FECHA 27 de Mayo de 2010 NÚMERO RA PROGRAMA Ingeniería Electrónica AUTOR (ES) MANJARREZ TORRES, Cesar David TITULO Diseño de una banda transportadora y del control de velocidad del motor que genera su movimiento PALABRAS CLAVES Banda transportadora, Motores, Microcontroladores, Piñones, Correas de Transmisión, Proceso Industrial, Rodillos, Material, Lógica Difusa. DESCRIPCION El lector de este documento encontrara como se realizo el diseño de una banda transportadora y del control de velocidad del motor que genera su movimiento, dando una breve reseña sobre las bandas transportadoras utilizadas desde principios del siglo XIX, resaltando sus principales fabricantes y su forma de utilización como sistema de transporte de material. Además de esto se encontraran explicaciones claras sobre cada uno de los materiales y dispositivos utilizados para el diseño del proyecto, se podrá observar un marco legal dentro del cual se rigen las principales normas y leyes que se deben tener en cuenta para el diseño de una banda transportadora de tipo lineal. El lector podrá observar el desarrollo ingenieril que se realizo para esta banda transportadora y del diseño del control de velocidad, donde se muestran los cálculos de cada uno de los componentes mecánicos que posee la banda, y del diseño del control de velocidad que se realizo por medio de un PWM. Se podrán encontrar cálculos de diseño y análisis de información basados en la experiencia adquirida por la elaboración del proyecto y algunas recomendaciones que el interesado podría tener en cuenta en caso de adquirir información de este material. FUENTES BIBLIOGRÁFICAS • http://www.scribd.com/doc/14804660/Control-deVelocidad-de-Motores-de-Cc-Con-Pwm. • http://www.kauman.com/es/products/. • http://descom.jmc.utfsm.cl/sgeywitz/procesos/cintas NÚMERO RA PROGRAMA CONTENIDOS Ingeniería Electrónica • Introducción. • Antecedentes. • Objetivos de la investigación. • Alcances y limitaciones del proyecto. • Marco teórico conceptual: Abarca el contenido y breves explicaciones de cada uno de los materiales y dispositivos utilizados para el desarrollo del proyecto. • Marco legal o normativo: Se muestran las principales normas y sistemas de gestión ambiental que establece la norma nacional de ruido y ruido ambiental. • Metodología. • Hipótesis. • Variables. • Desarrollo ingenieril: Se encuentra el diseño mecánico de la banda transportadora y diseño electrónico, con cada uno de los dispositivos que se utilizaron en este. NÚMERO RA PROGRAMA Ingeniería Electrónica METODOLOGÍA 1. ENFOQUE DE LA INVESTIGACIÓN: La investigación y desarrollo del proyecto se fundamentaron en un enfoque Empírico-Analítico, ya que la teoría fue la base del proyecto, que luego fue evaluada con métodos de diseño y optimización creciente, partiendo desde un inicio claro, fundamentado por la teoría hasta la terminación del trabajo justificado por la relación Teoría-Analítica, que se desarrollo durante las diferentes etapas del proyecto. 2. LÍNEA DE INVESTIGACIÓN DE USB / SUB-LÍNEA DE FACULTAD / CAMPO TEMÁTICO DEL PROGRAMA La sociedad requiere dispositivos o maquinaria que le den la solución a problemas o faciliten los procesos para el desarrollo de la industria en el país, este proyecto está marcado y regido por las tecnologías actuales que son necesarios para el desarrollo del país implementando procesos de industrialización con los cuales se obtienen mejores resultados en varios aspectos como el tiempo, costos y producción. 3. HIPÓTESIS: Una banda transportadora en la cual la pieza de transporte no toque la pista mejora la eficiencia del sistema en cuanto a consumo de energía y a capacidad de transporte de carga. 4. VARIABLES: Independientes Control de la banda. Precisión en el peso a transportar. Tiempo que tarda la banda en dar una vuelta. Control de velocidad y aceleración. Dependientes Torque del motor banda y piñón de accionamiento. Voltaje. Velocidad del motor. Velocidad de transporte de material. NÚMERO RA PROGRAMA Ingeniería Electrónica CONCLUSIONES En la parte de acople del motor se implemento un sistema de piñones para obtener el torque requerido por el polín y la banda transportadora. La versatilidad que se obtiene utilizando el micro como periférico facilita el diseño electrónico y la automatización de los procesos. Es necesario contar con una etapa de potencia que alimente el motor ya que el micro no posee con suficiente energía de salida para activar un motor. En los procesos que se requiera utilizar el puerto paralelo y dispositivos que manejen bajos voltajes con dispositivos que manejen altas corrientes es importante utilizar una etapa de protección. DISEÑO DE UNA BANDA TRANSPORTADORA Y DEL CONTROL DE VELOCIDAD DEL MOTOR QUE GENERA SU MOVIMIENTO CESAR DAVID MANJARREZ TORRES UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA BOGOTÁ D.C 2010 DISEÑO DE UNA BANDA TRANSPORTADORA Y DEL CONTROL DE VELOCIDAD DEL MOTOR QUE GENERA SU MOVIMIENTO CESAR DAVID MANJARREZ TORRES Trabajo de grado como requisito para optar al título de: Ingeniero Electrónico Asesor Ing. Luis Carlos Gil UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA BOGOTÁ D.C 2010 Nota de aceptación _________________________ Firma del presidente del jurado _________________________ Firma del jurado _________________________ Firma del jurado Bogotá D.C. Mayo 13 de 2010 I A los seres más queridos en la vida, mi mamá que Dios la tenga en la gloria y que ha sido mi mayor inspiración, le dedico el primero de mis triunfos, a mi papá, mis hermanitas Emelí y Loren por estar ahí en los momentos más difíciles que he enfrentado en la vida. Cesar David. II AGRADECIMIENTOS A Dios por ser el guía incondicional en mi vida, y que por su amor y bendiciones me permitió culminar exitosamente con este proceso tan importante en mi vida. A mi familia que fue en equilibrio principal en todos y cada uno de los momentos de mi carrera, y ayudaron de forma satisfactoria para que este proceso culminará de una manera exitosa. Al grupo de docentes que me brindaron su apoyo incondicional, sus conocimientos y enseñanzas, con las cuales este proyecto se llevo a cabo. A la UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA, por apoyar siempre mi proceso de aprendizaje, tanto profesional como personal. III CONTENIDO INTRODUCCIÓN@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@...IXX 1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA@@@@@@@@@@@@@@@.1 1.1 ANTECEDENTES@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@1y2 1.2 DESCRIPCIÓN Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA@@@@@@@..3 1.3 JUSTIFICACIÓN@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@..4y5 1.4 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN@@@@@@@@@@@@@@.5 1.4.1 Objetivo General@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@...5 1.4.2 Objetivos Específicos@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@...5 1.5 ALCANCES Y LIMITACIONES@@@@@@@@@@@@@@@@@..6 1.5.1 Alcances@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@.6 1.5.2 Limitaciones@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@...6 2. MARCO DE REFERENCIA@@@@@@@@@@@@@@@@@@@.7 2.1 MARCO TEÓRICO CONCEPTUAL@@@@@@@@@@@@@@@..7 2.1.1 Banda Transportadora@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@.7 2.1.1.1 Correas de Transmisión de Potencia@@@@@@@@@@@@@.7 2.1.1.2 Constitución de la banda@@@@@@@@@@@@@@@@@@..9 2.1.1.3 Recubrimientos@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@11 2.1.2 Rodillos Soportes y Tensores@@@@@@@@@@@@@@@@...11 2.1.2.1 Generalidades De Los Rodillos@@@@@@@@@@@@@@@.11 2.1.2.2 Funciones De Los Rodillos@@@@@@@@@@@@@@@@@.12 2.1.2.3 Tipos De Rodillos@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@.13 2.1.2.4 Tipos De Tambores y Funciones Que Realizan@@@@@@@@.15 2.1.3 Capacidad de Transporte de Bandas en General@@@@@@@@.17 2.1.4 Potencia de Accionamiento@@@@@@@@@@@@@@@@@..19 2.1.5 Correa de transmisión@@@@@@@@@@@@@@@@@@@....22 2.1.6 Microcontrolador@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@..24 2.1.7 Resistencias@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@27 IV 2.1.8 Condensador@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@..28 2.1.9 Motores DC@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@..29 2.2 MARCO LEGAL O NORMATIVO@@@@@@@@@@@@@@@...34 3. METODOLOGÍA@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@...39 3.1 ENFOQUE DE LA INVESTIGACIÓN@@@@@@@@@@@@@@..39 3.2 LÍNEA DE INVESTIGACIÓN DE USB / SUB-LÍNEA DE FACULTAD / CAMPO TEMÁTICO DEL PROGRAMA@@@@@@@@@@@@@@@39 3.3 HIPÓTESIS@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@.40 3.4 VARIABLES.@@.@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@..40 3.4.1 Variables Independientes@@@@@@@@@@@@@@@@@@..41 3.4.2 Variables Dependientes@@@@@@@@@@@@@@@@@@@.41 4. DESARROLLO INGENIERIL@@@@@@@@@@@@@@@@@[email protected] 4.1 DISEÑO DE LOS PRINCIPALES COMPONENTES DE LA BANDA TRANSPORTADORA@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@..43 4.1.1 Calculo general para el diseño mecanico@.@@@@@@@@@@.44 4.1.1.1 Eje Transversal@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@...47 4.1.1.2 Rodillos@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@.48 4.1.1.3 Motoreductor@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@54 4.1.1.4 Piñones@@@@@@.@@@@@@@@@@@@@@@@@@@58 4.1.1.5 Soporte De La Banda Transportadora@@@@@@@@@@@@.63 4.2 DISEÑO ELECTRÓNICO DEL SISTEMA DE CONTROL DE VELOCIDAD DEL MOTOR@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@.65 4.2.1 Desarrollo del diseño electrónico@@@@@@@@@@@@@@@.67 4.2.2 Control del circuito con lógica difusa1...............................................67 4.2.3 Desarrollo del programa@@@@@@@@@@@@@@@@@@...78 GLOSARIO@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@...87 BIBLIOGRAFÍA@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@90 WEBLIOGRAFÍA@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@.91 ANEXO@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@.92 V LISTA DE FIGURAS Figura 1: Tipos de Cintas de transmisión@@@@@@@@@@@@@@@.9 Figura 2: Rodillos y Tambores@@@@@@@@@@@@@@@@@@@.12 Figura 3: Rodillos Autolimpiadores@@@@@@@@@@@@@@@@@.13 Figura 4 : Rodillos de Impacto@@@@@@@@@@@@@@@@@@@.14 Figura 5 : Rodillo de Retorno@@@@@@@@@@@@@@@@@@@...14 Figura 6: Rodillos de Alineación@@@@@@@@@@@@@@@@@@..14 Figura 7: Rodillos Cilíndricos@@@@@@@@@@@@@@@@@@@...15 Figura 8: Tensores para Banda@@@@@@@@@@@@@@@@@@..16 Figura 9: Angulo β formado por el Talud@@@@@@@@@@@@@@..18 Figura 10: Esquema de un microcontrolador@@@@@@@@@@@@...25 Figura 11: Esquema físico de resistencias@@@@@@@@@@@@@@27 Figura 12: Esquema del condensador@@@@@@@@@@@@@@@@29 Figura 13: Motores DC@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@..31 Figura 14: Partes del motor DC@@@@@@@@@@@@@@@@@@...31 Figura 15: Diagrama puerto paralelo@@@@@@@@@@@@@@@@..33 Figura 16: Cadena de Transmisión de Potencia@@@@@@@@@@@..33 Figura 17: Diagrama a bloques del sistema@@@@@@@@@@@@@.42 Figura 18: Holgura de la banda@@@@@@@@@@@@@@@@@@..44 Figura 19: Rodillo de acople plano para una cinta transportadora@@@...51 Figura 20: Longitud en diversos diámetros@@@@@@@@@@@@@...54 Figura 21: Motoreductor de Accionamiento Pittman@@@@@@@@.....56 Figura 22: Esquema del modelado del motor@@@@@@@@@@@@.58 Figura 23: Piñones con cadena de transmisión de potencia@@@@@@.63 Figura 24: Vista Frontal del Soporte@@@@@@@@@@@@@@@@..64 Figura 25: Vista Lateral del Soporte@@@@@@@@@@@@@@@@..64 Figura 26: Vista Isométrica del Soporte@@@@@@@@@@@@@@@64 Figura 27: Diagrama a bloques del control del motor@@@@@@@@@.65 Figura 28: Diagrama de Pines Optoacoplador@@@@..@@@@@@@..74 VI Figura 29: Diagrama LCD..@@@@@@@@@@@@@@@@@@@.74 Figura 30: Diagrama de Pines del Circuito@@@@@@@@@@@@@75 Figura 31: Descripción del rango en que la velocidad varía (Lógica Difusa)@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@.76 Figura 32: LED Infrarrojo@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@.77 Figura 33: Diagrama de flujo general de la programación del circuito de control@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@.86 VII LISTA DE TABLAS Tabla 1 Tejidos para Correas de Transmisión@@@@@@@@@@@@@.8 Tabla 2 Correas de Transmisión de Potencia con Lonas de Algodón@@@.8 Tabla 3 Correas de Transmisión de Potencia con Lonas de PoliésterNylon@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@8 Tabla 4 Tejidos de las bandas y su designación abreviada@@@@@@@10 Tabla 5 Propiedades de los recubrimientos W, X, Y y Z@@@@@@@@.11 Tabla 6: CAPACIDAD DE TRANSPORTE QM PARA V = 1M/SEG. EN M3/H@@@@.18 Tabla 7: VALORES DE "K"@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@19 TABLA 8: COEFICIENTES DE CORRECCIÓN SEGÚN TALUD@@@@@@@@@..19 Tabla 9: Potencia Absorbida por el "TRIPPER" Nt, en CV@@@@@@@..21 Tabla 10: Valores del Coeficiente “C” ( L, longitud de transporte, en metros)@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@.21 Tabla 11: Coeficientes de Fricción en los Rodillos (f) @@@@@@@@@21 Tabla 12: Ángulo de Abrazado y valor K@@@@@@@@@@@@@@...23 Tabla 13: Valores de Tensión admisible @@@@@@@@@@@@@@...24 Tabla 14. Código de colores@@@@@@@@@@@@@@@@@@@....28 Tabla 15: Espacio sugerido entre rodillos@@@@@@@@@@@@@@.46 Tabla 16: Diámetro exterior del rodillo@@@@@@@@@@@@@@@...52 Tabla 17. Características funcionales del motor@@@@@@@@@@@..56 Tabla 18: Microcontroladores para control del motor@@@@@@@@69y70 Tabla 19: Microcontroladores para visualización en LCD@@@@@@@..71 Tabla 20: Características del Oscilador@@@@@@@@@@@@@@@72 Tabla 21: Características del amplificador LM324.@@@@@@@@@@.73 Tabla 22: Características de los transistores@@@..@@@@@@@@@.73 Tabla 23: Condiciones de Operación del Sistema@@@@@@@@@@..76 VIII INTRODUCCIÓN Para que las industrias de hoy sean más competitivas y estén de acuerdo con las expectativas ambientales del mundo actual, se requiere de metodologías de producción más limpias y más eficientes. Uno de los aspectos que deben ser tenidos en cuenta al tratar de mejorar la eficiencia de una empresa industrial es el del transporte de materiales dentro de la factoría, debido a la variedad de sistemas que existen y a la precisión con la cual estos mecanismos deben realizar su trabajo. La banda transportadora y su el control de velocidad del motor que genera su movimiento es el inicio de dicho proceso para pequeñas y grandes industrias, se creó un diseño propio, tomando como base conceptos que poseen diferentes empresas en el ámbito mundial, para ajustarlo a las necesidades y al desarrollo del país, dependiendo del enfoque que se le dé en la industria. A través de este proyecto se presenta el diseño de una banda transportadora y de su control de velocidad, como una alternativa que ofrece mejores características de funcionamiento y de eficiencia respecto a las bandas transportadoras tradicionales. Se incluye además una descripción general de todo el sistema de transporte y de cada uno de sus elementos constitutivos a fin de que este proyecto proporcione información completa a quienes puedan interesarse en este tema. Desde el punto de vista ingenieril se hará la integración de varios sistemas para lo cual se aplicará varias ramas que la ingeniería electrónica abarca. Algunas de ellas serian el manejo de microcontroladores, manejo de motores para el control de la misma, circuitos de potencia entre otras. IX 1. PLANTEAMIENTO DESCRIPCION PROBLEMA 1.1 ANTECEDENTES En nuestro país hay muchas empresas que en algunas etapas de sus proyectos necesitan un sistema de transporte de material desde un punto a otro, anteriormente estos procesos se hacían de manera ineficiente generando en la industria un proceso de producción con un nivel muy bajo, y no eran tan exigentes en los estándares de calidad de transporte de cualquier tipo de material. En la actualidad con el aumento cada día de los niveles de producción, ha sido necesaria la implementación de equipos que desarrollen esta clase de proceso, obteniendo un aumento en calidad de transporte, producción y disminución de costos, que generan más estabilidad en las empresas de nuestro país. Para las empresas con gran capacidad de producción es fácil adquirir una banda transportadora y su control de velocidad, ya sea de origen Norte Americano, Europeo y de marcas muy conocidas como la KAUMAN S.A1, BRIGEVEYOR2, HYTROL CONVEYOR COMPANY3, KOM 4 INTERNATIONAL . 