de idénticas características que la ENCONOR 2, a la
que se ha añadido 4 salidas analógicas, con un margen de tensión entre 1,6 y 10,7
voltios y 700 mA por salida. Todas ellas están protegidas contra sobrecarga y
cortocircuito. La tensión de alimentación de dichas salidas es externa a la placa y
de un valor de 15 voltios.
* Todo el software escrito en LOGO para la ENCONOR y ENCONOR 2
CARACTERÍSTICAS
ENCONOR ENCONOR2
ENCONOR PLUS
Salidas digitales tipo
interruptor
4
4
4
Salidas digitales tipo
conmutador de cruce
4
4
4
entradas digitales
8
8
8
entradas analógicas
--
5
5
Salidas analógicas
(tensión programable)
--
--
4
funciona igualmente en la ENCONOR PLUS.
* Además de las instrucciones de control de la ENCONOR 2, se han añadido
dos nuevas que permite escribir el valor de las salidas analógicas.
* La presentación es similar a la ENCONOR y ENCONOR PLUS, aunque de
mayores dimensiones.
A modo de resumen y conclusión podemos decir que las controladoras Enconor
son muy similares entre si, con la única salvedad que en los modelos superiores se
le van añadiendo características adicionales. Por tanto nos bastará estudiar el
modelo ENCONOR PLUS para conocer el funcionamiento de todas las
controladoras Enconor.
La controladora Enconor Plus presenta el siguiente esquema con la indicación de sus partes:
1. Entradas digitales.
2. Salidas digitales por relé.
3. Diodos Led indicadores de activación o desactivación de salidas digitales.
4. Entradas analógicas.
5. Alimentación a 9V y masa.
4. Programas a utilizar.
Para su control debemos de utilizar un lenguaje de programación, son varias
las alternativas con las que contamos.
* C: Se trata de un lenguaje muy rápido, pero difícil de aprender.
* Basic. Se trata de un lenguaje en el que podemos probar las ordenes de
forma directa, aunque es sencillo no nos parece adecuado para aprenderlo en muy
poco tiempo.
* Logo. Al igual que Basic es un lenguaje interpretado, es decir podemos
probar las órdenes, pero además sus instrucciones están es español y son muy
intuitivas, nos permite crear nuestras propias órdenes. Tiene como inconveniente
el ser lento. Por su simplicidad, difusión, y posibilidad de crear procedimientos
que se llaman unos a otros será el lenguaje que utilicemos.
Dentro de las múltiples versiones de Logo hemos elegido:
- Winlogo
-Mswinlogo.
Las principales razones que nos llevan a esta elección son:
· Las primitivas están en español.
· WINLOGO Tiene una versión para MS-DOS que nos permitirá utilizarla
tanto en ordenadores antiguos (PC 286 y 386) como en ordenadores mas
modernos que puedan ejecutar un programa de MS-DOS. Esta versión
tiene un entorno de ventanas parecido a los de Windows y por tanto mas
amigable para trabajar.
· WINLOGO Tiene otra versión para Windows, que podemos utilizar en
caso de disponer de equipos mas modernos y potentes.
· MSWLOGO Es un lenguaje de libre distribución y, por tanto, gratuito.
Además al estar basado en Windows nos permite hacer programas con
ventanas, botones, etc.
Aspecto del software de control con MSWlogo
Si queremos utilizar nuestra controladora con Mswinlogo tenemos que cargar
en memoria un programa para que la controladora se pueda comunicar con el PC y
para que se carguen las primitivas de uso de la controladora.
5.- Conexión de la Placa al ordenador.
Antes de cargar en memoria el programa que nos permitirá el control de
nuestra placa es necesario asegurarse del buen funcionamiento de esta y conectarla al ordenador.
La primera prueba de buen funcionamiento se obtiene al conectar la fuente de
alimentación a la placa controladora y a la red 220 V, sin ninguna otra conexión (la
conexión al ordenador). Si no hay problemas el diodo amarillo D 17 comenzará a
parpadear. Puede ocurrir que en el momento de la conexión todos los diodos de
color rojo se encienda un instante y se vuelva a apagar, esto es normal, aunque no
tiene por que ocurrir. Si el diodo led amarillo no parpadea accionar y soltar el
pulsador reset situado sobre la placa. Si con esto sigue sin parpadear es que hay
algún error.
