Proyecto Laboratorio 2: noviembre 2011

Introducción
La idea de este proyecto es optimizar un contador electrónico del laboratorio de física. A la vez, se busca demostrar las ventajas que se presentan al trabajar con un microcontrolador, que con los circuitos integrados tradicionales.
El laboratorio de física utiliza este dispositivo, junto con un mecanismo de sujecion aparte, para determinar tiempos tomados desde dos puntos distintos. De esta forma, calculan velocidad y masa del objeto medido.

Descripción
En la parte frontal, el dispositivo contiene un boton de encendido, un boton de "Start" el cual abre o cierra el circuito del mecanismo previamente utilizado mediante un rele, un boton de Reset, el cual reinicia el contador para poder iniciar un nuevo conteo, y 4 displays, para demostrar el resultado obtenido.

En la parte trasera se hallan 2 fichas banana hembra (las cuales se conectan 2 bobinas externas que se encuentran en el mecanismo) 2 fichas DB 9 hembras, las cuales son usadas para conectar los sensores, un cable para conectar a una fuente alterna, fusible de seguridad y una ficha banana NC sin uso.

Aqui unas imagenes del contador por dentro:

Objetivos

Acudimos al laboratorio de física para informarnos de las necesidades que este tenía para la optimización del contador, ya que esta área va a ser el futuro operador del mismo.

Segun los datos adquiridos, el laboratorio requiere:

12 volts a la salida de ambas fichas banana hembra.
El dispositivo debe contar en escala de 1ms y en 10ms.

En forma adicional, decidimos rehacer los sensores. La idea es conservar la distancia, altura y posición del diseño madre, para no romper la costumbre de trabajo para el laboratorio.

Desarrollo

El PIC propuesto para este proyecto, fue uno grande: El PIC16F887. Con este PIC no solo aprendemos a manejar muchos mas pines de I/O sino tambien otras caracteristicas como Interrupciones, Timer's, Entradas analógicas, entre otras.

Para dar una visualizacion mas agradable del contador, decidimos usar un LCD WH-1602, en vez de usar displays.

Utilizaremos el programa CCS compiler, el cual se requiere de un conocimiento previo sobre programacion en C.

El programa consiste en usar el tiempo del TIMER0 para que cada cierto tiempo (dependiendo la escala) se interrumpa el programa y sume en "1" a una variable. En esta variable se va guardando los dos digitos de valor mas bajo del tiempo transcurrido. Cada vez que dicha variable llegue a 99, se sumara un "1" a otra variable, la cual tendra en ella el valor de los dos digitos mas altos del tiempo transcurrido.
Esto es accionado cuando se pasa por el sensor A. Una vez que el tiempo empezo a correr, no va a parar y tampoco va a figurar en la pantalla LCD, hasta que se accione el otro sensor B. Lo que hará este sensor B sera detener las interrupciones por Overflow (desbordamiento) del TIMER0 y que en la pantalla figure el tiempo Transcurrido y a su vez la escala usada.Para cambiar de escala, el programa esta preparado para que si detecta que en el boton de RESET se presione un tiempo de mas, cambie la escala automáticamente.
Tambien, en dicha pantalla esta señalado el estado del RELE (On/Off) para conocer si esta encendido o no.

Diagrama en bloques

La primera etapa se centra en transformar la señal de entrada (220Volt de alterna) a continua, y en derivar el voltage a dos salidas: una de 12 Volts y otra con 5 Volts.
Los 12 V seran utilizados como salida, para alimentar una bobina externa que contiene el mecanismo de sujecion. (La salida seran las fichas Bananas ya mencionadas).
Los 5 V se utilizan para alimentar la placa controladora, la cual contiene nuestro PIC, la salida para el LCD, resistencias de Pulldown y la derivacion por medio de los bornes hacia las diferentes salidas (Como cada sensor, los botones de RESET y START y la alimenacion de 12V)
Mediante la placa controladora, se controla el Rele para que este abra o cierre el circuito por donde figuran los 12 V.

PCB'S
Estos son los diseños finales de la placa controladora, los sensores, y la placa de alimentación.