CAPITULO II 
MARCO REFERENCIAL 
Según el Manual de Trabajo Especial de Grado del Instituto Universitario 
Politécnico Sant...
Según Ramirez (2010) mostró su Trabajo Especial de Grado llamado 
Diseño de una Tarjeta de Control de Alineado de Bobina d...
enmarco dentro de la modalidad de proyecto factible, apoyando en la 
investigación de campo de tipo descriptivo, todo esto...
en precaución los sistemas de implementados en una planta, por otro lado, la 
utilización de matrices de evaluación y crit...
Bases Teóricas 
Arias (2006) infiere que las bases teóricas “comprenden un conjunto de 
conceptos y proposiciones que cons...
mayores en formatos menores o recortar los bordes (desbarbar) de pliegos ya 
impresos, se necesita para ello una maquinari...
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Mesa 
La mesa o lecho de acero es la base de apoyo lisa sobre la que se 
colocan y desplazan los pliegos a cortar. En ...
Figura 2. Partes de un Guillotina Industrial de Papel 
Tomado de: http://www.monograf ias.com/trabajos84/guia-trabajo-area...
Referente a esto, al diseñar, la persona no sólo tiene en cuenta aspectos 
estéticos, sino también cuestiones funcionales ...
Modo de Operación Manual; el modo manual es usado por el operario 
cuando desea controlar manualmente y arbitrariamente la...
Un fenómeno físico a ser medido es captado por un sensor, y muestra en 
su salida una señal eléctrica dependiente del valo...
Descriptores Estáticos de un Sensor 
Los descriptores estáticos definen el comportamiento en régimen 
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permanente del s...
Descriptores Dinámicos de un Sensor 
Tiempo de retardo: td, es el tiempo que tarda la salida del sensor en 
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electromecánico que convierte la posición angular de un eje, directamente a 
un código digital. Los tipos más comunes de e...
generando dos señales de pulsos digitales desfasada en 90º o en cuadratura. 
A estas señales de salida, se les llama común...
secuencial que tiene 4 estados, dados por las combinaciones originadas por 
los bits de la señal A y B en un período. Es d...
La forma de onda de la tensión a la salida de la bobina proporciona un medio 
para detectar la proximidad de un objeto. 
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acero, minas y trenes eléctricos, en ocasiones es conveniente transformar la 
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En cuanto se cierra el interruptor, una gran corriente fluye en la armadura 
porque su resistencia es muy baja. Los conduc...
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I = (Es - E0) / R 
Cuando el motor está en reposo, el voltaje inducido E0 = 0 por lo que la 
corriente eléctrica de ar...
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Velocidad de Rotación 
Cuando un motor de cd impulsa una carga entre las condiciones sin carga 
y plena carga, la caíd...
motores DC tienen numerosos inconvenientes, pues necesitan alimentaciones 
de potencia en continua. Además para la misma p...
Por lo tanto, el control de la velocidad de un motor DC se consigue mediante 
la variación del voltaje de armadura ( ) o p...
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Frenado de Motores DC 
El frenado o parada rápida es una de las maniobras más importantes a 
realizar en el mando de u...
diseñados para operar con alimentación AC monofásica, tienen 4 tiristores. 
Las unidades que operan con alimentación trifá...
la armadura no cambia pero si el sentido de la corriente. Esto quiere decir que 
para el frenado regenerativo el voltaje d...
de entrada y salida, y el PIC de 8 bits se desarrolló en 1975 para mejorar el 
rendimiento del sistema quitando peso de E/...
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Microcontroladores más usados: 
PIC12C508/509 encapsulamiento reducido de 8 pines, oscilador interno, 
popular en pequ...
Figura 10. Microcontrolador 
Tomado de: http://www.microcomsolutions.com/images/pic16f877a. jpg 
Diferencia entre Micropro...
montar el controlador en el propio dispositivo al que gobierna, en éste caso el 
controlador recibe el nombre de controlad...
Lenguajes de Programación Para Microcontroladores 
El microcontrolador ejecuta el programa cargado en la memoria Flash. Es...
Figura 13. Lenguaje Ensamblador 
Tomado de: http://www.monografias.com/trabajos12/microco/Image5.gi f 
37 
Lenguaje C 
El ...
Figura 14. Lenguaje C 
Tomado de: http://www.monografias.com/traba jos12/microco/Image5.gif 
38 
Lenguaje Basic: 
En la pr...
dialectos altamente modificados, y en nuevos lenguajes, influenciados por 
BASIC tales como Microsoft Visual Basic o Gamba...
40 
Cuadro 1. 
Conexiones de una pantalla LCD 
PIN Nombre Dirección Función 
01 Vss P GND 
02 Vdd P Alimentación a 5V 
03 ...
ignorada. El funcionamiento se resumiría así: RS nos servirá para indicarle 
al LCD si lo que le estamos mandando es un co...
presionar el botón, el cambio de estado en el pin genera una interrupción. El 
problema con esta técnica consiste en que l...
1. Ninguna ley podrá establecer disposiciones que alteren la intangibilidad y 
progresividad de los derechos y beneficios ...
2. Prevenir toda causa que pueda ocasionar daño a la salud de los 
trabajadores y las trabajadoras, por las condiciones de...
desempeñe, cuando se introduzcan nuevas tecnologías o cambios en los 
equipos de trabajo. Esta formación debe impartirse, ...
desarrollo del dispositivo generando la confianza y la facilidad de realizar la 
tarea necesaria. 
Sistema de Variables 
A...
Objetivo Específico Variable Definición 
47 
Conceptual 
Definición 
Operacional 
Diagnosticar el 
funcionamiento 
actual ...
Definición de Términos Básicos 
Arte Gráfico: La característica esencial que diferencia al arte gráfico de 
cualquier otra...
Máquina: Es un artefacto mecánico que transforma una fuerza aplicada en 
otro resultante, modificando la magnitud de la fu...
Xilografía: Técnica de grabado* en madera y de estampación en relieve*. 
Etimológicamente, el prefijo xilo procede de la r...