El resto de pruebas de funcionamiento las podemos realizar activando los
botones gráficos que aparecen en el programa Mswinlogo con el ratón.
Si utilizamos Winlogo debemos en primer lugar realizar la instalación de
programas y archivos, así como de la conexión de la placa al ordenador.
Instalación de Programas y archivos de comunicación con la controladora.
Para instalar WINLOGO o MSWINLOGO en el ordenador, seguiremos las
instrucciones del programa.
Instalado el programa debemos de copiar los correspondientes controladores o
procedimientos de comunicación de la placa controladora, en el mismo directorio donde se ha instalado Winlogo o Mswlogo. Los controladores cambiaran
atendiendo a la versión de Winlogo o Mswlogo que estemos utilizando y de la
placa Enconor que tengamos.
Conexión de la placa al ordenador.
Realizaremos las siguientes conexiones.
1.- Conectaremos un extremo del cable serie al conector tipo D de 9 patillas
de la placa controladora, y el otro extremo de este cable al puerto serie del ordenador, será un conector D macho de 9 o 25 patillas según el modelo del ordenador.
2.- Conectaremos la clavija del alimentador a la placa controladora y por el
otro extremo a la red a 220 V.
3.- Encendemos el ordenador, ejecutamos el programa Winlogo o Mswlogo y
escribimos en la ventana de trabajo «carga encoplus», si utilizamos Winlgo o
«carga encoplus.log», si utilizamos Mswlogo y pulsamos intro. (Los símbolos «»
no se escriben)
4.- Cuando realicemos todo este proceso la pantalla se dividirá en dos ventanas, la superior será la pantalla de mensajes y la inferior la de trabajo, o sea donde
escribiremos las ordenes.
Nos aparecerá un menú de opciones para determinar el canal de comunicación serie que se empleará para el control de la tarjeta. Las opciones son:
*Detección automática del canal de comunicación.
Esta opción es la que debemos de elegir. Si aparece alguna anomalía, como
que el ratón deje de funcionar o se bloque el programa... hay que salir de programa y volver a entra y elegir una de las siguientes opciones.
*Canal de comunicación COM 1.
El programa intenta ponerse en comunicación con la tarjeta controladora a
través del puerto COM 1. Si lo consigue mostrará un mensaje de aviso «Comunicación establecida por el canal 1». Este será el canal que utilizaremos en el futuro.
Si no se consigue la comunicación, aparecerá el correspondiente aviso. Se
saldrá del programa y entraremos de nuevo probando la siguiente opción.
*Canal de comunicación COM2.
El sistema de proceder es idéntico al caso anterior.
Puede ocurrir que en un primer momento nos aparezca un mensaje de error en
la comunicación, con frecuencia este error se subsana desconectando la fuente de
alimentación y volviéndola a conectar, si después de esto sigue sin funcionara
ninguno de las tres opciones puede que haya algún problema en la tarjeta
controladora, en el cable de conexión o el los dos.
5.- Cargamos en memoria los procedimientos de control y prueba.
Los procedimientos de control los estudiaremos más adelante. Los procedimientos de prueba nos permitirán comprobar a fondo el buen funcionamiento de
nuestra placa si utilizando Winlogo. Estos procedimientos se encuentran en el archivo «Pruebas.log», archivo que copiaremos en el mismo directorio en el que
hayamos instalado Winlgo.
6. Salidas.
Las salidas se encargan de recoger los datos suministrados por el
microcontrolador de la placa y conectar o desconectar los relés en función de los
datos. Cuando activamos alguna de las ocho salidas de estas tarjetas (Serie de
Tarjetas Enconor), lo que hacemos realmente es mover los contacto de uno de los
relés internos que lleva.
Las salidas las utilizaremos con los «actuadores» bombillas, motores, pues
con ellas podremos controlar su funcionamiento.
