Mta

REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITCNICA DE LA FUERZA ARMADA NACIONAL

UNEFA INGENIERA ELECTRNICA

REINGENIERA, DISEO, FABRICACIN Y PUESTA A PUNTO DE LA TARJETA MDULO DE TRATAMIENTO DE ALARMAS DEL

SUBSISTEMA DE CONTROL DE EQUIPOS AUXILIARES C.A. METRO DE CARACAS

TUTOR INDUSTRIAL: PASANTES: Muoz Snchez Ramn Anselmo Daz Pealoza Cristian Antonio C.I.: V-5.541.879 C.I.: V-18.441.717

Ramrez Francesco Heynner Mauricio

C.I.: V-17.457.548

CARACAS, MAYO DE 2010.

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REPBLICA BOLVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA



CARTA DE APROBACIN DEL TUTOR INDUSTRIAL

Yo, Ramn A. Muoz Snchez, titular de la cdula de identidad N 5.541.879, como Tutor Industrial del presente Informe de Pasantas donde se desarrollo una propuesta titulada: REINGENIERA, DISEO, FABRICACIN Y PUESTA A PUNTO DE LA TARJETA MDULO DE TRATAMIENTO DE ALARMAS DEL SUBSISTEMA DE CONTROL DE EQUIPOS AUXILIARES, por los Bachilleres Cristian Antonio Daz Pealoza Cdula de Identidad 18.441.717 y Heynner Mauricio Ramrez Francesco Cdula de Identidad 17.457.548, de la Carrera Ingeniera Electrnica considero que el desarrollo del presente informe se encuentra aprobado para realizar su evaluacin y calificacin final de acuerdo al Reglamento Vigente de Pasantas Largas.

TUTOR INDUSTRIAL

________________________________

Ing. Ramn A. Muoz Snchez C.I. 5.541.879

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NDICE DE CONTENIDO

CONTENIDO P.

CARTA DE APROBACIN DEL TUTOR INDUSTRIAL .................................... i NDICE DE CONTENIDO ........................................................................................ ii

LISTA DE TABLAS ................................................................................................... v

LISTA DE GRFICOS ............................................................................................. vi

RESUMEN ................................................................................................................. vii

INTRODUCCIN ...................................................................................................... 1 CAPTULO I

PRESENTACIN DE LA EMPRESA

Razn Social ................................................................................................................. 2

Actividad a la que se dedica .......................................................................................... 2

Resea Histrica ........................................................................................................... 2

Misin ........................................................................................................................... 3

Visin ........................................................................................................................... 4

Valores .......................................................................................................................... 4

Objetivos de la Empresa ............................................................................................... 4

Organigrama General de la Empresa: ........................................................................... 6

Organigrama del Departamento: ................................................................................... 7

CAPTULO II SITUACIN ACTUAL

Necesidad detectada: ..................................................................................................... 8

Objetivo General ........................................................................................................... 9

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Objetivos especficos .................................................................................................... 9

Justificacin .................................................................................................................. 9

CAPTULO III DESARROLLO DEL PROYECTO

Bases Tericas............................................................................................................. 10

Metodologa ................................................................................................................ 26

Resultados ................................................................................................................... 69

Factibilidad Tcnica .................................................................................................... 71

Factibilidad Operativa ................................................................................................. 72

Factibilidad Financiera ................................................................................................ 73

Factibilidad legal ......................................................................................................... 73

Vinculacin de los resultados con el perfil de Egreso: ............................................... 74

CONCLUSIONES ..................................................................................................... 75

RECOMENDACIONES ........................................................................................... 77

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS .................................................................... 78

ANEXOS .................................................................................................................... 79

A. Sistema integrado de proteccin contra incendio y control auxiliar ................... 80

B. Tablero de Supervisin Mecnica (TSM) ........................................................... 81

C. Unidad de Tratamiento de Alarmas (UTA). ........................................................ 81

D. Mdulo de Tratamiento de Alarmas Original ..................................................... 82

E. Dimensiones del MTA ........................................................................................ 82

F. Conector de peine de 44 Contactos del MTA Prototipo ...................................... 83

G. PCB-Lado De Componentes ............................................................................... 84

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H. PCB-Lado de Soldaduras .................................................................................... 84

I. Mdulo de Tratamiento de Alarmas diseado (Prototipo) ................................... 85

J. Programacin en ASM ......................................................................................... 86

K-1. Datasheet del microcontrolador PIC16F877A ................................................. 94

K-2. Datasheet de Buffer SN74LS541 .................................................................... 98

K-3. Datasheet de Opto acoplador ......................................................................... 100

K-4. Datasheet de Inversor 74LS04 ....................................................................... 102

K-5. Datasheet de OPAM LM324 ......................................................................... 104

K-6. Datasheet de transistor 2N3904 ..................................................................... 106

K-7. Datasheet de Base Torneada .......................................................................... 108

K-8. Datasheet de Diodo Zener ............................................................................. 109

L. Proporcin normal de averas para componentes comunes .............................. 111

M. Lista de precios de componentes...112

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LISTA DE TABLAS

N CONTENIDO P.

Tabla 1: Medicin Tensin Monitor en Borneras ....................................................... 35

Tabla 2: Estudio trmico ............................................................................................. 39

Tabla 3: Cuadro comparativo microprocesador vs microcontrolador ......................... 44

Tabla 4: Componentes de la MTA GDL-AI-001 ........................................................ 54

Tabla 5: Tabla de la verdad de indicadores ................................................................. 64

Tabla 6: Porcentaje de averas de los componentes de la tarjeta MTA prototipo ....... 68

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LISTA DE GRFICOS

N CONTENIDO P.

Grfico 1: Organigrama estructural C.A. Metro de Caracas 2007. .............................. 6

Grfico 2: Organigrama estructural Gerencia de Electromecnica (GDL). ................. 7 Grfico 3: Estructura de un sistema abierto basado en microprocesador. .................. 10

Grfico 4: Arquitectura de Von Neumann .................................................................. 11

Grfico 5: Arquitectura Harvard ................................................................................. 12

Grfico 6: Variaciones en la proporcin de avera con el tiempo ............................... 25

Grfico 7: Unidad de Tratamiento de Alarmas (UTA). .............................................. 29 Grfico 8: Imagen termogrfica UTA ......................................................................... 39

Grfico 9: Diagrama de Entrada/Salida ...................................................................... 42

Grfico 10: Diagrama de flujo de la programacin. ................................................... 46 Grfico 11: Entorno de MPLAB IDE V.7.51 ............................................................ 47

Grfico 12: Entorno grfico del Simulador Proteus ISIS............................................ 48

Grfico 13: Proteus ISIS Simulacin .......................................................................... 49

Grfico 14: Programador de PIC GTP-USB V.223 .................................................... 50

Grfico 15: WinPiC 800 V 3.55 .................................................................................. 51

Grfico 16: Esquema elctrico MTA prototipo .......................................................... 56

Grfico 17: Entorno de PCB Wizzard Professional Edition.................................... 57

Grfico 18: Disposicin de componentes de la tarjeta prototipo diseada ................. 58 Grfico 19: Optoacoplador de entrada ........................................................................ 60

Grfico 20: Dipswitchs de configuracin ................................................................... 61

Grfico 21: Optoacoplador de salida........................................................................... 63

Grfico 22: Leds de Indicacin (vista frontal). ........................................................... 65 Grfico 23: Puesta a punto de la MTA prototipo ........................................................ 67

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REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA



CRISTIAN ANTONIO DIAZ PEALOZA HEYNNER MAURICIO RAMIREZ FRANCESCO

Junio de 2010

RESUMEN

REINGENIERA, DISEO, FABRICACIN Y PUESTA A PUNTO DE LA TARJETA MDULO DE TRATAMIENTO DE ALARMAS DEL

SUBSISTEMA DE CONTROL DE EQUIPOS AUXILIARES C.A. METRO DE CARACAS

El objetivo principal de este proyecto es la reingeniera y creacin de una tarjeta electrnica que cumpla con las funciones del Mdulo Tratamiento de Alarmas (MTA), que pertenece al Subsistema de Control de Equipos Auxiliares. Este sistema tiene como funcin supervisar el estado de todos los equipos presentes en la Lnea 1 tramo 3 y en la Lnea 2. El proyecto surge de la necesidad de tener un sistema confiable de supervisin de alarmas y de la ausencia en el mercado de algunos de los dispositivos para la reparacin de las tarjetas MTA. Este proyecto tiene como finalidad resolver los problemas de inconsistencia de informacin del estado de alarmas que actualmente presenta la tarjeta MTA, que crea deficiencias en el subsistema de control de equipos auxiliares, as como tambin solventar los inconvenientes para la adquisicin de dispositivos que permitan la reparacin de las tarjetas MTA, implementando un nuevo diseo que contenga componentes de fcil adquisicin en el mercado nacional. El desarrollo de este proyecto est basado en el estudio del entorno y las condiciones a las cuales est sometida la tarjeta MTA, tomando en cuenta las perturbaciones presentes en el sistema y los efectos que produce en el funcionamiento ptimo de la tarjeta.