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  1. 1. CAPITULO II MARCO REFERENCIAL Según el Manual de Trabajo Especial de Grado del Instituto Universitario Politécnico Santiago Mariño (2006), el marco referencial “constituye el conjunto de aportes teóricos existentes sobre el problema que será objeto de estudio. Comprende varios aportes cuya denominación dependerá de la modalidad y tipo de investigación”. (p. 19). De igual manera, señala al respecto Álvarez (2005), que el marco referencial es “donde se enmarcan o compilan todas las definiciones teóricas y conceptuales del proyecto de investigación, a saber: la revisión bibliográfica, los antecedentes históricos, los antecedentes de investigación, las bases legales y el enfoque teórico” (p. 38). Partiendo de esta sección se continuará a plantear las diferentes investigaciones, trabajos y material de referencia que sustenta el aspecto teórico de la investigación. Antecedentes de la Investigación Al respecto, Arias (1999), enmarca que los antecedentes de la investigación “se refiere a los estudios previos y tesis de grado relacionadas con el problema planteado, es decir, investigaciones realizadas anteriormente y que guardan alguna vinculación con el problema en estudio” (p. 14) es donde se recapitula aquellas investigaciones que aportan puntos importantes en la elaboración del proyecto, estos permitirá precisar y delimitar el objeto de estudio y por consiguiente los propósitos de la investigación, con la finalidad de tener una orientación de cuáles son los procesos a toma, no obstante este debería ser uno de los primeros paso que el investigador tiene que tomar para el inicio y desarrollo del proyecto. 6
  2. 2. Según Ramirez (2010) mostró su Trabajo Especial de Grado llamado Diseño de una Tarjeta de Control de Alineado de Bobina de Impresiones para las Empresas Flexográficas, en el Instituto Universitario Politécnico Santiago Mariño Maracay para optar el título de Ingeniero Electrónico. El objetivo de esta investigación fue el diseñar una tarjeta electrónica que permita el almacenamiento de datos en la alineación de bobina, al ocurrir una falla de energía eléctrica el sistema pueda estar en mismo puntos donde antes fue calibrado, esté proyecto está enmarcado dentro de la modalidad de investigación de campo con una revisión documental, de nivel explotaría y descriptivo. De esta manera, esta investigación resalta la resolución de todos los inconveniente que tenga una máquina de impresión flexográfica, teniendo así una similitud con la presente investigación, porque se encuentra en el área de las artes gráfica, colaborando así para el mejor análisis, desarrollo y funcionamiento del estudios de las variables principales que deben ser tomadas en cuenta en el área, para el diseño de la tarjeta electrónica, buscando la aportación, comodidad y mejora en el desempeño de los operadoras, para que su labor sea lo más amigable posible, tomando en cuenta que mientras tengan mejor acondicionamiento la producción es más efectiva. Asimismo, Camacaro (2011) presentó su Trabajo Especial de Grado denominado Automatización de la Máquina de Inyección de Plástico de la empresa Derivados Plástico, C.A. Maracay, Estado Aragua, en el Instituto Universitario Politécnico Santiago Mariño Maracay para optar el título de Ingeniero Electrónico. Tuvo como objetivo principal automatizar la máquina de inyección de plástico, presentando una solución a las diferentes dificultades que se presentaba en la maquinaria, la cual atribuyó a la posibilidad de lograr el aumento de la velocidad, disminución de tiempo y ajusto de temperatura, reduciendo así los costos y consumo excesivo de materia prima. El estudio se 7
  3. 3. enmarco dentro de la modalidad de proyecto factible, apoyando en la investigación de campo de tipo descriptivo, todo esto junto con las entrevistas realizadas a los mecánicos, al personal de producción, entre otros. El aporte de esta investigación está en la ventaja de la restructuración de todo un sistema electrónico mediantes equipos modernos, teniendo así semejanza con el proyecto a investigar, aprovechando los aparatos que se encuentran en la maquinaria y que sirvieron de utilidad para el mejoramientos de los procesos que tiene una maquina inyectora, al igual que el proyecto que se lleva acabó tiene como finalidad, la renovación de toda un conjunto de medición en una guillotina por medio de una tarjeta electrónica que ayudara a mejorar los cortes, obteniendo así una reducción gastos de materia prima, además la aportación teórica de la investigación colaboró en la organización e investigaciones de puntos relevantes para la elaboración del mismo. En consecuencia, Ventura (2013) en su Trabajo Especial de Grado, titulado Automatización de la Máquina Llenadora de Salsas para Condimentar de la Empresa Alimentos Venmonter, C.A. Ubicada en la Morita II, Estado Aragua, en el Instituto Universitario Politécnico Santiago Mariño Maracay para optar el título de Ingeniero Electrónico. Teniendo como propósito la automatización de una línea de llenado de salsas, la cual se encarga de la fabricación de salsa de ajo, salsa inglesa y salsa de soya; este proyecto consto básicamente con el cambio de sistema eléctrico a relé para un sistema moderno electrónico. Se realizó con la modalidad de investigación de campo apoyado en un proyecto factible, teniendo un carácter descriptivo y revisión, usando como recolección de datos la observación directa y la encuesta no estructurada. Referente al anterior proyecto, se vincula con la investigación en la manera que la reconstrucción e innovación de una línea de producción, permitirá la evolución de esa área en la empresa, contribuyendo así con el desarrollo de la misma, no obstante este trabajo contribuyó en la importancia de los requisitos mínimos que se deben de tomar en cuenta para un diseño, tomando 8
  4. 4. en precaución los sistemas de implementados en una planta, por otro lado, la utilización de matrices de evaluación y criterios definidos al seleccionar equipos en la industria donde se consideran características y operacionales, para determinar la opción más conveniente a la solución del problema en los cuales se emplearan. Por consiguiente, Fernández (2014), anuncia en su Trabajo Especial de Grado nombrado como Diseño de un Sistema de Control para la Preparación de Masa en el Área de fabricación de Wafer, de la empresa Nestlé de Venezuela, S.A. Ubicado en Santa Cruz, Estado Aragua, en el Instituto Universitario Politécnico Santiago Mariño Maracay para optar el título de Ingeniero Electrónico. Esta investigación tuvo como finalidad la elaboración de un sistema de control para que la masa de wafer tenga un punto ideal y rapidez de este producto, esté proyecto está enmarcado dentro de la modalidad de proyecto factible, con un tipo de investigación de campo, según el nivel proyectivo, apoyando en una investigación descriptiva y documental, el autor realizo un censo de (11) personas para la aprobación de la mezcla final de la masa, obteniendo así un resultado satisfactorio. Este Trabajo Especial de Grado tuvo una contribución a la investigación, en la implementación de un diseño inédito, como es la creación de un sistema nuevo y creativo, para ayudar a la producción de la empresa, embargándose con una propuesta de gran magnitud, demostrando en los resultados, que no hay impedimentos que no se puede realizar teniendo los conocimientos precisos para el desarrollo de cualquier proyecto, resaltando así la confianza de la empresa en el autor del trabajo. También fue de gran ayuda para las observaciones, descripciones, investigaciones que se lleva a cabo para un propósito de gran envergadura. Debido a su estrecha relación con la investigación, estableciendo la importancia y las razones para realizar mejoras una maquinaria sin ver los obstáculos que se van a presentar. 9
  5. 5. Bases Teóricas Arias (2006) infiere que las bases teóricas “comprenden un conjunto de conceptos y proposiciones que constituyen un punto de vista o enfoque determinado, dirigido a explicar el fenómeno o problema planteado” (p. 15). En esta sección debe haber una secuencia que integre el tema a trata, como primer lugar se toma una ubicación del problema en un enfoque teórico determinado, luego se relaciona entra la teoría y el objeto de estudios, siguiente a eso la posiciones de diferentes autores sobre el problema de la investigación y por último se tiene que adoptar una postura la cual debe ser justificada. Todo debe formar un conjunto de arreglo para que haya un entendimiento previo de los que se hará para la cumplir el objetivo del proyecto. Guillotina Máquina utilizada en la Industria Gráfica para cortar, refilar hojas de papel, cartulina o cartón en porciones de altura variable hasta una altura máxima dada por el tipo de guillotina utilizada. Consta de una hoja de acero afilada en uno de sus lados, llamada cuchilla, una escuadra de apoyo lateral fija y una de apoyo frontal móvil, cuya posición nos da la distancia de corte. La palabra guillotina se refiere a una máquina para cortar cabeza, la que fue popularizada durante la revolución francesa, pues se usó para cortarle la cabeza al rey Luis XVI en la plaza de la revolución. El nombre de esta máquina es un epónimo del doctor francés Louis Guillotin, quien en 1789 propuso que se fuera usada para las ejecuciones. Según el buen doctor, esta manera de ejecución a las personas no involucraba tortura. 10 Guillotina Convencional El proceso de cortado o trocear en las artes gráficas es sumamente importante ya que en ella está el acabado del producto final, porque todo producto impreso pasa por esta fase, el corte puede significar trocear formatos
  6. 6. mayores en formatos menores o recortar los bordes (desbarbar) de pliegos ya impresos, se necesita para ello una maquinaria que hagan un corte con la medida requerida, principalmente hay tres tipos de guillotina los cuales son: Cortadora, Trilateral y Convencional. Cada uno de ella tiene su uso en particular, pero la convencional es con la se va a implementar el diseño electrónico. Pérez A (2009) describe que las guillotina convencional, Son aquellas guillotinas que están provistas de una sola cuchilla que efectúa cortes rectilíneos. Sirve para recortar o desbarbar al formato deseado, postetas de hojas impresas de tamaño superior. También se utiliza para trocear hojas de grandes dimensiones en otros formatos menores de máquina. Las partes más importantes de una guillotina son: mesa, escuadras, tope, pisón y cuchillas. (p8). Figura 1. Guillotina Convencional Industrial de Papel Tomado de: http://www.maquinaria-artesgraficas.com/productos/guillotina-molina-hidraulica- 11 82-luz
  7. 7. 12 Mesa La mesa o lecho de acero es la base de apoyo lisa sobre la que se colocan y desplazan los pliegos a cortar. En grandes formatos tiene un sistema neumático que facilita los desplazamientos. Escuadras laterales Son dos piezas lisas colocadas en los laterales, que sirven para escuadrar la posteta de pliegos, junto con el tope, en el momento del corte. En cada corte se utiliza una de las dos. Tope Es una pieza móvil de acero, que se sitúa en la parte posterior de la mesa. Sirve, además de para escuadrar, para marcar la medida de corte, que se cuenta a partir de él. Pisón El pisón es una pieza de acero de movimiento vertical que sujeta la pila de pliegos durante la acción de la cuchilla, para evitar deslizamientos en el momento del corte. El pisón tiene un impulso reforzado por un compresor que aumenta la presión ejercida sobre la pila, justo en el momento del corte. Cuchilla La cuchilla realiza el corte mediante un movimiento sesgado (de tijera). Es una hoja afilada con un solo filo, sujeta a una porta cuchillas. El movimiento de tijera lo realiza deslizando la cara sin filo en el pisón, que ejerce de "hoja fija".
