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See discussions, stats, and author profiles for this publication at: https://www.researchgate.net/publication/268507947 Un sistema electrónico basado en la filosofía de PLC para sensar 16 niveles de líquido por el método de conducción eléctrica Conference Paper · October 2013 DOI: 10.13140/2.1.3014.6247 CITATIONS 0 READS 1,902 4 authors, including: Some of the authors of this publication are also working on these related projects: Intelligent systems for monitoring and assessment of endemic aquaculture species View project Indoor Air Quality Assessment View project Alfredo De la Barrera Gonzalez Instituto Politécnico Nacional 11 PUBLICATIONS 8 CITATIONS SEE PROFILE Pedro Guevara López Instituto Politécnico Nacional 75 PUBLICATIONS 117 CITATIONS SEE PROFILE All content following this page was uploaded by Alfredo De la Barrera Gonzalez on 20 November 2014. The user has requested enhancement of the downloaded file. https://www.researchgate.net/publication/268507947_Un_sistema_electronico_basado_en_la_filosofia_de_PLC_para_sensar_16_niveles_de_liquido_por_el_metodo_de_conduccion_electrica?enrichId=rgreq-7eca9087d6611fafc5695b9d1fa3dc6f-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI2ODUwNzk0NztBUzoxNjU0NDI4NjE2NzQ0OTZAMTQxNjQ1NjA2MDUzOQ%3D%3D&el=1_x_2&_esc=publicationCoverPdf https://www.researchgate.net/publication/268507947_Un_sistema_electronico_basado_en_la_filosofia_de_PLC_para_sensar_16_niveles_de_liquido_por_el_metodo_de_conduccion_electrica?enrichId=rgreq-7eca9087d6611fafc5695b9d1fa3dc6f-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI2ODUwNzk0NztBUzoxNjU0NDI4NjE2NzQ0OTZAMTQxNjQ1NjA2MDUzOQ%3D%3D&el=1_x_3&_esc=publicationCoverPdf https://www.researchgate.net/project/Intelligent-systems-for-monitoring-and-assessment-of-endemic-aquaculture-species?enrichId=rgreq-7eca9087d6611fafc5695b9d1fa3dc6f-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI2ODUwNzk0NztBUzoxNjU0NDI4NjE2NzQ0OTZAMTQxNjQ1NjA2MDUzOQ%3D%3D&el=1_x_9&_esc=publicationCoverPdf https://www.researchgate.net/project/Indoor-Air-Quality-Assessment?enrichId=rgreq-7eca9087d6611fafc5695b9d1fa3dc6f-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI2ODUwNzk0NztBUzoxNjU0NDI4NjE2NzQ0OTZAMTQxNjQ1NjA2MDUzOQ%3D%3D&el=1_x_9&_esc=publicationCoverPdf https://www.researchgate.net/?enrichId=rgreq-7eca9087d6611fafc5695b9d1fa3dc6f-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI2ODUwNzk0NztBUzoxNjU0NDI4NjE2NzQ0OTZAMTQxNjQ1NjA2MDUzOQ%3D%3D&el=1_x_1&_esc=publicationCoverPdf https://www.researchgate.net/profile/Alfredo-De-La-Barrera-Gonzalez?enrichId=rgreq-7eca9087d6611fafc5695b9d1fa3dc6f-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI2ODUwNzk0NztBUzoxNjU0NDI4NjE2NzQ0OTZAMTQxNjQ1NjA2MDUzOQ%3D%3D&el=1_x_4&_esc=publicationCoverPdf https://www.researchgate.net/profile/Alfredo-De-La-Barrera-Gonzalez?enrichId=rgreq-7eca9087d6611fafc5695b9d1fa3dc6f-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI2ODUwNzk0NztBUzoxNjU0NDI4NjE2NzQ0OTZAMTQxNjQ1NjA2MDUzOQ%3D%3D&el=1_x_5&_esc=publicationCoverPdf https://www.researchgate.net/institution/Instituto_Politecnico_Nacional?enrichId=rgreq-7eca9087d6611fafc5695b9d1fa3dc6f-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI2ODUwNzk0NztBUzoxNjU0NDI4NjE2NzQ0OTZAMTQxNjQ1NjA2MDUzOQ%3D%3D&el=1_x_6&_esc=publicationCoverPdf https://www.researchgate.net/profile/Alfredo-De-La-Barrera-Gonzalez?enrichId=rgreq-7eca9087d6611fafc5695b9d1fa3dc6f-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI2ODUwNzk0NztBUzoxNjU0NDI4NjE2NzQ0OTZAMTQxNjQ1NjA2MDUzOQ%3D%3D&el=1_x_7&_esc=publicationCoverPdf https://www.researchgate.net/profile/Pedro-Guevara-Lopez?enrichId=rgreq-7eca9087d6611fafc5695b9d1fa3dc6f-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI2ODUwNzk0NztBUzoxNjU0NDI4NjE2NzQ0OTZAMTQxNjQ1NjA2MDUzOQ%3D%3D&el=1_x_4&_esc=publicationCoverPdf https://www.researchgate.net/profile/Pedro-Guevara-Lopez?enrichId=rgreq-7eca9087d6611fafc5695b9d1fa3dc6f-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI2ODUwNzk0NztBUzoxNjU0NDI4NjE2NzQ0OTZAMTQxNjQ1NjA2MDUzOQ%3D%3D&el=1_x_5&_esc=publicationCoverPdf