Descriptores: Reingeniera, diseo, tarjeta, supervisin, alarmas.

INTRODUCCIN

El Subsistema de Control de Equipos Auxiliares tiene como funcin supervisar los equipos en las estaciones de pasajeros e instalaciones asociadas a la Lnea 1 (Tramo 3) y Lnea 2 de la C.A. Metro de Caracas, este subsistema est conformado por: La Consola de Caseta del Operador, el Tablero de Supervisin Mecnica, el Gabinete de Fuente de Poder y el Gabinete Terminal Mecnico.

El Tablero de Supervisin Mecnico (TSM) tiene como funcin primordial supervisar el estado de los equipos electromecnicos y alertar al personal operativo de situaciones anormales que se puedan presentar mediante seales audibles y visuales. En el TSM se encuentra el Mdulo de Tratamiento de Alarmas (MTA), el cual permite monitorear el estado de los equipos, llevando esta informacin al panel de control de la caseta del operador y as tomar las acciones inmediatas ante cualquier irregularidad que ponga en riesgo a los usuarios o al sistema. El MTA es una tarjeta electrnica que presenta inconsistencias en la informacin que ofrece sobre el estado de funcionamiento de los equipos, as como tambin no se cuenta con los dispositivos para repararlas cuando fallan, por lo que se requiere un rediseo que permita proporcionar informacin confiable.

El informe est dividido en tres captulos, el primer captulo da a conocer informacin acerca de la empresa, el segundo captulo muestra la necesidad detectada que origina la realizacin de proyecto, finalmente en el ltimo captulo se presenta las bases tericas y el marco metodolgico donde se detalla los procedimientos implementados para llevar a cabo el proyecto, seguidamente se exponen los resultados obtenidos, las conclusiones y recomendaciones.

CAPTULO I

PRESENTACIN DE LA EMPRESA

Razn Social

Compaa Annima Metro de Caracas (C.A.M.C.).

Actividad a la que se dedica

Transportar ciudadanos y ciudadanas, a travs de un Sistema Metropolitano de Transporte conformado por:

El Sistema Ferroviario Metropolitano (Metro). El Sistema de Transporte Superficial (Metro bus). El Sistema Telefrico (Metrocable).

Resea Histrica

La Compaa Annima Metro de Caracas (C.A.M.C.) fue fundada el 8 de agosto de 1977 adscrita al Ministerio de Transporte y Comunicaciones para establecer un sistema de transporte masivo en el rea metropolitana de Caracas. El 2 enero

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1983 inicia la operacin de la primera etapa de la Lnea 1 desde Propatria hasta La Hoyada, con ocho estaciones.

El 4 de octubre de 1987 comenz a funcionar la primera etapa de la Lnea 2, Las Adjuntas-Zoolgico-La Paz, con 16,3 kilmetros de red frrea y 9 estaciones. Metrobs inicio operaciones en octubre de 1987, con un servicio de transferencia entre la estacin La Paz y la estacin Capitolio de la Lnea 1. Un ao despus, el 6 de noviembre de 1988 arranca el tramo La Paz-El Silencio de la Lnea 2, se inicia su operacin. El 18 de julio de 2006 fue inaugurada la Lnea 4, tramo Capuchinos- Zona Rental y el 15 de octubre de ese mismo ao inici operacin comercial la primera fase el segundo tramo de la Lnea 3, El Valle-La Rinconada. Actualmente la red del subterrneo cuenta con 4 Lneas, conformadas por 47 estaciones, 29 rutas urbanas, 2 rutas sub-urbanas, 1 ruta social y un sistema de Metro-cable.

Misin

Transportar ciudadanos y ciudadanas, a travs de un Sistema Metropolitano de Transporte conformado por el Sistema Ferroviario Metropolitano (Metro), el Sistema de Transporte Superficial (Metrobs), el Sistema Telefrico (Metrocable) o cualquier otra modalidad, con una organizacin apegada a los principios de la nueva sociedad, prestando un servicio integrado, solidario y de calidad, que considere el respeto a la dignidad del ser humano y contribuya a elevar la calidad de vida de los habitantes de la Gran Caracas.

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Visin

Ser la empresa socialista de servicio pblico ejemplar en el pas, a travs de la prestacin de un servicio de transporte integrado en la Gran Caracas, solidario y de calidad, con un alto grado de sensibilidad social.

Valores

Solidaridad: como el principio bsico en sus relaciones con la comunidad nacional.

Honestidad: en todas sus acciones y con todos los ciudadanos y las ciudadanas.

Respeto: a los derechos humanos y al medio ambiente.

Sensibilidad: para considerar la dignidad de las personas en todos sus mbitos.

Disciplina: para brindar un elevado nivel de calidad de servicio.

Capacidad Tcnica: para ampliar, innovar, operar y mantener el Sistema.

Consideracin: de la creatividad y del esfuerzo de sus trabajadores. Pertenencia o identificacin profunda: de los trabajadores con la Empresa. Tradicin e Historia: como referente contino de nuestra accin.

Responsabilidad: asumida como parte inherente de la gestin.

Integridad: en la gestin garantizando coherencia entre lo que se dice y se hace.

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Objetivos de la Empresa

Consolidar cambios en el modelo de gestin de la empresa hacia una concepcin socialista.

Incrementar la participacin de la Empresa Metro en el mejoramiento de la calidad de vida en la Gran Caracas.

Mejorar la imagen del servicio integrado Metro-Metrobs. Incrementar la eficiencia operacional en el sistema integrado Metro-Metrobs.

Ejecutar la totalidad de las fases de los proyectos de lneas y otros sistemas. Realizar estudios y proyectos de las redes Metro, Metrobs y Sistemas no

convencionales.

Adquirir eficiencia en la gestin administrativa.

Renovar el parque tecnolgico y la infraestructura del Sistema Metro.

Lograr eficiencia financiera mediante la ejecucin de la totalidad del presupuesto de inversiones y presupuesto de proyectos estratgicos.

Fortalecer la plataforma estadstica y el Sistema de control de Gestin de la Empresa.

Desarrollar en forma integral el Capital Humano.

Fortalecer la formacin social en la integracin entre trabajadores, beneficiarios y comunidad.

Asegurar la gestin del conocimiento en las reas medulares de la Empresa

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Organigrama General de la Empresa:

Grfico 1: Organigrama estructural C.A. Metro de Caracas 2007. Fuente: www.metrodecaracas.com.ve

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Organigrama del Departamento:

Grfico 2: Organigrama estructural - Gerencia de Electromecnica (GDL).

CAPTULO II

SITUACIN ACTUAL

Necesidad detectada:

En de la C.A. Metro de Caracas existen ciertas dificultades en el Sistema Integrado de Proteccin Contra Incendio y Control Auxiliar (SICA), especficamente en el subsistema de Control de Equipos Auxiliares, en cuanto a deficiencias en el suministro de informacin confiable, proporcionada por algunos de los dispositivos responsables de la supervisin de seales de alarma, que confirman el funcionamiento ptimo de los equipos ubicados en las estaciones e instalaciones asociadas a la Lnea 1 Tramo 3 y de la Lnea 2. En dicho subsistema se encuentra el Mdulo de Tratamiento de Alarma (MTA), el cual es una tarjeta electrnica diseada en el ao 1987 para la supervisin de 8 contactos secos que proporcionan la informacin de los estados de falla en los equipos. Los MTA actualmente presentan inconsistencias en la informacin que suministran, adems su diseo es de larga data, lo que acarrea problemas para la adquisicin de repuestos que permitan su reparacin. Entonces:

Se puede fabricar e instalar una tarjeta que contenga materiales de fcil adquisicin y que cumpla con todas las funciones de la MTA original, ofreciendo informacin confiable del estado de las alarmas?

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Objetivo General

Realizar la reingeniera de la tarjeta Mdulo del Tratamiento de Alarmas (MTA) del Subsistema de Control de Equipos Auxiliares de la C.A. Metro de Caracas.

Objetivos especficos

1. Recopilar toda la informacin referente al MTA y su funcionamiento. 2. Determinar las fallas que afectan la tarjeta en campo. 3. Realizar un nuevo diseo del MTA, que cumpla con las funciones de la

tarjeta original. 4. Realizar el circuito impreso prototipo.

5. Probar la tarjeta prototipo en estacin de prueba. 6. Detectar los posibles errores y realizar las correcciones pertinentes.

