Diseño de un circuito para el diagnóstico de lentes opticos para camaras digitales

1. Dise˜no de un m´odulo de diagn´ostico para lentes ´opticos
de c´amaras digitales compactas
Ricardo Fern´andez Reto, carnan1 1@hotmail.com
RESUMEN
El proyecto propuesto consiste en un circuito electr´oni-
co que ser´a capaz de hacer un diagn´ostico del estado
de funcionamiento de lentes ´opticos de c´amaras digita-
les compactas para el ´area de almac´en de la empresa
CR-PER´U ya que muchas veces se entrega un repuesto
da˜nado lo cual causa la demora en la reparaci´on del
equipo.
Por tanto se dise˜nar´a un circuito capaz de poder simu-
lar un boot del lente, tal cual lo har´ıa una c´amara, de
manera que si no hubiese ninguna falla ser´a informado
en la interface gr´afica; de lo contrario nos indicar´a en
que etapa del lente ´optico se ha detectado error.
Ser´a aplicado para el diagn´ostico de lentes ´opticos
en el servicio t´ecnico de la empresa CR-PER´U con lo
cual obtendremos diagn´osticos m´as acertados en me-
nor tiempo posible.
INTRODUCCI´ON
La situaci´on actual de la industria electr´onica en el
campo de los microcontroladores se ha producido gra-
cias al desarrollo de la tecnolog´ıa de fabricaci´on de los
circuitos integrados.
Esto fue una condici´on previa para la fabricaci´on de
un microprocesador. Las primeras microcomputadoras
se fabricaron al a˜nadirles perif´ericos externos, tales
como memoria, l´ıneas de entrada/salida, temporizado-
res u otros. El incremento posterior de la densidad de
integraci´on permiti´o crear un circuito integrado que
conten´ıa tanto al procesador como perif´ericos. As´ı es
c´omo fue desarrollada la primera microcomputadora
en un solo chip, denominada m´as tarde microcontrola-
dor, esto conllev´o a que muchos aparatos tecnol´ogicos
redujeran a´un m´as el tama˜no y aumentar´an en gran
medida sus funcionalidades con mejores respuestas, en
el ´area de la fotograf´ıa su utilizaci´on fue de gran ayuda
algunos de los trabajos hechos fue con el microcontro-
lador MSP430 mediante pines de entrada/ salida, de
forma que mediante el protocolo de comunicaci´on serial
UART, se puedan obtener fotograf´ıas en formato JPG,
y luego procesarlas en el dominio espacial (particular-
mente pixel a pixel). La imagen procesada se guarda
en formato RAW(que se explicar´a m´as adelante) en la
tarjeta microSD.
Debido a que el objetivo de esta tesis es solamente
el dise˜no de un equipo de diagn´ostico para uno de los
perif´ericos de la c´amara digital, como el sistema ´optico,
no es necesario utilizar un microcontrolador de gama
alta, por lo que se opt´o en utilizar el PIC 16f877A,
con ello podemos realizar el control b´asico del lente,
realizado un booteo tal cual lo har´ıa la c´amara digital,
para tal objetivo el primer desaf´ıo es encontrar la sin-
cronizaci´on de acci´on y respuesta de los sensores que
tienen los lentes para poder realizar el control de los
motor DC (zoom) y PAP (AF).
Este dise˜no de diagn´ostico de lentes se debe al gran
apoyo que recib´ı de la empresa CRPER´U, del cual for-
mo parte, y con el af´an de darle mayor celeridad en el
servicio t´ecnico, se desarrollar´a un equipo de diagn´osti-
co.
fig1: sistema de lente ´optico
El tipo de investigaci´on es de car´acter experimen-
tal, el cual las variables a controlar ser´a el sistema de
ente ´optico, el cual consta de un motor dc, un motor a
pasos y tres sensores que ser´an los detectores de cada
´area, a analizar, de presentarse alguna anomal´ıa, ser´an
los sensores quienes nos indiquen del error. El PIC
har´a un boot tal cual lo har´ıa el equipo fotogr´afico
con el sistema de lente instalado, el control de dichas
variables se har´a a trav´es de un driver motor L293D
(Fig2)
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2. fig2: esquema de flujo del dise˜no
El programa consta de un boot, iniciar´a leyendo
los sensores para verificar en que estado est´a el sistema
del lente ´optico, es decir si est´a hacia afuera o est´a re-
tra´ıdo (guardado), la intensi´on de esta lectura es para
poner en posici´on retra´ıdo el lente para poder iniciar el
diagn´ostico del mismo, el programa empieza primero
en realizar el control del motor de zoom (Mz) para ello
el sensor de zoom nos dar´a la informaci´on acerca del
actuador si est´a en movimiento ya que de otra manera
el programa nos avisar´a que en dicha ´area hay un error
avis´andonos con un led rojo (led2).
De no haber errores en esta etapa se pasar´a en con-
trolar el motor a pasos cuyo nombre en adelante ser´a
motor de AF (MAF), esta ´area es la encargada de
buscar el enfoque durante el despliegue del lente, el
sensor de AF (SAF) nos dar´a la informaci´on de dicha
´area, de lo contrario emitir´a error con un led indicador
(LED1).