  8. 8. Figura 2. Partes de un Guillotina Industrial de Papel Tomado de: http://www.monograf ias.com/trabajos84/guia-trabajo-area-post - prensa/image002.jpg Diseño Del italiano disegno, la palabra diseño se refiere a un boceto, bosquejo o esquema que se realiza, ya sea mentalmente o en un soporte material, antes de concretar la producción de algo. Así mismo, el término también se emplea para referirse a la apariencia de ciertos productos en cuanto a sus líneas, forma y funcionalidades. De esta manera, el concepto de diseño suele utilizarse en el contexto de las artes, la arquitectura, la ingeniería y otras disciplinas, el momento del diseño implica una representación mental y la posterior plasmación de dicha idea en algún formato gráfico para exhibir cómo será la obra que se planea realizar. El diseño, por lo tanto, puede incluir un dibujo o trazado que anticipe las características de la obra. 13
  9. 9. Referente a esto, al diseñar, la persona no sólo tiene en cuenta aspectos estéticos, sino también cuestiones funcionales y técnicas, de acuerdo a esto exige a los diseñadores estudios, investigaciones y tareas de modelado que le permitan encontrar la mejor manera de desarrollar el objeto que pretenden crear. MicroCut El MicroCut o dispositivo de corte controlado por computador, que se diseñó, está basado en el producto existente en el mercado internacional que comercializa la empresa C&P Microsystems con su modelo MicroCut Jr. El sistema está constituido por un tipo de escuadra que posee la máquina guillotina y que determina hasta donde entra el papel para ser cortado, por lo cual limita la medida de corte. Este es movido por un motor de CD tipo universal al cual se le diseño un actuador adecuado que permite dos velocidades hacia adelante y una hacia atrás. También cuenta con un encoder tipo incremental usado como elemento de realimentación del sistema y saber cuál es la ubicación actual de la escuadra, y cuatro sensores inductivos para detectar elementos a ciertas distancias para uso del sistema de control. Estas señales de control se adecuaron con circuitos amplificadores dadas las especificaciones del PLC. Por otro lado, el MicroCut viene equipado con un panel compuesto por un display y teclado que sirve de interfaz hombre-máquina, con el que la persona manipula y observa el estado del sistema. Para esto se escogió un PLC Jazz de marca Unitronics que cuenta con la interfaz necesaria y todos los requerimientos para el desarrollo del sistema. 14 Operación Del Prototipo Microcut El sistema de control de avance o MicroCut realiza las siguientes tareas: Encendido y calibración; el sistema enciende y alimenta los sensores y encoder para poner en marcha el motor hacia atrás hasta el punto inicial.
  10. 10. Modo de Operación Manual; el modo manual es usado por el operario cuando desea controlar manualmente y arbitrariamente la posición de la escuadra para cada corte que se ejecute con la máquina. Modo para ingreso de programa; el dispositivo se dispone para recibir las dimensiones de corte a realizar en un programa de corte, entendiendo éste último como una serie o sucesión de posiciones que la escuadra debe alcanzar en todo lo ancho de su recorrido para que el usuario u operario obtenga los cortes que requiera. Cada programa tiene como máximo 10 dimensiones permitidas para establecer. Modo de Operación Automática; en este modo el MicroCut toma el control total de posicionamiento de la escuadra a través del orden establecido por el programa de corte que el usuario haya escogido previamente para ser ejecutado. Figura 3. MicroCut Tomado de: http://georgedunn.com/cgi -bin/image/templates/microcut1.jpg Sensores Un sensor es un dispositivo eléctrico y/o mecánico que convierte magnitudes físicas (luz, magentismo, presión, etc.) en valores medibles de dicha magnitud. Esto se realiza en tres fases: 15
  11. 11. Un fenómeno físico a ser medido es captado por un sensor, y muestra en su salida una señal eléctrica dependiente del valor de la variable física. La señal eléctrica es modificada por un sistema de acondicionamiento de 16 señal, cuya salida es un voltaje. El sensor dispone de una circuitería que transforma y/o amplifica la tensión de salida, la cual pasa a un conversor A/D, conectado a un PC. El convertidor A/D transforma la señal de tensión continua en una señal discreta. Existe donde tipo de sensores según su entorno son los siguientes: Sensores internos: sensores integrados en la propia estructura mecánica del robot, que dan información del estado del robot: fundamentalmente de la posición, velocidad y aceleración de las articulaciones. Sensores externos: dan información del entorno del robot: alcance, proximidad, contacto, fuerza, etc. Se utilizan para guiado de robots, para identificación y manipulación de objetos. Figura 4. Tipo de Sensores Tomado de: http://3.bp.blogspot.com/ - GjlQbBJaCy8/UeI lxbuNrII/AAAAAAAAAIo/09xc42bm4u8/s1600/t ipos_de_sensores_430 139_t0.jpg
  12. 12. Descriptores Estáticos de un Sensor Los descriptores estáticos definen el comportamiento en régimen 17 permanente del sensor: Rango: valores máximos y mínimos para las variables de entrada y salida de un sensor. Exactitud: la desviación de la lectura de un sistema de medida respecto a una entrada conocida. El mayor error esperado entre las señales medida e ideal. Repetitividad: la capacidad de reproducir una lectura con una precisión dada. Reproducibilidad: tiene el mismo sentido que la repetitividad excepto que se utiliza cuando se toman medidas distintas bajo condiciones diferentes. Resolución: la cantidad de medida más pequeña que se pueda detectar. Error: es la diferencia entre el valor medido y el valor real. No linealidades: la desviación de la medida de su valor real, supuesto que la respuesta del sensor es lineal. No-linealidades típicas: saturación, zona muerta e histéresis. Sensibilidad: es la razón de cambio de la salida frente a cambios en la entrada: s = ∂V /∂x. Excitación: es la cantidad de corriente o voltaje requerida para el funcionamiento del sensor. Estabilidad: es una medida de la posibilidad de un sensor de mostrar la misma salida en un rango en que la entrada permanece constante.