https://www.researchgate.net/institution/Instituto_Politecnico_Nacional?enrichId=rgreq-7eca9087d6611fafc5695b9d1fa3dc6f-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI2ODUwNzk0NztBUzoxNjU0NDI4NjE2NzQ0OTZAMTQxNjQ1NjA2MDUzOQ%3D%3D&el=1_x_6&_esc=publicationCoverPdf https://www.researchgate.net/profile/Pedro-Guevara-Lopez?enrichId=rgreq-7eca9087d6611fafc5695b9d1fa3dc6f-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI2ODUwNzk0NztBUzoxNjU0NDI4NjE2NzQ0OTZAMTQxNjQ1NjA2MDUzOQ%3D%3D&el=1_x_7&_esc=publicationCoverPdf https://www.researchgate.net/profile/Alfredo-De-La-Barrera-Gonzalez?enrichId=rgreq-7eca9087d6611fafc5695b9d1fa3dc6f-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI2ODUwNzk0NztBUzoxNjU0NDI4NjE2NzQ0OTZAMTQxNjQ1NjA2MDUzOQ%3D%3D&el=1_x_10&_esc=publicationCoverPdf Resumen –– En este artículo se presenta el diseño de un circuito electrónico similar a un PLC, para sensar 16 niveles de líquido contenido en uno o varios depósitos, por el método de conducción eléctrica; utilizando una onda senoidal bidireccional generada mediante interrupciones de tiempo por un microcontrolador, la que es aplicada en cada sensor y posteriormente son leídas estas señales por el mismo microcontrolador si existe conducción, a través de electrodos que detectan la señal, haciendo uso de selectores electrónicos de 8 entradas se seleccionan secuencialmente los sensores a una salida común, por lo que se utiliza un solo amplificador, para finalmente detectar la señal, utilizando un canal del Convertidor de Analógico a Digital (CAD) del microcontrolador, pudiendo visualizar el estado de los niveles en un visualizador tipo LCD, o de LEDs; opcionalmente se puede programar a este sistema para que funcione como controlador de actuadores, electroválvulas o contactores para arranque de motobombas, o bien enviando la información hacia un sistema central para automatización compleja, como lo requiera la aplicación o decida el diseñador. El diseño se hizo con el microcontrolador PIC18F4550; para su programación se ha utilizado el compilador de lenguaje C, PCWHD de CCS, verificando el funcionamiento del circuito con el programa de simulación PROTEUS ISIS. Palabras Clave – Sensor de niveles, sensor por conducción, microcontrolador PIC18F4550, PROTEUS ISIS. Abstract – This paper discloses the design of an electronic circuit like a PLC, to sense liquid levels 16 contained in one or more shells, the electric driving method, using a bi-directional sinusoidal wave time interrupts generated by a microcontroller, which is applied to each sensor, and then these signals are read by the same microcontroller if there is conduction through electrodes that detect the signal, making use of electronic switches 8 input sensors are selected sequentially to a common output, so that uses a single amplifier, and finally detect the signal using a channel Analog to Digital Converter (DAC) of the microcontroller and can display the status of the levels in a display type LCD, LED or, if preferred, can be programmed to this system to act as controller actuators, solenoid valves or contactors to start pumps, or by sending the information to a central complex automation system, as required by the application or decided by the designer. The design was done with the PIC18F4550 microcontroller, for programming was used C language compiler, CCS PCWHD verifying circuit operation with ISIS PROTEUS simulation program. Keywords – Level sensor, conductive sensor, PIC18F4550 microcontroller, ISIS PROTEUS. I. INTRODUCCIÓN El sistema de sensado de líquidos que se presenta en este trabajo, es la parte central para la automatización de una máquina para el reciclado de aguas residuales de origen urbano no industrial, donde es necesario que el sistema pueda interpretar los diferentes niveles de líquido de cuatro depósitos, para apertura o cierre de electroválvulas, encendido de motobombas o activación de germicidas. En este