Justificacin

La necesidad de tener un sistema confiable de supervisin en las estaciones de pasajeros, a travs de mdulos autnomos que permitan el monitoreo de las distintas seales generadas por los equipos, fabricados con componentes de fcil adquisicin en el mercado nacional. Adems que pueda ofrecer la informacin de los estados de alarmas de manera ptima, manteniendo la forma y dimensiones del mdulo para que sea compatible con el sistema y ofrezca la solucin factible a la problemtica.

CAPTULO III

DESARROLLO DEL PROYECTO

Bases Tericas

Microprocesador

El microprocesador es un circuito integrado (IC) que contiene la Unidad Central de Proceso o CPU. La CPU est formada por la unidad de control, que interpreta las instrucciones, y el Camino de Datos que las ejecuta. Los pines de un microprocesador sacan al exterior las lneas de sus buses de direcciones, datos y control para permitir conectarle con la Memoria y los Mdulos de E/S y configurar un computador implementado por varios circuitos integrados. Por esta razn se dice que un microprocesador es un sistema abierto porque su configuracin es variable de acuerdo con la aplicacin a la que se destine. Su estructura es la siguiente:

Grfico 3: Estructura de un sistema abierto basado en microprocesador.

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El microcontrolador

Es un sistema cerrado que contiene un computador completo y de prestaciones limitadas que no se pueden modificar. Es una microcomputadora que contiene muchos de sus perifricos y memoria requerida dentro de un nico circuito integrado programable junto con la CPU. Por esta razn algunas veces se define como una computadora de un solo integrado. Son utilizados desde hace ms de tres dcadas. La serie INTEL 8051 fue la primera en integrar la memoria, las entradas y salidas (I/O), la unidad lgica aritmtica (ALU), la ROM de programa, as como otros perifricos en un nico paquete denominado circuito integrado microcontrolador.

Arquitectura bsica

Inicialmente todos los microcontroladores adoptaron la arquitectura clsica de Von Neumann, la cual se caracteriza por disponer de una sola memoria principal donde se almacenan datos e instrucciones de forma indistinta. A dicha memoria se accede a travs de un sistema de buses nico (direcciones, datos y control), en la siguiente figura se muestra el esquema de la arquitectura.

Grfico 4: Arquitectura de Von Neumann

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En la actualidad los microcontroladores disponen de la arquitectura Harvard, la cual se caracteriza por disponer de dos memorias independientes una para datos y otra para instrucciones, el esquema de esta arquitectura se muestra a continuacin.

Grfico 5: Arquitectura Harvard

La arquitectura Harvard dispone de dos memorias independientes una, que contiene slo instrucciones y otra, slo datos. Ambas disponen de sus respectivos sistemas de buses de acceso y es posible realizar operaciones de acceso (lectura o escritura) simultneamente en ambas memorias.

Procesador del microcontrolador

Posee ciertas caractersticas, entre las cuales estn:

Arquitectura Harvard.

Computador De Juego Reducido De Instrucciones Risc.

Segmentacin Del Procesador (PipeLine).

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Memoria De Programa

El microcontrolador est diseado para que en su memoria de programa se almacenen todas las instrucciones del programa de control. No es posible utilizar memorias externas de instrucciones. Debido a que el programa que se ejecuta es el mismo, este debe estar grabado de forma permanente dentro del microcontrolador. Los tipos de memoria adecuados para soportar esta funcin admiten cinco (5) versiones diferentes.

Tipos de Memoria de Programa

ROM (Read Only Memory): Es una memoria no voltil de slo lectura cuyo contenido se graba durante el proceso de fabricacin del circuito integrado.

EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory): Los IC que disponen de memoria EPROM, pueden borrarse y grabarse muchas veces. La grabacin se realiza, con un grabador gobernado desde una PC. Si posteriormente, se desea borrar el contenido, disponen de una ventanilla de cristal en su superficie por la que se somete a la EPROM a rayos ultravioleta durante varios minutos. Este tipo de memoria la presentan algunos de los microprocesadores.

OTP (One Time Programmable): El microcontrolador contiene una memoria no voltil de slo lectura programable una sola vez por el usuario. Es el usuario quien puede escribir el programa en el microcontrolador mediante un sencillo grabador controlado por un programa desde un PC. La versin OTP es

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recomendable cuando es muy corto el ciclo de diseo del producto, o bien, en la construccin de prototipos y series muy pequeas.

EEPROM (Electrical Erasable Programmable Read Only Memory): Son memorias de slo lectura, programables y borrables elctricamente. Tanto la programacin como el borrado, se realizan elctricamente desde el propio grabador y bajo el control programado de un PC. Los microcontroladores dotados de memorias EEPROM, una vez instalado en el circuito de aplicacin, pueden ser grabados y borrados cuantas veces se requiera sin tener que ser retirados de dicha aplicacin. Para ello se utiliza grabadores en circuitos los cuales son necesarios a la hora de realizar modificaciones del programa grabado en el IC.

FLASH: Se trata de una memoria no voltil, de bajo consumo, que se puede escribir y borrar. Funciona como una ROM y una RAM pero consume menos y es ms pequea. A diferencia de la ROM la FLASH es programable en el circuito, es ms rpida y de mayor densidad que la EEPROM. La alternativa FLASH est recomendada frente a la EEPROM cuando se precisa gran cantidad de memoria de programa no voltil. Es ms veloz y tolera mas ciclos de escritura/borrado. Permite la programacin en circuito.

Memoria de Datos

Los datos que manejan los programas varan continuamente, y esto exige que la memoria que les contiene deba ser de lectura y escritura, por lo que la memoria RAM (Random Access Memory), es la ms adecuada, aunque sea voltil. Hay

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microcontroladores que disponen de memorias de datos del tipo EEPROM. De esta forma, un fallo en la alimentacin del circuito, no ocasiona la perdida de la informacin, la misma estar disponible al reiniciarse el programa.

Puertas de E/S para Controladores de Perifricos

La principal utilidad de los pines que posee el microcontrolador es soportar las lneas de entrada-salida (E/S) que comunican al computador interno con los perifricos exteriores. Las lneas de entrada y salida se destinan a proporcionar el soporte a las seales de entrada, salida y control. En la mayora de los casos las lneas de E/S manejan la informacin en forma paralela, sin embargo hay modelos con lneas que soportan la comunicacin en serie; otros disponen de conjuntos de lneas que implementan puertas de comunicacin para diversos protocolos, como IC, el USB, RS232, etc.

Recursos Auxiliares

Cada modelo de microcontrolador dispone de recursos segn la aplicacin donde se les va a utilizar. Entre los recursos ms comunes se pueden citar los siguientes:

Circuito de reloj Temporizadores

Perro guardian

Conversores analgicos-digital (AD) y digital-analgicos (DA) Comparadores analgicos

Sistema de proteccin ante fallos de la alimentacin

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Existen tres orientaciones en cuanto a la arquitectura y funcionalidad de los procesadores actuales:

CISC: un gran nmero de procesadores usados en los microcontroladores estn basados en la filosofa CISC (Computadores de Juego de Instrucciones Complejo). Disponen de ms de 80 instrucciones mquina en su repertorio, algunas de las cuales son muy sofisticadas y potentes, requiriendo muchos ciclos para su ejecucin. Una ventaja de los procesadores CISC es que ofrecen al programador instrucciones complejas que actan como macros.

RISC: tanto la industria de los computadores comerciales como la de los microcontroladores estn decantndose hacia la filosofa RISC (Computadores de Juego de Instrucciones Reducido). En estos procesadores el repertorio de instrucciones mquina es muy reducido y las instrucciones son simples y, generalmente, se ejecutan en un ciclo. La sencillez y rapidez de las instrucciones permiten optimizar el hardware y el software del procesador.

SISC: en los microcontroladores destinados a aplicaciones muy concretas, el juego de instrucciones, adems de ser reducido, es especfico, o sea, las instrucciones se adaptan a las necesidades de la aplicacin prevista. Esta filosofa se ha bautizado con el nombre de SISC (Computadores de Juego de Instrucciones Especfico).

Fuente: MORTON, J.(2005).Microcontroladores PIC. Editorial ELSEVIER, Mxico.

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El Sistema Integrado de Proteccin Contra Incendio y Control Auxiliar (SICA)

El sistema integrado de proteccin contra incendio y control auxiliar (SICA) lo conforman varios Sub-sistemas entre los cuales se puede mencionar:

Subsistema de extintores.

Subsistema de bombas contra incendio.

Subsistema de Deteccin (Gas Haln). Subsistema de control de equipos auxiliares.