  13. 13. Descriptores Dinámicos de un Sensor Tiempo de retardo: td, es el tiempo que tarda la salida del sensor en 18 alcanzar el 50% de su valor final. Tiempo de subida: tr, es el tiempo que tarda la salida del sensor hasta alcanzar su valor final. => velocidad del sensor, es decir, lo rápido que responde ante una entrada. Tiempo de pico: tp, es el tiempo que tarda la salida den sensor en alcanzar el pico máximo de su sobreoscilación. Pico de sobreoscilación: Mp, expresa cuanto se eleva la evolución temporal de la salida del sensor respecto de su valor final. Tiempo de establecimiento: ts, el tiempo que tarda la salida del sensor en entrar en la banda del 5% alrededor del valor final y ya no vuelve a salir de ella. Proceso de calibración: consiste en realizar la comparación de la respuesta del sensor con otros que tienen una respuesta estándar conocida; de esta manera se establece la relación entre la variable medida por el sensor y su señal de salida. Sensores De Posición Analógicos: potenciómetros, resolver, sincro, LVDT, Inductosyn. Digitales: encoders (absolutos e incrementales). Encoders Los codificadores rotatorios (conocidos genéricamente como encoders) son mecanismos utilizados para entregar la posición, velocidad y aceleración del rotor de un motor. Sus principales aplicaciones incluyen aplicaciones en robótica, lentes fotográficas, aplicaciones industriales que requieren medición angular, militares, etc. Un codificador rotatorio es un dispositivo
  14. 14. electromecánico que convierte la posición angular de un eje, directamente a un código digital. Los tipos más comunes de encoders se clasifican en: absolutos y relativos (conocidos también como incrementales). Los encoders absolutos pueden venir codificados en binario o gray. Dentro de los encoders incrementales, se encuentran los encoders en cuadratura, ampliamente utilizados en motores de alta velocidad y en aplicaciones en las que interesa conocer la dirección del movimiento del eje. El tipo común de encoder incremental consiste de un disco solidario al eje del motor que contiene un patrón de marcas o ranuras que son codificados por un interruptor óptico (par led/fotodiodo o led/ fototransistor) generando pulsos eléctricos cada vez que el patrón del disco interrumpe y luego permite el paso de luz hacia el interruptor óptico a medida que el disco gira. La resolución de un encoder típico es del orden de 1000 pulsos por revolución. Desde un encoder incremental no se puede determinar la posición angular absoluta del eje. Para poder determinar la posición relativa a un punto de referencia (cero), el encoder debe incluir una señal adicional que genera un pulso por revolución, denominada índice. Figura 5. Encoder Tomado de: http://www.automationdirect.com/ images/overviews/encoder_t rdn_300.jpg 19 Encoder en Cuadratura Corresponde a un tipo de encoder incremental que utiliza dos sensores ópticos posicionados con un desplazamiento de ¼ de ranura el uno del otro,
  15. 15. generando dos señales de pulsos digitales desfasada en 90º o en cuadratura. A estas señales de salida, se les llama comúnmente A y B. Mediante ellas es posible suministrar los datos de posición, velocidad y dirección de rotación del eje. Si se incluye la señal de referencia, se le denomina I (índice). Usualmente, si la señal A adelanta a la señal B (la señal A toma valor lógico “1” antes que la señal B, por ejemplo), se establece el convenio de que el eje está rotando en sentido horario, mientras que si B adelanta a A, el sentido será antihorario. Figura 6. Encoder Tomado de: http://www.pmdcorp.com/images/art icles/opt ical-encoder-450px.jpg El disco de un encoder generalmente da una vuelta por revolución del motor o eje al cual se encuentra adosado. Pero podría estar acoplado a través de un sistema de transmisión con una proporción conocida de reducción o elevación. De esta manera la frecuencia de la señal A o B variará de manera proporcional a la velocidad del rotor. Así, midiendo la frecuencia de dichas señales y conociendo la manera de cómo se encuentra acoplado, es posible determinar la velocidad de giro del eje. Dependiendo del fabricante, la señal índice puede estar sincronizada con la señal A o B, y la duración del pulso puede variar entre un cuarto de período a un período completo de una de las señales en cuadratura. Para decodificar la información de dirección entregada por un encoder en cuadratura, se puede abordar el problema desde el punto de una máquina 20
  16. 16. secuencial que tiene 4 estados, dados por las combinaciones originadas por los bits de la señal A y B en un período. Es decir, se tendrán los estados 00, 01, 10, 11, con el primer dígito correspondiente a la señal A y el segundo a la señal B (AB). De acuerdo a las transiciones que pudiesen ocurrir, se define una tabla de búsqueda (tabla de verdad) que podría abarcar las siguientes situaciones: giro horario, giro antihorario, error momentáneo (sin cambio), y error (cambios de fase producidos por sobre velocidad u otro factor). Además, es común asociar cada detección de giro a un contador, que se incrementará o decrementará según la dirección sea en sentido horario o antihorario, respectivamente. 21 Sensores de proximidad Detección de objetos próximos, antes del contacto para agarrar o evitar un objeto: Sensores inductivos Sensores de efecto Hall. Sensores Capacitivos Sensores ultrasónicos Sensores ópticos. Sensores Inductivos Modificación de un campo magnético por presencia de objetos metálicos. Consiste en una bobina situada junto a un imán permanente. En condiciones estáticas no hay ningún movimiento en las líneas de flujo y no se induce ninguna corriente en la bobina. Cuando un objeto metálico penetra en el campo del imán o lo abandona, el cambio resultante en las líneas de flujo induce un impulso de corriente, cuya amplitud es proporcional a la velocidad del cambio del flujo.
  17. 17. La forma de onda de la tensión a la salida de la bobina proporciona un medio para detectar la proximidad de un objeto. Figura 7. Sensor Inductivo Tomado de: http://zensotec.com/image/cache/data/sensores/ZI30%20RASANTE - 500x500.jpg Motor Corriente Directa Los motores de corriente directa transforman la energía eléctrica en energía mecánica. Impulsan dispositivos tales como malacates, ventiladores, bombas, calandrias, prensas, preforadores y carros. Estos dispositivos pueden tener una característica de par o momento de torsión-velocidad muy definida (como una bomba o un ventilador) o una extremadamente variable (como un malacate o un automóvil): La característica de par o de momento de torsión-velocidad del motor debe ser adaptada al tipo de carga que tiene que impulsar, y este requerimiento ha dado lugar a tres tipos básicos de motores: 22 Motores en derivación (o shunt) Motores en serie Motores compuestos. Los motores de corriente continua rara vez se utilizan en aplicaciones industriales ordinarias ya que todos los sistemas eléctricos suministran corriente alterna. Sin embargo, en aplicaciones especiales, como fábricas de
  18. 18. acero, minas y trenes eléctricos, en ocasiones es conveniente transformar la corriente alterna en corriente directa para utilizar motores de cd. La razón és que las características de par o momento de torsión-velocidad de los motores de cd pueden ser variadas dentro de un amplio intervalo sin perder su alta eficiencia. Hoy en día, este planteamiento general puede ser cuestionado porque la disponibilidad de controladores eléctricos complejos ha hecho posible utilizar motores de corriente alterna en aplicaciones de velocidad variable. No obstante, aún existen millones de motores de cd en servicio y se están produciendo algunos miles más cada año. Figura 8. Motor de Corriente Continua Tomado de: http://img.direct indust ry.com/images_di/photo-g/permanent -magnet-elect ric-motors- dc-9033-2326109.jpg 23 Fuerza Contraelectromotriz (fcem) Los motores de corriente directa se construye del mismo modo que los generadores; por consiguiente, una máquina de cd puede operar como motor o como generador. Para ilustrar lo anterior, considere un generador de cd en el que la armadura, inicialmente en reposo, está conectada a una fuente de cd Es por medio de un interruptor. La armadura tiene una resistencia R y el campo magnético es creado por un juego de imanes permanentes.
  19. 19. En cuanto se cierra el interruptor, una gran corriente fluye en la armadura porque su resistencia es muy baja. Los conductores individuales de la armadura de inmediato se someten a una fuerza porque están inmersos en el campo magnético creado por los imanes permanentes. Estas fuerzas se suman para producir un poderoso par o momento de torsión que hace girar la armadura. Por otra parte, en cuanto la armadura comienza a girar, ocurre un segundo fenómeno: el efecto de generador. Sabemos que un voltaje E0 es inducido en los conductores de la armadura en cuanto éstos atraviesan un campo magnético. Esto siempre es cierto, sin importar qué provoque la rotación. El vapor y la polaridad del voltaje inducido son los mismos que los obtenidos cuando la máquina opera como generador. Por lo tanto, el voltaje inducido E0 es proporcional a la velocidad de rotación n del motor y al flujo Ф por polo: 24 E0 = ZnФ/60 Como en el caso de un generador, Z es una constante que depende del número de vueltas en la armadura y del tipo de devanado. En el caso de devanados imbricados o de lazo, Z es igual al número de conductores de la armadura. En el caso de un motor, el voltaje inducido E0 se conoce como fuerza contraelectromotriz (fcem) porque su polaridad siempre actúa contra el voltaje de la fuente Es. Actúa contra el voltaje en el sentido de que el voltaje neto que actúa en el circuito en serie de la figura es igual a(Es - E0) volts y no a (Es + E0) volts. Aceleración del Motor El voltaje neto que actúa en el circuito de la armadura es (Es - E0) volts. La corriente resultante I en la armadura está limitada sólo por la resistencia R de ésta, por lo que
  20. 20. 25 I = (Es - E0) / R Cuando el motor está en reposo, el voltaje inducido E0 = 0 por lo que la corriente eléctrica de arranque es: I = E0 / R La corriente de arranque puede ser 20 o 30 veces mayor que la corriente a plena carga nominal del motor. En la práctica, esto haría que los fusibles se quemaran o que los cortacircuitos o sistemas de protección se activarán sin embargo, si están ausentes, las grandes fuerza que actúan en los conductores de la armadura producen un poderoso par o momento de torsión de arranque y, en consecuencia, una rápida aceleración de la armadura. Conforme se incrementa la velocidad, la fcem E0 también se incrementa, lo que provoca que el valor de (Es - E0) disminuya. De donde deducimos que la corriente I en la armadura disminuye progresivamente a medida que se incrementa la velocidad. Aun cuando la corriente en la armadura disminuye, el motor continúa acelerándose hasta que alcanza una velocidad máxima definida. Sin carga, esta velocidad produce una fcem E0 un poco menor que el voltaje de la fuente es. De hecho, si E0 fuera igual a Es, el voltaje neto (Es – E0) sería cero, por lo que la corriente I también seria cero. Las fuerza impulsoras dejarían de actuar en los conductores de la armadura y la resistencia mecánica impuesta por el ventilador y los cojinetes haría que el motor se desacelerara de inmediato. A medida que disminuye la velocidad, el voltaje neto (Es – E0) aumenta y también la corriente I. La velocidad dejará de disminuir en cuanto el par o momento de torsión desarrollado por la corriente en la armadura sea igual al par o momento de torsión de la carga. De este modo, cuando un motor funciona sin carga, la fcem debe ser un poco menor que Es, como para permitir que fluya una pequeña corriente, suficiente para producir el par o momento de torsión requerido.