trabajo se ha desarrollado un sensor de 16 niveles diferentes por el método de conducción eléctrica que puede ser utilizado en uno o varios depósitos, con líquidos que contengan sales minerales paraaprovechar esta característica de conductividad eléctrica, como lo son agua no destilada de origen mineral, agua residual urbana, agua con materia orgánica, líquidos de las industrias de alimentos, refresquera, farmacéutica, etc. Este sistema de 16 sensores analógicos de nivel, a su vez puede manejar 16 salidas a 0.5 amperes, que pueden a su vez manejar relevadores para la apertura y cierre de electroválvulas, contactores para arranque de motobombas, puesta en funcionamiento de germicidas, etc. Para el diseño y desarrollo de este circuito electrónico embebido se ha empleado el programa de simulación de circuitos electrónicos PROTEUS ISIS de Labcenter Electronics [1]; la parte de programación del microcontrolador se ha realizado con el compilador ANSI C de Custom Computer Services Incorporated (CCS) [2], enfocado a los microcontroladores de la marca Microchip PIC18F4550 [3], que es el que se utiliza en este circuito electrónico. Se seleccionó este microcontrolador por sus características como son los manejadores de tiempo por interrupción (timers); el convertidor analógico a digital (CAD) con resolución de 10 bits; la interface para manejo de comunicación serial tipo EUSART con el que se puede implementar y conectar a un BUS de red, bajo el estándar RS-485, utilizando un protocolo similar a Modbus o PROFIBUS [4]; la memoria de programa tipo flash para 16k palabras de código; la memoria RAM de 2,048 bytes; con un oscilador a cristal externo múltiplo entero de 4MHz y Sensor de 16 niveles del líquido con lectura secuencial, utilizando corriente alterna y manejador de salidas en forma serial, en un micro controlador. Alfredo De la Barrera González 1 , Gustavo Delgado Reyes 2 , Erick E. Moctezuma Reyes 3 , Pedro Guevara López 4 1,2,3,4 Instituto Politécnico Nacional ESIME Culhuacán, Sección de Estudios de Posgrado e Investigación, México D.F., México Teléfono (55) 5729-6000 Ext. 73253 e-mail: alfredogz1@hotmail.com, 1 gdelgador1200@alumno.ipn.mx 2 , moctezumaerick@hotmail.com 3 , pguevara@.ipn.mx 4 Un sistema electrónico basado en la filosofía de PLC para sensar 16 niveles de líquido por el método de conducción eléctrica Alfredo De la Barrera González 1 , Luis Pastor Sánchez Fernández 2 , Pedro Guevara López 3 , Jairo Moreno Sáenz 4 1, 3,4 Instituto Politécnico Nacional, ESIME Culhuacán, SEPI, México D.F. 2 Instituto Politécnico Nacional, Centro de Investigaciones en Cómputo, SEPI, México D.F. Teléfono (55) 5729-6000 Ext. 73253 e-mail: alfredogz1@hotmail.com 1 , lsanchez@cic.ipn.mx 2 , pguevara@.ipn.mx 3 , jsaenz_7@hotmail.com 4 mailto:alfredogz1@hotmail.com mailto:gdelgador1200@alumno.ipn.mx mailto:moctezumaerick@hotmail.com mailto:pguevara@.ipn.mx mailto:alfredogz1@hotmail.com mailto:lsanchez@cic.ipn.mx mailto:pguevara@.ipn.mx mailto:jsaenz_7@hotmail.com habilitando el PLL interno se pueden obtener hasta 12 MIPS; el manejador de comunicaciones seriales tipo USB; el manejador de comunicaciones seriales síncronas SPI e I2C; además porque contamos con experiencia en el manejo de la marca de estos microcontroladores de las familias de gama baja, media y mejorada. Una vez que se escribieron los programas se probaron con el simulador PROTEUS ISIS, estos se cargaron al microcontrolador en un circuito real con el programador PICKit2, de la misma marca Microchip. II. ANTECEDENTES La medición de niveles o volúmenes de líquidos para automatización, supervisión ó bien en el caso más simple, para evitar que un líquido se derrame, ha hecho que se desarrollen diversos métodos, dependiendo de las características del líquido, del medio ambiente que lo rodea y del proceso de control, como los que se muestran en la figura 1, como se indica en [5]. Para conocer el volumen o nivel de líquidos contenidos dentro de un depósito, se puede hacer, por ejemplo, con Ultrasonido [6], flotador, diferencias de presión, o conducción eléctrica [7]. Figura 1. Métodos desarrollados para medir nivel de líquidos Un líquido conduce electricidad solo si sus propiedades moleculares lo permiten o si contiene sales minerales disueltas, es en si la capacidad de permitir el paso de la corriente eléctrica y depende de la estructura atómica y molecular de los materiales disueltos, los metales son buenos conductores porque tienen su estructura electrónica con vínculos débiles y esto permite el movimiento de electrones entre átomos. Al aplicar una corriente eléctrica en un líquido, se generan iones positivos y negativos capaces de transportar o conducir la energía eléctrica. Este método seleccionado puede operar con corriente directa (C.D.) o corriente alterna (C.A.), el primero causa que, con el paso del tiempo los electrodos sumergidos en el líquido se deterioren por el efecto de la electrólisis que deposita óxidos o sales en estos formando una cubierta aislante al electrodo, produciendo falsos contactos y lecturas de la señal; el segundo método elimina este efecto ya que al circular corriente alterna no hay depósitos en los electrodos por efecto de la electrólisis. Para hacer estas mediciones en forma práctica y con dispositivos comerciales, se requiere un generador de señal alterna, un amplificador y detector de las señales, así como de un Controlador Lógico programable (PLC), estos dispositivos en la marca Siemens [8] ascienden a $25,600.00, el costo del hardware del dispositivo que se diseña en este trabajo no rebasa los $8,500. III. DESARROLLO En este trabajo se diseña un circuito con 16 sensores de nivel de líquido contenido en cuatro depósitos de agua en diferentes grados de proceso para su reciclado, el cual contiene sales minerales disueltas que permiten la conducción de la electricidad. En un solo circuito electrónico se diseña el generador de señal alterna, el amplificador y detector de señales y un sistema de control lógico programable basado en macros de lenguaje C. En el caso del agua residual, para conocer su resistencia eléctrica se hicieron 10 mediciones encontrando que el valor máximo fue de 7kohms por centímetro, el mínimo de 2kohms/cm y el promedio de 2.7kohms/cm, este último valor es el que se considera para calcular la potencia de salida de la señal de corriente alterna. Figura 2. Diagrama electrónico del microcontrolador con etiquetas de terminales En la figura 2, se muestra el circuito del microcontrolador con cada uno de los pines etiquetados para los diferentes usos, con el cristal de 12 MHz y activando por programación el PLL interno se obtienen 12 MIPS, con un ciclo de tiempo de ejecución por instrucción completa de 83.33 nano segundos; el conector J10 sirve para conectar el programador que permite cargar un nuevo programa al microcontrolador, conocido como ICSP (In Circuit Serial Programming). Los terminales etiquetados como D7 a D0 de la figura 1, se utilizaron para conectar una pantalla tipo LCD de 4 líneas por 16 caracteres, donde se muestran los estados de los sensores, así como el de las salidas. Figura 3. Diagrama electrónico de la etapa de potencia de la señal de 40KHz La generación de la señal cuadrada bidireccional se hace con el circuito mostrado en la figura 3, el cual es un amplificador tipo puente H, conectando sus pines de entrada etiquetados como PteH_IN1 y PteH_IN2, a las salidas correspondientes del microcontrolador, el C.I. L293D [9], contiene internamente dos puentes H completos que pueden proporcionar hasta 500mA cada uno, conectando las salidas en paralelo se obtienen hasta 1 Amper de corriente; el valor del capacitor C20 se ha calculado de tal forma que sea un circuito resonante en serie con la bobina del primario del transformador, como se menciona en [10] y [11], en este caso la señal cuadrada generada por microcontroladores de 40kHz, en el secundario del transformador también se calculó el capacitor C18, para el obtener un circuito resonante paralelo, con estas dos configuraciones se obtiene una