Diagrama de Bloques del Sistema de Adquisición

Industrial Automation Systems

Automatizacion de Procesos Industriales

Diagrama de Bloques del Sistema de Adquisición.

SOFTWARESOFTWAREHARDWAREHARDWARE

VARIADOR RPMVARIADOR RPM

MOTOR 3F-3HPMOTOR 3F-3HP



DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UNA TARJETA DE ADQUISICIÓN DE DATOS BASADA EN EL MICROCONTROLADOR 16F877.

Características Técnicas de la Tarjeta.

Entradas digitales.

Entradas analógicas.

Salidas digitales.

Salida analógica.




ENTRADAS DIGITALES

Constan de tres entradas digitales.Las entradas corresponden al puerto E, pines 8,9 y 10 del PIC16F877A.Voltaje de polarización 5 Vdc.Las entradas se encuentran aisladas por opto-acopladores.

ENTRADAS ANALOGICAS

Consta de tres entradas analógicas.Las entradas corresponden al puerto A, pines 2,3 y 4 del PIC16F877A.Voltaje de polarización de 0-5Vdc.



CARACTERISTICAS TECNICAS DE LA TARJETA DE ADQUISICION DE DATOS

ENTRADAS DIGITALESENTRADAS DIGITALES OPTO-ACOPLADORESOPTO-ACOPLADORES 4N254N25




ENTRADAS ANALOGICASENTRADAS ANALOGICASPOTENCIOMETROSPOTENCIOMETROS

OPA4342OPA4342




SALIDAS DIGITALES

Constan de cuatro salidas digitales a relé.Las salidas se encuentran configuradas en el puerto B, pines 33 al 36 del PIC16F877A.Voltaje de polarización +12 Vdc. Regulador 7912.Las salidas se encuentran aisladas de los relés por el integrado ULN2003AN.

SALIDA ANALOGICA

Consta de una salida analógica.La salida analógica se la obtiene mediante un conversor digital analógico TLC7628CN.La salida se encuentra configurada en el puerto D, pines 19 al 22 y del 27 al 30 del PIC16F877A.Para obtener un voltaje de salida de 0-10 Vdc fue necesario utilizar el integrado TL084.




SALIDA DIGITALSALIDA DIGITAL BANCO DE RELESBANCO DE RELES

ULN2003ANULN2003AN

REGULADORREGULADOR 79127912




Salida Analógica Salida Analógica Conversor D/A TLC7628CNConversor D/A TLC7628CN



Alimentación.

La alimentación de la tarjeta es de 120 Vac.

En el interior se encuentran tres fuentes de +12, -12 y +5Vdc.

Para obtener estos voltajes se tuvo que trabajar con los reguladores 7812, 7912 y 7805.

La fuente de -12 Vdc fue necesaria para polarizar el integrado TL084.

La fuente de +12 Vdc fue necesaria para polarizar los demás integrados y los relés.

La fuente de +5 Vdc fue necesaria para polarizar el PIC.




TL084TL084

79127912

78127812

78057805



DIAGRAMA DE BLOQUES DE LA TARJETA DE ADQUISICION DE DATOS

PPIICC1166FF887777AA

UULLNN22000033

SWITCHESSWITCHES

POTENCIOMETROSPOTENCIOMETROS

OPTO-ACOPLADORESOPTO-ACOPLADORES

BANCO DE RELESBANCO DE RELES



Descripción del Microcontrolador.

ENTRADAS ENTRADAS DIGITALESDIGITALES

ENTRADAS ENTRADAS ANALOGICASANALOGICAS

SALIDASSALIDASDIGITALESDIGITALES

SALIDASALIDAANALOGICAANALOGICA

SALIDASALIDAANALOGICAANALOGICA



Módulo de comunicación serial.

Los PIC16F877A contienen un módulo MSSP con dos puertas para comunicación serie <síncrona>, o sea, con señal de reloj.

También disponen de un módulo USART capaz de soportar la comunicación serie síncrona y asíncrona.

Las transferencias de información se realizan sobre dos líneas Tx (Transmisión) y Rx (Recepción).

Los cuatros bloques que configuran la arquitectura del USART, en modo asíncrono son:

Circuito de muestreo.

Generador de Baudios.

Transmisor asíncrono.

Receptor asíncrono.



Circuito de Muestreo.

El circuito de muestreo actúa sobre la patita RC7/RX/DT, que es por donde se recibe el bit de información o control y se encarga de muestrear tres veces su valor, para decidir éste por mayoría.

E/S digital E/S digital o receptor o receptor del USARTdel USART



Generador de Baudios

El USART dispone de un Generador de Frecuencias en Baudios, BRG, cuyo valor es controlado por el contenido grabado en el registro SPBRG.Además del valor X cargado en el registro SPBRG, la frecuencia en baudios del generador depende del bit BRGH del registro TXSTA.