  21. 21. 26 Velocidad de Rotación Cuando un motor de cd impulsa una carga entre las condiciones sin carga y plena carga, la caída IR provocada por la resistencia de la armadura provocada por la resistencia de la armadura siempre es pequeña comparada con el voltaje de suministro Es. Esto indica que la fcem E0 es casi igual a Es. Por otra parte, ya vimos que E0 puede ser expresada por la ecuación: E0 = ZnФ/60 Reemplazando E0 por el Es, obtenemos. Es = ZnФ/60 Es decir.n = 60Ex / (ZФ) (aprox.) Donde .n = velocidad de rotación rpm Es = voltaje de la armadura [V] Z = número total de conductores en la armadura. Esta importante ecuación muestra que la velocidad del motor es directamente proporcional al voltaje suministrado a la armadura e inversamente proporcional al flujo por polo. Ahora veremos cómo se aplica esta ecuación. Variador de Velocidad de Motor DC Las características de funcionamiento de los motores DC de excitación independiente y el desarrollo de la electrónica de potencia, han permitido fabricar equipos variadores de velocidad que controlan prácticamente todos los parámetros importantes del motor, permitiendo su uso en todo tipo de aplicaciones industriales. Dichas aplicaciones van desde el control de velocidad del motor hasta el control de su posición (servo-variadores). Los
  22. 22. motores DC tienen numerosos inconvenientes, pues necesitan alimentaciones de potencia en continua. Además para la misma potencia, estas máquinas son de dimensiones y costos mayores que los motores de inducción y necesitan más mantenimiento debido al conmutador. Las ventajas de los motores DC es que pueden proporcionar altos pares de arranque, su margen de velocidad es grande por encima y por debajo de los valores nominales y su procedimiento de regulación es más sencillo y económico que los correspondientes a los motores de inducción. 9Por las razones expuestas líneas arriba, se siguen usando los motores DC y por lo tanto los variadores de velocidad para dicho tipo de motor han seguido desarrollándose sobre todo en lo que respecta a su etapa de control (comunicación por computadora, panel digital de programación, auto-sintonía, etc.), pues su etapa de potencia (rectificadores controlados mediante tiristores o transistores) permanece invariable. Figura 9. Variador de Motor DC Tomado de: http://www.megaenlinea.com/assets/images/variadorabierto. jpg 27 Variación De Velocidad De las ecuaciones (1-1) y (1-2) de la Unidad I se tiene que la velocidad depende de:
  23. 23. Por lo tanto, el control de la velocidad de un motor DC se consigue mediante la variación del voltaje de armadura ( ) o por variación del flujo magnético del campo (proporcional a). Hasta antes de la llegada de los variadores electrónicos de velocidad para motores DC, las formas de regular la velocidad eran por procedimientos que se citan a continuación: a. Por variación de la tensión en bornes de armadura: Control reostático de la tensión de armadura. Tracción eléctrica. Empleando un elevador/reductor. Modificando el acoplamiento de dos motores por medio de engranajes. 28 Sistema Ward-Leonard. b. Por variación de flujo de campo: Reóstato de regulación de campo. Inversión de Giro de Motores DC La inversión de giro de un motor DC se necesita en gran cantidad de aplicaciones. Para cambiar el sentido de giro hay que variar el campo magnético en uno de los dos circuitos del motor (armadura o campo). En la práctica, la variación del sentido del campo magnético se hace sobre el bobinado de armadura tal como se muestra en la figura 1. En este caso la posición del interruptor nos permite cambiar el sentido de la polaridad del voltaje DC que recibe la armadura y por lo tanto cambiará el sentido de giro del motor.
  24. 24. 29 Frenado de Motores DC El frenado o parada rápida es una de las maniobras más importantes a realizar en el mando de un motor. Dicho objetivo se puede lograr por: Frenado por recuperación de energía o también llamado regenerativo. Frenado reostático o también llamado dinámico. Frenado por inversión de corriente de armadura. Etapa de Potencia Usualmente, una unidad de potencia de estado sólido convierte la energía AC de la planta a un voltaje DC ajustable. Este voltaje alimenta a la armadura del motor. La velocidad del motor DC varía proporcionalmente al voltaje de armadura asumiendo: EL motor es suficientemente grande para alimentar a la carga conectada. La corriente de campo del motor es constante. Los motores DC tienen dos componentes principales: armadura y campo. La interacción de los campos magnéticos de ambos componentes provoca la rotación del rotor. La etapa puede ser implementado mediante el uso de: Tiristores Transistores Variador a Tiristores Los Rectificadores Controlados de Silicio (SCR) normalmente llamados “tiristores”, usados en la unidad de potencia convierten voltaje AC a un voltaje DC controlado. El SCR conduce corriente cuando un pequeño impulso de voltaje es aplicado a su terminal “gate”. La mayoría de variadores a tiristor
  25. 25. diseñados para operar con alimentación AC monofásica, tienen 4 tiristores. Las unidades que operan con alimentación trifásica son frecuentemente construidas con seis tiristores. Una variante de dicho diseño incluye el reemplazo de la fila inferior de tiristores por diodos rectificadores y adicionando un diodo de conmutación a través de la salida de armadura DC. La fuente del campo mostrada se encuentra implementada por un puente de diodos, por lo tanto el campo recibe un voltaje DC fijo de valor igual a su nominal. La armadura recibe voltaje DC variable, con la finalidad de que el motor trabaje en la región de torque constante tal como se vio anteriormente. Para desconectar físicamente al motor de la unidad de potencia de estado sólido, se utiliza un contactor (M), ver figura 4. Al energizar la bobina de control del contactor M, el puente rectificador a tiristores alimenta a la armadura haciendo que dicha máquina trabaje como motor impulsando a la carga acoplada a su eje. Cuando se desea tener control de frenado de dicho motor, se puede frenar rápidamente por medio de una resistencia de frenado dinámico (Dynamic Brake: DB) a través de la armadura del motor, ver figura. 4. La bobina de control del contactor M debe ser desenergizada para permitir que la resistencia DB actúe como una carga de la armadura, la cual por acción de la inercia de su carga, se ha convertido en generador. Dicho frenado dinámico sólo es efectivo mientras la armadura se encuentre en movimiento. Adicionando otro grupo de tiristores (denominados sección reversa) conectados con polaridad invertida, el variador obtiene capacidades regenerativas y puede operar en los cuatro cuadrantes. Dicha configuración ofrece operación bidireccional sin el uso de contactores de inversión y frenado regenerativo controlado. El frenado regenerativo se entiende como el retorno de energía desde el motor (durante el instante de frenado se comporta como generador) hacia la fuente de alimentación AC. Dicha energía debe ser de algún modo absorbida por la fuente. La figura 6 nos muestra que durante el frenado, la polaridad de 30
  26. 26. la armadura no cambia pero si el sentido de la corriente. Esto quiere decir que para el frenado regenerativo el voltaje de alimentación a la armadura se debe hacer menor que la tensión contra-electromotriz. Los variadores a tiristores son los normalmente utilizados en la industria pues pueden controlar motores DC de fracciones de potencia hasta decenas de MW. 31 Variador a Transistores Los Variadores a transistores son usados en aplicaciones de baja potencia con motores de fracciones de HP, y sobre todo para el control de posición en servo-mecanismos debido a la rapidez en respuesta que tiene su etapa de potencia implementada con transistores, los cuales trabajan a velocidades de kHz. Los motores DC usados son del tipo imán permanente, es decir que su campo es un material magnético sólido, el cual proporciona flujo magnético a la armadura, la cual es bobinada y tiene conmutador y escobi llas similar a lo ya estudiado. El tiempo de vida de los motores de imán permanente depende del tiempo que permanezca el flujo magnético nominal para el que fue fabricado. Si disminuye el flujo magnético del motor, éste pierde su torque nominal y su trabajo no será eficiente pudiendo sobrecargarse con exceso de corriente. Microcontroladores PIC Los PIC (Circuito Integrados Programables) son una familia de microcontroladores tipo RISC fabricados por Microchip Technology Inc. y derivados del PIC1650, originalmente desarrollado por la división de microelectrónica de General Instrument. El nombre actual no es un acrónimo, en realidad, el nombre completo es PICmicro, aunque generalmente se utiliza como Peripheral Interface Controller o controlador de interfaz periférico. Así mismo, El PIC original se diseñó para ser usado con la nueva CPU de 16 bits CP16000, siendo en general una buena CPU, ésta tenía malas prestaciones
  27. 27. de entrada y salida, y el PIC de 8 bits se desarrolló en 1975 para mejorar el rendimiento del sistema quitando peso de E/S a la CPU. De la misma manera, el PIC utilizaba micro código simple almacenado en ROM para realizar estas tareas y aunque el término no se usaba por aquel entonces, se trata de un diseño RISC que ejecuta una instrucción cada 4 ciclos del oscilador. En 1985 la división de microelectrónica de General Instrument se separa como compañía independiente que es incorporada como filial (el 14 de diciembre de 1987 cambia el nombre a Microchip Technology y en 1989 es adquirida por un grupo de inversores) y el nuevo propietario canceló casi todos los desarrollos, que para esas fechas la mayoría estaban obsoletos. El PIC, sin embargo, se mejoró con EPROM para conseguir un controlador de canal programable. Hoy en día, una multitud de PICs vienen con varios periféricos incluidos módulos de comunicación serie, UARTs, núcleos de control de motores, entre otros, con memoria de programa desde 512 a 32.000 palabras (una palabra corresponde a una instrucción en lenguaje ensamblador, y puede ser de 12, 14, 16 ó 32 bits, dependiendo de la zfamilia específica de PICmicro). 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, entre otros. 32 Principales Marcas: Según volumen de ventas y diversidad de modelos podemos establecer como principales a los siguientes fabricantes: - Microchip Technology Corp. - STMicroelectronics - Atmel Corp. - Motorola Semiconductors Corp.