1 Kauman [Internet] [consultado Mayo 1 de 2010]. Disponible en www.kauman.com 2 Bridgeveyor [Internet] [consultado Mayo 26 de 2010]. Disponible en www.bridgeveyor.com 3 4 hytrol [Internet] [consultado Mayo 26 de 2010]. Disponible en www.hytrol.com Kom International [Internet] [consultado Mayo 26 de 2010]. Disponible en www.komintl.com/pub/spa/sp-index.html 1 Por este motivo las pequeñas empresa están en la obligación de tener sistemas de transportes muy ineficientes, por que no poseen la capacidad económica para adquirir dichos equipos. Por tal motivo en Colombia existen empresas como ROPIM - BANDAS TRANSPORTADORAS5, TALLERES MZ LTDA6, MAQUIMOL LTDA7, POLEAS Y BANDAS S.A8, LUQUE INTERNACIONAL Y CIA S.A9, HD MOVIMIENTO LTDA10. Diseñan y construyen Bandas Transportadoras con su control de velocidad para pequeñas y medianas empresas. En este proyecto se puede hacer uso de todas las teorías aplicadas hasta el momento en cuanto al diseño de bandas transportadoras y control de velocidad en motores; pero dándole una visión industrial en el transporte de carga, iniciativa que, por demás, traerá nuevos conocimientos y posibilidades en el uso de una aplicación tecnológica tan importante para nuestro entorno. 5 Ropim [Internet] [consultado Mayo 26 de 2010]. Disponible en www.ropim.com Mzmachines [Internet] [consultado Mayo 26 de 2010]. Disponible www.mzmachines.com/Recursos.html 7 maquimolltda [Internet] [consultado Mayo 26 de 2010]. Disponible www.maquimolltda.com 8 Poleas y bandas [Internet] [consultado Mayo 26 de 2010]. Disponible www.poleasybandas.com.co 9 Luque internacional [Internet] [consultado Mayo 26 de 2010]. Disponible www.luqueinternacional.com 10 Hdmovimientoltda [Internet] [consultado Mayo 26 de 2010]. Disponible www.hdmovimientoltda.com 6 2 en en en en en 1.2 DESCRIPCIÓN Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA Para los procesos industriales que incluyen líneas de ensamble o de traslado de materiales en sus líneas de producción es indispensable el uso de bandas transportadoras. Estas pueden presentar diferentes configuraciones y características dependiendo del tipo de producto a transportar, del grado de modernización de las instalaciones y de las disponibilidades de recursos económicos de la empresa. Normalmente estos medios de transportes se convierten en el eje de una empresa para poder distribuir su material desde un punto a otro. Existe una serie de dificultades en la selección de cada uno de los componentes tanto mecánicos como en la parte del control a utilizar en una banda transportadora. Debido a los multiplex usos que este medio de transmisión tiene, es necesario tener en cuenta la exigencia a que están sometidos cada uno de sus elementos, por lo cual se requiere conocer una forma adecuada para su diseño con el fin de que la banda tenga una vida útil prolongada y para que su forma de control sea la más eficaz en un entorno de producción. ¿Cómo diseñar un sistema de banda transportadora y su control de velocidad de manera que resulte eficaz y de fácil manejo para el usuario final, utilizando datos específicos que generen mejor utilización de los componentes mecánicos y electrónicos que se incluyen en su diseño? 3 1.3 JUSTIFICACIÓN La realización de este proyecto contribuirá directamente a ampliar las opciones de solución en el diseño de bandas transportadoras industriales, y de sus respectivos controles de velocidad y en general de mecanismos de transporte de material. El principal propósito del proyecto es lograr una apropiación tecnológica en este campo que pueda ser puesta a disposición de la comunidad universitaria, con el fin de que sirva de punto de partida para futuras investigaciones en aplicaciones afines. En el presente documento se incluyen los conceptos fundamentales en que se basa el funcionamiento y el diseño de cintas transportadoras y la metodología que se debe seguir al enfrentar el diseño del control de velocidad de los motores que proporcionan el movimiento a dichas cintas. De igual manera se pretende que el proyecto se convierta en un camino para plantear futuros proyectos, estudios y posibles soluciones a problemas comunes en el transporte de materiales en casos como los siguientes. • Aplicaciones donde sea indispensable o preferible que el material transportado no haga contacto con la banda o máquina de transporte. • Transporte de carga a grandes distancias con requerimientos de grandes velocidades. • Transporte de materiales donde se requiera la manipulación de la velocidad y de la posición del material. 4 • Aplicaciones donde se requiera trabajos de transporte continuos, 24 horas diarias. 1.4 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN 1.4.1 Objetivo General: Diseñar una banda transportadora y su respectivo control de velocidad. 1.4.2 Objetivos Específicos: • Realizar un estudio general sobre brandas transportadoras y las diferentes partes que la componen. • Realizar el diseño de los componentes esenciales de una banda transportadora lineal. • Seleccionar el motor más adecuado para generar el movimiento de la banda. • Diseñar el control de velocidad del motor. • Diseñar el software de los microcontroladores usados en el control de velocidad del motor de acuerdo con los requerimientos establecidos. 5 1.5 ALCANCES Y LIMITACIONES 1.5.1 Alcances. Con el diseño de este sistema que incluye una banda transportadora y su control de velocidad, se busca facilitar las labores que pueda ejercer una persona que aplica un sistema de estas características, reduciendo el amplio margen de búsqueda que implica realizar este tipo de diseño. Teniendo en cuenta la tecnología que se está implementando en estos momentos se pensó en la utilización de microcontroladores, implementación de motores, banda transportadora, entre otros. Todo está encaminado a la realización del diseño de la banda transportadora y del control de velocidad del motor que genera su movimiento, es decir se entregará el diseño de la banda y del control de velocidad, el software de programación de cada uno de los microcontroladores, circuito de control e interfaz de visualización. Una característica de esta forma de diseño es la facilidad de interpretar los cálculos y la elección de los tipos de materiales más eficientes para la implementación de una banda transportadora y su sistema de control de velocidad. 1.5.2 Limitaciones. Este diseño posee un rango de velocidad que oscila entre 55,2 Rpm de entrada, con 13,8 Rpm de salida, generando en esta su máxima y mínima velocidad, además el peso aproximado a cargar es de 2160 cm3 cuando la banda está totalmente cargada con ladrillos, el ancho requerido para la banda es de 140mm, y su distancia en trayecto es de 140cm, es un prototipo realmente pequeño en diseño. 6 2. MARCO DE REFERENCIA 2.1 MARCO TEÓRICO CONCEPTUAL 2.1.1 Banda Transportadora Definición y Funciones: La función principal de la banda es soportar directamente el material a transportar y desplazarlo desde el punto de carga hasta el de descarga, razón por la cual se le puede considerar el componente principal de las cintas transportadoras; también en el aspecto económico es en general, el componente de mayor costo. Se sabe que conforme aumenta la longitud, también crece el costo de la banda respecto del total. 2.1.1.1 Correas de Transmisión de Potencia. Las correas de transmisión, con refuerzo de lonas de algodón, fueron en el pasado un elemento para la transmisión de potencia de uso muy común y hoy en día siguen teniendo utilización en este campo. La correa de transmisión está compuesta por capas de tejido engomado superpuestas, sin cubiertas exteriores de goma. El ancho más normal de fabricación, para cortar posteriormente, es de 1.400 mm (14cm). Inicialmente se fabricaban exclusivamente con tejidos de algodón. Actualmente se fabrican también con lonas de poliéster-nylon, porque soporta gran peso en el transporte de material, y además no es una cinta lisa, utilizada en transporte de material en minas, y esta característica genera que el material no salga de la guía de transporte. 7 Las de tejido de algodón, se presentan normalmente en color beige. Las de poliéster-nylon, para transporte de alimento, en color negro figura1. Las características de los tejidos utilizados normalmente, se muestran en la tabla 1, y son las siguientes: Tabla 1: Tejidos para Correas de Transmisión Urdimbre Tejido Algodón “L” (28 oz) Algodón “M” (32 oz) Poliéster-Nylon Carga de Rotura Mínima (Kg/cm) 60 70 100 Alargamientos (%) Máximo Trabajo 20 4 20 3 15 1,5 11 Trama Carga de Rotura Mínima (Kg/cm) 25 30 50 Nota.- En el tipo de algodón, se expresan las calidades en onzas. Una onza equivale a 28,35 g. A título indicativo, se resumen algunas características de este tipo de bandas en fabricaciones más usuales, tabla 2 y tabla 3: Tabla 2: Correas de Transmisión de Potencia con Lonas de Algodón Número de lonas 2 3 4 5 6 7 Espesor (mm) 2 3 4 5 6 7 Tensión máx. de trabajo 16 24 32 40 48 56 (Kg/cm) Diámetro mín. de 200 320 320 400 400 500 tambores (mm) 12 8 8 64 630 Tabla 3: Correas de Transmisión de Potencia con Lonas de Poliéster-Nylon13 Número de lonas 2 3 4 5 6 7 8 Espesor (mm) 2,5 3,8 4,9 6,1 7,3 8,5 9,8 Tensión máx. de trabajo 24 36 48 60 72 84 96 (Kg/cm) Diámetro mín. de 200 320 320 400 400 500 630 tambores (mm) 11 http://www.kauman.com/es/products/ Ibíd. 13 Ibíd. 12 8 Como puede apreciarse, los diámetros de tambores pueden ser más bajos que los de las bandas textiles normales, al tratarse de tejidos con mayor capacidad de alargamiento longitudinal. 14 Figura 1: Tipos de Cintas de transmisión 2.1.1.2 Constitución de la banda La Banda al cumplir la función de transportar, está sometida a la acción de las siguientes influencias. • De las fuerzas longitudinales, que producen alargamientos. • Del peso del material entre las ternas de rodillos portantes, que producen flexiones locales, tanto en el sentido longitudinal como en el transversal, y ello a consecuencia de la adaptación de la banda a la terna de rodillos. 14 Ibíd. 9 • De los impactos del material sobre la cara superior de la banda, que producen erosiones sobre la misma. Para soportar adecuadamente las influencias anteriores, la banda está formada por los siguientes componentes básicos: • Los recubrimientos, que soportan los impactos y erosiones. • Tejido o Carcasa, que transmite los esfuerzos, consta de la urdimbre o hilos longitudinales, y de la trama o hilos transversales; las posiciones relativas de urdimbre y trama. • La urdimbre, que soporta los esfuerzos de tracción longitudinales, es en general bastante más resistente que la trama, la cual solo soporta esfuerzos transversales secundarios, derivados de la adaptación a la forma de artesa y de los producidos por los impactos. • La rigidez transversal de la trama, no debe ser excesiva, con el fin de que la banda pueda adaptarse bien a la artesa formada por la terna de rodillos. Los tejidos más empleados en la actualidad, se relacionan en la tabla 4. Tabla 4: Tejidos de las bandas y su designación abreviada 15 Nombre Común Designación Abreviada Algodón B Rayón Z Poliéster E Poliamida P Cables De Acero St 15 http://www.monografias.com - Criterios para el diseño de una cinta transportadora - Juan Carlos Santillán Mestanza. 10 2.1.1.3 Recubrimientos Los recubrimientos de goma sirven para unir los elementos constitutivos de la carcasa y constan de dos partes, la superior y la inferior. El espesor del recubrimiento de la carcasa es función del tipo de aplicación de la banda y de la anchura de esta. Como se ha dicho, la goma es el elemento básico de los recubrimientos; tomando en consideración las propiedades mecánicas de resistencia, alargamiento y abrasión, las Normas DIN 22102 y 22131, han establecido las categorías W, X, Y, Z, las cuales se indican en la tabla 5. Tabla 5: Propiedades de los recubrimientos W, X, Y y Z Calidad de los recubrimientos 16 W X Y Z Resistencia a la tracción longitudinal (N/mm ) 18 25 20 15 Alargamiento de rotura longitudinal (%) 400 450 400 350 90 120 150 250 2 3 Abrasión mm 2.1.2 Rodillos Soportes y Tensores. 2.1.2.1 Generalidades De Los Rodillos Los rodillos o tambores mostrados en la figura 2, son uno de los componentes principales de una cinta transportadora, y de su calidad depende en gran medida el buen funcionamiento de la misma. Si el giro de los mismos no es bueno, además de aumentar la fricción y por tanto el consumo de energía, también se producen desgastes en los recubrimientos de la banda, con la consiguiente reducción de la vida útil de la misma. 16 Ibíd. 11 La separación entre rodillos se establece en función de la anchura de la banda y de la densidad del material transportado. Figura 2: Rodillos y Tambores 17 2.1.2.2 Funciones De Los Rodillos Las funciones que estos elementos cumplen son principalmente tres: • Soportar la banda y el material a transportar por la misma en el ramal superior, y soportar la banda en el ramal inferior; los rodillos del ramal superior situados en la zona de carga, deben soportar además el impacto producido por la caída del material. • Contribuir al centrado de la banda. Por razones diversas la banda está sometida a diferentes fuerzas que tienden a decentarla de su posición recta ideal. El centrado de la misma se logra en parte mediante la adecuada disposición de los rodillos, tanto portantes como de retorno. • Ayudar a la limpieza de la banda. Aunque la banda es limpiada por los rascadores, cuando el material es pegajoso pueden quedar adheridos restos del mismo, que al entrar en contacto con los rodillos inferiores 17 www.tracsa.com.ar 12 pueden originar desvíos de la misma; para facilitar el desprendimiento de este material se emplean rodillos con discos de goma (rodillos autolimpiadores), figura 3. Figura 3: Rodillos Autolimpiadores 18 2.1.2.3 Tipos De Rodillos Los rodillos más utilizados son: • Rodillos de Impacto; recubiertos de discos de goma para absorber los golpes provocados por la caída de bloques en las tolvas de recepción denotados en la figura 4. • Rodillos de Retorno; los cuales están formados con discos de goma figura 5. • Rodillos de Alineación; sirven para alinear la banda dentro de la propia instalación figura 6. • Rodillo cilíndrico; con la superficie exterior lisa, tal como la obtenida mediante el empleo de tubos de acero; es el más empleado figura 7. 