El Subsistema de Control y Equipos Auxiliares

Tiene como finalidad supervisar el funcionamiento de los equipos electromecnicos instalados en las estaciones de pasajeros y desplegar sobre un panel informacin sobre los mismos. Adicionalmente, permite comandar remotamente la operacin de las escaleras mecnicas y de los ventiladores de lnea. Parte integrante de sus funciones es dar alimentacin de corriente continua (24 VDC) en forma confiable a los equipos que integran el subsistema y a la barrera de torniquetes.

El Subsistema de Control de Equipos Auxiliares, usado en C.A. Metro de Caracas ha sido diseado tomando en cuenta los siguientes criterios:

Centralizacin de la informacin.

Diseo modular del equipo.

Facilidad de expansin.

Supervisin interna de sus propios circuitos

Confiabilidad y facilidad de mantenimiento.

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Consola de Caseta del Agente de la Estacin

La Consola de Caseta del Agente de la Estacin (CCAE) la componen una Unidad de Tratamiento de Alarmas (UTA) y varios subpaneles de acero inoxidable sobre los cuales estn montados varios dispositivos para indicacin visual y auditiva.

Tablero de Supervisin Mecnica

El Tablero de Supervisin Mecnica (TSM) es un gabinete metlico de color negro, con puerta de vidrio y marco pivotante sobre el cual se encuentra instalada una lmina serigrafiada con indicaciones visuales y audibles para informar acerca del funcionamiento, alarmas de equipos y la unidad de tratamiento de alarma (UTA).

La lmina serigrafiada consta de 3 secciones claramente definidas, dos de las cuales corresponden al diagrama funcional de la estructura de ventilacin asociada y la otra a la matriz de indicacin y alarmas del ventilador de emergencia. Las dos primeras estn compuestas por el mmico de la estructura de ventilacin y dos juegos de botones que permiten el comando de los ventiladores de lnea, as como una matriz de leds y placas fenolticas en las cuales se especifican las indicaciones o alarmas de los sensores de temperatura en los tneles y en los centros de potencia de las estructuras de ventilacin. Y dependiendo de la estacin, alarmas asociadas a la alimentacin de emergencia de la estructura as como la seal de falla de bombas de drenaje de la estructura. La tercera seccin en la parte interior est compuesta por una matriz de indicaciones de alarmas con sus placas fenolticas de identificacin que supervisan los equipos de ventilacin de emergencia.

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Gabinete de Fuente de Poder

El Gabinete de Fuente de Poder (GFP) suministra la corriente necesaria en 24 VDC para los siguientes equipos: TSM, CCAE y barrera de torniquetes. EL GFP est compuesto de una estructura metlica de color negro con puerta de vidrio y puerta pivotante sobre la cual est montada la Fuente de Poder, la Central Horaria Secundaria (CHS) perteneciente al Sistema de relojes y una serigrafa explicativa de las entradas y salidas de alimentacin de las fuentes. En el interior del Gabinete se encuentra instalada una transferencia automtica que garantiza el suministro ininterrumpido de energa AC a la Fuente de Poder.

Cajas de distribucin

Existen tableros de recoleccin de cableado denominados Gabinetes Terminales Mecnicos (GTM) los cuales recogen una extensa red de cableado provenientes de los diferentes equipos electromecnicos en la Estacin los cuales son monitoreados y en algunos casos comandados desde el Tablero de Supervisin Mecnica. A travs del Gabinete de Control (GT) instalado en el cuarto de control de trenes se recogen las seales que luego son enviadas al Centro de Control de Operaciones (CCO).

Unidad de Tratamiento de Alarmas (UTA)

La Unidad de Tratamiento de Alarmas (UTA) tiene la funcin de supervisar hasta un mximo de 64 contactos secos normalmente abiertos o cerrados provenientes del campo y desplegar en indicadores luminosos y sonoros, cambios de

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estados de los contactos de entradas que indiquen estados anormales de los sistemas supervisados. Provee, adems, entradas para pulsadores de reconocimiento de alarmas, silenciamiento de buzzer y pruebas de luces. Da seales para sumarizacin remota de las alarmas que ocurren en el equipo y seal de falla de equipo.

Tarjeta Madre (TM)

La funcin de la TM es la de servir de medio de interconexin entre los diferentes mdulos y conexin del cableado de campo. Esa formada por un circuito impreso de 24.5x43.5 cm, el cual va fijo al rack metlico por medio de tornillos.

La Tarjeta Madre tiene 11 conectores de peine de 44 contactos cada uno para montaje de los mdulos. Estos conectores estn distribuidos asimtricamente en el circuito impreso de forma que los mdulos encajen en los conectores en un solo sentido y solo se conecten en los conectores destinados para ellos. En los bordes superior e inferior del circuito impreso estn 10 conectores de tipo DB-25 en 90 grados para la conexin de cableado de campo. Estos conectores son accesibles por la parte posterior del rack.

Los pulsadores de reconocimiento, silenciar buzzer y prueba de luz, activan su funcin llevando a 0VDC. En la TM hay una circuitera pasiva que filtra los rebotes de los pulsadores al ser accionados luego de estos filtros se distribuyen las seales de Recono, Silbuz al MC y los MTA. Las seales de sumarizacin de alarmas en la UTA (falla nueva y falla sumarizada), la seal de activacin del buzzer y la seal de falla en la UTA son generadas por cada MTA y por el MC. Un bus paralelo en la TM interconecta esta seal de los diferentes mdulos y los lleva al conector de cableado

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de campo en el caso que las seales de sumarizacin de alarmas y activacin de buzzer, el mdulo que quiera activar una de estas inyectara un voltaje de 24 VDC a la lnea respectiva. La activacin en la lnea de falla de la UTA se hace llevando a 0 VDC.

Un bus adicional de 5 lneas (bus serial interno) en la TM interconecta al MC con los MTA. Este bus tiene la funcin de comunicar el MC con los MTA para efectos de centralizar la informacin se hace en modo serial asncrono bidireccional a velocidades de transmisin/recepcin hasta de 12800 Bits/seg.

Alimentacin

La TM tiene dos acometidas de 24 VDC cada una. Estas acometidas, son protegidas en la TM por medio de fusibles. Una de las acometidas, que en adelante llamaremos Fuente Principal (mdulo N1 de la fuente de poder de 24 VDC), alimenta la circuitera electrnica de la UTA, los indicadores luminosos y el buzzer. La otra acometida, que en adelante llamaremos Fuente de Monitor (mdulo N 2 de la Fuente de Poder de 24 VDC) se usa para la monitorizacin de los contactos de campo esa tensin es fundamental para la supervisin. Ambas acometidas estn aisladas galvnicamente dentro de la UTA y deben estar aisladas igualmente en el exterior de la UTA.

El MAR5 se alimenta de la fuente principal y genera una alimentacin adicional de 5 VDC, necesaria para el funcionamiento de la circuitera electrnica de la UTA. Esta alimentacin, junto con la principal y la monitor se distribuye al MC y a los MTA. El MAR5 est fabricado sobre un circuito impreso de 11x24 mts. En la

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parte anterior tiene una tapa metlica fija al circuito impreso por medio de tornillos. En la parte posterior tiene un conector de borde de 22 contactos, mediante el cual se enchufa a la TM. En la tapa frontal hay un switch que prende y apaga el mdulo y un led que indica el encendido. El MAR24, no instalado en el subsistema, tiene una acometida de 110 VAC. A partir de sta genera los 24 VDC de la alimentacin principal.

Mdulo De Tratamiento De Alarmas (MTA)

Los MTA son unidades inteligentes y autosuficientes. Cada MTA tiene un micro-procesador de 8 bits rodeado de la circuitera necesaria para la supervisin de ocho contactos y tres pulsadores de entradas (Recono, Silbuzzer Y Prbaluz), manejo de 8 indicadores luminosos y cuatro salidas (FN, FS, BUZZER y falla UTA), manejo del bus serial interno configuracin de contactos de entrada (NA/NC) y auto cheque.

El modo de procesamiento de seales de entrada y salidas est programado por cada MTA. El Funcionamiento de cada MTA es independiente de las otras e inclusive del MC no instalado. El MTA est fabricado sobre un circuito impreso de 11x24,3 cm. En la parte anterior tiene una tapa metlica fija al circuito impreso por medio de tornillos. En la parte posterior tiene un conector de borde de 44 contactos, mediante el cual se enchufa en la TM. Un led de indicacin ubicado en la tapa frontal, muestra la condicin de funcionamiento de la MTA (normal o en falla) por medio de frecuencia en el (encendido/apagado) del led de estado. Indica adems, en condicin de falla el tipo de falla detectada por lo que es recomendable familiarizarse con la frecuencia de operacin de dicho led. Fuente: C.A. METRO DE CARACAS. (1988) Gerencia de Equipos. Manual de operacin y mantenimiento. Subsistema: Control de equipos auxiliares

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Fiabilidad

Es la capacidad de un tem de cumplir con una funcin establecida (sin averas, defectos fallos), bajo condiciones determinadas, durante un periodo de tiempo dado. En este caso un tem significa un componente, instrumento o sistema.

