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Un microcontrolador PIC al estilo Bartels por José Ferrero (página 2)



Partes: 1, 2, 3

1 CI adaptador de señales TC232. 5 condensadores electrolíticos 10 microfaradios / 25 voltios.

1 CI driver ULN2803. 3 zócalos de 28, 18 y 16 pins para los integrados

7 resistencias 10k ¼ w. 6 pulsadores y 1 interruptor.

1 oscilador a cristal de 20 Mhz. 1 placa para el circuito de matriz de puntos pequeña.

1 transistor PNP. 1 resistencia 1k y un diodo.

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Hay que prestar especial atención a la polaridad de los condensadores electrolíticos, colocándolos correctamente. También a todas las conexiones, en especial a la comunicación con el puerto serie, comprobando si el cable utilizado cruza las patillas 2 y 3. La alimentación de 5 voltios se puede obtener de un PC o con un circuito regulador de tensión 7805. Para que funcione la transmisión, las masas del Pic y del ordenador deben estar interconectadas.

3.- La etapa de potencia

En todos los montajes conocidos que incorporan etapas de potencia para motores PaP se hace siempre una especial advertencia: debido a las fuerzas contraelectromotrices generadas, puede ocurrir que los transistores se destruyan. Además, los picos de tensión suponen un serio peligro para la parte de control, ya sea PC o microcontrolador.

La etapa de potencia aquí descrita se ha utilizado desde hace años en distintos montajes sin problema alguno. Durante el curso 95-96 tuve la suerte de participar en un proyecto que hacían otros compañeros de trabajo sobre la automatización de un parque público con energía solar fotovoltaica. Por entonces, mis indicaciones sobre el diseño del helióstato ecuatorial allí construido fueron recompensadas con la placa del circuito de potencia que movía dicho helióstato, y que es la que aquí se presenta.

Sobre la eficacia y simplicidad de este circuito sabía más que yo mi compañero Enrique Callejas. El fue quien hizo el diseño y quien comprendía a fondo su funcionamiento; yo, como simple aficionado, sólo llegué a entender que iba tan bien porque los transistores eran "MOSFET".

Para beneficio público y en su memoria trascribo aquí la parte de dicho proyecto que nos interesa:

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Se observa en el esquema cómo existe un aislamiento mediante optoacopladores entre los transistores de potencia y la lógica de control. Los leds en serie sirven de piloto para probar el software sin necesidad de tener conectados los motores.

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4.- El código en ensamblador

Todo el programa que gobierna el Pic está escrito directamente en ensamblador y compilado utilizando el entorno MPLAB. Posteriormente el código se trasladó al microcontrolador sin ningún problema empleando un pequeño grabador T20 junto con el programa IcProg. Todos estos elementos han sido en los últimos años muy populares en el mundillo de la microelectrónica y ampliamente utilizados para otros menesteres, por lo que su uso no debe suponer impedimento ni complicación alguna, incluso para los aficionados no muy puestos a tratar con estos componentes electro-informáticos.

Respecto a la programación en sí, decir que el código arranca por defecto generando micropasos y moviendo el motor AR a la velocidad deseada. Cuando hay elementos en el buffer de recepción serie se produce una interrupción que atiende la llamada y clasifica los comandos según el primer carácter de la cadena.

# Principio de comando Lx200 de guiado A Modificar configuración de velocidades

B Guardar configuración en la memoria C Inicializa el microcontrolador

D Tiempo de transición en modo guiado E Lee la configuración y la retorna por RS232

F modifica los parámetros de la aceleración H Modifica parametros de velocidades en DE

I Modifica parametros de velocidades en AR K Envia los parámetros para posicionado

L Activa la cuenta de pasos y vueltas N Desactiva la cuenta de pasos y vueltas

Más detalles y comentarios pueden verse en el archivo de código ScoPic.asm.

5.- Control y configuración del PIC

La existencia de un canal de comunicación serie entre el microcontrolador y computadora, junto con la posibilidad de grabar sobre la memoria del Pic los valores de configuración adecuados, nos lleva a desarrollar el software atendiendo a esta circunstancia. Como ya se constató desde el principio en el período de pruebas, existe una diferencia abismal entre configurar las variables desde el PC para finalmente guardarlas en el Pic, y la forma más simple de trabajar con una configuración permanente. Esto también es bueno para la previsible variedad en las condiciones de utilización: distintos motores con distintos voltajes, tamaños, par, etc.