señal de onda senoidal en la salida, misma que se aplica a cada uno de los electrodos de inyección de señal, para medida de nivel; esta señal será conducida por el líquido y habrá de detectarse en los electrodos sensores de lectura de señal, este es un valor atenuado al pasar por la resistencia intrínseca del agua residual. Se han utilizado los sensores de conductancia manejados por juegos de tres electrodos colocados de forma horizontal en la posición del nivel que se desea conocer, de tal forma que cuando el líquido alcance este nivel exista conducción eléctrica entre los electrodos y sea detectado por el microcontrolador, de estos tres electrodos, el primero es de salida de señal alterna, el segundo es de lectura o sensado de la señal y el tercero es de referencia de voltaje cero o tierra; colocados con una separación de 1 centímetro entre ellos, con lo que se obtiene un atenuador de de la señal inyectada que es el valor de señal medido en el sensor de lectura de señal. Con este método se conocerá el volumen del líquido solo en los momentos en que se activa un determinado sensor, para lo que es necesario tener en consideración la forma geométrica del depósito, o bien para efectuar diferentes secuencias o actividades de automatización. En la figura 4 se muestra el segmento de código en lenguaje C, para generar la señal cuadrada, esto se hace por interrupciones de tiempo, cada 12.5 microsegundos que corresponde al semiciclo de la señal de 40kHz. Figura 4.- Código de interrupción para generación de señal de 40kHz y base de tiempos Una vez que la señal es aplicada a los 16 sensores de nivel por los electrodo de salida correspondientes, esta solamente será captada en los electrodos donde el nivel de líquido permite la circulación de corriente eléctrica, estas señales, se leen de forma secuencial utilizando un multiplexor analógico, direccionado digitalmente, como el circuito integrado MAX4051 [12] que es igual funcionalmente y en disposición de terminales al 74HC4051, el cual tiene 8 líneas de entrada que conmutan a una sola salida, direccionando el interruptor analógico con 3 bits y permitiendo el paso de la señal seleccionada a la salida común, como se detectan 16 niveles diferentes de líquido se instalan dos circuitos de este tipo con las salidas conectadas de forma común, para separar las señales se utiliza la señal de habilitación INH_1, como se muestra en la figura 5, esta señal de selección se obtiene por un selector digital de 3 a 8, 74LS138 [13], con este circuito se pueden seleccionar hasta 8 circuitos MAX4051, por lo que se podrían direccionar hasta 64 sensores de nivel diferentes, o entradas digitales de un bit. Figura 5. Selección de la señal analógica de cada sensor Una vez leída la señal esta se amplifica y se hace pasar por un comparador de voltaje para obtener pulsos cuadrados que a su vez disparan a un multivibrador monoestable tipo redisparable, como se muestra en la figura 6. La señal ADCh0, entonces es interpretada por el microcontrolador por el pin AN0, que corresponde al canal 0 del Convertidor de Analógico a Digital y es por este pin por el que se leen todos los estados de de los sensores, lo que le da ventaja sobre el número de pines necesarios para el número de entradas o sensores, a diferencia de hacerlo con la asignación de una terminal del microcontrolador específicamente para cada sensor. El segmento de código con el que se leen cada uno de los sensores se muestra en la figura 7, se hace habilitando y direccionando cada uno de circuitos integrados de interruptores analógicos MAX4051, y dependiendo de su nivel de voltaje se compara contra una referencia, y solo si es mayor a esta se pone en 1 el bit correspondiente, durante un tiempo de 62.5µS. Cada bit es almacenado en variables de 8 bits, por lo que para efectos de automatización se lee cada bit de estas variables, relacionados con cada sensor. Una vez que el microcontrolador contiene toda la información de las entradas o sensores, entonces se ejecuta el programa que