  28. 28. 33 Microcontroladores más usados: PIC12C508/509 encapsulamiento reducido de 8 pines, oscilador interno, popular en pequeños diseños como el iPod remote. PIC12F629/675 y PIC16F84, considerado obsoleto, pero imposible de descartar y muy popular. PIC16F84A tiene una buena actualización en comparación del anterior, algunas versiones funcionan a 20 MHz, compatible 1:1. PIC16F628A, es la opción típica para iniciar una migración o actualización de diseños antiguos hechos con el PIC16F84A. Posee puerto serial, módulos de comparación análoga, PWM, módulo CCP, rango de operación de voltaje aumentado, entre otras. PIC16F88, Nuevo sustituto del PIC16F84A con más memoria, oscilador interno, PWM, entre otros, que podría convertirse en popular como su hermana. La subfamilia PIC16F87X y PIC16F87XA son los hermanos mayores del PIC16F84 y PIC16F84A, con cantidad de mejoras incluidas en hardware. Bastante común en proyectos de aficionados. PIC16F886/887 Nuevo sustituto del 16F876A y 16F877A con la diferencia que el nuevo ya se incluye oscilador interno. PIC16F193x Nueva gama media de PIC optimizado y con mucha RAM, ahora con 49 instrucciones por primera vez frente a las 35 de toda la vida. PIC18F2455 y similares con puerto USB 2.0 PIC18F2550 manejo de puertos USB 2.0 y muy versátil. PIC18F452, PIC18F4550, dsPIC30F2010, dsPIC30F3014, dsPIC30F3011. Microcontroladores ideales para control electrónico de motores eléctricos de inducción, control sobre audio, entre otras aplicaciones. PIC32 (Nueva gama de PIC de 32 bits, los más modernos ya compatible con USB 2.0).
  29. 29. Figura 10. Microcontrolador Tomado de: http://www.microcomsolutions.com/images/pic16f877a. jpg Diferencia entre Microprocesador y Microcontrolador El Microprocesador, se puede observar en la Figura 17, que dependiendo del circuito se requerían algunos circuitos integrados adicionales además del Microprocesador como por ejemplo: RAM (para almacenar datos temporalmente y memorias) ROM (para guardar el programa encargado del proceso del equipo) Circuito integrado (para los puertos de entrada y salida) Descodificador de direcciones. Figura 11. Estructura de un Microprocesador Tomado de: http://arquiuct.blogspot.com/2012/12/diferencia-entre-un -micro-procesador-y. html En cambio un Microcontrolador es un sistema cerrado, como pudo verse en la Figura 18, es en definitiva un circuito integrado que incluye todos los componentes de un computador, debido a su reducido tamaño es posible 34
  30. 30. montar el controlador en el propio dispositivo al que gobierna, en éste caso el controlador recibe el nombre de controlador empotrado, en donde todas las partes del procesador están contenidas en su interior y sólo salen al exterior las líneas que gobiernan los periféricos. Figura 12. Estructura de un Microcontrolador Tomado de: http://www.monografias.com/trabajos12/microco/Image5.gi f En conclusión, las estas ventajas son reconocidas inmediatamente para aquellas personas que han trabajado con los Microprocesadores y después pasaron a trabajar con los Microcontroladores, estas son las diferencias más importantes: Por ejemplo la configuración mínima básica de un Microprocesador estaba constituida por un Micro de 40 Pines, Una memoria RAM de 28 Pines, una memoria ROM de 28 Pines y un decodificador de direcciones de 18 pines; pero un Microcontrolador incluye todo estos elementos en un solo Circuito Integrado por lo que implica una gran ventaja en varios factores: En el circuito impreso por su amplia simplificación de componentes, el costo para un sistema basado en Microcontrolador es mucho menor y, lo mejor de todo, el tiempo de desarrollo de su proyecto electrónico se disminuye considerablemente. 35
  31. 31. Lenguajes de Programación Para Microcontroladores El microcontrolador ejecuta el programa cargado en la memoria Flash. Esto se denomina el código ejecutable y está compuesto por una serie de ceros y unos, aparentemente sin significado. Dependiendo de la arquitectura del microcontrolador, el código binario está compuesto por palabras de 12, 14 o 16 bits de anchura como se muestra en la Figura 19. Cada palabra se interpreta por la CPU como una instrucción a ser ejecutada durante el funcionamiento del microcontrolador. Todas las instrucciones que el microcontrolador puede reconocer y ejecutar se les denominan colectivamente Conjunto de instrucciones. Como es más fácil trabajar con el sistema de numeración hexadecimal, el código ejecutable se representa con frecuencia como una serie de los números hexadecimales denominada código Hex. En los microcontroladores PIC con las palabras de programa de 14 bi ts de anchura, el conjunto de instrucciones tiene 35 instrucciones diferentes. 36 Lenguaje Ensamblador Como el proceso de escribir un código ejecutable era considerablemente arduo, en consecuencia fue creado el primer lenguaje de programación denominado ensamblador (ASM). Siguiendo la sintaxis básica del ensamblador, era más fácil escribir y comprender el código. Las instrucciones en ensamblador consisten en las abreviaturas con significado y a cada instrucción corresponde una localidad de memoria. Un programa denominado ensamblador compila (traduce) las instrucciones del lenguaje ensamblador a código máquina (código binario). Este programa compila instrucción a instrucción sin optimización. Como permite controlar en detalle todos los procesos puestos en marcha dentro del chip, este lenguaje de programación todavía sigue siendo popular.
  32. 32. Figura 13. Lenguaje Ensamblador Tomado de: http://www.monografias.com/trabajos12/microco/Image5.gi f 37 Lenguaje C El lenguaje C dispone de todas las ventajas de un lenguaje de programación de alto nivel (anteriormente descritas) y le permite realizar algunas operaciones tanto sobre los bytes como sobre los bits (operaciones lógicas, desplazamiento etc.). Las características de C pueden ser muy útiles al programar los microcontroladores. Además, C está estandarizado (el estándar ANSI), es muy portable, así que el mismo código se puede utilizar muchas veces en diferentes proyectos. Lo que lo hace accesible para cualquiera que conozca este lenguaje sin reparar en el propósito de uso del microcontrolador. C es un lenguaje compilado, lo que significa que los archivos fuentes que contienen el código C se traducen a lenguaje máquina por el compilador. Todas estas características hicieron al C uno de los lenguajes de programación más populares.