Una avera defecto o fallo es la anulacin de la capacidad de un tem para cumplir con la funcin establecida.

Las averas pueden ser ampliamente definidas dependiendo de: 1. El grado de avera: depende si el tem est ligeramente fuera de la

especificacin o la ha incumplido totalmente. a. Avera parcial: es la avera resultante de desviaciones en las

caractersticas o parmetros mas all de los lmites especificados, pero no tal, que se origine un fallo completo en el cumplimiento de la funcin encomendada.

b. Avera total: es la resultante de desviaciones en las caractersticas ms all de los lmites especificados, originando un fallo completo en el cumplimiento de la funcin encomendada.

2. Causa de la avera: mal uso o debilidad del equipo propiamente. a. Avera por abuso: atribuibles a la aplicacin de esfuerzos

superiores a las exigencias establecidas para los tems. b. Averas por debilidad inherente: atribuibles al elemento en s,

habiendo estado sometido a esfuerzos comprendidos entre los especificados para dicho tem.

3. La rapidez o el tiempo entre avera repentina o gradual.

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a. Averas repentinas: son las que no podran anticiparse por examen previo.

b. Averas graduales: son las que no podran anticiparse por examen previo.

4. Combinacin de averas: a. Averas catastrficas: averas que son simultneamente

repentinas y totales.

b. Averas por degradacin: son el resultado de de averas graduales y parciales a la vez.

Factores que afectan la fiabilidad de un equipo

Las etapas del ciclo de vida de un instrumento electrnico pueden dividirse en cuatro partes:

a. Diseo y desarrollo. b. Produccin. c. Almacenamiento y transporte.

d. Servicio (funcionamiento).

Proporciones de averas, MTTF, MTBF

Un estudio sobre factibilidad es esencialmente un estudio sobre averas en componentes o sistemas. El campo de prueba del equipo puede utilizarse para obtener datos sobre el porcentaje de averas de un sistema. En los componentes electrnicos, las tensiones desintegradoras son causadas por:

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Condiciones operativas de diseo: tensiones e intensidades aplicadas, disipacin de potencia y esfuerzos mecnicos originados por los dispositivos.

Condiciones ambientales: tales como temperatura alta o baja, vibraciones mecnicas y choques, presiones altas o bajas, atmosferas corrosivas, radiacin, polvo, ataques por insectos o plagas. Algunas de estas causas son nocivas y pueden causar graves fallas en los componentes.

La variacin del promedio del porcentaje de averas con el tiempo, se muestra grficamente en la siguiente figura. Debido a su forma, esta curva se denomina frecuentemente curva de bao o baera.

Grfico 6: Variaciones en la proporcin de avera con el tiempo

Fuente: LOVEDAY, GC (1983) Diagnostico de averas en electrnica. Madrid. Editorial Paraninfo

El tiempo promedio hasta averiarse, MTTF (Main time to fail): es el porcentaje promedio de averas por encima de la vida til, se define en este caso por el nmero de averas del nmero de componentes-hora.

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El Tiempo Promedio Entre Averas (MTBF, Mean Time To Before Failures) nos proporciona un tiempo promedio de funcionamiento de un sistema antes de sufrir una avera. El MTBF de un sistema completo puede calcularse sumando los porcentajes de averas de todos los componentes empleados, considerando un circuito s sencillo que utiliza tres componentes A, B, C. La proporcin total de averas es:

FR(circuito)= FR(A)+ FR(B)+ FR(c)

Tasa de fallo

La tasa de fallo (t) es un estimador de la fiabilidad y se expresa frecuentemente en avera/hora

El porcentaje de avera del circuito o sistema es designado normalmente por . Por lo tanto

El mejor sistema para ver cmo se calcula el MTBF es sumar la proporcin de averas de los componentes del circuito, pero antes se debe conocer el porcentaje de averas de los componentes individuales (Ver Anexo L).

Fuente: LOVEDAY, GC (1983) Diagnostico de averas en electrnica. Madrid. Editorial Paraninfo

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Metodologa

Para el rediseo de la tarjeta se recopil toda la informacin acerca del sistema, para as comprender el funcionamiento del equipo y estudiar su interaccin con los dems sub-sistemas.

Ubicacin del Subsistema

El Subsistema de Control de Equipos Auxiliares est localizado en cada una de las estaciones de la Lnea I tramo III (Chacao-Palo Verde) y de la Lnea 2 de la C.A. Metro de Caracas, especficamente en el Tablero de Supervisin Mecnica del Cuarto de Guardia.

Descripcin fsica y funcional:

El subsistema de Control de Equipos Auxiliares est conformado fsicamente por equipos y accesorios interconectados mediante una red de cableado para la supervisin y/o comando de equipos electromecnicos. Est constituido por los siguientes componentes y equipos:

Consola de Caseta del Agente (CCAE). Tablero de Supervisin Mecnico (TSM). Gabinete Terminal Mecnico (GTM). Gabinete Fuente de Poder (GFP). Red de Cableado.

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Interrelacin con otros Subsistemas y Sistemas

Debido a su filosofa de operacin el subsistema de control se relaciona con los equipos y sistemas siguientes:

Sistema de Energa de Emergencia: El gabinete de Fuente de Poder recibe energa en 120 VAC de este sistema en caso de emergencia y el TSM supervisa el funcionamiento de los equipos SAI (Sistema de Alimentacin Ininterrumpida).

Escaleras Mecnicas: Supervisa el Funcionamiento y permite la parada de emergencia remota de las mismas desde la Caseta del Operador.

Centros de Distribucin: Supervisa y da informacin del mal funcionamiento de este sistema.

Ventilacin de Lnea: Recibe informacin del funcionamiento de los ventiladores y provee los medios necesarios para comandar los ventiladores de lnea desde la Estacin de pasajeros asociada.

Equipos de enfriamiento mecnico: Supervisa su funcionamiento.

Bombas de drenaje y de presurizacin: Supervisa su funcionamiento.

Caractersticas generales

La UTA es un equipo modular, compuesto por un mximo de 8 mdulos de tratamiento de alarma (MTA), mdulo de alimentacin regulada de 5VDC (MAR5), las previsiones para un mdulo de alimentacin regulada de 24VDC (MAR24) y un mdulo de centralizacin (MC). Todos los mdulos son tarjetas electrnicas de estado slido, con un conector de borde de 44 contactos en la parte posterior y una placa metlica en la parte anterior, la cual tiene la identificacin del tipo de mdulo y leds de indicacin de funcionamiento. Los mdulos van montados en un rack

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metlico de 48,26 cm, sobre guas que deslizan el mdulo hasta un conector de peine montado en una tarjeta madre (TM), fija al rack, que realiza la interconexin entre los diferentes mdulos. En la TM estn los conectores para el cableado de campo, del tipo DB-25, los cuales son accesibles por la parte posterior del rack.

Cada MTA supervisa y despliega ocho alarmas. Los contactos de entrada son programables independientemente como normalmente abiertos o cerrados a travs del Dip-switch ubicados en los MTA. Los indicadores pueden ser de tipo Led o incandescentes de 24VDC de alimentacin. El Mdulo Centralizado agrega a la UTA otras funciones, sin modificar su funcionamiento original, tales como: reporte remoto a un sistema de adquisicin de datos centralizado, impresin en papel de cambios de estado del sistema con hora y fecha de ocurrencia, despliegue grafico de la informacin en un CTR. (El MC no est instalado en ninguna UTA).

Grfico 7: Unidad de Tratamiento de Alarmas (UTA).

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La circuitera de auto-cheque y las rutinas de auto-diagnostico permiten a los MTA informar, mediante la seal de falla de UTA y un LED de indicacin presente en el MTA, fallas internas y discriminar el tipo de falla detectada. La circuitera de supervisin de contactos de campo de la MTA, detecta el estado del contacto (Abierto o Cerrado) forzando la circulacin de corriente a travs del contacto.

Esta circuitera asla galvnicamente el contacto de la electrnica interna para evitar daos en esta ltima, debido a inducciones de voltajes o corto circuitos en el campo. Para forzar la circulacin de corriente en los circuitos de campo se utiliza la Fuente Monitor, la cual tambin est aislada galvnicamente del resto de la electrnica. Las salidas del MTA hacia los indicadores luminosos y las seales de sumarizacin de fallas y la seal de buzzer son manejadas por transistores capaces de suplir hasta 100 mA a 24 VDC. La seal de falla de la UTA es capaz de drenar 20 mA con un Voltaje hasta de 24 VDC. La configuracin de micro-switchs define el estado normal de cada contacto de campo.