18 www.intervenispa.com/transportadoras.html 13 Figura 4: Rodillos de Impacto19 Figura 5: Rodillo de Retorno 20 Figura 6: Rodillos de Alineación 19 Ibíd. www.directindustry.es/prod/cintrol/rodillo 21 www.tru-trac.com/spanish/product_editorial.htm 20 14 21 Figura 7: Rodillos Cilíndricos22 2.1.2.4 Tipos De Tambores y Funciones Que Realizan. Desde el punto de vista de las funciones que desempeñan, haremos dos grandes grupos: • Tambores MOTRICES, que transmiten la fuerza tangencial a la banda. • Tambores NO MOTRICES, los cuales realizan la función de cambio de trayectoria de la banda y las cuales pueden dividirse en (Reenvió, Tensores, Desvió, Presión). Dependiendo de la magnitud de la tensión se pueden clasificar en: • Tambores Tipo A: Tambores motrices de alta tensión de la banda, con ángulo abrazado mayor de 30° (tambores motrices). • Tambores Tipo B: Tambores en zona de baja tensión con ángulo abrazado mayor de 30° (tambores de cola). • Tambores Tipo C: Tambores con ángulo abrazado menor de 30° (tambores de desvió). 22 www.schaeffler.com 15 Tensores De Banda. Funciones Principales: Los Dispositivos de tensado cumplen las siguientes funciones: • Lograr el adecuado contacto entre la banda y el tambor motriz. • Evitar derrames de material en las proximidades de los puntos de carga, motivados por falta de tensión en la banda. • Compensar las variaciones de longitud producidas en la banda, estas variaciones son debidas a cambios de tensión en la banda. • Mantener la tensión adecuada en el ramal de retorno durante el arranque. Figura 8: Tensores para Banda Tipos De Tensores. Se clasifican: Por su forma constructiva: • • De lazo sencillo De lazo múltiple Por la forma de aplicar la fuerza tensora: • • 23 Automática Fija www.directindustry.es 16 23 Por el equipo mecánico que aplica la fuerza: • • • • • Gravedad Husillo Rodillo giratorio manual fijo Rodillo giratorio eléctrico fijo Rodillo giratorio eléctrico automático Por la situación del equipo de tensado: • • En cabeza En cola No todas las posibilidades de combinación entre los aspectos o formas anteriores (figura 8), se presentan en la práctica; los más utilizados son el tensor Automático y Fijo24. 2.1.3 Capacidad de Transporte de Bandas en General. La capacidad de transporte depende básicamente del ancho y la velocidad de la banda. Otros factores que intervienen son: el ángulo de artesa, el ángulo de talud natural del material, su densidad y la inclinación del transporte, con la corrección que se estime por las posibles irregularidades en la carga del material. La base del cálculo está en la superficie ocupada por el material sobre la banda que, en función de la velocidad, da el volumen transportado. Se parte de la capacidad teórica Qm (tabla 6), que corresponde a un transporte horizontal en condiciones de alimentación y distribución de los materiales totalmente regulares. Como se refiere a m3/h y a una velocidad de 1 m/seg, habrá que multiplicar este valor por la velocidad v y por el peso específico aparente del material, d. Figura 9. 24 http://www.monografias.com - Criterios para el diseño de una cinta transportadora - Juan Carlos Santillán Mestanza. 17 Figura 9: Angulo β formado por el Talud25 Este valor se corrige en función de la inclinación del transporte según el coeficiente K tabla 7, y el ángulo de talud natural del material tabla 8. Por último, se reduce el resultado en el porcentaje que se estime por irregularidad de la carga (oscila normalmente entre el 0% y el 50%). QM Para V = 1m/seg. En m3/h 3 26 Tabla 6: CAPACIDAD DE TRANSPORTE QM PARA V = 1M/SEG. EN M /H Montaje Montaje en Artesa (para valores de indicados) Ancho en mm 400 Plano 20º 25º 30º 35º 40º 45º 23 42 47 51 54 56 58 450 30 55 61 67 70 73 76 500 38 70 77 84 89 93 96 550 48 87 96 105 111 115 119 600 58 106 116 127 134 139 145 650 69 126 139 151 160 166 173 700 81 148 163 178 188 195 203 750 94 172 189 206 218 227 235 800 108 198 217 237 251 261 271 850 123 225 247 270 286 297 308 900 139 254 280 305 323 335 348 950 156 285 314 342 362 376 391 1.000 173 318 350 381 404 420 436 25 26 Ibíd. Ibíd. 18 Tabla 7: VALORES DE "K"27 Inclinación K 0 1 2 1 4 0,99 6 0,98 8 0,97 10 0,95 12 0,93 14 0,91 16 0,89 18 0,85 20 0,81 21 0,78 22 0,76 23 0,73 24 0,71 25 0,68 26 0,66 27 0,64 28 0,61 29 0,59 30 0,56 28 Ángulo Talud 10 20 30 TABLA 8: COEFICIENTES DE CORRECCIÓN SEGÚN TALUD Montaje Montaje en Artesa (para valores de indicados) Plano 20º 25º 30º 35º 40º 45º 0,50 0,77 0,79 0,82 0,84 0,86 0,87 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,50 1,24 1,21 1,19 1,17 1,16 1,14 2.1.4 Potencia de Accionamiento. La potencia de accionamiento se calcula desglosándola en cuatro componentes: 27 28 Ibíd. Ibíd. 19 N1.- Potencia necesaria para mover la banda descargada. Depende del peso de las partes móviles, el coeficiente de fricción en los rodillos de apoyo, la longitud, la inclinación y la velocidad de la banda. Su valor en CV, viene dado por: N2.- Potencia necesaria para vencer las resistencias de rozamiento al movimiento de la carga. Depende de los mismos factores del apartado anterior, con la diferencia de que sólo se considerará el peso de la carga a transportar. Su valor en CV, viene dado por: N3.- Potencia necesaria para elevar la carga. Dependerá de la cantidad de material a transportar, la velocidad y la (±) altura. La propia banda no se considera, ya que compensa la parte ascendente con la descendente. Su valor en CV, viene dado por: Nt.- Potencia necesaria para accionar descargas intermedias ("tripper") La altura de elevación del "tripper" ha de sumarse a la del transporte en los cálculos anteriores. Además, se añadirán las potencias indicadas en la tabla 9. 20 Tabla 9: Potencia Absorbida por el "TRIPPER" Nt, en CV29 Ancho de la Banda "Tripper" Fijo "Tripper" Móvil hasta 650 1,00 1,70 de 650 a 800 1,70 2,70 de 1.000 a 1.200 2,90 4,30 de 1.200 a 1.600 4,70 6,80 Potencia Total Necesaria = N1 + N2 + N3 + Nt En estas fórmulas aparece un coeficiente C que tiene por objeto compensar algunos efectos tales como el aumento de las resistencias por suciedad en cojinetes y rodamientos, resistencias imprevistas, etc. Sus valores se resumen en la tabla 10 y 11. Los valores son empíricos. Tabla 10: Valores del Coeficiente “C” ( L, longitud de transporte, en metros)30 L 3 4 5 6 8 10 12,5 16 20 25 32 40 C 9 7,6 6,6 5,9 5,1 4,5 4 L 50 63 80 100 125 160 200 C 2,2 2 1,85 1,7 1,6 1,5 1,4 3,6 3,2 2,9 2,6 2,4 250 320 400 500 1000 1,3 1,2 1,1 1,05 1,05 Tabla 11: Coeficientes de Fricción en los Rodillos (f)31 Tipo de Cojinete Estado Valor de f Rodamiento Favorable Normal Desfavorable Fricción 0,018 0,020 0,023 – 0,030 0,050 Siendo, en las fórmulas anteriores: N1: Potencia necesaria para mover la banda descargada (CV). N2: Potencia necesaria para vencer las resistencias al movimiento de la carga (CV). N3: Potencia necesaria para elevar la carga (CV). 29 Ibíd. Ibíd. 31 Ibíd. 30 21 Nt: Potencia necesaria para accionar descargas intermedias (“tripper”) (CV). C: Coeficiente según la longitud de transporte tabla 10. f: Coeficiente de rozamiento en rodillos tabla 11. L: Longitud del transporte en metros. v: velocidad de la banda (m/seg.). Gm: Peso de las partes móviles (= 2 Gg cos + Gs) en Kg/m. Gg: Peso por metro lineal de banda en Kg/m. : Ángulo de inclinación del transporte, en grados. Gs: Peso de las partes giratorias de los rodillos soporte en el ramal superior, en Kg/m. Gi: Peso de las partes giratorias de los rodillos soporte en el ramal inferior, en Kg/m. Qt: Capacidad real de transporte (Tm/h). H: Altura vertical de transporte, en metros. 2.1.5 Correa de transmisión: Como bases para el cálculo de una correa de transmisión, podemos dar las siguientes: • Las velocidades de trabajo aconsejables, están entre 4 y 25 m/seg. • La potencia de accionamiento necesaria, será la suma de las potencias individuales a transmitir, teniendo en cuenta un exceso según la suciedad del ambiente de trabajo, que puede suponer hasta un 40% en más, para aquellos casos de servicio continuo en condiciones duras. • La tensión máxima de trabajo, vendrá dada por la siguiente fórmula: 22 Siendo: T.- tensión máxima de la banda, en kilos. Na.- potencia de accionamiento, en CV v.- velocidad del transportador, en m/seg. K.- coeficiente, según ángulo de abrazamiento en la polea menor tabla 12. Tabla 12: Ángulo de Abrazado y valor K Ángulo Abrazado en la Polea Menor (Grados) 90 110 120 130 140 150 160 180 210 240 32 Valor de “K” 3,3 2,9 2,7 2,5 2,4 2,2 2,1 2,0 1,8 1,7 Para seleccionar el tipo de correa de transmisión más adecuado, habrá que calcular la carga que va a soportar en kilos por centímetro de ancho y ver el número de lonas que en cada caso son necesarias, contando con un coeficiente de seguridad del orden de 12 para la resistencia de cada lona. Es decir: 32 Ibíd. 23 Siendo: T.- tensión máxima de la banda, en kilos. Tu.- tensión por centímetro de ancho de la banda A.- ancho de la banda en cm. n.- número de lonas necesario Tl .- tensión admisible en cada lona, en Kg/cm. tabla 13. 33 Tabla 13: Valores de Tensión admisible Valores de Tensión Admisible en cada Lona (Tl), en Kg/cm. Tipo de Lona Tl Algodón “L” (28 oz) 5,0 Algodón “M” (32 oz) 5,8 Poliéster-Nylon 8,3 2.1.6 Microcontrolador: Un microcontrolador es un circuito integrado o chip que incluye en su interior las tres unidades funcionales de una computadora: un Procesador CPU (Unidad Central de Proceso), Memoria RAM para Contener los datos. Memoria para el programa tipo ROM/PROM/EPROM y Líneas de E/S para comunicarse con el exterior, Diversos módulos para el control de periféricos (temporizadores, Puertas Serie y Paralelo, CAD: Conversores Analógico/Digital, CDA: Conversores Digital/Analógico, etc.). Es decir, se trata de un computador completo en un solo circuito integrado. Puede verse su esquema en la figura 10. 33 Ibíd. 24 Figura 10: Esquema de un microcontrolador34 Las extensas áreas de aplicación de los microcontroladores, que se pueden considerar ilimitadas, como pueden ser juguetes, horno microondas, frigoríficos, televisores, computadoras, impresoras, módems, el sistema de arranque de nuestro coche, etc. Por eso el tamaño de la CPU, la cantidad de memoria y los periféricos incluidos dependerán de la aplicación. El control de un electrodoméstico sencillo como una batidora, utilizará un procesador muy pequeño (4 u 8 bit) por que sustituirá a un autómata finito. En cambio un reproductor de música y/o vídeo digital (mp3 o mp4) requerirá de un procesador de 32 bit o de 64 bit y de uno o más Códec de señal digital (audio y/o vídeo). El control de un sistema de frenos ABS (Antilock Brake System) se basa normalmente en un microcontrolador de 16 bits, al igual que el sistema de control electrónico del motor en un automóvil. Cabe mencionar también que uno de los sectores que más emplea el uso del microcontrolador es el mercado automovilístico. De hecho, algunas de las familias de microcontroladores actuales se desarrollaron pensando en este sector, siendo modificadas posteriormente para adaptarse a sistemas más genéricos. El mercado del automóvil es además uno de los más exigentes, 34 Imagen: Microcontrolador. jpg - http://es.wikipedia.org/wiki/ 25 los componentes electrónicos deben operar bajo condiciones extremas de vibraciones, choques, ruido, etc. Y deben seguir siendo fiables. En cuanto a las técnicas de fabricación, cabe decir que prácticamente la totalidad de los microcontroladores actuales se fabrican con tecnología CMOS 4 (Complemento de metal Oxido Semiconductor). Esta tecnología supera a las técnicas anteriores por su bajo consumo y alta inmunidad al ruido. La distribución de las ventas según su aplicación es la siguiente: • Un 30% se absorbe en las aplicaciones relacionadas con los ordenadores y sus periféricos. • Otro 25% se utiliza en las aplicaciones de consumo (electrodomésticos, juegos, TV, vídeo, etc.) • El 20% de las ventas mundiales se destina al área de las comunicaciones. • Un 15% es empleado en aplicaciones industriales. • El resto de los microcontroladores vendidos en el mundo, aproximadamente un 10% fueron adquiridos por las industrias de automoción. También los modernos microcontroladores de 32 bits van afianzando sus posiciones en el mercado, siendo las áreas de más interés el procesamiento de imágenes, las comunicaciones, las aplicaciones militares, los procesos industriales y el control de los dispositivos de almacenamiento masivo de datos. Un microcontrolador difiere de una CPU normal, en que es más fácil convertirlo en una computadora en funcionamiento, con un mínimo de chips externos de apoyo. 26 Un microprocesador tradicional no le permitirá hacer esto, ya que espera que todas estas tareas sean manejadas por otros chips. Hay que agregarle los módulos de entrada/salida (puertos) y la memoria para almacenamiento de información35. 2.1.7 Resistencias: Se denomina resistencia o resistor (en lenguaje técnico) al componente electrónico diseñado para introducir una resistencia eléctrica determinada entre dos puntos de un circuito. En otros casos, como en las planchas, calentadores, etc., las resistencias se emplean para producir calor aprovechando el Efecto Joule. Es frecuente utilizar la palabra resistor como sinónimo de resistencia. En la Figura 11 puede verse algunos tipos de resistencias. Figura 11. Esquema físico de resistencias 36 La corriente máxima de una resistencia viene condicionada por la máxima potencia que puede disipar su cuerpo. Tolerancia: En las resistencias, se refiere al error máximo que puede existir entre la capacitancia real del resistor y la capacidad indicada sobre su cuerpo. Código de colores: Para caracterizar una resistencia hacen falta tres valores: resistencia eléctrica, disipación máxima y precisión o tolerancia. Estos valores se indican normalmente en el encapsulado dependiendo del 35 http://www.monografias.com/trabajos18/descripcion-pic/descripcion-pic.shtml g/wiki/Imagen:6_different_resistors.jpg- http://es.wikipedia.or 36 27 tipo de éste; para el tipo de encapsulado axial, el que se observa en las fotografías, dichos valores van rotulados con un código de franjas de colores, el valor de la resistencia eléctrica se obtiene leyendo las cifras como un número de una, dos o tres cifras; se multiplica por el multiplicador y se obtiene el resultado en Ohmios. El coeficiente de temperatura únicamente se aplica en resistencias de alta precisión (tolerancia menor del 1%). tabla 14. Tabla 14. Código de colores 37 2.1.8 Condensador: Básicamente un condensador es un dispositivo capaz de almacenar energía en forma de campo eléctrico. Está formado por armaduras metálicas paralelas (generalmente de aluminio) separadas por un material dieléctrico colocado entre estas. Un condensador tiene una serie de características como la capacitancia, la tensión de trabajo, la tolerancia y la polaridad. En la figura 11 se observa esquematizado un condensador, con las dos láminas, placas o armaduras, y el dieléctrico entre ellas. 37 wiki/Codigo_de_colores/ http://es.wikipedia.org 28 En la versión más sencilla del condensador, no se pone nada entre las armaduras y se les deja con una cierta separación, en cuyo caso se dice que el dieléctrico es el aire. Figura 12: Esquema del condensador 38 Características de un condensador. Capacitancia: Se mide en Faradios (F), aunque esta unidad resulta tan grande que se suelen utilizar varios de los submúltiplos, tales como (µF = 10 )F , picofaradios ( pF = 10 )F . −6 microfaradios nanofaradios (nF = 10 )F −9 y −12 Tensión de trabajo: Es la máxima tensión que puede soportar un condensador. Depende del tipo y grosor del dieléctrico con que esté fabricado. Si se supera dicha tensión, el condensador puede perforarse (quedar cortocircuitado) y/o explotar. En este sentido hay que tener cuidado al elegir un condensador, de forma que nunca trabaje a una tensión superior a la máxima. 38 cursillo/tema2/tema2.3.jpg/ http://www.planetaelectronico.com 29 Polaridad: Los condensadores electrolíticos y en general los de capacidad superior a 1 µF tienen polaridad, eso es, que se les debe aplicar la tensión prestando atención a sus terminales positivo y negativo. Al contrario que los inferiores a 1µF, a los que se puede aplicar tensión en cualquier sentido, los que tienen polaridad pueden explotar en caso de ser ésta la incorrecta. 