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UNIVERSIDAD RAFAEL BELLOSO CHACIN
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA DE ELECTRÓNICA
“PROTOTIPO DE CONTROL NUMÉRICO PARA LA CONSTRUCCIÓN DE
CIRCUITOS IMPRESOS A DOBLE CARA.”
(Caso J.J ELECTRONICS).
TRABAJO ESPECIAL DE GRADO PARA OPTAR AL TITULO DE INGENIERO EN ELECTRONICA.
PRESENTADO POR:
BR. ALVARADO ALBERTO
T.S.U. TORRES JOSE
ASESORADO POR:
Mgs. HERMELINDA CAMACHO
ING. JOSE GONZALEZ
ING. JESUS BECERRA.
MARACAIBO, JULIO DEL 2000
“Protot“Prototipo de control numérico para la construcción ipo de control numérico para la construcción
de circuitos impresos a doble cara.”de circuitos impresos a doble cara.”
(Caso J.J ELECTRONICS).(Caso J.J ELECTRONICS).
ii
iii
iv
DEDICATORIA
A Dios Todopoderoso, quien supo colocarme en el camino una infinita
cantidad de obstáculos, para tallarme a fuego y convertirme en uno de los
mejores ingenieros que esta hermosa tierra ha visto. Fue duro, te lo
agradezco y este triunfo también es tuyo!!!!.
A mis padres, emblema de esperanza y faro en las tinieblas, les aseguro,
viejos que este triunfo es más suyo que mío. Que lo disfruten!!!!.
A mis hermanos, complemento fundamental en la vida y pilar de soporte
de mis esperanzas, sin ustedes no lo hubiera logrado. Son lo máximo!!!!
A mis seres queridos, que en su tiempo formaron parte de mi vida y sin
los cuales no hubiese encontrado mi propio norte y ahora no estaría cosechando
estos frutos que con tanto esfuerzo he plante. Están en lo más profundo de mi
corazón y jamás los podré olvidar!!!!!!!
A mi tío Adolfo, que siempre tuvo confianza en mi, al igual que yo en él y
que en unión con mis sobrinos Osmary, Yonny, Adolfo, Ronald, siempre
estuvieron conmigo. Gracias por quererme tanto!!!!!
José Torres
.
v
AGRADECIMIENTOS
Damos nuestras más sinceras gracias a las siguientes personas cuyo apoyo
fue clave para la realización del estudio:
A Jesús Becerra, nuestro tutor industrial por su apoyo, dedicación y
constancia durante el desarrollo de la investigación.
A Hermelinda Camacho, nuestra tutora metodológica por su guía y apoyo
constante.
A Jose Gonzalez; nuestro tutor de contenido quien nos guío con paciencia y
dedicación admirable.
A Carlos Morillo, Gerente Vemcom.
A la Coordinación de Investigación de la Facultad de Ingeniería por su
excelente y desinteresada ayuda.
Al personal que labora en la empresa Vemcom,C.A. que de una u otra forma
colaboraron en la realización de este proyecto.
Y finalmente al profesor, Manuel Teran por la colaboración prestada para la
realización de esta investigación.
Los Tesitas
vi
ALBERTO J. ALVARADO V., TORRES O. JOSÉ N.“PROTOTIPO DE CONTROL NUMÉRICO PARA LA CONSTRUCCIÓN DE CIRCUITOS IMPRESOS A DOBLE CARA”. Universidad Rafael Belloso Chacin, Facultad de ingeniería, Escuela de electrónica. Trabajo especial de grado. Maracaibo 2000.
RESUMEN.