CPU

Esta constituye el corazn del MTA. El CPU procesa y genera seales de acuerdo a su programacin (firmware). Los dems elementos del MTA estn para traducir eventos, niveles de voltaje y niveles de corrientes a seales que pueda procesar el CPU y traducir las respuestas del CPU en seales utilizables por el mundo exterior.

El CPU est compuesto por el micro-procesador de 8 bit 8748 de INTEL y el dispositivo de I/O 8243 del mismo fabricante (referirse a los anexos, para

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informacin tcnica de INTEL). El 8748 contiene un procesador de 8 bits, 1 Kbytes de memoria EPROM en donde reside el firmware, 64 Bytes de memoria RAM, 27 Lneas de I/O y un temporizador contador de eventos de 8 Bits. El 8243 amplia las lneas de I/O del 8748 en 12 en conjunto se tiene en conjunto se tiene 39 lneas de I/O.

La generacin de la base de tiempo del CPU se hace a travs de un cristal de 6. 144 MHZ esta base de tiempo le da un ciclo promedio de instruccin de 3,6ms con la capacidad de realizar 275000 instrucciones por segundo.

Configuracin de estado de contactos de campo / identificacin de la MTA.

Para la condicin de estados de alarmas de los contactos de campo se proveen de 8 micro-switch. Cada micro-switch programa el estado del contacto de la siguiente manera:

Micro-switch ON : contacto asociado de alarma cuando abre (NC) Micro-switch OFF : contacto asociado de alarma cuando cierra (NA)

Los micro-switch 1 al 8 programan los contactos de campo del 1 al 8 respectivamente.

Cuando se introduce el mdulo de centralizacin, cada MTA deber tener un cdigo de identificacin, para esto se dejo la previsin de cuatro micro-switch adicionales, la lectura de los micro-switchs se hace una sola vez luego del reset del MTA, en stos se colocar un cdigo binario de cuatro Bits:

Micro-switch ON: 0 lgico

Micro-switch OFF: 1 lgico

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Led de indicacin

El MTA tiene un led de indicacin visible en la tapa frontal, este led esta normalmente titilando, indicando as funcionamiento de la MTA. La frecuencia del titileo indica el estado de funcionamiento:

Titileo lento: funcionamiento normal

Titileo medio: Falla Led quemado o desconectado

Titileo rpido: Falla prdida de alimentacin de monitorizacin o fusible quemado.

Sin titileo: Falla MTA fuera de servicio.

La deteccin de mdulos con falla se hace con el led de indicacin en conjunto con la indicacin de falla en UTA: cuando se enciende la indicacin de falla en UTA se busca el mdulo de falla por comparacin de frecuencias de titileo entre mdulos.

Configuracin MTA/MTA1

El funcionamiento de los MTA del TSM y la CCAE son igual con excepcin de un mdulo MTA1, en la CCAE que recibe las seales de sumarizacin de alarmas del TSM. A estas seales se les da un tratamiento diferente a las de un contacto de campo, sin embargo se utiliza el mismo hardware, tres entradas son destinadas a las seales de sumarizacin:

IN1= RECONO TSM IN2= FN

IN3= FS

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Para uniformizar los MTA se destin un jumper (puente de conexin) de configuracin MTA/MTA1, de forma que cualquier MTA pueda funcionar en modo MTA1. Este jumper le indica al CPU si debe darle tratamiento especial a las tres primeras entradas o no.

Para complementar la recopilacin de informacin del funcionamiento del MTA se realizaron algunas visitas, que permitieron comprender el funcionamiento de la MTA, as como tambin observar su comportamiento en campo.

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Estudios en campo

Visita Estacin Capuchinos

Fecha: Viernes 26 de Febrero de 2010 Hora de llegada: 10:30 am Hora de inicio de actividad: 10:35 am Por medio del Tec. Antonio Becerra se procedi a informar en la caseta, el

cdigo de falla y tipo de mantenimiento a realizar, se tomo nota y se proporcion un nmero de falla. Se permiti el acceso al cuarto de guardia en conjunto con el tcnico, realizando as el primer contacto con el TSM y la tarjeta MTA en campo. Se observaron diferentes elementos que conforman el subsistema de control de equipos auxiliares.

Gabinete de Fuente de Poder (GPF): el cual suministra la tensin de monitorizacin al TSM veinticuatro (24) VDC. Se observaron terminales de conexin con su respectiva identificacin en la bornera.

Se procedi a realizar las mediciones de tensin, en la bornera de distribucin de alimentacin, especficamente en los terminales (S2-1) y terminal de tierra (GND) correspondientes a la tensin de monitorizacin, para observar el nivel de tensin, descartando as, presuntas anormalidades o variaciones en la tensin. Los datos arrojados por la medicin son los siguientes:

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N Medicin

Tensin DC (V) Tensin AC (V) Duracin (seg) Experimental Ref. Experimental Referencial

1 23,82 24,00 0.200 0 20

2 23,84 24,00 0.185 0 22

3 23.85 24,00 0.190 0 19

Tabla 1: Medicin Tensin Monitor en Borneras

Se observ que la tensin de Monitorizacin es estable en esta estacin y componente alterna se encuentra en el orden de los milivoltios, lo cual no podra considerarse como una perturbacin que afecte el funcionamiento del sistema.

Se procedi a la revisin del TSM donde se observ:

La Unidad de Tratamiento de Alarmas

Tarjeta madre Tarjetas MTA

En esta estacin se observ un total de 6 tarjetas MTA, que representan la supervisin de 32 contactos secos, tambin se pudo observar la bornera de distribucin T1 y T2 correspondientes a las seales de las tarjetas MTA instaladas en la estacin. Se pudo notar la existencia de un desfase en el encendido de los Led de estado de las MTA instaladas, a pesar de poseer la misma frecuencia no existe ningn dispositivo que permita que todos los Led enciendan en la misma fase. Se procedi a realizar mediciones de tensin en la bornera T2 para visualizar las tensiones de contactos cerrados que referencialmente deberan suministrar 24 VDC segn la configuracin de dicha estacin.

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Se realiz la medicin y se observ una tensin de 22,85 VDC durante 20 seg sin presentar oscilaciones, se observ la existencia de fallas en la indicacin de las MTA, se pudo percibir que estas son producto de una mala conexin entre la tarjeta MTA y la tarjeta madre de la UTA en el TSM, as como tambin la falta de tornillos de soporte de la tarjeta madre y los tornillos soporte de las MTA, estando as propensas a fallas de conexin ante cualquier vibracin. Se indujo un cortocircuito para simular una falla en el sistema, la respuesta del TSM ante esta anormalidad fue correcta, realizando la deteccin del estado de alarma, para luego ser reconocida descartando la falsa alarma, se pudo percibir el buen funcionamiento del sistema.

Hora de Fin de actividad: 11:50 am. Hora de salida: 12:10 pm.

Visita estacin Ruiz Pineda

Fecha: Lunes 01 de marzo del 2010 Hora de llegada: 8:38 am Hora de inicio de actividad: 8:45 am

Acceso al rea: por medidas de seguridad el acceso al cuarto de guardia es restringido, por tanto se procedi a notificar en caseta la actividad a realizar, se indic mantenimiento correctivo proporcionando su respectivo nmero de falla, el Tec. Antonio Becerra fue el gua, en conjunto con un tcnico del personal de mantenimiento el cual realiz las labores de mantenimiento en el TSM. Al llegar el cuarto de guardia este permaneca sin iluminacin al accionar el interruptor el TSM realiza un disparo de alarmas, presuntamente motivado por la accin del interruptor por estar asociado a la tensin de emergencia.

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Se pudo observar que esta estacin posee 2 tarjetas MTA, por tanto la estacin supervisa a 16 equipos, en el TSM se visualizaban 8 alarmas activas, el Tec. Becerra indic una de las tarjetas est en falla, pero se observ la indicacin de funcionamiento normal, se procedi segn el manual de mantenimiento, a realizar la desconexin del MAR5, eliminando la alimentacin principal de las MTA instaladas. Continuando con la remocin de las tarjetas, tomando en cuenta la combinacin de sus Dipswitchs NA/NC, se instalaron las tarjetas de repuesto, y al energizar el MAR5, se observ la indicacin de alarmas y realizando el chequeo de la combinacin de los Dipswitchs, se determin que su combinacin era la correcta, por consiguiente se procedi a la revisin de las seales procedentes de los instrumentos de campo, se indujeron seales de falla al TSM para verificar el funcionamiento ptimo de las nuevas tarjetas instaladas y se percat respuesta errtica por parte de una de las tarjetas.