El programa de configuración ejecutable se llama como no ScoPic, y está escrito en el lenguaje de programación orientado a objetos VisualBasic. Una vez optimizadas las variables a los valores adecuados, su escritura permanente en la memoria del Pic permite utilizar éste de forma totalmente autónoma e independiente del PC.

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Se estructura en una sola ventana con varios cuadros o porciones ocultables, y como se ha dicho, proporciona la posibilidad de ir modificando las variables y experimentar su efecto sobre los motores, para finalmente grabarlas en el microcontrolador de forma permanente. También incorpora los elementos necesarios para ajustar la velocidad de seguimiento según cada sistema mecánico.

5.1.- CONFIGURACIÓN DEL TEMPORIZADOR

El funcionamiento correcto de montura astronómica ecuatorial depende sobre todo de su capacidad para compensar con precisión el movimiento de rotación terrestre o movimiento diurno. Hay que controlar con exactitud la velocidad de rotación en el motor de ascensión recta, y para ello se necesita calcular el tiempo que debe transcurrir entre dos pasos de motor consecutivos. De ello se encarga en el Pic el temporizador TMR1.

TMR1 es un temporizador de 16 bits que permite contar desde un valor inicial hasta 65635, para volver de nuevo a cero produciéndose entonces una interrupción. Fijada la frecuencia de oscilación en su valor máximo de 20 Mhz, considerando que el 16F87x consume 4 ciclos de máquina por cada instrucción, y fijado un valor de 8 para el divisor de frecuencia, la cuenta de TMR1 se incrementará cada segundo en 20000000 / (8·4) = 625000 unidades.

Por otra parte, si se dispone de un motor con 200 pasos por vuelta con una determinada reducción mecánica, pongamos 1:2880, para conseguir que el eje de AR se mueva a la velocidad solar de 86400 seg / día, el tiempo asignado a cada paso será de 86400 / ( 2880 · 200 ) = 0.15 segundos.

Significa esto que se necesitan 625000 (cuentas / seg) * 0.15 (seg / paso) = 93750 (cuentas / paso) del temporizador, cantidad esta que supera el valor máximo de 216 = 65635.

Es necesario por tanto introducir en el cómputo una tercera variable que llamaremos pc_tempo, con un valor entre 1 y 50, que desmultiplique la cuenta para situarla entre los valores adecuados

Supongamos que pc_tempo = 15. Entonces sólo se necesita que el temporizador cuente 93750 / 15=6250 unidades. Al principio de cada paso por cero situamos la cuenta en 65635 – 6250 = 59286 y cuando se completan 15 ciclos han trascurrido los 0.15 segundos necesarios, empezando el cómputo para el paso siguiente.

La cantidad 59286 se distribuye sobre los dos bytes que conforman TMR1, en hexadecimal E7 y 96, y en decimal 231 y 150. El programa permite calcular las dos variables necesarias dependiendo del valor de pc_tempo, mostrando también la desviación respecto al valor exacto de la velocidad de seguimiento.

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Para la velocidad sidérea, el error se sitúa en menos de un segundo por día. Hubo un tiempo, al principio de ir madurando el proyecto, en que tenía dudas respecto a la precisión de los microcontroladores, atribuyéndoles un error observable y creyendo poder corregir dicho error cuando ya estuviera funcionando. Pero ya realizadas las primeras pruebas, hay que decir que no existe divorcio apreciable entre las especificaciones técnicas del Pic y su rendimiento en la práctica. Cronometrando el movimiento durante varias horas no se apreció desviación alguna de la velocidad sidérea.

Una vez fijadas las tres variables según la velocidad de seguimiento deseada, éstas se trasladan a la configuración del Pic para continuar con la configuración.

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5.2.- CONFIGURACIÓN DEL SEGUIMIENTO Y GUIADO

Con el microcontrolador conectado a los motores y funcionando, se elige el ancho de pulso y la pausa de manera que el consumo sea el mínimo necesario para la tracción requerida, y la pausa al final de cada micropaso adecuada para que no se produzcan discontinuidad entre el final de un paso y el principio del siguiente.