  33. 33. Figura 14. Lenguaje C Tomado de: http://www.monografias.com/traba jos12/microco/Image5.gif 38 Lenguaje Basic: En la programación de computadoras, el BASIC, siglas de Beginner's All-purpose Symbolic Instruction Code1 (Código simbólico de instrucciones de propósito general para principiantes en español), es una familia de lenguajes de programación de alto nivel. El BASIC original, el Dartmouth BASIC, fue diseñado en 1964 por John George Kemeny y Thomas Eugene Kurtz en el Dartmouth College en New Hampshire, Estados Unidos, como un medio para facilitar programar computadores a estudiantes (y profesores) que no fueran de ciencias. En ese tiempo, casi todo el uso de los computadores requería codificar software hecho a la medida, lo cual era algo bastante restringido a personas con formación como científicos y matemáticos. BASIC originalmente fue desarrollado como una herramienta de enseñanza. El lenguaje y sus variantes llegaron a estar ampliamente disponibles en los microcomputadores a finales de los años 1970 y en los años 1980. El BASIC sigue siendo popular hasta el día de hoy en un puñado de
  34. 34. dialectos altamente modificados, y en nuevos lenguajes, influenciados por BASIC tales como Microsoft Visual Basic o Gambas en GNU/Linux. Por el año 2006, el 59% de los desarrolladores para la plataforma .NET usaban Visual Basic .NET como su único lenguaje. Pantalla de Cristal Líquido Pantalla de cristal líquido o LCD: (Por sus siglas en Ingles) Es una pantalla delgada y plana formada por un número de píxeles en color o monocromos colocados delante de una fuente de luz o reflectora (Ver Figura 34). A menudo se utiliza en dispositivos electrónicos de pilas, ya que utiliza cantidades muy pequeñas de energía eléctrica Figura 15. Pantalla LCD Tomado de: http://electronicavm.fi les.wordpress.com/2011/06/3430-lcd162b-yhy.png 39 Conexiones de una Pantalla LCD Una pantalla de cristal líquido o LCD (Liquid Cristal Display) es un dispositivo para la presentación de imágenes o caracteres. En este caso explicaremos las conexiones basados en el μControlador Hitachi 44780 o compatible, que muestra 16 o 20 caracteres en 1, 2 o 4 líneas (Ver cuadro 1). Las funciones de control son iguales para todos los modelos.
  35. 35. 40 Cuadro 1. Conexiones de una pantalla LCD PIN Nombre Dirección Función 01 Vss P GND 02 Vdd P Alimentación a 5V 03 Vee P Control de contraste 04 RS I Selección de Registro / Dato 05 RW I Selección de Escritura / Lectura 06 E I Enable / Disable 07 – D0 - D7 I/O Bus de datos 14 15 – 16 A - K P Corresponden al ánodo y cátodo del backlight (si el modelo lo tiene) La operación del display es bastante sencilla ya que el μControlador interno, hace casi todo el trabajo, para comandarlo es necesario saber cómo funcionan sus pines. Para enviar un comando o un dato deberemos primero indicar que es lo que estamos enviando para eso se usa el pin RS, cuando este pin está en 0 el LCD interpretará la información que está presente en sus pines D0 a D7 como un comando, si está en 1 significa que estamos enviándole un carácter, en cuyo caso se imprimirá donde esté actualmente el cursor. Asimismo en lugar de enviar información puede llegar el momento en que queramos leer algo de su memoria, para eso se utiliza el pin R/W, en 0 el LCD estará en modo escritura y en 1 en modo lectura. El pin E es el que le indica al display que ejecute la operación que estamos enviándole, cuando este pin está en 0 cualquier modificación que hagamos en sus otros pines será
  36. 36. ignorada. El funcionamiento se resumiría así: RS nos servirá para indicarle al LCD si lo que le estamos mandando es un comando o un carácter; D0 a D7 para enviarle el dato o el comando y E para que lo ejecute. Teclado Matricial Una de las formas más simples de ingresar información a un micro es a través de botones. Para ahorrar pines, se conectan los botones en forma matricial. A éstos se les llama Teclados Matriciales, los cuales pueden encontrarse en diversos equipos como Teléfonos, Alarmas y Microondas. Un teclado matricial tiene típicamente 12 ó 16 botones. En esta oportunidad utilizaremos un teclado de 16 botones, conectados en una matriz de 4 x 4. Cada uno de los botones tiene un terminal conectado a una fila y el otro conectado a una columna. Para saber qué tecla está presionada, se efectúa un barrido por filas para ver si ha habido un cambio en el estado de las columnas. Figura 16. Teclado Matricial Tomado de: http://html.rincondelvago.com/000882323.png Existen 2 técnicas principales para hacer la lectura de cualquier tipo de botones: por interrupción y por encuesta. La primera consiste en que, al 41
  37. 37. presionar el botón, el cambio de estado en el pin genera una interrupción. El problema con esta técnica consiste en que los botones tienen rebotes, lo que el microcontrolador puede interpretar como si se hubiese presionado el botón varias veces seguidas. Además, al soltar el botón el ruido puede generar nuevas interrupciones obteniendo por lo tanto una nueva lectura errónea. Por esta razón, se necesita eliminar el rebote ya sea por hardware ó por software. La segunda técnica consiste en encuestar (pooling) el estado de los botones a intervalos fijos de entre 5 y 20 [ms] y comparar la lectura actual de los botones con la lectura anterior. Esta técnica tiene la ventaja de ser inmune al rebote de los botones, cuando el tiempo del rebote es menor al tiempo entre lecturas. Bases Legales Según Tamayo (2009), “Las bases legales están constituidas por un conjunto de documentos de naturaleza legal que sirven de testimonio referencial y de soporte a la investigación que realizamos” (p.100). Es decir, las bases legales forman parte del contenido legal que dan fundamento a la investigación realizada, entre esos documentos tenemos como son Normas, Leyes, Reglamentos, Decretos, Resoluciones y se encuentran normalmente en la Gaceta Oficial a la cual hay que indicarle su número y fecha de edición, las leyes aprobadas por el ente legislativo, en las actas aprobadas por las Juntas Directivas, en los Registros, en las Notarías. Constitución de la República Bolivariana de Venezuela (1999) Artículo 89. El trabajo es un hecho social y gozará de la protección del Estado. La ley dispondrá lo necesario para mejorar las condiciones materiales, morales e intelectuales de los trabajadores y trabajadoras. Para el cumplimiento de esta obligación del Estado se establecen los siguientes principios: 42
  38. 38. 1. Ninguna ley podrá establecer disposiciones que alteren la intangibilidad y progresividad de los derechos y beneficios laborales. En las relaciones laborales prevalece la realidad sobre las formas o apariencias. 2. Los derechos laborales son irrenunciables. Es nula toda acción, acuerdo o convenio que implique renuncia o menoscabo de estos derechos. Sólo es posible la transacción y convenimiento al término de la relación laboral, de conformidad con los requisitos que establezca la ley. 3. Cuando hubiere dudas acerca de la aplicación o concurrencia de varias normas, o en la interpretación de una determinada norma se aplicará la más favorable al trabajador o trabajadora. La norma adoptada se aplicará en su integridad. 4. Toda medida o acto del patrono contrario a esta Constitución es nulo y no genera efecto alguno. 5. Se prohíbe todo tipo de discriminación por razones de política, edad, raza, sexo o credo o por cualquier otra condición. 6. Se prohíbe el trabajo de adolescentes en labores que puedan afectar su desarrollo integral. El Estado los protegerá contra cualquier explotación económica y social. Ley Orgánica de Prevención, Condiciones y Medio Ambiente de Trabajo (2005) 43 Artículo 1. Objeto. El presente Reglamento tiene por objeto desarrollar las normas de la Ley Orgánica de Prevención, Condiciones y Medio Ambiente de Trabajo dirigidas a: 1. Promover y mantener el más alto grado de bienestar físico, mental y social de los trabajadores y las trabajadoras en todas las ocupaciones.