Seguidamente se realiz la medicin de las seales en la Bornera de distribucin T2 donde se encontraban las seales de las MTA defectuosa. Las mediciones realizadas mostraron la existencia de un exceso en el nivel de tensin de la seal de entrada, la medicin oscilaba entre 27 y 28V DC presentando 4V de sobretensin, por tanto se procedi a la extraccin en la bornera de los terminales de la seal. Se realiz la medicin de tensin en los terminales de la fuente y esta, arrojo un valor de tensin de 24 VDC, al medir los terminales de la seal se observ una componente alterna, de 4VAC, lo que representa un problema considerable de perturbacin en seales de entrada de la tarjeta MTA, se presume que la tensin es inducida por el cableado de lnea, a pesar de ser par trenzado existen escasos metros de cable sin trenzar, los cuales van a la bornera de distribucin de las seales.

Se realizaron modificaciones en los Dipswich para asegurar el funcionamiento de los MTA y se simularon seales de falla de los equipos de campo, realizando la

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apertura o cierre del contacto se supervisin, esto mediante la induccin de cortocircuitos (cierre de contactos) o desconexin de contactos de supervisin en la bornera (apertura de contactos) para tener la certeza de la deteccin de las seales de alarma de la estacin.

Hora de Fin: 10:27 am. Hora de salida: 10:48 am.

Visita Estacin Zoolgico

Fecha: Lunes 01 de Marzo de 2010. Hora de llegada 11:03 am Hora de inicio: 11:07 am

Se procedi acceder al cuarto de guardia, no se notific de avera o falla alguna y se permiti el acceso al rea de seguridad. Se realiz reconocimiento visual de los equipos presentes en la estacin, se pudo observar que la estacin posee una tarjeta de Mdulo de Tratamiento de Alarmas, lo que indic que la estacin slo monitorea 8 equipos. Tambin realizaron anotaciones y se fotografi el rea para as evaluar la estacin como posible estacin de prueba. Al no poseer nmero de falla no se realizaron modificaciones en el TSM ni en las seales de monitorizacin que supervisa la UTA.

Hora de fin: 11:26 am. Hora de salida: 11:54 am.

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Estudio Termogrfico:

Con el fin conocer la temperatura de operacin de los MTA y su entorno se realiz un estudio termogrfico a la Unidad de Tratamiento de Alarmas (UTA), con la colaboracin del personal capacitado, en la estacin Capuchinos, siendo sta una de las mas criticas en cuanto a climatizacin del cuarto de guardia. El estudio arroj se los siguientes datos:

Grfico 8: Imagen termogrfica UTA Fuente: Cmara Termogrfica C.A. Metro de Caracas

Parmetros del Objeto Valores Anlisis Temp

Delta T. Grado Criticidad

Emisividad 0,95 AR01 51,0 14,6 C 2 Alta

Distancia 2 m AR02 50,3 13,9 C 2 Alta

Temp. Ambiente 29,7 C AR03 53,8 17,4 C 2 Alta

Humedad Relativa 32,0% AR04 39,1 2,7 C 0 Normal

Temp. Referencia

(Spot1) 36,4 C SP01 36,4 0 C 0 Normal

Tabla 2: Estudio trmico

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Criterios de seleccin del CPU de la MTA prototipo.

Para la escogencia del CPU, se tomaron ciertas consideraciones ya que existen variedad de dispositivos con caractersticas bien marcadas, en la actualidad existen microchips fabricados para realizar funciones especificas capaces de trabajar a altas velocidades. C.A. Metro de Caracas posee equipos, los cuales estn basados en la tecnologa de los microprocesadores entre ellos se encuentra: el Mdulo de Tratamiento de Alarmas, los relojes de la estacin entre otros.

A la hora de escoger el microcontrolador a emplear en un diseo especifico hay que tener en cuenta varios de factores, como la aplicacin, herramientas de desarrollo disponibles, su precio, la cantidad de fabricantes que lo producen y las caractersticas del microcontrolador (tipo de memoria de programa, nmero de temporizadores, interrupciones, etc.): tambin se debe tener en cuenta las herramientas de desarrollo: emuladores, simuladores, ensambladores, compiladores, etc. Muchos de los microcontroladores son descartados por la ausencia de dichas herramientas y aparezca una tendencia por microcontroladores pertenecientes a una nica familia. Como es el caso de los microcontroladores de la familia 16FXX de la empresa Microchip quienes proporcionan todo este material de manera gratuita.

Aplicacin

Antes de seleccionar un microcontrolador es importante analizar los requerimientos de la aplicacin, son parmetros que deben ser estudiados detenidamente para realizar la implementacin del proyecto. Es necesario conocer la aplicacin, el uso del microcontrolador, su funcionamiento deriva de este criterio,

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conociendo las posibilidades del microcontrolador se puede realizar la escogencia de manera adecuada, conociendo los requerimientos de uso, se podr comparar los parmetros que destacan a cada uno de los microcontroladores y finalmente filtrar los dispositivos que no son aptos para la aplicacin, limitando as la seleccin, obteniendo de esta forma el dispositivo que ms bondades y facilidades aporte, suministrando herramientas suficientes para la implementacin. Entre los parmetros ms conocidos de escogencia del microcontrolador segn sus caractersticas internas se pueden mencionar:

Procesamiento de datos

Todos los microcontroladores son los responsables de procesar datos obtenidos por entadas externas o por temporizacin, contadores, interrupciones etc., existen los casos en que el microcontrolador realice clculos crticos en un tiempo limitado. En casos como este se debe asegurar la seleccin de un dispositivo suficientemente rpido para ello. Se deber tomar en cuenta la precisin de los datos a manejar. En el caso del Mdulo de Tratamiento de Alarmas posee un microprocesador de 8 bits limitando as el tamao de los datos con los que se trabajaran. El microcontrolador PIC 16F877A, es capaz de procesar de 8 bits a una frecuencia de 20 MHz siendo un aspirante que aporta buenas caractersticas para la aplicacin. (Ver Anexo K-1)

Entrada/Salida

Es necesario evaluar el parmetro de Entrada/Salida, cuantificando las entradas y salidas del sistema y comparndolas con el hardware que posee el

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microcontrolador, es conveniente dibujar un diagrama de bloques del mismo, simplificado, para poder identificar la cantidad y tipo de seales a controlar, esto facilita su escogencia. Una vez realizado este anlisis puede ser necesario aadir perifricos hardware o cambiar a otro microcontrolador ms adecuado para ese sistema. A continuacin se observa el diagrama de entrada salida, realizado para el anlisis del sistema:

Grfico 9: Diagrama de Entrada/Salida

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Consumo: Lo ms conveniente en casos de operacin continua, como ste, puede ser que el microcontrolador se encuentre en estado de bajo consumo pero que despierte ante la activacin de una seal (una interrupcin) y ejecute el programa adecuado para procesarla. En el caso de poseer un sistema que sea de consumo permanente fijar los parmetros de tensin y corriente para asegurar el buen funcionamiento del dispositivo ya que los microcontroladores poseen un sistema llamado: Proteccin ante fallo de alimentacin o Brownout

Se trata de un circuito que provoca un reset al microcontrolador cuando el voltaje de alimentacin (VDD) es inferior a un voltaje mnimo (brownout). Mientras el voltaje de alimentacin sea inferior al de brownout el dispositivo se mantiene resteado, comenzando a funcionar normalmente cuando sobrepasa dicho valor. Si se evala de forma errnea este parmetro puede que todo el peso de la programacin quede comprometido al reset de seguridad impidiendo as que el microcontrolador realice las funciones para las cuales fue programado.

Memoria: En cuanto a la cantidad de memoria necesaria puede ser imprescindible realizar una versin preliminar del cdigo del programa, o en su defecto el pseudo-cdigo, de la aplicacin y a partir de ella hacer una estimacin de cunta memoria voltil y no voltil es necesaria y si es conveniente disponer de memoria no voltil modificable. Realizando esta previa evaluacin se toma en cuenta la ejecucin del microcontrolador y la data que se desea almacenar si los recursos del micro seleccionado no son suficientes se incrementara el costo y perifricos que compensen el dficit. Las caractersticas que ofrece a nivel de memoria que ofrece la familia de microcontroladores PIC 16FXX es amplia por tanto se sustenta la tendencia a la escogencia micros pertenecientes a esta familia.

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Para determinar las necesidades de memoria de nuestra aplicacin debemos conocer criterios para la escogencia del CPU de la tarjeta prototipo: gran cantidad de memoria permitir no almacenar ms data. La memoria En memoria voltil (RAM), memoria no voltil (ROM, EPROM, etc.) y memoria no voltil modificable (EEPROM). Este ltimo tipo de memoria puede ser til para incluir informacin especfica de la aplicacin como un nmero de serie o parmetros de calibracin.