El propósito de esta investigación fue el desarrollo de una maquina de control numérico para la realización de circuitos impresos a doble cara, con la finalidad de reducir el costo del diseño, aplicar tecnología propia basada en microprocesadores y dar una solución viable al grave problema que significa la falta de un método estándar en la realización de los circuitos, buscando que este sirva como soporte a la gran cantidad de asesores técnicos e industriales de Venezuela. La investigación es aplicada, descriptiva y longitudinal prospectiva, ya que la preocupación principal de esta radica en descubrir las características fundamentales de las variables a estudiar después de que la investigación ha sido planteada y partiendo de las necesidades del prototipo se busca como fin directo el diseño y fabricación de este en un tiempo relativamente corto. La metodología fue desarrollada siguiendo la establecida por María Angulo (1992), para el diseño de circuitos electrónicos, debido a su correspondencia con los objetivos propios de esta investigación, para alcanzarla se usa principalmente el manejador de base de datos Visual Basic, que permite no solo el manejo de los datos obtenidos del programa de simulación circuit maker y de realización de circuitos impresos trax maker, sino el mantener esta actualizada, pudiéndose aplicar una tecnología de vanguardia basada en PIC16F84 y trabajada en forma modular, distribuyendo así mas eficientemente el trabajo de los microcontroladores y disminuye el trabajo del programador. La integración final del dispositivo mecánico, la interfase de potencia y el programa de control se logro realizando pruebas que determinaron la validez de la investigación asegurando un funcionamiento eficaz y una durabilidad proporcional además de la automatización total del prototipo. Palabras Claves: Control Numérico, Circuitos Impresos, Microcontroladores.
vii
ALBERTO ALVARADO, TORRES O. JOSÉ N. "PROTOTYPE OF NUMERIC CONTROL FOR THE CONSTRUCTION OF PRINTED CIRCUITS TO EXPENSIVE DOUBLE."University Rafael Belloso Chacin, engineering Ability, School of electronic. I work special of degree. Maracaibo 2000.
SUMMARY.
The purpose of this investigation was the development of one it schemes of numeric control for the realization of printed circuits to expensive double, with the purpose o reducing the cost of the design, to apply own technology based on microprocessors a to give one to solve viable to the serious problem that means the lack of a standard method in the realization of the circuits, looking for that this it serves like support to the great quantity of technical and industrial advisers from Venezuela. The investigation is applied, descriptive and longitudinal prospective, since the main concern of this he/she resides in discovering the fundamental characteristics of the variables to study after the investigation has been outlined and leaving of and the necessities of the prototype are looked for at one time as direct end the design and production of this relatively short. The methodology was developed following the established one for María Angle (1992), or the design of electronic circuits, due to their correspondence with the objectives characteristic of this investigation, to reach it mainly the maneador of Visual database Basic it is used that not allows alone the manipulation of the obtained data of the program of simulation circuit maker and of realization of circuits printed traxmaker, but maintaining this modernized, or the design of electronic circuits, due to their correspondence with the objectives for the design of electronic circuits, due to their correspondence with the objectives characteristic of this investigation, to reach it mainly the maneador of Visual database Basic it is used that not allows alone the manipulation of the obtained data of the program of simulation circuit maker and of realization of circuits printed trans maker, but maintaining this modernized, being able to apply a technology of vanguard based on pic 16f84 and worked in form to modulate, distributing this way but efficiently the work of the microcontroladores and it diminishes this way the programmer's work. The final integration of the mechanical device, the interface of power and the control program you achievement carrying out tests that determined the validity of the investigation assuring an operation efficiency and a proportional durability besides the total automation of the prototype. Words : Numeric Control, Printed Circuits
viii
INDICE GENERAL.