Frecuencia en Baudios=Fosc

(K*(X+1))

Donde X es el valor cargado en el registro SPBRG.Si BRGH=0, baja velocidad y K=64 modo asíncrono.Si BRGH=1, alta velocidad y K=16 modo asíncrono.

El valor con el que se debe cargar el registro SPBRG esta dado por la ecuación:

X=Fosc

1(K,Frecuencia Baudios)

Para nuestro diseño se utilizó una frecuencia de oscilación de 4MHz y alta Para nuestro diseño se utilizó una frecuencia de oscilación de 4MHz y alta velocidad de transmisión con una constante K=16, lo que originó una velocidad de transmisión con una constante K=16, lo que originó una frecuencia en Baudios de:frecuencia en Baudios de:

Frecuencia en Baudios=4000000

16.(25+1)

Frecuencia en Baudios= 9615 baudios



Transmisor Asíncrono.

Los datos que se desean transmitir por el USART se depositan en el Los datos que se desean transmitir por el USART se depositan en el registro de desplazamientos TSR.registro de desplazamientos TSR.

En nuestro diseño la comunicación de transmisión es de 8 bits, 1 bit de paro y sin bit de paridad.

E/S digital o E/S digital o transmisor transmisor del USARTdel USART



REGISTRO TXSTA

BRGH:BRGH: Bit de selección de la velocidad de baudios.Bit de selección de la velocidad de baudios.

Modo asíncrono:Modo asíncrono: 1= Alta velocidad1= Alta velocidad 0= Baja velocidad0= Baja velocidad

Modo síncrono: Modo síncrono: no utilizado.no utilizado.

00 11 00 11 00 00

TXEN:TXEN: Activa transmisión.Activa transmisión.

1= Transmisión Activada.1= Transmisión Activada.



Receptor Asíncrono.

Los datos se reciben en serie, bit a bit, por la patita RC7/RX/DT.Se introducen secuencialmente en el registro desplazamiento RSR.Funciona a una frecuencia 16 veces más rápida que la de trabajo. Cuando el dato consta de 9 bits hay que programar el bit RX9=1 y el noveno bit de información se colocará en el bit RX9D del registro RCSTA. En nuestro diseño la comunicación de recepción es de 8 bits.

E/S digital E/S digital o receptor o receptor del USARTdel USART



REGISTRO RCSTA

SPEN:SPEN: Habilitación del puerto serie.Habilitación del puerto serie.

1= Puerto serie habilitado1= Puerto serie habilitado

CREN:CREN: Configura la recepción continua.Configura la recepción continua.

1= Habilita la recepción continua.1= Habilita la recepción continua.

11 1100 00 00 00 00 00



Conversor A/D.

El funcionamiento del conversor A/D requiere la manipulación de cuatro registros:

ADRESH: parte alta del resultado de la conversión.ADRESL: parte baja del resultado de la conversión.ADCON0: registro de control 0.ADCON1: registro de control 1.

En la pareja de registros ADRESH: ADRESL, se deposita el resultado de la conversión.

El registro ADCON0 controla la operación del C A/D, mientras que el ADCON1 sirve para configurar las patitas de la puerta A como entradas analógicas o E/S digitales.



REGISTRO ADCON0

REGISTRO ADCON1REGISTRO ADCON1

11 1100

00 00 11 1111

00 00 00

00 00

0000

11

11

Canal 0 (RA0/AN0).Canal 0 (RA0/AN0).



ADFM: ADFM: Selecciona el formato del resultado de la conversión.Selecciona el formato del resultado de la conversión.

1= El resultado está justificado en el registro ADRESH.1= El resultado está justificado en el registro ADRESH.0= El resultado está justificado sobre el registro ADRESL.0= El resultado está justificado sobre el registro ADRESL.

GO/DONE#: GO/DONE#: Es el bit de estado de la conversiónEs el bit de estado de la conversión..

1= Se inicia la conversión.1= Se inicia la conversión.0= Finaliza la conversión.0= Finaliza la conversión.



Diseño del Software para el PIC

Comandos que recibe el PIC para actuar en las salidas digitales.

Comandos que recibe el PIC para actuar en la salida analógica.



Diseño del Software para el PIC

Comandos que recibe el PIC para actuar en las entradas analógicas.

Programación en MPLAB

El programa principal.Servicios de Interrupción.La conversión de los valores Analógicos a Digital.Codificación e Identificación de los valores recibidos desde la PC.Envío de los datos a través del puerto serie a la PC.Las rutinas de retardo.



Conclusiones y Recomendaciones

Una de las ventaja que podemos tener implementando una tarjeta de adquisición de datos es que sus aplicaciones son usadas en procesos que tengan que ver con la automatización industrial y las investigaciones que incluyan señales digitales para ser visualizadas y controladas en respuestas a cambios en otros parámetros como válvulas, ventiladores, lámparas, relés, solenoides, etc.

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Diagrama de Bloques del Sistema de Adquisición