controlará la automatización; que puede ser escrito en lenguaje escalera y posteriormente convertirlo a instrucciones de lenguaje C, o bien crear macros que representen cada uno de los símbolos de los contactores y demás bloques de escalones del diagrama de escalera. Figura 6. Amplificador analógico y comparador Figura 7. Segmento de código para leer las 16 sensores analógicos Ya que se ha procesado el programa de automatización entonces se sacan los datos a los terminales correspondientes, en este trabajo se requieren 16 salidas, las que se obtienen con registros de corrimiento y almacenamiento y con salida de corriente de 100mA continuos, obtenidos con el circuito TPIC6C595 [14], que tiene 8 salidas con diodo de protección para cargas inductivas; para tener las 16 salidas en total, se utilizan 2 circuitos TPIC6C595; en cada una de las salidas de estos circuitos se conecta la bobina de un relevador, contactor o electroválvula a solenoide. Figura 8. Registro de salida de potencia Este circuito integrado TPIC6C595 es la conjunción de un circuito 74LS595 y un ULN2803 fabricados en tecnología MOS, el circuito mostrado en la figura 8, es la conexión de un solo registro de 8 bits de salida, las etiquetas de la parte inferior derecha, indican la conexión al siguiente registro; la señal SCK es una señal cuadrada de reloj para el corrimiento del registro, el terminal DS es la salida de datos del microcontrolador en forma serial, la señal ToLatch se genera cuando se ha transferido el total de bits a los registros y sirve para almacenar estos datos e los registros internos de cada TPIC6C595, la señal OE_ es la habilitación para las salidas del registro de almacenamiento, las señal DS1 es la salida de datos al siguiente registro de corrimiento. Las variables de un bit resultantes del programa de automatización se almacenan en las variables salidas[j], en la figura 9 se muestra el segmento de programa que maneja las salidas. Figura 9. Segmento de código para el manejo de las 16 salidas IV. PRUEBAS Y RESULTADOS Se hicieron las mediciones de la señal de frecuencia de 40KHz, generada con un microcontrolador, se muestran las pruebas de esta señal que se obtiene en la salida del transformador de la figura 3, ElectRef_X. En la figura 10 se muestra el oscilograma de la señal generada con el puente H, en la parte superior se mide la señal senoidal que será aplicada a los sensores después de hacerse pasar por el transformador y los circuitos resonantes serie y paralelo y que tiene un voltaje de +/- 34 volts y un periodo de 24.63µS que corresponde a una frecuencia de 40.600kHz, la segunda señal es la salida del microcontrolador PteH_IN1, la inferior es la señal PteH_IN2, el error en la señal senoidal es debido a que el compilador inserta líneas de código por lo que el programador debe de ajustar el código a la frecuencia más cercana a la esperada. Figura 10.- Oscilograma de la señal de 40.600kHz obtenida En la figura 11, se muestra un oscilograma, donde la señal superior es la señal sensada y amplificada de cada uno de los sensores analógicos de C.A. de 40kHz, que es la señal ADCh0_in; la segunda señal es la generada por el microcontrolador que sirve para seleccionar cada uno de los interruptores analógicos en forma secuencial, así como para delimitar el tiempo de muestreo de los mismos y que es de 62.5µS por sensor muestreado, como son 16 sensores, el tiempo empleado para leerlos es de 1mS; la tercer señal corresponde a la conversión dela señal analógica a señales cuadradas, después de que se hicieron pasar por un comparador de voltaje; la cuarta señal corresponde a los bits que representan a cada uno de los estados de los sensores ADCh0, esta señal es enviada al microcontrolador e interpretada para ser almacenada en las variables respectivas con los valores de los estados de cada sensor. El tiempo de lectura de los 16 sensores analógicos es de 1 mili segundo, por conveniencia se agregaron 8 sensores digitales, por lo que la trama para leer el total de los 24 sensores es de 1.57 mili segundos, la parte de las señales de los oscilogramas que están entre 1mS a 1.57mS corresponde a las entradas digitales. Figura 11.