2.1.9 Motores DC: El motor de corriente continua es una máquina que convierte la energía eléctrica en mecánica, principalmente mediante el movimiento rotatorio, la figura 13, muestra algunos motores de corriente continua. En la actualidad existen nuevas aplicaciones con motores eléctricos que no producen movimiento rotatorio, sino que con algunas modificaciones, ejercen tracción sobre un riel. Estos motores se conocen como motores lineales. Esta máquina de corriente continua es una de las más versátiles en la industria39. Su fácil control de posición, par y velocidad la han convertido en una de las mejores opciones en aplicaciones de control y automatización de procesos. Pero con la llegada de la electrónica han caído en desuso pues los motores de corriente alterna del tipo asíncrono, pueden ser controlados de igual forma a precios más accesibles para el consumidor medio de la industria. A pesar de esto el uso de motores de corriente continua continúa y se usan en muchas aplicaciones de potencia (trenes y tranvías) o de precisión (máquinas, micromotores, etc.) A diferencia del motor paso a paso y los servomecanismos, los motores DC no pueden ser posicionados y/o enclavados en una posición específica. Estos simplemente giran a la máxima velocidad y en el sentido que la alimentación aplicada les permite40. 39 40 aegi.euitig.uniovi.es/ficheros/21_m/teo/Engranajes_3.pdf www.todorobot.com.ar/documentos/dc-motor.pdf 30 Figura 13: Motores DC41 El motor de corriente continua está compuesto de 2 piezas fundamentales figura 14. Rotor y Estator: 42 Figura 14: Partes del motor DC a). Rotor b). Estator Dentro de éstas se ubican los demás componentes como: • Escobillas y porta escobillas • Colector • Eje • Núcleo y devanado del rotor • Imán Permanente • Armazón • Tapas o campanas 41 42 /documentos/dc-motor.pdf/ www.todorobot.com.ar Ibíd. 31 Puerto paralelo: El puerto paralelo se utiliza generalmente para manejar impresoras. Sin embargo, dado que este puerto tiene un conjunto de entradas y salidas digitales, se puede emplear para hacer prácticas experimentales de lectura de datos y control de dispositivos. Es ideal para ser usado como herramienta de control de motores, relés, LED's, etc. El mismo posee un bus de datos de 8 bits (Pin 2 a 9) y muchas señales de control, algunas de salida y otras de entrada que también pueden ser usadas fácilmente. Las PC's generalmente poseen solo uno de estos puertos (LPT1) pero con muy poco dinero se le puede adicionar una tarjeta con un segundo puerto paralelo (LPT2). Como regla general la dirección hexadecimal del puerto LPT1 es igual a 0x378 (888 en decimal) y 0x278 (632 en decimal) para el LPT2. Esto se puede verificar fácilmente en el setup de la PC o bien en el cartel que generalmente la PC muestra en el momento del arranque. Puede darse el caso que el LPT1 asuma la dirección 0x3BC (956 en decimal) y el LPT2 0x378, en cuyo caso habrá que corregir el setup y/o los jumper de las tarjetas en caso que sea posible. El puerto paralelo usa un conector tipo D-25. Este puerto de E/S envía datos en formato paralelo (donde ocho bits de datos, formando un byte, se envían simultáneamente sobre ocho líneas individuales en un solo cable)43, figura 15. 43 http:// www.Monografias.com.-Conectores.htm 32 Figura 15: Diagrama puerto paralelo44 Cadenas De Transmisión De Potencia: En la figura 16, se muestra una cadena de transmisión de potencia, compuesta por placas interiores y exteriores que se alternan sucesivamente y unidas entre sí, de una forma articulada. Articulación: Pasador en unión con la placa exterior, Casquillo unido a los agujeros de las placas interiores y rodillo, montado con holgura en el casquillo. Rodillo: Disminuye el desgaste de los dientes de las ruedas. Figura 16: Cadena de Transmisión de Potencia 44 45 http:// www.Monografias.com.-Conectores.htm http://www.rema.com.co/Productos/Transmision.html. 33 45 2.2 MARCO LEGAL O NORMATIVO El siguiente es un aparte de la resolución 627 emitida por el ministerio del medio ambiente y que establece la norma nacional de ruido y ruido ambiental. MINISTERIO DE AMBIENTE, VIVIENDA Y DESARROLLO TERRITORIAL RESOLUCIÓN NÚMERO (627) 07 de abril de 2006. Por la cual se establece la norma nacional de emisión de ruido y ruido ambiental. LA MINISTRA DE AMBIENTE, VIVIENDA Y DESARROLLO TERRITORIAL. En ejercicio de sus facultades legales, en especial de las contenidas en el Artículo 33 del Decreto Ley 2811 de 1974, el Artículo 5 de la Ley 99 de 1993, y el Artículo 14 del Decreto 948 de 1995, y CONSIDERANDO que corresponde al Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, de acuerdo con los numerales 10, 11 y 14 del Artículo 5 de la Ley 99 de 1993, determinar las normas ambientales mínimas y las regulaciones de carácter general aplicables a todas las actividades que puedan producir de manera directa o indirecta daños ambientales y dictar regulaciones de carácter general para controlar y reducir la contaminación atmosférica en el territorio nacional. Que de conformidad con el Artículo 14 del Decreto 948 de 1995, el Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, fijará mediante resolución la norma nacional de emisión de ruido y norma de ruido ambiental para todo el territorio nacional. 34 RESUELVE CAPITULO I DE LAS DISPOSICIONES GENERALES Artículo 1. Definiciones: Para efectos de la correcta aplicación del presente acto administrativo, se adoptan las definiciones contenidas en el Anexo 1, el cual hace parte integral de esta resolución. Los términos técnicos no definidos expresamente, deberán asumirse de acuerdo con el glosario publicado por la International Standard Organization (ISO), en especial las definiciones contempladas en la ISO 1996. Artículo 2. Horarios: Para efectos de aplicación de esta resolución, para todo el territorio nacional, se establecen los siguientes horarios. DIURNO NOCTURNO De las 7:01 a las 21:00 horas De las 21:01 a las 7:00 horas. Artículo 3. Unidades de Medida: La presión sonora se expresa en Pascales, los niveles de presión sonora se expresan en decibeles (dB). Las medidas deben indicar el filtro de ponderación frecuencial utilizando (A, C, D u otro) y el filtro de ponderación temporal F, S o I según sea rápida, lenta o de impulso (Fast, Slow o Impulse, en inglés). Para todas las mediciones y cálculos, la presión sonora de referencia es 20µPa. CAPÍTULO II DE LA EMISION DE RUIDO Artículo 8. Cálculo de la Emisión o Aporte de Ruido: La emisión o aporte de ruido de cualquier fuente se obtiene al restar logarítmicamente, el ruido residual corregido, del valor del nivel de presión sonora corregido continuo equivalente ponderado A, LRAeq,T -, como se expresa a continuación: 35 Leqemisión = 10 log (10 (LRAeq,1h)/10 - 10 (LRAeq, 1h, Residual) /10) Donde: Leqemisión: Nivel de emisión de presión sonora, o aporte de la(s) fuente(s) sonora(s), ponderado A. LRAeq,1 h: Nivel corregido de presión sonora continúo equivalente ponderado A, medido en una hora. LRAeq,1 h, Residual: Nivel corregido de presión sonora continuo equivalente ponderado A, Residual, medido en una hora. Parágrafo: En caso de no poderse evaluar el ruido residual, se toma el nivel percentil L90 corregido y se utiliza a cambio del valor del ruido residual corregido. Artículo 9. Estándares Máximos Permisibles de Emisión de Ruido: En la Tabla de la presente resolución se establecen los estándares máximos permisibles de niveles de emisión de ruido expresados en decibeles ponderados A (dB(A)): 36 Estándares máximos permisibles de niveles de emisión de ruido expresados en decibeles DB(A) Estándares máximos permisibles de niveles de emisión de ruido en Sector Subsector dB(A) Sector Tranquilidad Silencio Día Noche 55 50 65 55 Zonas con usos permitidos industriales, como industrias en general, zonas portuarias, parques industriales, zonas francas. 75 75 Zonas con usos permitidos comerciales, como centros comerciales, almacenes, locales o instalaciones de tipo comercial, talleres de mecánica automotriz e Ruido industrial, centros deportivos y recreativos, gimnasios, restaurantes, bares, tabernas, discotecas, bingos, casinos. 70 60 65 55 80 75 55 50 A. Hospitales, bibliotecas, guardería y s, sanatorios, hogares geriátricos. Zonas residenciales o exclusivamente destinadas para desarrollo habitacional, hotelería y Sector B. hospedajes. Tranquilidad y Universidades, colegios, escuelas, Ruido Moderado centros de estudio e investigación. Parques en zonas diferentes a los mecánicos al aire libre. Sector C. Intermedio Restringido urbanas parques Zonas con usos permitidos de oficinas. Zonas con usos institucionales. Zonas con otros usos relacionados, como parques mecánicos al aire libre, áreas destinadas a espectáculos públicos al aire libre. Residencial suburbana. Sector D. Zona Rural habitada destinada a Suburbana o Rural explotación agropecuaria. de Tranquilidad y Zonas de Recreación y descanso, Ruido Moderado como parques naturales y reservas naturales. 37 SISTEMAS DE GESTION AMBIENTAL BAJO LA NORMA ISO NTC ISO 14000 CONCEPTOS BÁSICOS DE LA NORMA ISO 14000 Así como la certificación ISO 9000 se está imponiendo en mercados nacionales e internacionales, según los entendidos, la certificación ISO 14000, tendrá también un peso importante para el establecimiento de relaciones comerciales. A través de las normas ISO 14000, se mejora el cumplimiento de los requerimientos ambientales y/o de otros compromisos asumidos por la organización, de tal forma que, es posible demostrar en cualquier momento, conformidad legal ante la autoridad ambiental, evitándose así sanciones que además de deteriorar la imagen pública deja pérdidas en la organización. Desde este punto de vista, los recursos económicos requeridos para el sistema de administración ambiental no son gastos sino inversiones. BENEFICIOS DE IMPLEMENTAR ISO 14000 • Una certificación con ISO 14000 da credibilidad ante las partes interesadas. • Reduce los riesgos ambientales, un sistema de administración ambiental permite detectar los riesgos ambientales y prepararse adecuadamente para evitarlos, por lo tanto es conveniente analizar que es más costoso el accidente que su prevención. • Acceso a incentivos económicos. Varios países poseen este tipo de estímulos y en la actualidad, se estudia su aplicación en Colombia. • El sistema de administración ambiental es una herramienta para prevenir la contaminación y reducir los desechos en forma rentable. 38 • Permite tener buen nombre ante la comunidad y enfrentar las presiones de grupos ambientalistas y organizaciones no gubernamentales. • Permite mejorar condiciones relacionadas con la seguridad industrial y salud ocupacional. • Desde el punto de vista económico, un sistema de administración ambiental permitirá hacer ahorros dentro de la organización, por ejemplo, es más económico prevenir un derrame que recogerlo y mitigar los impactos ambientales causados; es más económico prevenir la contaminación, que manejarla después de haber sido generada.46 3 METODOLOGÍA 3.1 ENFOQUE DE LA INVESTIGACIÓN La investigación y desarrollo del proyecto se fundamentaron en un enfoque Empírico-Analítico, ya que la teoría fue la base del proyecto, que luego fue evaluada con métodos de diseño y optimización creciente, partiendo desde un inicio claro, fundamentado por la teoría hasta la terminación del trabajo justificado por la relación Teoría-Analítica, que se desarrollo durante las diferentes etapas del proyecto. 3.2 LÍNEA DE INVESTIGACIÓN DE USB / SUB-LÍNEA DE FACULTAD / CAMPO TEMÁTICO DEL PROGRAMA Las LÍNEAS INSTITUCIONALES son: Las tecnologías actuales y sociedad, por que relacionan muchos avances tecnológicos en relación al beneficio que puede aportarle a la humanidad. Las SUB-LÍNEAS de la facultad que se va a emplear en este proyecto Son: 46 http://www.monografias.com/trabajos4/iso14000/iso14000.shtml 39 Instrumentación y control de procesos, interpreta de modo esquemático que control se debe implementar, que variables se van a comparar, y además como se identifica cada elemento de instrumentación en el sistema. Los CAMPOS DE INVESTIGACIÓN se desarrollaran en: Diseño y control, porque se evidencian los tipos de manejo que se pueden dar en cualquier proceso, utilizando la lógica, como uno de los parámetros importantes en la solución de problemas, y el diseño de tipo ingenieril que además genera varias alternativas de utilización de un control en un proceso industrial. 3.3 HIPÓTESIS Una banda transportadora en la cual la pieza de transporte no toque la pista mejora la eficiencia del sistema en cuanto a consumo de energía y a capacidad de transporte de carga. 3.4 VARIABLES Las Variables que se van a controlar en el presente diseño son las siguientes: Eficiencia en el consumo de energía: es la relación entre la cantidad de energía entregada al sistema (banda) y la cantidad de energía aprovechable para realizar trabajo. Se tendrá en cuenta la energía eléctrica consumida en bandas convencionales comparadas con la banda transportadora para trayectorias y pesos a transportar de iguales características. Control de velocidad y aceleración: es hacer que la velocidad y aceleración con que se desplaza el carro de transporte se mantenga dentro de un rango deseado. 40 Manipulación de corrientes y tiempos: se refiere a mantener la magnitud de la corriente y los tiempos de activación y desactivación del motor dentro de un rango establecido. 3.4.1 Variables Independientes • Control de la banda. • Precisión en el peso a transportar. • Tiempo que tarda la banda en dar una vuelta. • Control de velocidad y aceleración. 3.4.2 Variables Dependientes • Torque del motor banda y piñón de accionamiento. • Voltaje. • Velocidad del motor. • Velocidad de transporte de material. 41 4. DESARROLLO INGENIERIL Para realizar el diseño de la banda transportadora y del control de velocidad del motor, se dividió en etapas el siguiente diagrama de bloques Figura 17. • Etapa 1: Mecánica: Motor y Banda transportadora. • Etapa 2: Electrónica: Circuito de Control. • Etapa 3: Sensor: LED Infrarrojo. Figura 17: Diagrama de bloques del sistema Etapa 1: Mecánica: Diseño de Banda Transportadora y Motor: La fase mecánica se orientó básicamente al diseño de cada uno de los elementos más importantes que tiene la banda. Se obtuvo información detallada y se realizo un estudio minucioso de los diferentes componentes que constituyen una banda transportadora, como son: el eje transversal, los rodillos, el Motoreductor, los piñones, las cadenas de transmisión de potencia y el soporte de la banda transportadora, necesarios para el diseño y óptimo funcionamiento del sistema, teniendo en cuenta que esta será empleada para el transporte de ladrillo. 