p.p
VEREDICTO ii
DEDICATORIA iv
RECONOCIMIENTO vi
RESUMEN vii
INDICE GENERAL ix
LISTA DE TABLAS xiii
LISTA DE GRAFICAS xiv
INTRODUCCION 1
CAPITULO
I. EL PROBLEMA 4
Planteamiento y Formulación del Problema 5
Objetivos de la Investigación 7
Objetivos Generales 7
Objetivos Específicos 7
Justificación de la Investigación 8
Delimitación de la Investigación. 9
ix
II. MARCO TEORICO 11
A. Fundamentación Teórica 12
Control Numérico 13
Maquinas de Control Numérico 15
Elementos de Control Numérico 19
Tipos de Actuadores 22
Motores Eléctricos 22
Motores Paso a Paso 24
Microcontroladores. Artífices de Control 31
Arquitectura del Microprocesador 39
Organización de la Memoria 40
Organización de los Registro 41
Circuito de Vigilancia 50
Memorias de datos EEPROM 50
Interface RS – 232 53
Lenguaje de Programación 55
Visual Basic 56
Circuitos Impresos 58
Conocimiento de los Componentes Electrónicos 60
Medidas de los Componentes 62
Métodos de Fabricación de Circuitos Impresos 64
Pasos para la Elaboración de circuitos impresos 69
x
Diseño de circuito impreso 72
Técnicas para el Diseño 73
Métodos de construcción de circuitos impresos 76
Trazos de las Líneas 78
B. Revisión de la Literatura 79
C. Definición de las Variables 81
D. Definición de Términos Básicos 83
III. MARCO METODOLOGICO 86
Tipo de Investigación 87
Técnicas e Instrumentos de Recolección de
Información
88
Etapas para el Desarrollo de un Prototipo de Control
Numérico para la Construcción de circuitos impresos.
89
Materiales y Equipos 93
IV. RESULTADO DE LA INVESTIGACION 95
Fase 1. Definición de las especificaciones 96
Fase 2. Esquema General del Hardware 99
Fase 3. Ordinograma General. 101
Fase 4. Adaptación entre el Hardware y Software 103
Fase 5. Ordinograma Modulares Codificación del
Programa
105
xi
Fase 6. Implementación del Hardware 108
Fase 7. Depuración del Software 111
Fase 8. Integración del Hardware y Software 113
Fase 9. Construcción del Prototipo Definitivo y
Pruebas Finales
114
Discusión de los resultados 114
Conclusiones 116
Recomendaciones 118
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 120
ANEXOS 122
A. Software de Microcontroladores 123
B. Software de Visual Basic 125
C. Software de Comunicación Serial 129
xii
LISTA DE TABLAS
TABLA # 1 Secuencia para Giro de Motores Unipolares y Bipolares 30
TABLA # 2 Procedimiento Fotográfico 67
TABLA # 3 Procedimiento de Estarcido 68
TABLA # 4 Capacidad de Corrientes Permitidas en las Pistas 79
xiii
LISTA DE FIGURAS FIGURA # 1 Sistema de Control a Lazo Abierto 17
FIGURA # 2 Sistema de control a Lazo Cerrado 18
FIGURA # 3 Tipos de Motores Paso a Paso 25
FIGURA # 4 Vista Interna de un Motor Paso a Paso 26
FIGURA # 5 Motores Paso a Paso Unipolares y Bipolares 27
FIGURA # 6 Esquema General de los Motores Paso a Paso 31
FIGURA # 7 Estructura Interna del PIC16F84 33
FIGURA # 8 Organización de la Memoria de Instrucciones 43
FIGURA # 9 Memoria de Propósitos Generales 44
FIGURA # 10 Distribución de los Bits del Registro EECON1 51
FIGURA # 11 Circuito Integrado MAX – 232 54
FIGURA # 12 Diferentes Tipos de Circuitos Impresos 59
FIGURA # 13 Tamaño Real de Algunos Componentes 63
FIGURA # 14 Pegado Directo Sobre la Placa 66
FIGURA # 15 Equivalencia entre el Diagrama Esquemático y el
Circuito Impreso
69
FIGURA # 16 Esquema General del Hardware 100
FIGURA # 17 Ordinograma General 101
INTRODUCCION.