- Oscilograma que muestra las etapas de lectura de las señales de los sensores Una vez procesados los estados de los sensores por el programa específico de automatización, las variables de salida son escritas en los registros de corrimiento y almacenamiento TPIC6C595, las señales como se muestran en la figura 12, son: la primera corresponde a la señal de reloj generado por el microcontrolador para el desplazamiento de los bits de datos; la segunda señal son los datos en forma serial; la tercera es la señal de transferencia de los registros de corrimiento a los registros de almacenamiento. En este oscilograma se midió el tiempo que se emplea para sacar los 3 registros o la trama completa de 24 bits que es de 42.22µS. V. CONCLUSIONES En el presente trabajo se han diseñado los circuitos necesarios para generar una señal de C.A. de 40KHz, con su segmento de programa en lenguaje C que lo hace funcionar, así como el circuito para la detección de dicha señal cuando es utilizada para la detección o sensado de niveles de líquidos con características de minerales disueltos que permiten la conducción eléctrica, se hicieron mediciones de las señales diseñadas y esperadas, encontrando un pequeño error del 1.5%, en la señal generada con el microcontrolador y la diseñada, debido a que el compilador inserta líneas de código adicionales y el programador puede ajustarlas para obtener el valor más cercano al esperado, como se hizo en este trabajo. Figura 12.- Oscilograma de las señales para escribir en los registros de salida TPIC6C595 Considerando que un PLC o Controlador Lógico Programable tiene un ciclo típico de ejecución de programa de 10 milisegundos, este circuito para automatización es comparable e incluso se mejora el ciclo, además que en un solo circuito electrónico se diseña el circuito de generación de señal alterna, inyección de la señal para sensado de niveles, amplificador y detector de señales analógicas, salidas digitales amplificadas y el sistema del controlador lógico programable. Con el diseño y manufactura de este circuito electrónico, se desarrolla tecnología nacional de PLCs, con la finalidad de sustituir importaciones de componentes para automatización de equipos y procesos, creando fuentes de empleo directas e indirectas. VI. TRABAJO FUTURO Elaboración de macros de lenguaje C, para el manejo de entradas, salidas, operaciones lógicas por bit, retardos de encendido y apagado en tiempo real, para programar el circuito a partir de lenguaje simbólico de escalera, utilizado en la programación de PLC’s. VII. AGRADECIMIENTOS Se agradece y reconoce, al Instituto de Ciencia y Tecnología del Distrito Federal, el apoyo económico recibido para la elaboración de este trabajo, que es parte del proyecto No. PICSO10-77, bajo el convenio ICyTDF 244/10; así como al IPN y al CONACYT, por los apoyos que se han recibido. VIII. REFERENCIAS [1] PROTEUS ISIS y ARES, Labcenter Electronics, consultados en julio del 2013. http://www.labcenter.co.uk http://www.labcenter.co.uk/ [2] Compilador ANSI C de Custom Computer Services Incorporated (CCS), consultada en julio del 2013. http://www.ccsinfo.com/ [3] Hoja de datos del PIC18F4550, consultada en julio del 2013. http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/39632e.pdf [4] A. De la Barrera, O. Jiménez, J.C. Sánchez. “Programación de la trama de PROFIBUS DP utilizando RS485, en un micro controlador microchip”. Congreso Internacional de Informática Aplicada, 2 al 4 de mayo del 2013, Misantla Veracruz, México [5] A. Creus S., “Instrumentación Industrial”, España: Editorial Marcombo, 2011. [6] A. De la Barrera, C. Hernández, P. Guevara, “Dispositivo microcontrolado utilizando ultrasonido para determinar el volumen de líquido de un depósito con forma conocida”, IEEE ROC&C´2011, Acapulco Guerrero México. [7] A. De la Barrera, G. Delgado, J. S. Valdés, P. Guevara. “Diseño de un sensor de niveles del líquido, utilizando corriente alterna, en un micro controlador, para apertura o cierre de electroválvulas”. Congreso Internacional de Tendencias Tecnológicas, IPN CIDETEC, 14 al 18 de octubre del 2013. [8] Siemens PLC SIMATIC S7-226 CPU, consultado en mayo del 2013. http://industria.siemens.com.mx/Sistemas%20de%20Automatizaci% C3%B3n/Docs/catalogos/catalog%20s70%202009.pdf [9] Hoja de datos del circuito L293D, consultada en julio del 2013. http://www.ti.com/lit/ds/symlink/l293d.pdf [10] Colonel Mc Lyman “Transformer and Inductor Design Handbook”. 