42 4.1 DISEÑO DE LOS PRINCIPALES COMPONENTES MECANICOS DE LA BANDA TRANSPORTADORA. En el proceso de diseño de la banda transportadora realizado en este proyecto se tomo en cuenta: a) Estructura soportante: La estructura soportante de una cinta transportadora está compuesta por perfiles tubulares o angulares, formando en algunos casos verdaderos puentes que se fijan a su vez, en soportes o torres estructurales apernadas o soldadas en una base solida. b) Elementos deslizantes: Son los elementos sobre los cuales se apoya la carga, ya sea en forma directa o indirecta, perteneciendo a estos los siguientes: • Correa o banda: La correa o banda, que le da el nombre a estos equipos, tendrá una gran variedad de características, y su elección depende en gran parte del material a transportar, velocidad, esfuerzo o tensión a la que sea sometida, capacidad de carga a transportar, etc. • Polines: Generalmente las bandas transportadoras que poseen estos elementos incorporados a su estructura básica de funcionamiento, son del tipo inerte, la carga se desliza sobre ellos mediante un impulso ajeno a los polines y a ella misma. c) Elementos motrices: El elemento motriz de mayor uso en las bandas transportadoras es el del tipo eléctrico, variando sus características según la exigencia a la cual sea sometido. Además el Motorreductor, las poleas, los engranajes, son otros de los elementos que componen el sistema motriz. 43 d) Elementos tensores: Son los elementos que permiten mantener la tensión en la correa o banda, asegurando el buen funcionamiento del sistema. e) Tambor motriz y de retorno: La función de los tambores es actuar como poleas, las que se ubicaran en el comienzo, centro y fin de la banda transportadora. Para su selección se tuvieron en cuenta factores como: potencia, velocidad, ancho de banda, entre otros. 4.1.1 CALCULO GENERAL PARA EL DISEÑO MECANICO Ubicación del material 47 Figura 18: Holgura de la banda Calculo de la holgura de la banda. Se denomina holgura a la diferencia que existe entre las dimensiones de dos piezas en el lugar donde se acoplan. La holgura de la banda se ubica en los costados de la banda; en la Figura 18 aparece como D. Esta permite tener un margen de espacio utilizado para impedir que el material a transportar salga de la banda. Evitando así desperdicio de material. D = 0,055xB + 0,9pulg.48 Siendo: D= holgura de la banda (plg.) = ancho de la banda (plg.) 47 48 http://descom.jmc.utfsm.cl/sgeywitz/procesos/CINTAS.htm Ibíd. 44 Las unidades que se presentan están expresadas en milímetros, para la holgura de esta banda las unidades deben estar expresadas en pulgadas, así: 1 Plg. → 25.4 mm X ← 150mm → distancia total del recorrido en la banda x = 150mm x 1 Plg / 25,4mm x = 5,905 Plg Ancho de la banda en pulgadas Entonces: D = 0,055x 5,905Plg + 0,9Plg D = 1,224 Plg Calculo del ancho plano de la banda (material) El ancho plano de la banda es donde se ubica el material al ser transportado. 0.371*B49 Entonces el ancho plano de la banda para el material es: 0.371x 5,905 Plg = 2,190 Plg Siendo: = ancho de la banda (plg.) Calculo del área del material a transportar (Ladrillos). Esto se hace para saber el área específica que ocupa cada ladrillo en la banda, obteniendo así cuantos ladrillos pueden ser transportados por vuelta. A = h*b A = 5cm * 8cm A = 40 cm2 Siendo: 49 = área del material (cm2) Ibíd. 45 = altura del material (cm) = base del material (cm) Calculo de la cinta completamente cargada. Evidencia el peso de la cantidad de material que se puede transportar por cada vuelta que dé la banda, además se puede saber cuánto peso maneja el sistema durante el periodo de utilización. Vc = L*A Vc = 54 cm * 40 cm2 Vc = 2160 cm3 Siendo: = cinta completamente cargada (cm3) = largo de la cinta (cm) = área del material (cm2) Calculo de la distancia entre polines. Para la determinación de la distancia entre polines, se utiliza los datos contenidos en la tabla 15, la cual nos entrega el espacio recomendado entre polines: 50 Tabla 15: Espacio sugerido entre rodillos ANCHO DE BANDA PLG. 14 18 24 30 36 42 48 54 60 72 50 ESPACIO SUGERIDO DE RODILLOS DE CARGA Y DE RETORNO PESO DEL MATERIAL EN LB/PIE3 RODILLOS DE RETORNO 35 50 75 100 125 150 51/2 51/2 5 5 5 41/2 41/2 41/2 4 4 5 5 41/2 41/2 41/2 41/2 4 4 4 31/2 5 5 41/2 41/2 4 4 4 31/2 31/2 31/2 5 5 4 4 4 31/2 31/2 31/2 3 3 Ibíd. 46 41/2 41/2 4 4 31/2 31/2 31/2 3 3 3 41/2 41/2 4 4 31/2 3 3 3 3 21/2 10 10 10 10 10 10 9 a 10 9 a 10 9 a 10 9 a 10 Cabe destacar que la distancia sugerida entre rodillos puede variar dependiendo del criterio del diseñador. 4.1.1.1 Eje Transversal: El eje transversal es el elemento que atraviesa cada uno de los cuatro rodillos que posee este diseño de banda transportadora, originando así el soporte de los rodillos. Calculo del torque en el eje del tambor motriz T = 4500*P 51 2*n T = 4500*17,20HP 2 * 13,8rpm T = 2,804kp*m Siendo: = torque en el eje del tambor motriz. (Kp*m) = potencia. (HP) = revoluciones por minuto de salida. (rpm) Calculo del diámetro del eje del tambor motriz, también empleado para los ejes de transporte. Para obtener el diámetro del eje debemos recordar que para el cálculo del momento de inercia podemos utilizar diferentes formulas, es así como el diámetro estará dado por la siguiente ecuación52: Ip = π * d4 32 Por despeje tenemos que el diámetro será igual a: 51 52 Ibíd. Ibíd. 47 D = √ 32*Ip π D = √32*3,79cm4 3,141516 D= 3,5cm Siendo: D = diámetro del eje. (cm) Ip = momento de inercia (3.79 cm4). Para acople plano. El tamaño de este eje se obtiene por recomendaciones de constructores de bandas transportadores a gran escala y este es un diseño empíricamente funcional. Además los ejes están hechos de hierro cromado un material resistente, el cual permite manejar gran peso de carga de material. 4.1.1.2 Rodillos: Los rodillos son parte esencial en una banda transportadora. Este diseño con banda transportadora consta de 1 rodillo de accionamiento, 2 de soporte de material y 1 de retorno, que conforman un grupo de cuatro rodillos en total, los cuales son 3 de impacto y 1 de retorno. Esto con el fin de que haya un buen soporte en la caída de material, y que haya un buen retorno al momento de dar una vuelta la banda transportadora. Calculo de la fuerza Auxiliar en el tambor Fpt = P efectiva*1000 V Fpt = 23,9944w * 1000 0,5m/s Fpt = 479988,8 N 48 Siendo: = fuerza periférica en el tambor. (N) = potencia efectiva. (w) = velocidad. (m/s) Calculo del diámetro mínimo del tambor de accionamiento, aplicado también a los tambores de transporte53. Dt = 5,84*Pot.Efectiva*106 V*β*A Dt = 5,84*23,9944w*106 0,5m/s*180º*150mm Dt = 10,37mm Siendo: = diámetro mínimo del tambor. (mm) Pot.efectiva = potencia efectiva. (w) = velocidad. (m/s) = Angulo de abrazamiento. (º) = ancho de la banda. (mm) Calculo del número de revoluciones del tambor de accionamiento. Nt = V*19.10054 Dt Nt = 0,5 m/s * 19.100 10,37 mm Nt = 0,92 * 60 Nt = 55,2 Rpm 53 54 http://descom.jmc.utfsm.cl/sgeywitz/procesos/CINTAS.htm Ibíd. 49 Siendo: Nt= revoluciones del tambor de accionamiento. (1/min) = velocidad. (m/s) = diámetro tambor seleccionado. (mm) Calculo de la relación de reducción. Rpm (Salida) = Revoluciones del tambor de accionamiento, sobre el numero de rodillos de los transportadores. En este caso 4. Entonces: Rpm (Salida) = 55,2 rpm / 4 Rpm (Salida) = 13,8 Rpm I = rpm (entrada) rpm (Salida) I = 55,2 rpm entrada 13,8 rpm salida I=4 Siendo: I = relación de reducción. Rpm (entrada)= revoluciones por minuto de entrada. (1/min) Rpm (Salida) = revoluciones por minuto de salida. (1/min) Se sugiere que los rodillos se fabriquen en tubos galvanizados para evitar oxidación y permitir más estabilidad en el soporte. Descripción general El rodillo presenta una serie de diferencias con los rodillos que actualmente existen en el mercado que lo definen como un rodillo 'distinto' y con unas posibilidades de rendimiento muy superiores a los rodillos convencionales: 50 Figura 19. Rodillo de acople plano para una cinta transportadora55 Sistema de obturación. El sistema de obturación, clave en la vida del rodillo, es lo verdaderamente revolucionario del rodillo, dado que se ha conseguido superar la expresión de que a más cerrado este el sistema corresponderá a un mayor esfuerzo de arranque. Nuestro sistema tal como puede verse en la figura 19, garantiza totalmente la estanqueidad por medio de las tres piezas que lo componen: tapa, retén laberíntico y cierre laberíntico, ocupando menos espacio que los sistemas convencionales y con sólo el esfuerzo de arranque correspondiente al único labio del retén. La tapa, solidaria con el eje y abocada al cubo, presenta un primer obstáculo a la entrada de cualquier tipo de partícula sólida, permitiendo en cambio la entrada y salida de líquido. 55 Ibíd. 51 El retén laberíntico, ajustado por forma y diámetro en su exterior con el cubo, cierra totalmente el paso por esta zona a líquidos, sólidos o gases, y su labio, de inferior diámetro que el eje, queda combado sobre el mismo, presentando su arista como única zona de rozamiento. Una ventaja adicional del sistema estriba en el hecho, ya mencionado anteriormente, del poco espacio ocupado por todo el sistema de obturación, lo cual permite acercar el rodamiento al punto de apoyo del eje, hecho que mejora sustancialmente el rendimiento del mismo. Sujeción de rodamientos. Otra característica de los rodillos, estriba en que la sujeción de los rodamientos se efectúa por medio de sección circular. Este sistema permite garantizar que la holgura lateral de los rodillos se mantenga dentro de los límites establecidos, pues supera sin ninguna variación las pruebas de caída libre sobre el eje habitualmente utilizadas. Selección del diámetro exterior (Φ). En la tabla16, se define el exterior del rodillo en función del ancho de la banda y su velocidad en m/seg. (Dato directamente relacionado con las r. p. m. del rodillo). 56 57 ANCHO BANDA EN MILÍMETROS 400 500 650 800 1.000 1.200 1.400 Tabla 16: Diámetro exterior del rodillo RODILLO v ≤ 2 m/seg. 63,5 – 89 63,5 – 89 89 89 – 108 108 – 133 133 133 56 www.Kauman.com_modulo de bandas transportadoras. 57 Ibíd. 52 v> 2 m/seg. 89 108 – 133 133 133 – 159 159 Pruebas finales Por lo que respecta a las pruebas finales a que se someten los rodillos son fundamentales las de excentricidad, estanqueidad, esfuerzo de arranque y equilibrado. Excentricidad: no debe superar la tolerancia admitida en el tubo, y en consecuencia, debe encontrarse dentro del ±0,5% del diámetro exterior correspondiente. Estanqueidad: El rodillo, después de ser rodado un período mínimo de 5 minutos a velocidad equivalente a la de funcionamiento, se sumerge en agua hasta enrasar con la generatriz. El período de inmersión debe alcanzar un mínimo de 2 horas. Al final del mismo, el contenido de agua en la zona del rodamiento debe ser nulo, realizándose esta comprobación visualmente o por diferencia de pesos. Esfuerzo de arranque: Es esfuerzo que ejerce el rodillo al momento de comenzar a funcionar el sistema y la comprobación de este esfuerzo se realiza después de un rodaje de 15 minutos. Su valor no puede superar el 10% del correspondiente, según la figura 20, y su comprobación se realiza aplicando cargas tangenciales. Dadas las características del sistema de obturación, que ya hemos comentado, los valores prácticos de este esfuerzo son sensiblemente inferiores a los admitidos. Equilibrado: Esta condición, de verdadera importancia para la vida del rodillo, se comprueba al mismo tiempo que el esfuerzo de arranque. La semidiferencia de resultados entre el máximo y el mínimo de los esfuerzos de arranque, no debe superar los 20 gramos. 53 Figura 20: Longitud en diversos diámetros58 4.1.1.3 Motoreductor: Es importante hacer una buena selección de un motor, ya que de ello dependerá la oportunidad de obtener la mayor vida útil del equipo, y una máxima eficiencia, lo que retribuirá directamente a evitar posibles descomposturas o fallas. Fundamentos de selección de un motor eléctrico La selección de un motor depende primordialmente de tres aspectos: • La instalación. • La operación. • El mantenimiento. Los pasos a seguir para una adecuada selección de un motor eléctrico son: • La determinación de la fuente de alimentación. • La potencia nominal. • La velocidad de rotación. • El ciclo de trabajo (continuo o intermitente). 58 Ibíd. 54 • El tipo de motor. • El tipo de carcasa. Así mismo, debemos considerar las condiciones ambientales de instalación, y algunas características como el acoplamiento de la carga, los accesorios, y las modificaciones mecánicas necesarias. También es importante considerar en la selección de un motor, las condiciones de servicio, siendo las más importantes: • Exposición a una temperatura ambiente. • Instalación en partes o alojamientos completamente cerrados o abiertos, buscando una buena ventilación del motor. • Operación dentro de la tolerancia de +10% y -10% del voltaje nominal. • Una operación dentro del valor de frecuencia del +5% y -5%. • Operación dentro de una oscilación de voltaje del 1% o menos. Después de consultar diferentes catálogos sobre motores se llego a la selección del motorreductor marca Pittman figura 21 de 24 voltios, empleado para suministrar la fuerza de accionamiento al piñón principal, generando el movimiento de la banda transportadora, el cual posee unas características importantes en su funcionamiento que se muestran en la tabla 17, y muestra un consumo muy bajo de potencia, y que además proporciona una forma de instalación adecuada sin afectar el circuito de control. 55 Tabla 17. Características funcionales del motor59 60 Figura 21: Motoreductor de Accionamiento Pittman Calculo de la potencia motriz necesaria P inicial = V2/R P inicial = (24v)2/ 17Ω P inicial = 576v2/ 17Ω P inicial = 33,88w Pm = Pt ᶯ Pm = 33.88watt = 38 w 0.89 Siendo: = potencia motriz necesaria. (w) = potencia tambor motriz. (w) = rendimiento (89% = 0.89). 59 Effective February 1, 2002.Supersedes all previous Pittman Express Catalogs 60 Ibíd. 56 Con el cálculo de la potencia motriz necesaria podemos realizar la selección de nuestro motor mediante catalogo. Calculo de la potencia efectiva. El cálculo realizado anteriormente, (potencia motriz necesaria), nos permite realizar la selección del motor que vamos a utilizar, este motor nos entregara una potencia diferente a la obtenida por calculo (generalmente mayor), por esto se debemos calcular la potencia efectiva de este motor dada por la siguiente formula. P efectiva = Pm * ᶯ 61 P efectiva = 38,9 w * 0,89 P efectiva = 34,62 w Siendo: = potencia efectiva. (w) = potencia entregada por el motor. (w) = rendimiento (89% = 0.89). Este motorreductor se encarga de mover el piñón de accionamiento que mueve el rodillo principal, fue seleccionado porque se adapta tanto al prototipo como a la distancia y volumen que se va a manejar. 61 http://descom.jmc.utfsm.cl/sgeywitz/procesos/CINTAS.htm 57 Modelado del motor Figura 22: Esquema del modelado del motor 62 En la figura 22, se representa una de las partes más importantes del motor, el devanado de inducido, que consiste en un arrollamiento de varias espiras que puede girar inmerso en un campo magnético constante. Dicho campo magnético es generado, bien por un imán permanente, o bien por un devanado de excitación consistente en una bobina por la que circula una corriente de excitación ie(t). Al circular una corriente ii(t) por el devanado de inducido se ejerce sobre él un par que es directamente proporcional al flujo y(t) generado por la corriente de excitación ie(t) (que suponemos constante), y a la corriente de inducido ii(t). y(t) = Ke ie(t) Pm(t) = Km ii(t) y(t) Considerando una corriente de excitación ie(t) constante y agrupando todas las constantes en Kp= Ke . Km . ie(t) queda finalmente. Pm(t) = Kp ii(t) Por otra parte, el giro de las espiras del devanado de inducido en presencia del campo magnético y(t) produce en bornas del mismo una caída de tensión 62 Ibíd. 58 o fuerza contraelectromotriz, um(t), proporcional a su velocidad de giro. um(t) = Kb w(t) Asimismo, el devanado de inducido es, a todos los efectos, un conductor, con una resistencia Ri y una inductancia Li, sobre el que hay que considerar, además, la fuerza contraelectromotriz como una fuente de tensión dependiente de la velocidad de giro. La ecuación en la malla de inducido será, por tanto: dii(t) ui(t) = Ri ii(t) + Li + Kbw(t) Dt Tomando la transformada de Laplace de la ecuación se obtiene: ui(s) = (Ri + s Li) ii(s) + Kb w(s) 4.1.1.4 Piñones: La banda transportadora consta de dos piñones, el primero se encarga del accionamiento del motor y tiene un total de 21.89 dientes, esto con el fin de garantizar la suavidad en la marcha. El segundo acciona el rodillo y consta de 7.29 dientes. Los piñones están unidos por una cadenilla de paso pequeño para que exista tensión entre los dos piñones y la cadena no se salga de su hilera. Si vemos los parámetros independientes tenemos: El modulo (M) La cantidad de dientes (Z). El ángulo de presión (A). El resto de los parámetros depende de ellos. El ángulo de presión sirve para definir las características de resistencia del diente, no afectando ni a la velocidad ni las distancias ni al módulo. 