Laboratorio de Control Digital Reporte de la Practica 3

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO
FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN
 
LABORATORIO DE CONTROL DIGITAL
GRUPO: 1809 
PRACTICA NO. 3
 “CONVERTIDOR ANALÓGICO DIGITAL INTEGRADO”
PROFESOR: HECTOR MIGUEL SANTOYO MORALES
ALUMNO: JORGE ANTONIO JIMENEZ BERNAL
FECHA DE ELABORACION:26/09/2017
FECHA DE ENTREGA: 03/10/2017
SEMESTRE 2018-I
Objetivos
· El alumno comprobará experimentalmente el funcionamiento de un convertidor analógico digital que emplea el método de conversión de aproximaciones sucesivas.
· El alumno realizará la programación del microcontrolador PIC16F690 para hacer uso del módulo de conversión analógico digital.
· El alumno construirá una interfaz para medir temperatura, empleando el microcontrolador PIC16F6902, el sensor de temperatura LM35D y una pantalla LCD para mostrar el resultado de la conversión analógica digital en diferentes escalas de temperatura.
Introducción
Existen muchas maneras de realizar un convertidor Analógico Digital, e incluso existen componentes que ya tienen uno integrado en su interior para recibir señales analógicas externas y convertirlas a digitales para así operar mejor con ellas.
En la actualidad se utiliza mucho la microtecnología, por lo que muchos sistemas son reducidos a pequeños circuitos integrados.
En esta práctica haremos uso de un microcontrolador para hacer la operación de conversión analógico al digital.
Los microcontroladores son dispositivos muy completos pues cuentan con una alta cantidad de recursos internos, como memorias, temporizadores, y convertidores tanto analógicos a digital como digital a analógicos. Son implementados en una gran cantidad de electrodomésticos y dispositivos electrónicos.
Por lo que en esta práctica será usado un PIC para hacer la conversión analógica a digital y mostrar el resultado en una pantalla de LCD, esto no presentara problemas para el PIC y nos ayudará a comparar un convertidor integrado a uno hecho como anteriormente lo hicimos.
Material.
Desarrollo Experimental y Análisis de Resultados
Se programó el PIC con el archivo generado al compilar el código en las actividades previas (.Hex).
Posteriormente se implementó el circuito mostrado a continuación, donde Vin indica el voltaje analógico de entrada al PIC. El resultado de la conversión se mostró en la pantalla LCD.
Figura 1
Mediante el potenciómetro P1 se ajustó la resolución de la pantalla, mientras que con P2 el voltaje a convertir.
Variamos P2 para diferentes valores, completando la tabla 1, observando que para valores mayores a 30°C el ventilador comenzaba a funcionar.
	Valor de conversión requerido en decimal ADC
	Vin (V) necesario
	37 (valor min del pot)
	0.17
	100
	0.48
	200
	0.97
	300
	1.47
	400
	1.96
	500
	2.43
	600
	2.92
	700
	3.41
	800
	3.91
	900
	4.39
	1000
	4.89
Posteriormente sustituimos el P2 por un circuito de temperatura, el sensor manda un voltaje proporcional a la temperatura que detecte, además tiene un amplificador con ganancia de 5 pues el voltaje recibido con el sensor es muy bajo, hecho esto tenemos la función de un termómetro digital.
Figura 2.
Con el circuito armado, se midió la temperatura de diferentes cosas, considerando la primera medición del medio ambiente, los valores se registraron en la tabla mostrada a continuación.
	Objeto.
	Valor de conversión.
	Vin (V)
	Temperatura (°C)
	Temperatura Ambiente
	360
	1.7
	34
	Cuerpo Humano.
	400
	1.92
	39.38
	Metal.
	348
	1.7
	34.11
	Ropa.
	394
	1.9
	37.77
	Metal caliente.
	360
	1.79
	36.05
	Plástico.
	360
	1.7
	34.79
Se realizó el mismo proceso, pero teniendo el valor en las diferentes escalas de temperatura, con la conversión investigada en las actividades previas. Cambiando la escala con un botón selector.
Figura 3.
Se utilizaron los mismos objetos.
	Objeto
	Celsius (°C)
	Fahrenheit (°F)
	Kelvin (°K)
	Rankine (°R)
	Reaumur (°Re)
	Cuerpo.