De no haber errores en esta etapa, el programa pasar´a
hacer el diagn´ostico inverso, es decir, primero actuar´a
el motor AF (MAF), junto con el sensor AF (SAF),
de la misma manera de no encontrar errores, pasar´a a
contraer el motor de zoom (MZ) para dicho evento este
sistema trabajar´a directamente con el sensor se zoom
(SZ) y con el sensor fin de zoom (SFZ) este sensor in-
dicar´a si el lente termino su llegada, ya sea hacia abajo
o hacia arriba, es decir su tope m´aximo, d´andole aviso
al sensor de zoom (SZ) para que detenga el motor, de
lo contrario emitir´a un mensaje de error, de no haber
errores el sistema indicar´a con un led verde (L3) que
el lente ´optico est´a en perfecto estado (Fig3)
fig3: Diagrama de dise˜no
Evaluaci´on El retardo de activaci´on del motor de
zoom (segunda se˜nal) es de 400 ms despu´es de haber
sido activado el bot´on de inicio (primera se˜nal), ana-
lizada en proteus, con un voltaje de trabajo de 4.6 v.
aprox.
Tiempos de activaci´on
Tren de pulsos para el control del sistema de AF
(PAP) por cada terminal del motor despu´es de haber
sido evaluado el sistema de zoom si errores; en esta
evaluaci´on el sistema de AF no se registro errores por
lo cual se pasar´a al indicar que el lente ´optico est´a en
buen estado.
Los dispositivos que accionan al sistema son
mec´anicos, al activar el switch de inicio (2 se˜nal) se
genera ruido de aprox. 600ms (3 se˜nal).
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3. El tiempo de establecimiento del ruido para el con-
trol del motor se mantiene a 600 ms aprox. (1 se˜nal),
ante el mismo ruido generado en la entrada al activar
el switch (2 se˜nal).
Para concluir este trabajo de tesis, este cap´ıtulo
se dedicar´a a mostrar las conclusiones y recomenda-
ciones obtenidas a lo largo del trabajo en este proyecto.
El objetivo de esta tesis era dise˜nar un equipo de
diagn´ostico para lentes ´opticos de c´amaras digitales
compactas, para tal fin se tuvo que hacer un programa
de boot (anexo B) tal cual lo har´ıa si estuviera insta-
lado en la c´amara digital, para lo cual se us´o el PIC
para poder hacer el diagn´ostico de los lentes ´opticos.
- Durante el an´alisis de las respuestas ante la ejecu-
ci´on de una acci´on se visualiz´o un retardo de 400ms lo
cual corresponde a retardos de los mismos componen-
tes, y de dise˜no, este retardo no afecta en el diagn´ostico
de los lentes a evaluar ya que el diagn´ostico est´a su-
peditado al estado en el que se encuentra el lente y de
encontrar el ´area afectada si sea el caso.
- Los rangos de voltaje a controlar para estos siste-
mas ´opticos es de 3.5 v aprox. con +- 0.5 v de error,
sin embargo en el dise˜no tenemos que est´a entre 4.6 v.
aprox. debido a que las c´amaras digitales tienen una
fuente de voltaje de 3.7v aprox. con 760 mAh aprox.,
a comparaci´on de nuestro simulador en proteus que se
hace con valores referenciales de 5 v. aprox., lo que
influye en el control de los motores.
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4. TRABAJOS FUTUROS
- La evaluaci´on de lentes de sistema ´optico para c´ama-
ras compactas es el principio b´asico, pues bajo este pri-
mer paso se podr´ıa a˜nadir otro tipo de comunicaci´on
de control an´aloga para poder analizar lentes con siste-
ma de estabilizador ya que para esta caracter´ısticas de
los lentes utilizan en principio del electromagnetismo.
- Habiendo desarrollado la mejora sobre esta ´area,
el probador estar´ıa listo para poder trabajar con sis-
temas de lentes semiprofesionales, ya que este tipo de
lentes hasta los lentes profesionales trabajan con el sis-
tema an´alogo-digital para su control, para poder lograr
este tipo de control la comunicaci´on ser´ıa serial y ya
no paralela como se ha trabajado para el control de los
lentes de gama baja.
Referencias
[1] https://www.youtube.com/watch?v=gP
dl8UCbKKo
[2] https://www.youtube.com/watch?v=gP
dl8UCbKKo
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Dise˜no Pr´actica de Aplicaciones, segunda parte :
PIC 16f87X McGraw-Hill, Espa˜na 1999.
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[6] 4. FLOYD THOMAS L., Dispositivos Electr´oni-
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Ed., California Estados Unidos., Prentice
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[7] 5. Victor E. Mendoza Huayane., TESIS: MEJO-
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[8] 6. Montgomery, D., Control estad´ıstico de la
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[9] 7. DIRECCI´ON DE INVENCIONES Y NUEVAS
TECNOLOG´IAS INDECOPI, EL SISTEMA DE
PATENTES EN EL PERU, 2010.
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