59 Existe otra relación más que es la relación entre las velocidades de dos piezas que engranan. En cualquier caso algo que debemos saber siempre es la relación de velocidades (Vr) que queremos transmitir, esta es la razón de usar engranajes.63 Esta relación se resumen en: Vr: es la relación entre la rueda y el Piñón. Z1: El número de dientes de la Rueda. Z2: El número de dientes del Piñón. Rp1: Es el radio primitivo de la Rueda Rp2: Es el radio primitivo del Piñón Para eso hemos puesto el parámetro Rp (radio primitivo) visible. Ya sabemos (o lo hemos imaginado) que la distancia entre dos engranajes como Rueda y Piñón, es igual a la suma de sus Rp’s. En ese caso tendremos dos ecuaciones con dos incógnitas: Si llamamos a la distancia entre ejes “Dist”, tendremos: Vr = Rp1 / Rp2 Si ponemos Rp2 en función de Rp1, tendremos: y sustituyendo en la segunda ecuación: 63 www.escuelaraggio.edu.ar/MECA/archivos/TECNOLOGIA/6.doc 60 Y despejando Rp2 nos queda: 64 Y de aquí sacamos Rp2: Pero sabemos que los Radios primitivos no son parámetros “de entrada”. Nos puede servir para darnos una idea de tamaño. Pero solo eso, vamos a ponerlo en forma de número de dientes que sí es una entrada. Decíamos en: Y en la Tabla resumen, que: Y por lo tanto la distancia entre ejes: Quitando denominadores: 64 Ibíd. 61 Si en esta ecuación sustituimos Z2 por su valor65: 66 Para calcular el número de dientes que tiene cada piñón se utiliza la formula: Donde: Distancia = 540mm Vr = 3 Modulo = 37mm Entonces: Z1 = 2 x 540mm x 3 = 3240mm = 21.89 Dientes. 37mm x (1+ 3) 228mm Luego para calcular el valor del Piñón secundario se utiliza la formula: 65 66 Ibíd. Ibíd. 62 Entonces: Z2 = 21.89 Dientes 3 Z2 = 7.29 Dientes El número impar de dientes que existe entre el piñón ubicado en el motor y el piñón ubicado en el eje del rodillo de accionamiento figura 23, se emplea para obtener una distribución uniforme del desgaste tanto de la cadena como del piñón. Figura 23: Piñones con cadena de transmisión de potencia 67 4.1.1.5 Soporte De La Banda Transportadora: El material sugerido para el soporte de la banda transportadora es una lámina de acero, lo que permite un mayor apoyo de los rodillos. Además, tiene la facilidad de ensamble y desensamble por medio de dos piezas atornilladas. En la figura 24, se muestran las medidas que tiene de la parte frontal del soporte. 67 http://www.elprisma.com/apuntes/curso.asp?id=8660# 63 Figura 24: Vista Frontal del Soporte En la figura 25, se muestra también la distancia que existe entre orificiosoporte, y entre orificio-orificio. Figura 25: Vista Lateral del Soporte En la figura 26, se observa el diseño del soporte final sin incluir los rodillos de transmisión con sus respectivos ejes transversales. Figura 26: Vista Isométrica del Soporte 64 4.2 DISEÑO ELECTRÓNICO DEL SISTEMA DE CONTROL DE VELOCIDAD DEL MOTOR. Etapa 2: Diseño del Circuito de Control: En esta etapa del proyecto se desarrolla el diseño de un circuito que permita controlar la velocidad del motor y la visualización de los datos de velocidad. Figura 27: Diagrama a bloques del control del motor En la Figura 27 se muestra el diagrama de bloques del control del motor, el conversor análogo digital según FLOYD,68 es un dispositivo electrónico capaz de convertir una entrada analógica de voltaje en un valor binario y es el encargado de recibir la señal que llega al momento de ser activado el circuito, detectando un nivel variable de voltaje. Luego la señal pasa en un código binario al microcontrolador donde se encuentra el software que permite interpretar las instrucciones que el usuario desea realizar, para saber cómo se debe controlar el motor. Después de que el software haya realizado el control y la comparación de los datos binarios 68 FLOYD, T.L. Fundamentos Digitales, Ed. Prentice Hall, 7a edición, 2000. 65 ingresados, el PWM69 es el encargado de modificar el ciclo de trabajo de la señal originando así un control en la cantidad de energía que se necesita para mover el motor, que en este caso es la carga. Además, mantiene el par motor constante y no supone un desaprovechamiento de la energía eléctrica, variando el tiempo en los pulsos de duración constante que son enviados por el microcontrolador. El PWM genera unas señales con diferentes niveles de voltaje, estas pasan a ser acondicionadas con el fin de mejorar el rendimiento y la precisión del sistema de adquisición de datos, además de alimentar el motor suministrándole una serie de pulsos, lo cual origina movimiento en el eje del motor. Para controlar la velocidad del motor se varía (modula) el ancho de los pulsos, y como el motor siempre se encuentra alimentado a su tensión nominal nunca se verá reducido su torque nominal. Mediante el control de la velocidad del motor, se controlara la velocidad de la banda transportadora. En la parte de retroalimentación el transductor es capaz de transformar o convertir un determinado tipo de energía de salida, en otro diferente a la entrada, después de haber obtenido la misma señal de entrada, se necesita acondicionar nuevamente la señal ya que el transductor consume energía y la señal llega débil. 69 http://es.wikipedia.org/wiki/Modulaci%C3%B3n_por_ancho_de_pulsos. 66 4.2.1 Desarrollo del diseño electrónico: Para el diseño electrónico se realizo una comparación entre dos tipos de tecnologías, lógica difusa y PID, esto con el fin de escoger la más importante para la utilización en este sistema. La velocidad es una variable muy importante al momento de realizar este diseño, por lo que maneja valores que fluctúan entre dos extremos, que el motor este apagado o que esté en su máxima velocidad ya que este genera el movimiento de la banda transportadora. Como principal ventaja, cabe destacar los excelentes resultados que brinda un sistema de control basado en lógica difusa, porque ofrece salidas de una forma veloz y precisa, disminuyendo así las transiciones de estados fundamentales en el entorno físico que controle, es una forma rápida y económica de resolver un problema, además una característica importante que me llevo a la aplicación de esta tecnología es que no se necesita conocer el modelado matemático que rige su funcionamiento, que en comparación con la tecnología PID se necesita un modelado que sea derivativo, integrativo y proporcional. 4.2.2 Control del circuito con lógica difusa: Para el control de este sistema de banda transportadora se aplicó la tecnología de lógica difusa, es decir, la lógica aplicada a conceptos que pueden tomar cualquier valor de veracidad dentro de un conjunto de valores que oscilan entre dos extremos, la verdad absoluta y la falsedad total. La lógica difusa permite tratar información imprecisa, en términos de conjuntos borrosos que se combinan en reglas para definir acciones. 67 De esta manera, este sistema de control combina variables de entrada, definidas en términos de conjuntos difusos, por medio de grupos de reglas que producen uno o varios valores de salida. Para la implementación del circuito de control se realizo una comparación entre 2 tipos de fabricantes de microcontroladores que son Microchip y Freescale, con el fin de hacer una selección global de los microcontroladores más apropiados para el control de velocidad del motor. Para ubicar los Microcontroladores de Microchip es necesario saber que los sistemas Micro-Procesados se dividen en tres grandes grupos según el número de set de instrucciones que tiene cada microprocesador así (Floyd, 2000): • CISC: → Juego complejo de instrucciones para computador. → IntelFreescale. • RISC: → Juego reducido de instrucciones para computador. → Microchip. • SISC: → Juego especifico de instrucciones para computadores. → Fabricantes de relojes. Microchip tiene tres gamas que se caracterizan por: el número de instrucciones, líneas de I/O, capacidad de memoria entre otras, así: • Gama baja. → 33 instrucciones. • Gama media → 35 instrucciones. • Gama alta → 64 instrucciones. Los Microcontroladores de Microchip se conocen como PIC que significa: Interfase Controlada Programable. 68 Para la ubicar los microcontroladores Freescale se tiene en cuenta que se pueden dividir por el bus de datos que maneja así como lo menciona Vesga en su libro Microcontroladores Motorola Freescale70 • Tamaño del bus de datos → Bus de 8 bits • Tamaño del bus de datos → Bus de 16 bits • Tamaño del bus de datos → Bus de 32 bits Para el control de velocidad se selecciono el fabricante de Microchip, ya que este fabricante maneja instrucciones de fácil manejo con respecto a la programación de los microcontroladores de freescale. Además proporciona microcontroladores de gama alta en los cuales se va a seleccionar los adecuados de acuerdo a lo establecido. Para el control de velocidad y comunicación, se realizo la comparación de los microcontroladores PIC18F242, PIC18F252, PIC18F442 y el PIC18f452, de gama alta, para ver la evolución y las diferencias que posee cada uno con respecto al otro. Con el fin de hacer una buena selección. Ver tabla 18. Tabla 18: Características de los microcontroladores para control del motor Características Frecuencia de operación PIC18F242 71 PIC18F252 72 PIC18F442 73 PIC18F452 74 DC - 40 MHz DC - 40 MHz DC - 40 MHz DC - 40 MHz Memoria de Programa (Bytes) 16K 32K 16K 32K Instrucciones de memoria 8192 16384 8192 16384 Memoria de datos (Bytes) 768 1536 768 1536 Memoria EEPROM Data 256 256 256 256 70 VESGA F. Juan Carlos. Microcontroladores Motorola Freescale. Bogotá: Alfa Omega, 2007, p. 16, 17. 71 www.microchip.com/ 2002 Microchip Technology Inc. DS39564B-page 7 72 www.microchip.com/ 2002 Microchip Technology Inc. DS39564B-page 7 73 Ibíd. 74 Ibíd. 69 Puertos de I/O (Entrada y Ports A, B, C Ports A, B, C Salida) Ports A, B, Ports A, B, C, D, C, D, E E Oscilador Interno Si No No Si Comunicación paralela No No PSP PSP 5 canales de 5 canales de 8 canales de 8 canales de bits entrada entrada entrada entrada Precio Económico Económico Económico Mas económico 28-pines DIP 28-pines 28-pines DIP 28-pines SOIC SOIC 40-pines DIP 44-pines PLCC 44-pines 40-pines DIP 44-pines PLCC 44-pines TQFP Modulo análogo digital de 10 Numero de Pines TQFP Entre estos microcontroladores se selecciono el PIC18F452 para realizar el control del motor DC con Lógica Difusa (Fuzzy Logic), debido a que es un microcontrolador que posee una serie de características muy importante como es la comunicación paralela con la cual se realizara el envió de información al PC, además es un dispositivo capaz de interpretar los datos recibidos por los sensores. Otras consideraciones que se tuvieron en cuenta fueron la cantidad de puertos disponibles para trabajar como entrada o salida, la gran capacidad de memoria que posee y su bajo costo. Para este sistema de Lógica Difusa fue necesario el diseño de un programa en Assembler que esté en capacidad de detectar un nivel variable de voltaje en el conversor Analógico Digital, de acuerdo a uno niveles establecidos de voltaje previamente determinados en el programa para unos rangos definidos de ángulos. 70 Para la visualización de las RPM ’s se realizará la selección del microcontrolador de una familia muy extensa, el cual nos permitirá visualizar en la LCD las revoluciones por minuto que origina el motor, para esto se hizo la comparación de las características que poseen el PIC16F871 Y PIC16F870 para ver la evolución y las diferencias del segundo con respecto al. Ver tabla 19. Tabla 19: Características de los microcontroladores para visualización en LCD 75 76 Características PIC16F870 PIC16F871 Frecuencia de operación DC - 20 MHz DC - 20 MHz Memoria de datos (Bytes) 128 128 Memoria de Programa FLASH 2K 2K Memoria EEPROM Data 64 64 Puertos de I/O (Entrada y Salida) Puertos A,B,C Puertos A,B,C,D,E Modulo análogo digital de 10 bits 5 canales de entrada 8 canales de entrada Oscilador Interno Si Si Comunicación paralela No Si Mas Económico Económico 28 Pines 44 Pines Precio Numero de Pines 16F870 Se selecciono el microcontrolador PIC16F870, de 28 pines, porque dispone en su interior de convertidor A/D de 10 bits de resolución. Además, es el encargado de imprimir en la pantalla (LCD) toda la información con respecto a las revoluciones por minuto del motor y tiene un bajo costo en su implementación. En el circuito de control se debe saber cual es el tiempo en la medición de las RPM’s que origina el motor, por consiguiente se necesita un oscilador. A continuación se realizara la comparación tabla 20, entre dos tipos de 75 76 www.microchip.com /1999 Microchip Technology Inc. DS30569A-page 3 Ibíd. 71 osciladores que son de gran importancia en la aplicación que se requiere en el circuito de control. Tabla 20: Características del Oscilador 77 Características PIC12F629 PIC12F675 78 Memoria de Programa FLASH 1024 1024 Memoria de datos SRAM (Bytes) 64 64 Memoria de datos EEPROM (Bytes) 128 128 Puertos de I/O (Entrada y Salida) 6 6 Modulo análogo digital de 10 bits No 4 canales de entrada Comparadores 1 1 Osciladores 8 / 16 bits 1/1 1/1 Los microcontroladores PIC12F629/675 reúnen todas las ventajas de la arquitectura x14 y la flexibilidad de tener una memoria flash de programa dentro de un encapsulado de 8-pines. Los dispositivos PIC12F6xx se caracterizan por un set de instrucciones de 14-bit, encapsulado reducido, y un amplio rango en la tensión de funcionamiento de 2.0-5.5 voltios. Además, estos dispositivos ofrecen un oscilador interno programable de 4MHz, memoria EEPROM de datos incorporada, referencia tensión interna y A/D de 10-bit y hasta 4 canales. Estos microcontroladores de 8-pines proporcionan inteligencia y características nunca antes conocidas debido al coste y limitaciones de espacio en la tarjeta. Esto con respecto a la etapa de programación. A continuación se muestran los dispositivos usados en la etapa de potencia del circuito de control, que se representan con un amplificador de voltaje, un transistor para evitar que las altas corrientes del motor dañen la parte de control, y un Optoacoplador para aislar cada una de las señales de PWM 77 78 www.microchip.com /2003 Microchip Technology Inc.