Para efectuar guiado en ascensión recta, la técnica empleada consiste en aumentar o disminuir la velocidad sidérea durante un corto período de tiempo, produciendo el efecto de un adelanto al oeste o un retraso al este. Para ello el programa calcula las dos velocidades con un adelanto y retraso determinado por el valor presente en guiado, por defecto de 5 ""/seg.

Monografias.comEl guiado en declinación se realiza moviendo el motor DE ligeramente en sentido norte o sur. Puesto que no se puede interrumpir el seguimiento en AR, en esta primera versión del programa la corrección mínima en DE es de 1 paso. Disminuyendo o aumentando el valor de la transición ON-OFF para el paso se consigue variar la fuerza o impulso; se trata entonces de ajustar la pausa a la mínima vibración y suficiente par, comprobando el efecto con los botones "mover al norte" Mn y "mover al sur" Ms. Monografias.com

5.3.- CONFIGURACIÓN DE LAS VELOCIDADES DE DESPLAZAMIENTO

Monografias.comScoPic está pensado para realizar desplazamientos a dos velocidades. La configuración es independiente para cada motor, permitiendo la utilización de motores y reducciones distintas en AR y DE. El impulso de aceleración inicial es común a los dos motores.

Los dos valores que definen la aceleración inicial hacen que esta sea más o menos extensa. Una vez fijada, se ajustan las velocidades rápidas hasta obtener el valor máximo sin bloqueo del motor, y las lentas de manera que no se produzcan excesivas vibraciones.

5.4.- OTROS ELEMENTOS

Monografias.com El botón de reset produce una inicialización en la rutina del Pic, empezando de nuevo con las variables actuales grabadas en la EEPROM. El pulsador de reset en el mando de mano hace el mismo efecto.

Monografias.com Este botón traslada la configuración grabada en el Pic al PC para su visualización y posterior modificación si se desea. Es conveniente utilizarlo después de un reset.

Monografias.com Una vez realizados los cambios, este botón permite guardarlos en el Pic sin necesidad de volver a grabar el código completo.

Monografias.com Pemite recuperar una configuración guardada previamente en ordenador en un archivo .pic

Monografias.com Almacena en un archivo la configuración actual.

Monografias.com Créditos es una ventana que contiene el número de versión y una dedicatoria.

Monografias.com Esta opción genera una secuencia de comandos en formato Lx200, que se trasmiten al Pic, y que dan idea de cómo reaccionará el microcontrolador frente a este protocolo de comunicación.

Monografias.com Cuando el programa arranca establece por si mismo el puerto entre los dos disponibles. En un ordenador portátil es frecuente que el puntero del cursor sea interno, pudiendo utilizarse Com1 para la trasmisión. En equipos de sobremesa es habitual realizar la conexión por el Com2 al estar ocupado Com1 por el ratón.

6.- Comunicación con el planisferio guide

Las coordenadas ecuatoriales que de una posición determinada proporciona el planetario Guide se leen del archivo slew.dat, situado en C: Guide. Se calcula la diferencia con la posición actual de ScoPic y se envía esta diferencia al microcontrolador en forma de vueltas completas de motor y fracción de vuelta en pasos. Al final del desplazamiento se añaden los pasos perdidos correspondientes al movimiento en AR, según la cuenta de demora .

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Monografias.com Desplaza el telescopio a la posición que indica Guide, a partir de la actual que refleja ScoPic.

Monografias.com Iguala las posición ecuatorial de ScoPic con la de Guide.

Monografias.com Cancela la cuenta de demora en AR, pero no cancela el desplazamiento en curso. Esto debe hacerse desde el pulsador de reset en el mando.

Los botones Añadir, Ver, Inicializar y Calcular, junto con las rejillas para datos, se utilizarán en la rutina para la corrección de errores mecánicos, a implementar en la próxima versión del programa. Una primera discusión teórica de esta corrección de errores simplificada puede verse en el documento ScoMec.doc.