2011 by CRC Press, USA. [11] Cocco Julio C. “Teoría de resonancia” Departamento de Ingeniería Eléctrica Universidad Tecnológica Nacional, Facultad Regional Rosario Argentina, Enero de 2006. [12] Hoja de datos del circuito MAX4051, consultada en julio del 2013. http://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX4051- MAX4053A.pdf [13] Hoja de datos del circuito 74LS138, consultada en julio del 2013. http://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74ls138.pdf [14] Hoja de datos del circuito TPIC6C595, consultada en julio del 2013 http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tpic6c595.pdf IX. BIOGRAFÍAS Alfredo De la Barrera González. Estudiante de posgrado en la SEPI de la ESIME del IPN. Ha sido docente de tiempo completo en tecnológicos regionales y tiempo parcial en el IPN, UVM y tecnológicos federales. Investigador para el desarrollo de tecnologías para el Reciclado de Aguas Residuales con apoyo del ICyTDF. Titular de varias patentes registradas en el IMPI. Sus áreas de interés son en Sistemas de tiempo real, control analógico y digital, automatización e instrumentación utilizando microcontroladores, energías alternativas y tecnologías sustentables. Luis Pastor Sánchez Fernández. Doctor en Ciencias Técnicas en Computación y Automática. Miembro del SNI Nivel I. Sus áreas de interés son: Informática Industrial. Sistemas avanzados de supervisión de procesos tecnológicos y dispositivos. Procesamiento Digital de Señales y Análisis Predictivo. Instrumentación Virtual. Sistemas SCADA. Teoría de Control Automático. Redes de Datos Industriales. Sistemas de Tiempo Real. Pedro Guevara López. Doctor y Maestro en Ciencias de la Computación e Ingeniero Electricista, todos del Instituto Politécnico Nacional. Es Profesor Titular de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica y Profesor Invitado del Centro de Investigación en Ciencia Aplicada y Tecnología Avanzada. Sus áreas de investigación son: Sistemas en Tiempo Real, Modelado de Sistemas Dinámicos e Investigación Educativa. Jairo Moreno Sáenz. Ingeniero en Comunicaciones y Electrónica. Estudiante en la Sección de Estudios de Posgrado e Investigación de ESIME Culhuacán del Instituto Politécnico Nacional (IPN) en la Maestría en Ciencias de Ingeniería en Microelectrónica. De Agosto de 2009 a Diciembre de 2011 participó en el Programa Institucional de Formación de Investigadores (PIFI-IPN) con publicaciones y asistencia a congresos institucionales y nacionales. Desde 2012 es miembro de la rama estudiantil de la IEEE. Sus áreas de interés son la programación, matemáticasaplicadas, control y electrónica digital. Dr. Pedro View publication statsView publication stats http://www.ccsinfo.com/ http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/39632e.pdf http://industria.siemens.com.mx/Sistemas%20de%20Automatizaci%C3%B3n/Docs/catalogos/catalog%20s70%202009.pdf http://industria.siemens.com.mx/Sistemas%20de%20Automatizaci%C3%B3n/Docs/catalogos/catalog%20s70%202009.pdf http://www.ti.com/lit/ds/symlink/l293d.pdf http://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX4051-MAX4053A.pdf http://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX4051-MAX4053A.pdf http://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74ls138.pdf http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tpic6c595.pdf https://www.researchgate.net/publication/268507947
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