Las controladoras Enconor disponen, en general, de dos tipos de salidas, las
digitales y las analógica.
Salidas Digitales.
Las salidas digitales sólo pueden tomar dos estados, activadas («uno») y
desactivada («cero»)
En esta salidas nos encontramos además de los relés unos diodos led
indicadores. Cuando reciben un «uno» se conecta el relé correspondiente y se
enciende el diodo led que nos indica que la salida se encuentra conectada. Si se
recibe un «cero» el relé se desconecta y el diodo led se apaga.
Las salidas digitales que estas tarjetas presentan son las siguientes:
* Cuatro salidas de tipo interruptor activadas mediante relé. Carga nominal
de 10 Amperios a 250 Voltios c.a. Se trata de las salidas 1 a 4, estas tienen dos
terminales cada una. Cuando activamos una de ellas, lo que hacemos realmente es
unir estos dos terminales, es decir, actúan como un interruptor.
Salida 1
1
1
2
2
* Cuatro salidas de tipo conmutador de cruce activadas mediante relé. Carga
nominal de 5 Amperios a 250 Voltios c.a. Se trata de las salidas 5 a 8, estas tienen
cuatro terminales cada una, y se corresponden con las patillas de una llave de
cruce (interruptor DPDD).
Salida 5A
3
5B
1
5A
4
2
Salida 5B
Estas salidas se pueden utilizar como elementos de control en los circuitos de
los siguientes tipos:
1.- Interruptores del tipo UPUD, entradas 1 a 4.
2.- Interruptores del tipo UPUD, entradas 5 a 8, para esto utilizaremos las dos
clemas exteriores o las dos interiores de las cuatro disponibles en una salida.
3.- Conmutadores DPDD, entradas 5 a 8, lo que nos permitirá controlar el
sentido de giro de un motor.
4.- Conmutadores de cruce, entradas 5 a 8, se utilizarán como entradas al
conmutados las dos etiquetadas como A, y como salidas del conmutador de cruce
las dos etiquetada como B.
ORDENES DE CONTROL.
Las órdenes o procedimientos adecuados para el control de las salidas serían:
<Conecta «n> o <conecta n> (siendo n un número comprendido entre el 1
y el 8). Esta orden conecta la salida indicada en el número n y deja las demás
como estaban. Por ejemplo «conecta 3» activa la salida número 3 y deja el resto
como estaban.
<Apaga «n> o <apaga n> (siendo n un número comprendido entre el 1 y el
8). Apaga la salida indicada en el número n y deja las demás como estaban. Por
ejemplo, «apaga 3» desactiva la salida 3 y deja el resto como estaban.
<EnviaOcteto n> . Con esta orden podemos actuar sobre varios motores,
tanto para conexión como para desconexión. Para comprender la orden te remitimos al manual de mswinlogo.
Conexión de receptores a las salidas digitales.
Estas salidas no están alimentadas eléctricamente, por lo tanto necesitaremos
una fuente de alimentación externa para alimentar cualquier receptor, pues en estas
controladoras las salidas no serían más que elementos de control en un circuito.
Debemos de recordar que la carga nominal no debe de superar los 10 A a
250V en c.a. en las salidas tipo interruptor, ni los 5 A a 250V en c.a. en las de tipo
conmutador de cruce.
Conexión de un motor.
Si lo que pretendemos es una simple conexión, basta con utilizar una de las
salidas tipo interruptor (salidas 1 a 4) como el elemento de control del circuito
en el que se encuentra el motor.
Si lo que se pretende es conectar un motor y controlar su sentido de giro
utilizaremos las salidas 5 a 8 y se procederá como el siguiente esquema.
Salida 5A
Salida 5B
M
En esta situación el motor se encontraría girando en una dirección y cuando
se active la salida 5, los contactos de la llave de cruce bajarán, cambiando el
sentido de giro del motor. Para actuar sobre la puesta en marcha o el paro de este
motor deberíamos de usar una salida como interruptor general, tal y como explicamos al principio de este apartado.