	39.37
	102.87
	312.52
	536.54
	31.5
	Metal.
	34.1
	93.4
	307.26
	553
	27.28
	Ropa.
	37.7
	100
	310.92
	559.67
	30.22
	Metal Cal.
	36.05
	96.68
	309.2
	556.56
	2.84
	Plástico.
	34.7
	94.62
	307.94
	554.3
	27.83
Cuestionario.
1.- Usando los valores de voltaje Vin y el código generado de la tabla 3.1 dibuje la curva de cuantización real (Q). Considere que no tiene los 1024 valores y por lo tanto solo se pude hacer una interpolación de valores.
2.- Determine el rango de cuantización teórico considerando que la amplitud máxima de la señal de entrada es de 5V. Compruebe los valores digitales de la tabla 3.1 calculando el cociente entre Vin y q.
Como teóricamente el convertidor tiene hasta 1024 combinaciones a la salida, y el valor máximo es de 5 volts la cuantización es:		
Por lo tanto, cada 4.882mV cambiara la combinación a la salida.
Comprobando con la tabla.
	Valor de conversión requerido en decimal ADC
	Vin (V) necesario
	Valores digitales (teóricos).
	37 (valor min del pot)
	0.17
	34
	100
	0.48
	98.32
	200
	0.97
	198.68
	300
	1.47
	301.1
	400
	1.96
	401.47
	500
	2.43
	497.74
	600
	2.92
	598.11
	700
	3.41
	698.48
	800
	3.91
	800.9
	900
	4.39
	899.22
	1000
	4.89
	1001.63
Los valores son bastante aproximados, los pequeños errores pudieron ser causados por la toma de lectura, o la mala calibración pues el potenciómetro era muy sensible y los valores en el LCD variaban, pero ningún valor tomó una diferencia notable.
3.- Explique el principio de funcionamiento del actuador electrónico (Transistor Q1) necesario para activar al motor de corriente directa conectado en la terminal RA5 del PIC.
Actúa como interruptor, pues en el programa no se le manda voltaje en la base a menos que rebase la temperatura indicada, por lo que el transistor en ese momento no trabaja.
Al polarizarlo mandando un alto a ese pin, el transistor funciona, mandando corriente y voltaje al ventilador, activándolo.
4.- Compruebe que las mediciones realizadas en las diferentes escalas de la tabla 3.3 concuerdan con los valores teóricos.
Aplicando las fórmulas de conversión.
Los resultados son:
	Objeto
	Celsius (°C)
	Fahrenheit (°F)
	Kelvin (°K)
	Rankine (°R)
	Reaumur (°Re)
	Cuerpo.
	39.37
	102.87
	312.52
	536.54
	31.5
	Metal.
	34.1
	93.4
	307.26
	553
	27.28
	Ropa.
	37.7
	100
	310.92
	559.67
	30.22
	Metal Cal.
	36.05
	96.68
	309.2
	556.56
	2.84
	Plástico.
	34.7
	94.62
	307.94
	554.3
	27.83
Conclusiones.
Mediante un microcontrolador se implementó un termómetro digital, haciendo uso de circuitos externos y de la programación, no solo se logró la conversión Analógica a Digital, sino que le dimos una aplicación real.
Esto es un ejemplo de que todo lo visto en teóricamente tiene presencia en la actualidad, y además de este ejemplo existen muchas aplicaciones en las que son usadas las conversiones Analógica a Digital o viceversa.
Observamos cómo se extrajo una señal analógica externa con un sensor, se transformó y se trabajó con ella, además de hacer una clara y fácil representación para el usuario, pues en la pantalla LCD se incluían todos los datos necesarios para el propósito de la práctica, con el uso del PIC se logró todo esto.
 Es necesario recalcar que para la práctica cualquier microcontrolador esta sobrado y no se usa ni la mitad de sus recursos.
Bibliografía
1. “PIC 16F690 datasheet”, http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/41262C.pdf
2. “CCS C manual”, https://www.ccsinfo.com/downloads/ccs_c_manual.pdf
Curva de cuantización.
Vin	37	100	200	300	400	500	600	700	800	900	1000	0.17	0.48	0.97	1.47	1.96	2.4300000000000002	2.92	3.41	3.91	4.3899999999999997	4.8899999999999997	Vin
ADC