- DS41190C-page 1 Ibíd. 72 emitidas por el microcontrolador. A continuación se realizará la selección de cada uno de estos elementos. LM324 Amplificador de voltaje para aumentar la salida que se obtiene del puerto paralelo, con el fin de activar el motor. Las características más importantes por las cuales se selecciono este amplificador fueron las siguientes ver tabla 21: Tabla 21: Características del amplificador LM324 79 Características LM324 Ganancia en ancho de banda 1 MHz Ganancia en voltaje DC 100 dB Corriente de entrada 45 nA Voltaje de entrada 2mV De la gran variedad de transistores que existen, se realizo una comparación en la tabla 22, de las características que poseen algunos de estos para seleccionar el más adecuado, y el que suministrara la suficiente corriente a las bobinas del motor para generar su movimiento. Características Tabla 22: Características de los transistores 80 81 82 TIP41 TIP41A TIP41B TIP41C Voltaje Base - Colector 40V 60V 80V 100 Voltaje Colector - Emisor 40V 60V 80V 100 Voltaje Base – Emisor 5V ___ ____ ____ Corriente de Colector 6ª ___ ____ ____ Corriente de Base 2ª ___ ____ ____ 79 www.DatasheetCatalog.com http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/2782/MOSPEC/TIP41.html Pag. 1 81 http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/2782/MOSPEC/TIP41.html Pag. 2 82 http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/2782/MOSPEC/TIP41.html Pag. 3 83 http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/2782/MOSPEC/TIP41.html Pag. 4 80 73 83 Este dispositivo fue elegido de acuerdo con la corriente de arranque del motor, que es de 1 Amperio, y este permite el manejo de elevadas corrientes en el circuito. 4N35 Algo que no se ha mencionado y que es muy recomendable utilizar para evitar excesos de corriente en la parte de control, es un Optoacoplador figura 28; los optoacopladores aíslan cada una de las señales de PWM emitidas por el microcontrolador PIC18F452. El Optoacoplador utilizado para este proyecto es un 4N35. Figura 28: Diagrama de Pines Optoacoplador 84 LCD Para observar el buen funcionamiento del circuito de control se dispuso de una pantalla de cristal líquido (LCD) de 2x16 figura 29, la cual permite observar el dato de la velocidad del motor en RPMS. 85 Figura 31: Diagrama LCD 84 85 Fuente: http://www.monografias.com/trabajos18 Ibíd. 74 Las principales características de una LCD son las que se muestran a continuación: • Pantalla de caracteres ASCII, además de los caracteres Kanji y griegos. • Desplazamiento de los caracteres hacia la izquierda o la derecha. • Proporciona la dirección de la posición absoluta o relativa del carácter. • Memoria de 40 caracteres por línea de pantalla. • Movimiento del cursor y cambio de su aspecto. • Permite que el usuario pueda programar 8 caracteres. • Conexión a un procesador usando un interfaz de 4 u 8 bits. En la Figura 30 se representa el diagrama de pines del circuito diseñado. Figura 30: Diagrama de Pines del Circuito 75 Como se puede observar en la tabla 23, la conversión en el microcontrolador se realizo a resolución de 8 bits estando los rangos de medición entre 0 y 255. En la figura 31, se muestra el ángulo y la velocidad del motor. Tabla 23: Condiciones de Operación del Sistema Ángulo Valor de conversión Velocidad del motor 0 – 56 0 – 10 Apagado 56 – 112 10 – 40 Lento 112 – 118 40 – 70 Medio 118 – 174 70 – 130 Rápido 174 – 230 130 – 255 Muy Rápido Figura 31: Descripción del rango en que la velocidad varía (Lógica Difusa) Etapa 3: Selección de LED Infrarrojo: Se utilizan tres tipos de sensores en función de la naturaleza de la señal que emplean: Mecánicos (impacto, presión), por radiación electromagnética (infrarrojos, laser, luz) y por presión atmosférica (ultrasonidos). Este componente puede tener la apariencia de un LED normal, la diferencia radica en que la luz emitida por el no es visible para el ojo humano, únicamente puede ser percibida por otros dispositivos electrónicos. 76 Para censar el giro que el motor proporciona se colocaron un LED emisor y un LED receptor interrumpido por el paso del piñón de accionamiento. Estos envían datos al microcontrolador para proporcionar cuantas rpm genera el motor. Figura 32: LED Infrarrojo 86 86 http://www.sharp.co.jp/ecg/opto/products/ird/qr18-01.html 77 4.2.3 Desarrollo del programa. A continuación se muestra un diagrama general de flujo del programa implementado en el del PIC para corroborar el correcto funcionamiento del Hardware. Inicialización LEER DATO rc7 entrada rc6 salida RETRANSMITIR DATO Configuración USART VOLVER USAR en escucha Bucle Infinito Programa del PC. El programa utilizado para la prueba del correcto funcionamiento de la transmisión asíncrona fue realizado en lenguaje C, dicho programa se basa en la transmisión y recepción de datos mediante el puerto paralelo a una velocidad de 9000 baudios por segundo. Luego de comprobar el correcto funcionamiento de la transmisión y recepción paralela, se procede a la verificación del bloque PWM y MOTOR Comprobación del bloque PWM y del motor. Para comprobar el correcto funcionamiento del modulo PWM con su respectiva etapa de potencia junto con el motor, se procedió a realizar un programa el cual varia la velocidad del motor desde 0 haciendo los cambios respectivos de velocidad mostrados en la figura 36, hasta alcanzar su velocidad máxima. Para ello se debe configurar al microcontrolador de la siguiente manera: 78 • Asignar el periodo cargando el valor oportuno en PR2 y recordando que la formula de periodo es: Periodo = (Pr 2 + 1) * 4 * Tosc * Valor _ del _ predivisor _ TMR 2 • Asignar la anchura del pulso cargando el registro CCPR1L y recordando que la formula que manera el ancho del pulso es: Ancho _ pulso = CCPRL1 * tosc * Pr edivisor _ Tmr 2 • Configurar la línea CCP1 o CCP2 como salida. • Asignar el valor del predivisor y activar el TMR2 escribiendo T2CON. • Configurar el modulo CCP1 en modo PWM. El diagrama de flujo del programa se muestra a continuación: Inicialización Rc1 salida Predivisor TMR0 Activar motor Incrementar velocidad hasta máxima Parar motor Comprobación del bloque de realimentación Para comprobar el correcto funcionamiento de este bloque se realizo un programa que cuenta la cantidad de pulsos que se producen en un segundo y los visualiza en la LCD. El diagrama de flujo de este programa se muestra a continuación. 79 Interrupción Inicialización Rb salida No Rb0 entrada Ra Salida ¿Externa? ¿Interna? Si Si Si Bucle Infinito No Si Si Para la 1 Seg? Incremento Aux cuenta No Guardar la cuenta Mostrar en LCD en aux Restablecer interrupciones Volver A continuación se realiza la descripción del programa final. Ver Anexo A Software final Los programas que se explican a continuación son los encargados de realizar el control de velocidad del motor de corriente continua, visualizar las RPM en la LCD 2x16 y posibilitar la transmisión y recepción de datos necesarios entre la PC y el microcontrolador. Ver Anexo B y Anexo C. Para simplificar la explicación se divide este software final en dos partes, en la primera se explica el funcionamiento del programa del PIC y en la segunda parte se detalla el funcionamiento del programa del PC. 80 Programa del PIC. El programa a utilizar en el PIC básicamente es una combinación de los programas anteriores con el agregado de poseer el algoritmo que permite el control de la velocidad de giro del motor. Debido a la extensión del programa se realiza un diagrama de flujo para así facilitar la comprensión del mismo y poder dar detalles de los bloques que se crea necesario. Inicialización de variables Puerto b Salida Rb0 entrada Puerto a Salida Rc1 Salida para PWM Rc6 Salida para Tx Paralela Rc7 Entrada para Rx Paralela Configuración del PWM Configuro USAR Habilito interrupciones Carga al tmr0 Velocidad de giro =0 BUCLE INFINITO 81 INTERRUPCION No Por No Por TMR0? Paralela Rb0 Si Recepción Si Si 1 Seg? Realizo la cuenta de RPM Si Incremento Cargo el nuevo valor Cuenta de referencia No Comparo con Si No la referencia? Mayor Menor el Decremento el ancho de pulso ancho de pulso Incremento Trasmito al PC Visualización Cuenta=0 Seteo de Banderas Seteo de Banderas en LCD Seteo de Banderas y Salir de interrupción variables Como se puede observar el programa comienza realizando las configuraciones necesarias para que funcione de forma correcta: el modulador PWM, la transmisión y recepción paralela, configurando los puertos para la visualización de la LCD y seteando los predivisores y variables correspondientes para un correcto funcionamiento del servicio de interrupción. 82 Luego se puede observar que el programa entra en un bucle sin fin en espera de alguna de las 3 causas posibles de interrupción. Las cuales pueden ser: • Por desbordamiento del TMR0. • Por interrupción producida por un flanco ascendente en la para RB0. • Por la recepción de un dato por puerto Paralelo. Dependiendo del origen de la interrupción el programa efectúa distintas tareas: Interrupción por TMR0: En esta condición el programa refresca la LCD para poder obtener una correcta visualización, si a su vez a pasado 1 segundo se realiza la cuenta para obtener las RPM con que está girando el motor. Para obtener las RPM del motor se efectúa la siguiente cuenta. RPM = Cuenta * 60 cantidad _ de _ ranuras _ del _ disco En donde: Cuenta: es una variable que se incrementa cada vez que entra una interrupción por RB0. Cantidad de ranuras: En este caso es 40 debido a que esa es la cantidad de ranuras que posee el disco que gira solidariamente con el eje del motor. Por lo tanto la ecuación anterior queda de la siguiente manera: RPM = Cuenta * 60 Cuenta * 3 = 40 2 De esta manera el error máximo que se produce es de 1,5 RPM con lo que se considera satisfactorio. 83 Luego de obtener la cantidad de RPM con que está girando el motor, se compara con la referencia enviada por la PC vía puerto paralelo y se incrementa o decrementa el ancho del pulso del PWM en función del resultado de dicha comparación como se muestra a continuación. • RPM con que está girando el motor > Referencia entonces decremento el pulso de control • RPM con que está girando el motor < Referencia entonces incremento el pulso de control Este tipo de control es el denominado control “Delta” y como se puede observar es un control no lineal pero de muy fácil implementación. Luego de hacer la corrección del ancho de pulso, se envía las RPM con que está girando el motor al PC y esta las guardas para poder hacer a posterior un análisis del funcionamiento del sistema de control. Finalmente se comienza nuevamente con el proceso colocando la variable cuenta a 0. Interrupción por RB0: Cuando se produce una interrupción por Rb0 se incrementa la variable cuenta, la cual cada 1 segundo es puesta a 0. Interrupción por Recepción de datos de la PC: Como se sabe en todo sistema de control se necesita una señal de referencia, en este caso es enviada desde el PC e indica la cantidad de RPM que se desea, de manera que el microcontrolador efectúa las correcciones necesarias para cumplir con la referencia. 84 Una explicación breve de cómo se realizo la programación se observa en la figura 33, lo primero que se realizo, como cualquier rutina de programación es la definición de variables; luego se inserta un valor de la velocidad de referencia, que es la velocidad del motor. Esta valor se guarda en un registro para luego ser comprado; después se define que el periodo de la señal de encendido de la señal del PWM sea igual a cero, para garantizar condiciones de arranque; después se ingresa una rutina de preguntas, donde se pregunta si la velocidad actual del motor captada por el sensor, es igual a la originada por el valor de conversión guardado en él, dependiendo del resultado de la comparación, el microcontrolador tomara la decisión si de aumentar el periodo de encendido de la señal para que así el motor aumente su velocidad o disminuir el periodo de encendido para que el motor disminuya su velocidad, siempre con el fin de llegar a regular la velocidad al valor guardado en el registro inicial. 85 Figura 33: Diagrama de flujo general de la programación del circuito de control Inicialización de los periféricos del microcontrolador y la LCD Recepción de parámetros del si motor y encoder, vía RS-232 y Señal del puerto RS232 para carga de almacenamiento en la memoria una nueva EEPROM configuración? Carga de parámetros del motor y del encoder almacenados en la memoria EEPROM Si Tecla de programación pulsada? Recepción por teclado del nuevo programa de velocidad del motor y almacenamiento en la memoria EEPROM, visualización programa en la LCD. Tecla Star Pulsada? Carga del programa de velocidad del motor almacenado en memoria EEPROM Lectura de velocidad Actualización del ciclo de trabajo del modulo de salida del PWM Visualización de las RPM, y el porcentaje del ciclo de trabajo en la LCD Si Tecla Stop Pulsada? 86 No del GLOSARIO ANGULO DE PRESIÓN: Es el que forma la línea de acción con la tangente a la circunferencia de paso. CORREA DE TRANSMISIÓN: Se conoce como correa de transmisión a un tipo de transmisión mecánica basado en la unión de dos o más ruedas, sujetas a un movimiento de rotación, por medio de una cinta o correa continua, la cual abrasa a las primeras en cierto arco y en virtud de las fuerzas de fricción en su contacto arrastra a las ruedas conducidas suministrándoles energía desde la rueda motriz. ESTANQUEIDAD: Propiedad que tienen algunos cuerpos para no dejar pasar ningún fluido y conseguir, por tanto, un cierre perfecto. EXCENTRICIDAD: Es un parámetro que determina el grado de desviación de una sección cónica con respecto a una circunferencia. Es un parámetro importante en la definición de las elipses. FIRMWARE: es un bloque de instrucciones de programa para propósitos específicos, grabado en una memoria de tipo no volátil (ROM, EEPROM, flash,...), que establece la lógica de más bajo nivel que controla los circuitos electrónicos de un dispositivo de cualquier tipo. Al estar integrado en la electrónica del dispositivo es en parte hardware, pero también es software, ya que proporciona lógica y se dispone en algún tipo de lenguaje de programación. Funcionalmente, el firmware es el intermediario (interfaz) entre las órdenes externas que recibe el dispositivo y su electrónica, ya que es el encargado de controlar a ésta última para ejecutar correctamente dichas órdenes externas. HARDWARE: corresponde a todas las partes físicas y tangibles de una computadora, o a componentes eléctricos, electrónicos, electromecánicos y mecánicos; cables, gabinetes o cajas, periféricos de todo tipo y cualquier otro elemento físico involucrado; contrariamente al soporte lógico e intangible que es llamado software. 87 LOGICA DIFUSA: o lógica borrosa se utiliza para la resolución de una variedad de problemas, principalmente los relacionados con control de procesos industriales complejos y sistemas de decisión en general, la resolución la compresión de datos. Los sistemas de lógica difusa están también muy extendidos en la tecnología cotidiana, se basa en lo relativo de lo observado. Este tipo de lógica toma dos valores aleatorios, La lógica difusa se utiliza cuando la complejidad del proceso en cuestión es muy alta y no existen modelos matemáticos precisos, para procesos altamente no lineales y cuando se envuelven definiciones y conocimiento no estrictamente definido (impreciso o subjetivo). MICROCONTROLADOR: es un circuito integrado o chip que incluye en su interior las tres unidades funcionales de una computadora: CPU, Memoria y Unidades de entrada y salida. MODULO DE UN ENGRANAJE: Es una característica de magnitud que se define como la relación entre la medida del diámetro primitivo expresado en milímetros y el número de dientes. MOTORREDUCTOR: O motor coaxial (alrededor del eje), consiste en un equipo formado por el motor en sí, que lleva una corona con un engranaje al que se sujeta a la persiana y de la cual tira, un cuadro de maniobras que regula las subidas y bajadas y un elemento de accionamiento. NÚMERO DE DIENTES: Es el número de dientes que tiene el engranaje. Se simboliza como (Z). Es fundamental para calcular la relación de transmisión. SOFTWARE: se refiere al equipamiento lógico o soporte lógico de un computador digital, y comprende el conjunto de los componentes lógicos necesarios para hacer posible la realización de una tarea específica, en contraposición a los componentes físicos del sistema (hardware). Tales componentes lógicos incluyen, entre otros, aplicaciones informáticas tales como procesador de textos, que permite al usuario realizar todas las tareas 88 concernientes a edición de textos; software de sistema, tal como un sistema operativo, el que, básicamente, permite al resto de los programas funcionar adecuadamente, facilitando la interacción con los componentes físicos y el resto de las aplicaciones, también provee una interfaz ante el usuario. VELOCIDAD DE TRANSMISION: La relación de transmisión (i) es una relación entre las velocidades de rotación de dos engranajes conectados entre sí. Esta relación se debe a la diferencia de diámetros de las dos ruedas, que implica una diferencia entre las velocidades de rotación de ambos ejes, esto se puede verificar mediante el concepto de velocidad angular. 