Considerando el número de salidas tipos conmutador queda claro que la placa permitirá controlar con este sistema cuatro motores.
Conexión de una Bombilla.
Para conectar una bombilla se utilizarán las salidas 1 a 4, si bien conociendo
las conexiones de las otras salidas, también se podrían montar en las otras salidas.
Salidas Analógicas.
Son cuatro salidas analógicas, cada una de ellas puede dar una tensión de
salida de 1.6 a 10.5 V con una corriente máxima de 0.65 A (lo que nos permite el
control de pequeños motores y dispositivos de pequeña potencia). Esta salidas
están protegidas contra cortocircuito, cuando esto ocurre un led se ilumina intensamente.
Para conseguir las tensiones señaladas la placa se deberá de alimentar con
una tensión externa de 12 a 15 V.
Se utilizarán estas salidas para controlar, por ejemplo la velocidad de giro
de un motor o el diferente grado de iluminación de una bombilla.
ORDENES DE CONTROL.
Las órdenes o procedimientos adecuados para el control:
<SalidaAnalogica n x> ó <salidaanalogica n x> (siendo n un número entre
el 1 y el 4 y x un número entre el 0 y el 255):
Fija en la salida analógica especificada en <n> el valor de tensión proporcional
al valor de x. Para conocer el valor de tensión en la salida se calcula: x/23,8.
Cada incremento de x provoca un incremento de tensión en la salida de 0,04 V.
En cualquier momento podemos saber el valor de x en cualquier salida analógica
y por tanto, de su tensión. Para ello existen unas variables <salanalogica1>
<salanalogica2> <salanalogica3> y <salanalogica4> que guardan este valor para
cada una de las salidas. Hay que tener cuidado de no modificar estas variables,
ya que dejaría de corresponder su valor con la realidad de las salidas.
Ejemplos:
<salidaanalogica 1 120>
Fija una tensión en la salida analógica 1 de 120/23,8= 5,04 Voltios.
<salidaanalogica 3 255>
Fija la máxima tensión en la salida analógica 3, que es 255/23,8= 10,7 Voltios.
<voltaje n x> ó <Voltaje n x> (siendo n un número entre el 1 y el 4 y x un
número entre el 0 y el 10.7):
Fija en la salida analógica especificada en <n> el valor de tensión especificado
en x. La precisión de la tensión en la salida estará dentro del margen de un 5%
de la dada. El mínimo incremento de tensión en la salida será de 0,04 V.
Ejemplos:
<voltaje 1 5.2>
Fija una tensión en la salida analógica 1 de 5,2 Voltios.
<salidaanalogica 3 10>
Fija una tensión en la salida analógica 3 de 10 Voltios.
Si se especifica en x un valor menor de 1,6 Voltios, la salida quedará con 1,6 V.
por ser éste el valor mínimo que da la controladora.
7. Entradas.
Las entradas se encargan de recoger los datos suministrados por sensores
externos y enviarlos al microcontrolador de la placa.
Las salidas las utilizaremos con «sensores» tipo interruptores, pulsadores,
LDR, NTC, PTC...
Las controladoras Enconor disponen, en general, de dos tipos de entradas,
las digitales y las analógica.
Entradas Digitales.
La controladora dispone de ocho entradas digitales que pueden tomar dos estados,
que esté conectada la entrada (0) o que no esté conectada la entrada. Para activarlas basta unir sus dos terminales mediante un hilo conductor o similar.
No debemos de conectar ninguna tensión a estas entradas. Las salidas digitales
son los contactos de un relé, por lo que no suministran ningún tipo de tensión.
En estas entradas conectaremos sensores digitales como interruptores, pulsadores... La conexión se realiza según el siguiente gráfico.
E1
E2
E3
ORDENES DE CONTROL.
Las principales órdenes de control son:
<Entrada n> ó <entrada n> (Siendo n un valor comprendido entre 1 y 8):
Devuelve «CIERTO» si la entrada está conectada y «FALSO» en caso contrario.
<EsperaOn n> ó <esperaon n> (siendo n un numero entre el 1 y el 8) :
El programa queda parado esperando que se active la entrada n. Cuando se
activa, el programa sigue su curso.