  39. 39. 2. Prevenir toda causa que pueda ocasionar daño a la salud de los trabajadores y las trabajadoras, por las condiciones de trabajo. 3. Proteger a los trabajadores y las trabajadoras asociados y asociadas en sus ocupaciones, de los riesgos y procesos peligrosos resultantes de agentes nocivos. 4. Procurar al trabajador y trabajadora un trabajo digno, adecuado a sus aptitudes y capacidades. 5. Garantizar y proteger los derechos y deberes de los trabajadores y las trabajadoras, y de los patronos y las patronas, en relación con la seguridad, salud, condiciones y medio ambiente de trabajo, descanso, utilización del tiempo libre, recreación y el turismo social. Artículo 53 Derechos de los Trabajadores y las Trabajadoras. Los trabajadores y las trabajadoras tendrán derecho a desarrollar sus labores en un ambiente de trabajo adecuado y propicio para el pleno ejercicio de sus facultades físicas y mentales, y que garantice condiciones de seguridad, salud, y bienestar adecuadas. En el ejercicio del mismo tendrán derecho a: 1. Ser informados, con carácter previo al inicio de su actividad, de las condiciones en que ésta se va a desarrollar, de la presencia de sustancias tóxicas en el área de trabajo, de los daños que las mismas puedan causar a su salud, así como los medios o medidas para prevenirlos. 2. Recibir formación teórica y práctica, suficiente, adecuada y en forma periódica, para la ejecución de las funciones inherentes a su actividad, en la prevención de accidentes de trabajo y enfermedades ocupacionales, y en la utilización del tiempo libre y aprovechamiento del descanso en el momento de ingresar al trabajo, cuando se produzcan cambios en las funciones que 44
  40. 40. desempeñe, cuando se introduzcan nuevas tecnologías o cambios en los equipos de trabajo. Esta formación debe impartirse, siempre que sea posible, dentro de la jornada de trabajo y si ocurriese fuera de ella, descontar de la jornada laboral. 3. Participar en la vigilancia, mejoramiento y control de las condiciones y ambiente de trabajo, en la prevención de los accidentes y enfermedades ocupacionales, en el mejoramiento de las condiciones de vida y de los programas de recreación, utilización del tiempo libre, descanso y turismo social y de la infraestructura para su funcionamiento, y en la discusión y adopción de las políticas nacionales, regionales, locales, por rama de actividad, por empresa y establecimiento, en el área de seguridad y salud en el trabajo. 4. No ser sometido a condiciones de trabajo peligrosas o insalubres que, de acuerdo a los avances técnicos y científicos existentes, puedan ser eliminadas o atenuadas con modificaciones al proceso productivo o las instalaciones o puestos de trabajo o mediante protecciones colectivas. Cuando lo anterior no sea posible, a ser provisto de los implementos y equipos de protección personal adecuados a las condiciones de trabajo presentes en su puesto de trabajo y a las labores desempeñadas de acuerdo a lo establecido en la presente Ley, su Reglamento y las convenciones colectivas. Con relación al estudio, las leyes mencionadas se vinculan con la investigación, ya que respaldan la necesidad de generar soluciones que resuelvan la problemática presentada, dando soporte al desarrollo del proyecto, fijando bases dentro de contextos legales y de seguridad, de tal manera que la investigación pudo desarrollarse de forma adecuada apegándose a los estatutos reglamentarios. Igualmente, las leyes exponen en sus artículos las normas que deben seguirse para garantizar el bienestar de los trabajadores y la empresa, para que de esta manera pueda realizarse el 45
  41. 41. desarrollo del dispositivo generando la confianza y la facilidad de realizar la tarea necesaria. Sistema de Variables Arias (1999) define como que una variable “es una cualidad susceptible de sufrir cambios. Un sistema de variables consiste, en una serie de características por estudiar, definidas de manera operacional, es decir, en función de sus indicadores o unidades de medida”. (p. 17). El sistema se desarrolla mediante dos cuadros, donde te explica claramente que consiste cada variable a estudiar dándole una definición conceptual y operacional en el primer cuadro en el Capítulo II del proyecto enfocando teóricamente los paso a seguir para la elaboración del diseño, seguidamente se presenta en el Capítulo III un segundo cuadro donde se estudiaran las dimensiones, los indicadores, las técnicas aplicar y los instrumentos a usar, con la finalidad de obtener todos los puntos claro para creación de la tarjeta electrónica. 46 Cuadro 2. Conceptualización de las Variables. Objetivo General: Diseñar una tarjeta electrónica para la guillotina industrial marca: Polar, perteneciente a la empresa Tipografía y Litografía Heyka, C.A. ubicada en Maracay, Estado Aragua.
  42. 42. Objetivo Específico Variable Definición 47 Conceptual Definición Operacional Diagnosticar el funcionamiento actual de la guillotina industrial marca: Polar. Funcionamiento Actual Proporcionar información correspondiente al funcionamiento actual de la guillotina. Describe la problemática que presenta la máquina actualmente que afecta el rendimiento del cortado. Determinar las variables y parámetro observado en el funcionamiento de la guillotina industrial marca: Polar. Variables y Parámetros Dato o factor que varía y se toma como necesario para analizar o valorar una situación. Investiga las diferentes variables y parámetro que desarrollan el funcionamiento de la guillotina. Seleccionar los componentes para el diseño de una tarjeta electrónica para la guillotina industrial marca: Polar. Componentes para el Diseño. Definición los tipos y clases de elementos electrónicos que serán usados para la creación de la tarjeta electrónica. Son todos aquellos componentes que califican por evaluación técnica y económica para desarrollar el diseño electrónico. Desarrollar una tarjeta electrónica para la guillotina industrial marca: Polar. Desarrollo de la Tarjeta Electrónica. Proceso de elaboración especializada del diseño electrónico. Es el proceso de fabricación de la tarjeta electrónica que determinara el funcionamiento ideal de la guillotina.
  43. 43. Definición de Términos Básicos Arte Gráfico: La característica esencial que diferencia al arte gráfico de cualquier otra manifestación artística es su multiplicidad, es decir, su capacidad para obtener imágenes exactamente repetibles. Componente: Es aquello que forma parte de la composición de un todo. Se trata de elementos que, a través de algún tipo de asociación o contigüidad, dan lugar a un conjunto uniforme. Cuchilla: Utensilio de acero constituido por una hoja afilada en un solo lado e inserta en un mango de madera, utilizado para cortar. Electrónica: Es la rama de la física y especialización de la ingeniería, que estudia y emplea sistemas cuyo funcionamiento se basa en la conducción y el control del flujo microscópico de los electrones u otras partículas cargadas eléctricamente. Empresa: Es una unidad económico-social, integrada por elementos humanos, materiales y técnicos, que tiene el objetivo de obtener utilidades a través de su participación en el mercado de bienes y servicios. Estampación Impresión Natural: La estampación natural se basa en el principio de la limpieza absoluta de la superficie no grabada de la lámina, de forma que solo contengan tinta las tallas. Litografía: El soporte sobre el que interviene el artista litógrafo en este procedimiento es una piedra calcárea, porosa, que tiene la capacidad de absorber tanto la grasa como el agua. Sirviéndose de un lápiz o de tinta de composición grasa, el artista efectúa un dibujo sobre la piedra una vez que su superficie ha sido convenientemente pulimentada y graneada o bruñida. 48
  44. 44. Máquina: Es un artefacto mecánico que transforma una fuerza aplicada en otro resultante, modificando la magnitud de la fuerza, su dirección, la longitud de desplazamiento o una combinación de ellas. Microcontrolador: Es un circuito integrado programable, capaz de ejecutar las órdenes grabadas en su memoria. Peligro: Es un riesgo o la contingencia inminente de que suceda algo malo. Puede tratarse de una amenaza física, tal como el derrumbamiento de una estructura claramente deteriorada, o de una circunstancia abstracta, que depende de la percepción de cada individuo. Programación: Es el proceso de diseñar, escribir, probar, depurar y mantener el código fuente de programas computacionales. El código fuente es escrito en un lenguaje de programación. Seguridad: La seguridad es un estado en el cual los peligros y las condiciones que pueden provocar daños de tipo físico, psicológico o material son controlados para preservar la salud y el bienestar de los individuos y de la comunidad. Rebabas: Dichos abultamientos o crestas, las rebabas, quedan impregnadas de tinta al estampar la lámina dando lugar a trazos de efecto vaporoso. Tarjeta Electrónica: Es una tarjeta que contiene distintos componentes electrónicos destinados a realizar alguna tarea específica según su configuración. Tecnología: Es el conjunto de conocimientos técnicos, ordenados científicamente, que permiten diseñar y crear bienes y servicios que facilitan la adaptación al medio ambiente y satisfacer tanto las necesidades esenciales como los deseos de las personas. 49
  45. 45. Xilografía: Técnica de grabado* en madera y de estampación en relieve*. Etimológicamente, el prefijo xilo procede de la raíz griega xylon que significa madera, de modo que el término xilografía podría ser entendido genéricamente como el arte de grabar* en madera. 50

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