7.- Descripción del mando manual

El mando de mano posee cuatro pulsadores al uso para los movimientos en AR y DE, un conmutador para elegir la velocidad lenta o rápida, y otros dos interruptores con retorno ( o pulsadores ) que se describen a continuación.

Uno de ellos hace la función de reset, forzando a que el programa empiece en la dirección 00 y leyendo las variables escritas por defecto en memoria. Puede ser útil ante cualquier contratiempo o error imprevisto.

El otro es un pulsador de reserva a utilizar para cuando en una futura versión se intente la comunicación del Pic con algún programa de planetario. Con el bit proporcionado por este pulsador se podrán igualar desde el mando las coordenadas de ScoPic y las del programa planisferio.

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8.- Descripcion de los comandos de guiado

Los comandos en formato Lx200 que ScoPic reconoce tienen la forma exacta que a continuación se detalla. Esto es así para que ScoPic pueda funcionar de acuerdo con la nomenclatura usada por Marty Niemi en su programa de guiado guider.exe. Las variaciones que puedan presentan otros programas respecto a los caracteres inicial o final ( # y : ) son fácilmente reprogramables.

#:RG# establece la velocidad de guiado

#:Mw# movimiento al oeste

#:Qw# parada oeste

#:Me# movimiento al este

#:Qe# parada este

#:Mn# movimiento al norte

#:Qn# parada norte

#:Ms# movimiento al sur

#:Qs# parada sur

NOTAS FINALES:

A fecha junio de 2003, ScoPic está probado y funcionando en el equipo móvil descrito en el documento vermut.zip ( Telescopio Utilizado Más Regularmente En Verano, al revés ), con las prestaciones y limitaciones expresadas anteriormente.

El correcto funcionamiento de ScoPic necesita alguna de las librerías al uso para windows. Por su tamaño, estos archivos no se incluyen en el programa de instalación, pero son fácilmente localizables.

Estoy agradecido:

A todos los que con sus comentarios, sueños y montajes me incitaron a emprender este proyecto. A la empresa Microchip, por facilitar de forma gratuita y abundante los integrados de prueba, no importa que tuvieran un pequeño saldo ( ( (. A Tony Kübek y Eric Smith por publicar su rutina de trasmisión libre de uso.

¡¡¡¡¡ Y a la lista de correo ConstructoresTelescopios en su conjunto, por mantener la ilusión en algo bueno en estos tiempos malos. !!!!.

VERSIONES:

1.0 abril, 2003 Versión preliminar, primeras pruebas con el autoguiado.

1.1 mayo, 2003 Añadida la opción de posicionado con Guide.

2.1 junio, 2003 Modificación en el circuito para incorporar la conmutación de resistencias en motores.

BIBLIOGRAFÍA (TIPO, TÍTULO, AUTOR, EDITORIAL Y AÑO):

BÁSICA

  • Programming and Customizing the AVR Microcontroller, Dhananjav V. Gadre, McGraw-Hill editorial, 2001.

  • Microcontrolador PIC16F84A Desarrollo de proyectos, Enrique Palacios, Fernando Remiro y Lucas J. López, Segunda edición, Editorial Ra-Ma, 2006.

  • The 8051 Microcontroller, MacKenzie I. Scott, Second Edition, Prentice Hall editorial, 1999.

  • Microcontroladores "PIC":Diseño Práctico de Aplicaciones, José María Angulo Usategui, Ignacio Angulo Martínez, Tercera edición, Editorial Mc-graw-Hill Interamericana, 2003.

CONSULTA:

  • AVR Enhanced RISC Microcontroller Data Book, Atmel Corporation, 2001.

  • Embedded Microcontroller, Intel Corporation, 1994.

Handbook of Microcontroller, Predko M., Tab Books, 1999

Enviado por: Ing.+Lic. Yunior Andrés Castillo S.

"NO A LA CULTURA DEL SECRETO, SI A LA LIBERTAD DE INFORMACION"®

Santiago de los Caballeros, República Dominicana, 2016.

"DIOS, JUAN PABLO DUARTE, JUAN BOSCH Y ANDRÉS CASTILLO DE LEÓN – POR SIEMPRE"®

Partes: 1, 2, 3
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