<EsperaOff n> ó <esperaoff n> (siendo n un numero entre el 1 y el 8) :
El programa queda parado esperando que se desconecte la entrada n. Cuando se
desconecta, el programa sigue su curso.
Entradas Analógicas.
Nos encontramos con cinco entradas analógicas con un margen de tensión de lectura de 0 a 5 V, esta entradas nos permiten evaluar la tensión que existe en ellas, para de esta
forma actuar en consecuencia con alguna salida. Ojo no debemos de sobrepasar la tensión máxima, podríamos dañar el circuito.
Si conectamos entre GND y la entrada analógica correspondiente una tensión comprendida entre 0 y 5 V nos mostrará en la pantalla un valor comprendido entre 0 y
255 equivalente al valor de tensión conectada a la entrada. La precisión de lectura
es de 19.5 mV (5V/256). La siguiente tabla nos muestra los valores obtenidos
según el voltaje de entrada, tanto en decimal como en binario.
Voltaje de
Entrada
Nº Decimal
Nº Binario
0V - 19.5 mV
0
00000000
19.5 mV - 39 mV
1
00000001
39mV - 54,5mV
2
00000010
....
.....
255
11111111
.....
4.98 - 5V
En estas entradas conectaremos sensores como LDR, termistores (NTC, PTC) y
potenciómetros. Es conveniente conectar a GND las entradas analógicas que no se
vayan a utilizar.
Para conectar un potenciómetro se utilizará en sus extremos una tensión fija y la
salida del cursor a una de las entradas analógicas.
GND
EA1
+5V
Potenciómetro
Para la conexión de sensores como LDR o termistores se procederá como en
el gráfico. (En este caso con alta luminosidad el valor de la tensión en la entrada
analógica será alto. Cuanto menor sea la luminosidad menor será la tensión en la
entrada analógica)
+5V
EA1
LDR
GND
Resistencia (10K)
ORDENES DE CONTROL.
Las principales ordenes de control son:
<LeeAnalogica n> ó <leeanalogica n> (siendo n un número entre el 1 y el
255):
Devuelve el valor de 8 bits de la entrada analógica especificada en el número n.
La tensión en las entradas analógicas puede variar entre 0 y 5 voltios, por lo que
la precisión en la lectura será de 0,0195 voltios.
Ejemplos:
<escribe leeanalogica 2>
Aparece en pantalla el valor (de 0 a 255) correspondiente al valor de tensión
existente en la entrada analógica 2.
<si ((leeanalogica 2) > 140) [escribe [Valor alto de tensión]]>
Mostrará en pantalla el mensaje <valor alto de tensión> si el valor que se lee de
la entrada analógica 2 es mayor de 140 (2,74 voltios). En caso contrario no se
visualiza nada.
8. Consejos de mantenimiento.
Asegúrese de cumplir las siguientes recomendaciones para mantener en óptimas condiciones la tarjeta de control:
*No golpee ni exponga a movimientos violentos la tarjeta de control.
* Desconecte el ordenador y la tarjeta de control de la tensión de red, antes
de proceder a la conexión o desconexión de la tarjeta en el puerto de impresora.
*Cuando no esté utilizando la tarjeta de control desconecte el alimentador de
la toma de red.
* A la hora de desconectar los equipos, desconecte de la red primero la
tarjeta de control y posteriormente el ordenador.
* Evitar la utilización de la tarjeta en lugares donde exista agua o líquidos.
* No manipule con las manos la tarjeta (tocando las pistas del circuito impreso) mientras el equipo este conectado.
* Siempre que conecte o desconecte algún circuito con la tarjeta, asegúrese
de que la alimentación de la tarjeta está desconectada.
* Al conectar o desconectar circuitos con la tarjeta, asegúrese de que no se
producen cortocircuitos entre los cables a conectar y los componentes de la tarjeta.
9.- Documentación.
Alfredo Perucha Sanz. Tecnología 3º ESO. Ed. Akal. (2002)
Manual Controladora Educativa Enconor Plus.