89 BIBLIOGRÁFIA A continuación se relaciona la bibliografía usada en la formulación de este documento. • • • • • • • • • • Angulo, M. (1999). Microcontroladores PIC. Mcgraw - Hill BOUTEILLE, Daniel: Los automatismos programables. Editions Citef BRAUN, John: New Scientist, Under the Alps by magnetic. HERNÁNDEZ, Roberto: Metodología de la investigación. Mac Graw Hill 1997. HADFIELD, Peter: New Scientist, Japan on track for second magnetic train. Vol 147, Sep 2 1995 p: 18. MALONEY, Timothy: Electrónica Industrial Moderna. Prentice Hall. Tercera Edición. 1996. Vol 142, May 14 1994 p: 12. Ogata, K (1998). Ingeniería de Control Moderna. Prentice Hall SIURU, William D: Florida maglev project/Florida. Mass Trasnsit. Vol 20, Feb 1994 p: 26. Ing. GALLEGO, Germán. Dispositivos y circuitos de electrónica de potencia. MAMAD RASHID. Electrónica de potencia de circuitos, dispositivos y aplicaciones. Segunda edición. Pearson education. 90 WEBLIOGRAFÍA • http://www.monografias.com/trabajos18 • http:// www.Monografias.com.-Conectores.htm • http://www.monografias.com - Criterios para el diseño de una cinta transportadora - Juan Carlos Santillán Mestanza. • http://www.kauman.com/es/products/ • http://es.wikipedia.org/wiki/ • http://www.planetaelectronico.com • http://descom.jmc.utfsm.cl/sgeywitz/procesos/CINTAS.htm • http://www.rema.com.co/Productos/Transmision.html. • http:// www.osCommercevvdv.com • http://www.scribd.com/doc/14804660/Control-de-Velocidad-deMotores-de-Cc-Con-Pwm. • http://www.kauman.com/es/products/calc_bases_es.asp • http://descom.jmc.utfsm.cl/sgeywitz/procesos/CINTAS.htm • www.intervenispa.com/transportadoras.html • www.directindustry.es/prod/cintrol/rodillo • www.tru-trac.com/spanish/product_editorial.htm • www.schaeffler.com • www.directindustry.es • www.todorobot.com.ar • www.microchip.com • www.tracsa.com.ar • www.escuelaraggio.edu.ar/MECA/archivos/TECNOLOGIA/6.doc 91 ANEXO A El programa que se muestra a continuación se desarrollo en Assembler para la prueba y el control de la velocidad del motor de la banda transportadora por medio del control difuso. include <P18F452.inc> List p=18F452 CONTA1 CONTA2 CONTA3 TIEMPO1 TIEMPO2 BUFFER UNI DEC EQU 0X20 EQU 0X21 EQU 0X22 EQU 0X23 EQU 0X24 EQU 0X25 EQU 0X63 EQU 0X64 ORG 0 //Variable CONTA1 //Variable CONTA2 //Variable CONTA3 //Variable TIEMPO1 //Variable TIEMPO2 //Variable BUFFER // Unidades // Decimales INICIO MOVLW 0X01 MOVWF TRISA CLRF TRISB CLRF TRISC CLRF TRISD CLRF TRISE CLRF PORTA CLRF PORTB CLRF PORTC CLRF PORTD CLRF PORTE ;Carga el primer sumando en W ;lo transfiere al puerto A ;Configura el puerto B como salida ;Configura el puerto C como salida ;Configura el puerto D como salida ;Configura el puerto E como salida ;Inicializa el Puerto A, clareando la salida ;Inicializa el Puerto B, clareando la salida ;Inicializa el Puerto C, clareando la salida ;Inicializa el Puerto D, clareando la salida ;Inicializa el Puerto E, clareando la salida CLRF BUFFER MOVLW 0X8E MOVWF ADCON1 LIMPIAR MOVLW 0X41 MOVWF ADCON0 MOVLW 0XFF ;Coloca el BUFFER en la posición 00 ;Configura el conversor A/D ;Coloca 1 en la posición F ;Limpia la posición ;Coloca 0 en la posición F ;Valor usado para inicializar la dirección de los pines ;y fijarlos como entradas. ;Mueve lo que hay en BUFFER a 0 ;Hace un text en el buffer ;Tiempo de retardo ;Comprueba lo que hay en STATUS y salta si es 1 ;Salta a la rutina MUYRAPIDO ;Mueve lo que hay en BUFFER a 0 ;Tiempo de retardo ;Comprueba lo que hay en STATUS y salta si es 1 ;Salta a la rutina RAPIDO MOVWF BUFFER TESTEO MOVF BUFFER,0 SUBLW .252 BTFSS STATUS,0 GOTO MUYRAPIDO MOVF BUFFER,0 SUBLW .189 BTFSS STATUS,0 GOTO RAPIDO 92 MOVF BUFFER,0 SUBLW .126 BTFSS STATUS,0 GOTO MEDIO MOVF BUFFER,0 SUBLW .63 BTFSS STATUS,0 GOTO LENTO MOVF BUFFER,0 SUBLW .0 BTFSS STATUS,0 GOTO TESTEO ;Mueve lo que hay en BUFFER a 0 ;Tiempo de retardo ;Comprueba lo que hay en STATUS y salta si es 1 ;Salta a la rutina MEDIO ;Mueve lo que hay en BUFFER a 0 ;Tiempo de retardo ;Comprueba lo que hay en STATUS y salta si es 1 ;Salta a la rutina LENTO ;Mueve lo que hay en BUFFER a 0 ;Tiempo de retardo ;Comprueba lo que hay en STATUS y salta si es 1 ;Vuelve a la rutina TESTEO INICIA CONVERTIR ;Coloca en 1 ADCON0 ;Comprueba ADCON0 y salta si es 0 ;Salta a la rutina CONVERTIR. BSF ADCON0,2 BTFSC ADCON0,2 GOTO CONVERTIR BTFSC ADRESH,0 GOTO LIMPIAR BTFSC ADRESH,1 GOTO LIMPIAR ;CALL RETARDO ;Salta a la rutina LIMPIAR ;Salta a la rutina LIMPIAR ;Llama a la subrutina RETARDO MOVFF ADRESL,BUFFER ;CALL RETARDO ;Llama a la subrutina RETARDO MOVF BUFFER,0 ;Mueve lo que hay en BUFFER a 0 SUBLW .252 ;Tiempo de retardo BTFSS STATUS,0 ;Comprueba lo que hay en STATUS y salta si es 1 GOTO MUYRAPIDO ;Salta a la rutina MUYRAPIDO MOVF BUFFER,0 ;Mueve lo que hay en BUFFER a 0 SUBLW .189 ;Tiempo de retardo BTFSS STATUS,0 ;Comprueba lo que hay en STATUS y salta si es 1 GOTO RAPIDO ;Salta a la rutina RAPIDO MOVF BUFFER,0 ;Mueve lo que hay en BUFFER a 0 SUBLW .126 ;Tiempo de retardo BTFSS STATUS,0 ;Comprueba lo que hay en STATUS y salta si es 1 GOTO MEDIO ;Salta a la rutina MEDIO MOVF BUFFER,0 ;Mueve lo que hay en BUFFER a 0 SUBLW .63 ;Tiempo de retardo BTFSS STATUS,0 ;Comprueba lo que hay en STATUS y salta si es 1 GOTO LENTO ;Salta a la rutina LENTO MOVF BUFFER,0 ;Mueve lo que hay en BUFFER a 0 SUBLW .0 ;Tiempo de retardo BTFSS STATUS,0 ;Comprueba lo que hay en STATUS y salta si es 1 GOTO APAGADO ;Salta a la rutina APAGADO GOTO INICIA ;Vuelve al INICIO ///////////Para la siguiente parte del programa son los mismos comentarios/////// /////Solo cambia el numero colocado a cada especificación///// /////De la velocidad del MOTOR//// 93 MUYRAPIDO MOVLW MOVWF 0X04 PORTC INICIA1 BSF ADCON0,2 CONVERTIR1 BTFSC ADCON0,2 GOTO CONVERTIR1 BTFSC ADRESH,0 GOTO LIMPIAR BTFSC ADRESH,1 GOTO LIMPIAR ;CALL RETARDO MOVFF ADRESL,BUFFER ;CALL RETARDO MOVF BUFFER,0 SUBLW .252 BTFSS STATUS,0 GOTO MUYRAPIDO MOVF BUFFER,0 SUBLW .189 BTFSS STATUS,0 GOTO RAPIDO MOVF BUFFER,0 SUBLW .126 BTFSS STATUS,0 GOTO MEDIO MOVF BUFFER,0 SUBLW .63 BTFSS STATUS,0 GOTO LENTO MOVF BUFFER,0 SUBLW .0 BTFSS STATUS,0 GOTO APAGADO GOTO INICIA1 RAPIDO MOVLW 0X03 MOVWF PORTC GOTO INICIA INICIA2 BSF ADCON0,2 CONVERTIR2 BTFSC ADCON0,2 GOTO CONVERTIR2 BTFSC ADRESH,0 GOTO LIMPIAR BTFSC ADRESH,1 GOTO LIMPIAR ;CALL RETARDO MOVFF ADRESL,BUFFER ;CALL RETARDO MOVF BUFFER,0 SUBLW .252 94 MEDIO BTFSS STATUS,0 GOTO MUYRAPIDO MOVF BUFFER,0 SUBLW .189 BTFSS STATUS,0 GOTO RAPIDO MOVF BUFFER,0 SUBLW .126 BTFSS STATUS,0 GOTO MEDIO MOVF BUFFER,0 SUBLW .63 BTFSS STATUS,0 GOTO LENTO MOVF BUFFER,0 SUBLW .0 BTFSS STATUS,0 GOTO APAGADO GOTO INICIA2 MOVLW 0X02 MOVWF PORTC INICIA3 BSF ADCON0,2 CONVERTIR3 BTFSC ADCON0,2 GOTO CONVERTIR3 BTFSC ADRESH,0 GOTO LIMPIAR BTFSC ADRESH,1 GOTO LIMPIAR ;CALL RETARDO MOVFF ADRESL,BUFFER ;CALL RETARDO MOVF BUFFER,0 SUBLW .252 BTFSS STATUS,0 GOTO MUYRAPIDO MOVF BUFFER,0 SUBLW .189 BTFSS STATUS,0 GOTO RAPIDO MOVF BUFFER,0 SUBLW .126 BTFSS STATUS,0 GOTO MEDIO MOVF BUFFER,0 SUBLW .63 BTFSS STATUS,0 GOTO LENTO MOVF BUFFER,0 SUBLW .0 BTFSS STATUS,0 95 GOTO APAGADO GOTO INICIA3 LENTO MOVLW MOVWF 0X01 PORTC INICIA4 BSF ADCON0,2 CONVERTIR4 BTFSC ADCON0,2 GOTO CONVERTIR4 BTFSC ADRESH,0 GOTO LIMPIAR BTFSC ADRESH,1 GOTO LIMPIAR ;CALL RETARDO MOVFF ADRESL,BUFFER ;CALL RETARDO MOVF BUFFER,0 SUBLW .252 BTFSS STATUS,0 GOTO MUYRAPIDO MOVF BUFFER,0 SUBLW .189 BTFSS STATUS,0 GOTO RAPIDO MOVF BUFFER,0 SUBLW .126 BTFSS STATUS,0 GOTO MEDIO MOVF BUFFER,0 SUBLW .63 BTFSS STATUS,0 GOTO LENTO MOVF BUFFER,0 SUBLW .0 BTFSS STATUS,0 GOTO APAGADO GOTO INICIA4 APAGADO MOVLW MOVWF 0X00 PORTC INICIA5 BSF ADCON0,2 CONVERTIR5 BTFSC ADCON0,2 GOTO CONVERTIR5 BTFSC ADRESH,0 GOTO LIMPIAR BTFSC ADRESH,1 GOTO LIMPIAR CALL RETARDO MOVFF ADRESL,BUFFER CALL RETARDO 96 MOVF BUFFER,0 SUBLW .252 BTFSS STATUS,0 GOTO MUYRAPIDO MOVF BUFFER,0 SUBLW .189 BTFSS STATUS,0 GOTO RAPIDO MOVF BUFFER,0 SUBLW .126 BTFSS STATUS,0 GOTO MEDIO MOVF BUFFER,0 SUBLW .63 BTFSS STATUS,0 GOTO LENTO MOVF BUFFER,0 SUBLW .0 BTFSS STATUS,0 GOTO APAGADO GOTO INICIA5 ;********************************************************************************************************* ******** RETARDO MOVLW .60 MOVWF CONTA1 UNO MOVLW .70 MOVWF CONTA2 DOS MOVLW .20 MOVWF CONTA3 TRES DECFSZ CONTA3,1 GOTO TRES DECFSZ CONTA2,1 GOTO DOS DECFSZ CONTA1,1 GOTO UNO RETURN END Anexo B El programa que se muestra a continuación se desarrollo en Assembler y es para mostrar en la LCD el mensaje de las revoluciones por segundo del motor, y se mostrara en la pantalla de cristal liquito (LCD) de 2x16. 97 Include<PIC16F870> LIST P= 16F870 STATUS PORTA PORTB PORTC ADCON1 HUECOS TIEMPO1 TIEMPO2 TIME UNI DEC CEN EQU EQU EQU EQU EQU EQU EQU EQU EQU EQU EQU EQU 0x03 0x05 0x06 0x07 0x1F 0x20 0x21 0x22 0X23 0X24 0X25 0X26 ; Registro de estados ; Puertos de E/S ; Para configurar puerto A como E/S ; Usados para manejar los datos a mostrar en display ; Usados para temporizar ;/////////////////////// Configuración de puertos ///////////////////////////// INICIO BSF STATUS,5 ;Banco 1 BCF STATUS,6 MOVLW 0X06 ; Puerto A como I/O MOVWF ADCON1 MOVLW b'11000011' ; Configura puerto A MOVWF PORTA CLRF PORTB ; Puerto B completo como salidas (bus del LCD) CLRF PORTC ; Puerto C completo como salidas BCF STATUS,5 ;Banco 0 CLRF CLRF CLRF PORTA PORTB PORTC ; Apaga todo ;///////////////////////// Configuración de LCD /////////////////////////////// MOVLW b'00111000' ; Comunicación con el LCD a ocho bits - Dos CALL MOVLW CALL MOVLW hacia la derecha CALL MOVLW CALL MOVLW Carácter fijo CALL MOVLW CALL CONTROL d'2' DEMORA b'00000110' ; Demora 2ms ; Mensaje estático, se desplaza el cursor CONTROL d'2' DEMORA b'00001100' ; Demora 2ms ; Enciende el display-Oculta el cursor - CONTROL d'2' DEMORA ; Demora 2ms líneas de texto 98 MOVLW b'00000001' ; Limpia la pantalla y pone cursor en posición inicial CALL CONTROL MOVLW d'2' CALL DEMORA ; Demora 2ms /////////////////////////////// Programación //////////////////////////////// INICIA CLRF MOVLW CALL MOVLW CALL MOVLW CALL MOVLW CALL MOVLW CALL MOVLW CALL MOVLW CALL MOVLW CALL MOVLW CALL MOVLW CALL MOVLW CALL MOVLW CALL MOVLW CALL MOVLW CALL MOVLW CALL MOVLW CALL HUECOS "0" DATO "0" DATO "0" DATO "" DATO "R" DATO "E" DATO "V" DATO "O" DATO "L" DATO "U" DATO "C" DATO "I" DATO "O" DATO "N" DATO "E" DATO "S" DATO CALL ABAJO MOVLW CALL MOVLW CALL MOVLW CALL MOVLW CALL "P" DATO "O" DATO "R" DATO "" DATO ; Mensaje: "000 REVOLUCIONES" ; Mensaje: "POR SEGUNDO" 99 CLKON ON CLKOFF OFF MOVLW CALL MOVLW CALL MOVLW CALL MOVLW CALL MOVLW CALL MOVLW CALL MOVLW CALL "S" DATO "E" DATO "G" DATO "U" DATO "N" DATO "D" DATO "O" DATO CALL BTFSC GOTO CALL CLRF BTFSS GOTO INCF BTFSS GOTO BTFSS GOTO GOTO GOTO PANTA PORTA,0 $ -1 VER HUECOS PORTA,0 $ -1 HUECOS,1 PORTA,0 $ +4 PORTA,1 CLKOFF $ -4 ON CALL CLRF BTFSS GOTO INCF BTFSS GOTO BTFSC GOTO GOTO GOTO VER HUECOS PORTA,0 $ -1 HUECOS,1 PORTA,0 $ +4 PORTA,1 CLKON $ -4 OFF ; Espera a que encuentre un hueco ; Espera a que encuentre un obstáculo ;Si reloj = 0 => muestra ; Espera a que encuentre un hueco ;Espera a que encuentre un obstáculo ;Si reloj = 1 => muestra ;///////////////////// Configuración de envió de datos /////////////////////////// CONTROL (Control) DATO (Dato) ENVIAR BCF PORTC,7 ; Pone en bajo la línea de modo del LCD GOTO BSF ENVIAR PORTC,7 ; Se saltea la sig. línea ; Pone en alto la línea de modo del LCD MOVWF MOVLW PORTB ; Coloca el dato o control a enviar en el bus del LCD d'1' 100 CALL BSF MOVLW CALL BCF MOVLW CALL RETURN DEMORA PORTC,6 d'1' DEMORA PORTC,6 d'1' DEMORA ;Demora 1ms ;Habilita el LCD ;Demora 1ms ;Deshabilita el LCD ;Demora 1ms /////////////////////// Configuración de retardos y rutinas ///////////////////////////// DEMORA TOP2 TOP1 ABAJO MOVWF MOVLW MOVWF NOP NOP NOP NOP NOP NOP DECFSZ GOTO DECFSZ GOTO RETURN MOVLW CALL MOVLW CALL RETURN TIEMPO2 ; Demora tantos milisegundos como valor en w d'110' TIEMPO1 TIEMPO1, 1 TOP1 TIEMPO2, 1 TOP2 0xC0 CONTROL d'1' DEMORA ;Posiciona el cursor en la 2da. linea ;Demora 1ms ;/////////////////////////Conversion hexa a deci //////////////////////////////// DECIMAL DEC y CEN CENTENA CIEN DECENA MOVWF UNI CLRF DEC CLRF CEN MOVLW d'100' SUBWF UNI, 1 BTFSS STATUS,0 GOTO CIEN INCF CEN, 1 GOTO CENTENA ADDWF UNI, 1 MOVLW d'10' SUBWF UNI, 1 BTFSS STATUS,0 GOTO DIEZ INCF DEC, 1 GOTO DECENA ; Convierte el dato presente en W en UNI, ; Determina la cant. de centenas ; Determina la cant. de decenas 101 DIEZ ADDWF decenas ni centenas) UNI, 1 ; Uni queda con la cant. de unidades (sin MOVLW 0x30 ; Le suma 30h a los valores de UNI, ADDWF ADDWF ADDWF ADDWF RETURN UNI, 1 UNI, 1 DEC, 1 CEN, 1 DEC y CEN VER MOVLW VERUP PANTA MOVF HUECOS,0 CALL DECIMAL ; Obtiene UNI y DEC en formato ASCII 0x80 ; Posiciona el cursor en el noveno carácter de la 2da. Línea CALL MOVLW CALL MOVF CALL MOVF CALL MOVF CALL RETURN CONTROL d'1' DEMORA CEN,0 DATO DEC,0 DATO UNI,0 DATO ; para escribir el punto de activación MOVLW CALL MOVLW CALL MOVLW CALL MOVLW CALL MOVLW CALL RETURN END 0x80 ; Posiciona el cursor en la 2da. línea CONTROL d'1' DEMORA ;Demora 1ms "0" DATO "0" DATO "0" DATO ; Demora 1ms ; Coloca las unidades ; Coloca las decenas ; Coloca las unidades Anexo C El programa que se muestra a continuación se desarrollo en Assembler y es realizar la activación en un tiempo de retardo mínimo para obtener la medición de las revoluciones del motor, que se observaran en la LCD. 102 include <P12F629.INC> List P=12F629 ////////////////////////////// Mapa de Memoria //////////////////////////////////// TIEMPO1 TIEMPO2 SEGUN EQU 0X20 EQU 0X21 EQU 0X22 ORG 0X00 GOTO INICIO INICIO BSF STATUS,RP0 BCF GPIO,GPIO0 BCF STATUS,RP0 ;Entrar al banco 1 ;GP0 como salida ;Entrar al banco 0 HAGA BSF GPIO,GPIO0 MOVLW .5 MOVWF SEGUN MOVLW .200 CALL DEMORA DECFSZ SEGUN,1 GOTO ACA BCF GPIO,GPIO0 MOVLW .5 MOVWF SEGUN MOVLW .200 CALL DEMORA DECFSZ SEGUN,1 GOTO AQUI GOTO HAGA ;Enciende GP0 1 segundo ACA AQUI ;Utilizado para los retardos ;Utilizado para los retardos ;Utilizado para los retardos ;El programa inicia en la posición 0 ;Pasa a la posición de inicio para evitar la int. ; Demora .5ms ;Apaga GP0 1 segundo ; Demora .5ms DEMORA MOVWF TIEMPO2 ; Demora tantos milisegundos como valor en w TOP2 MOVLW MOVWF NOP NOP NOP NOP NOP NOP DECFSZ GOTO TOP1 DECFSZ GOTO TOP2 RETURN .110 TIEMPO1 TOP1 END TIEMPO1, 1 TIEMPO2, 1 ;Ninguna Operación ;Ninguna Operación ;Ninguna Operación ;Ninguna Operación ;Ninguna Operación ;Ninguna Operación ;Decremento en 1, TIEMPO1 ;Retorna a TOP1 ;Decremento en 1, TIEMPO2 ;Retorna a TOP2 ;Finaliza el programa 103 104