En la actualidad los avances tecnológicos incorporados a la industria han
generado cambios significativos en el campo de la automatización, muchos
de estos avances son proporcionados por la ciencia de la electrónica y la
computación y se han derivado de la necesidad que se tiene por lograr el
mejoramiento de los procesos para optimizar los resultados, esperando que
estos sean traducidos en beneficios al ser aplicados en diversas áreas de la
vida común, tales como: fabricas, viviendas, laboratorios y hospitales.
teniendo como propósito primordial el logro de una mayor eficiencia y al
mismo tiempo una fácil y rápida ejecución de las labores.
En este orden de ideas, esta investigación persigue como objetivo
principal el crear un prototipo de maquina de control numérico para el diseño
de circuitos impresos, que permita la total automatización y logre una
estandarización del método aplicado para la delineación y construcción de
dichos circuitos, utilizando los beneficios del diseño asistido por la
computadora y el de un proceso ejecutado por la tecnología de
microcontroladores, que pretende llevar a cabo en forma satisfactoria la
culminación del procedimiento de elaboración en una forma económica,
aplicando el menor número de agentes externos, así como eliminando en su
totalidad los errores humanos difíciles de anular en proceso que no han
alcanzado totalmente la mecanización.
La automatización implica lleva a la utilización de gran cantidad de
circuitos, por lo cual, el aumento en el auge de la implementación de la
técnica de placas de circuito impreso se debe a algunas ventajas
fundamentales de éste, frente a los antiguos métodos de conexiones
mediante cables, en el primer método (el de unión por cables), puede existir
una mala conexión, pero durante la elaboración del patrón en la placa
quedan establecidos los vínculos entre los distintos puntos y por esta razón
en el momento de la conexión es imposible crear lazos erróneos entre ellos.
También añade por su parte, la ventaja que una vez diseñado el patrón, la
confección y colocación de los componentes, si bien exige un trabajo limpio,
no precisa por otra parte de ningún conocimiento sobre la técnica de
circuitos, por ello podrán emplearse para su conexión operarios a los que se
haya formado en poco tiempo. Para la fabricación del circuito impreso, no es
necesario realizar ninguna operación extra mas que las necesarias para
simular el circuito eléctrico en el simulador circuitmaker y adquirir un espejo
de las coordenadas del circuito impreso en el programa de realización de
circuitos impresos traxmaker.
Por lo antes expuesto y para llegar a un resultado satisfactorio, la
investigación se realizo implementando o subdividiéndola en cuatro capítulos
los cuales se estructuraron de la siguiente manera:
El capitulo I, Este refiere a lo concerniente con el surgimiento y
formulación de la investigación, desde el origen del problema pasando por la
mención de los objetivos, hasta la delimitación de la misma, logrando
establecer las bases del planteamiento del problema para el desarrollo de
una maquina de control numérico para la construcción de circuitos impresos,
El capitulo II, sustenta la investigación teóricamente, ya que crea un
conocimiento básico de las variables a estudiar conteniendo así la
Fundamentación teórica de la investigación, revisa la literatura sobre
investigaciones llevadas a cabo sobre el mismo tema o sobre el desarrollo de
maquinas de control numérico, da un conocimiento exacto sobre las
variables y términos básicos a tratar en la presente investigación.
El capitulo III, Clasifica y define la investigación dependiendo de la
metodología utilizada para el desarrollo de la misma haciendo énfasis en las
herramientas utilizadas para el desarrollo de la investigación, se encarga de
dar un englobe total de las fases en las cuales se llevara a cabo la
investigación, sin profundizar demasiado, importando el porque y no el
cómo.
El capitulo IV, explica los resultados obtenidos de la exploración en el
laboratorio, detallando cada una de las fases desarrolladas en una forma
clara y precisa, para obtener el prototipo de una máquina de control numérico
para la realización de circuitos impresos derivándose de estas la discusión
de los resultados y generando al mismo tiempo una serie de conclusiones
que darán pie al planteamiento de las recomendaciones.
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