Diseo de la placa: la seleccin de un microcontrolador concreto condicionar el diseo de la placa de circuitos. Debe tenerse en cuenta que quiz usar un microcontrolador econmico encarezca el resto de componentes del diseo. El tamao de la placa no puede variar tanto en la tarjeta prototipo como su conector de peine ya que, el proyecto de posee la caracterstica de invariabilidad de las dimensiones de la tarjeta para que as pueda cumplir con los requerimientos de ser modular e intercambiable.

Despus de evaluar cada uno de los tems para seleccionar el microcontrolador idneo para ser utilizado en el rediseo, se opto por emplear el PIC16F877A, ya que es un dispositivo que brinda las herramientas necesarias para la implementacin del proyecto. A continuacin se muestra un cuadro comparativo entre en microprocesador Intel y el microcontrolador Microchip seleccionado.

MTA ORIGINAL MTA PROTOTIPO Tipo Micro-procesador Micro-controlador Fabricante Intel Microchip Modelo 8784 Pic16f877a Procesador 8 bits 8 bits Memoria EPROM 1 k Bytes 256 Bytes Memoria RAM 64 Bytes 368 Bytes Entradas/Salidas 27 33 Lenguaje(Programacin) Assembler Assembler, C, Pic Basic

Tabla 3: Cuadro comparativo microprocesador vs microcontrolador

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Herramientas para el desarrollo Uno de los factores de ms importancia es el soporte tanto de software como de hardware con el que se dispone. Un buen conjunto de herramientas de desarrollo puede ser decisivo para el xito del proyecto, ya que representan una ayuda inestimable en el desarrollo del mismo. Las principales herramientas de ayuda al desarrollo del proyecto de Reingeniera del Mdulo de Tratamiento de Alarmas son:

Lenguajes de Programacin

Existen distintos lenguajes que permiten la creacin de programas para los microcontroladores, estos tambin estn clasificados en niveles, segn un nivel jerrquico desde bajo nivel alto nivel, variando en las posibilidades de control del sistema, usando o no las libreras que contienen subprogramas que facilitan algunas de las actividades comnmente requeridas, mientas ms alto es el nivel se restringe ms el control del sistema, o perifricos del microcontrolador, pero se ahorra mucho ms en los tiempos de desarrollo del proyecto.

La programacin en lenguaje ensamblador permite al programador desarrollar softwares muy eficientes, otorgando el dominio absoluto del sistema, controlando cada aspecto del microcontrolador, por ello este lenguaje es considerado de bajo nivel. Tambin es el lenguaje de programacin estandarizado para la mayora de los microcontroladores. Por tratarse de un sistema de supervisin e indicacin es necesario el control total del microcontrolador y de sus bondades, por tanto se seleccion el lenguaje ensamblador como leguaje de programacin para el desarrollo del proyecto (ver Anexo J). A continuacin se muestra el diagrama de flujo que representa el funcionamiento del programa desarrollado.

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Grfico 10: Diagrama de flujo de la programacin.

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El Compilador

El compilador permite al programador observar los errores de programacin y ser asertivos a la hora de una correccin, si existe un programa extenso con algn error, el compilador est en la capacidad de detectarlo e indicar la ubicacin del mismo, facilitando as el desarrollo del proyecto, el compilador utilizado para el desarrollo de este proyecto est contenido en el software MPLAB IDE 7.51. Este simulador es capaz de compilar una amplia gama de microcontroladores PIC, pertenecientes a distintas familias como: 12CXX, 16FXX, 18FXX, 24FFXX entre otros.

Grfico 11: Entorno de MPLAB IDE V.7.51

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El Simulador

Tienen la capacidad de emular en un PC programas realizados para el microcontrolador. Los simuladores permiten tener un control absoluto sobre la ejecucin de un programa, siendo ideales para la depuracin de los mismos. A pesar de aportar grandes facilidades para el desarrollo de proyectos, estos softwares presentan desventajas tales como, la dificultad para simular parmetros de entrada y salida de datos del microcontrolador. La simulacin se realiza en un entorno ideal, por lo cual no cuentan con los posibles ruidos en las entradas, solo permiten el paso fsico de la implementacin de un modo ms seguro ahorrando en costos, puesto que disminuye las grabaciones para prueba del programa en el IC.

El simulador que se utiliz para el desarrollo del proyecto es el Proteus ISIS (schematic capture), este abarca gran cantidad de componentes electrnicos, que sirven de herramienta para simulacin e interaccin entre componentes, tambin est en la capacidad de ejecutar programas que principalmente fueron creados para microcontroladores.

Grfico 12: Entorno grfico del Simulador Proteus ISIS.

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Este elemento represent una gran herramienta para el desarrollo del proyecto, ya que permiti observar los errores tanto de programacin, como de implementacin del prototipo, logrando simular todas las funciones de la MTA original y verificando el comportamiento del prototipo ante la variacin de entradas y las condiciones de falla.

A continuacin se presenta una imagen de la simulacin donde se ejemplifica el microcontrolador operando bajo las condiciones requeridas por el proyecto.

Grfico 13: Proteus ISIS Simulacin

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Programador de PIC.

Para la grabacin del programa, se utiliz un programador de PIC llamado GTP-USB Lite PIC EDDA V.223 versin modificada el cual sirvi para llevar al mundo real la implementacin, que en un principio slo se encontraba en el software Proteus, es un tipo de programador con interface USB que facilita la programacin de los microcontroladores en cualquier tipo de PC que posea este puerto.

Grfico 14: Programador de PIC GTP-USB V.223

El software de Grabado.

Para poder llevar al microcontrolador PIC16F877A el programa desarrollado en el lenguaje ensamblador no solo se requiere de un programador, sino tambin de un software compatible con ste que permita grabar el programa en el microcontrolador, la herramienta utilizada para esta tarea es el WinPIC 800V 3.55 (ver Grfico 13).

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Grfico 15: WinPiC 800 V 3.55

Criterios de seleccin para elementos de proteccin

Para la seleccin de un elemento destinado a la proteccin del nuevo diseo es necesario tener en cuenta ciertos criterios tales como: el consumo mximo de corriente en operacin, aislamiento mximo, proteccin contra sobretensin y sobre corriente.

Elemento que se desea proteger

Conociendo que el elemento indispensable para la supervisin de las entradas de campo e indicacin en el panel es el microcontrolador PIC 16F877A, quien tiene como funcin servir de CPU elemento fundamental para verificacin de datos de entrada y emisin de seales de salida asociadas a dichas entradas segn sea el estado de los dipswitchs que se plantean en la etapa de pre configuracin, en el recae toda la responsabilidad de la supervisin por tanto es el dispositivo destinado a ser protegido ya que est clasificado como dispositivo critico de la tarjeta MTA prototipo.

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Consumo mximo en operacin

Tomando en cuenta que el microcontrolador es sensible a la demanda de corriente, el es capaz de suministrar intensidades desde 4 a 20 mA. En el diseo se implemento un driver para evitar que el consumo de corriente este anclado a l PIC, en este caso el driver seleccionado es el buffer 74LS541D quien es el encargado de suministrar la corriente requerida por los opto-acopladores los cuales tienen la responsabilidad de servir de traductores en la salida, manejando 5 VDC en el led emisor a una potencia controlada por una resistencia de 1k, pudiendo manejar as tensiones de 24 VDC sin necesidad del uso de contactores de conmutacin.

Aislamiento

Para la proteccin del circuito se tomo en cuenta su funcionalidad el sistema de deteccin est basado en la verificacin de presencia o ausencia de tensin, en los rangos de 0 a 24 VDC en los terminales especficos de la entrada segn sea la configuracin de los dib-switchs. Es necesario usar un driver que maneje este nivel de tensin ya que el microcontrolador solo maneja tensiones menores a 5.5 VDC, el dispositivo de proteccin que tambin tiene la funcionalidad de traductor o driver es el opto-acoplador que permite un aislamiento galvnico del circuito de conectores de entrada con respecto a la circuitera de procesamiento de datos, capaz de soportar una tensin de hasta 1000 VDC y proteccin contra cortocircuito protegiendo as los otros dispositivos dispuestos en la tarjeta, con respecto a la proteccin la mxima potencia que se debe disipar en el Led emisor del opto-acoplador el valor de potencia es de 10 mili Watts si este parmetro varia por exceso el dispositivo pierde su funcionalidad, quemando as el Led emisor, por tanto es necesario proteger el integrado ante estos casos, esto se hace mediante un dispositivo que permite la aislamiento por picos de corriente para ello se uso un filtro RC controlando as la potencia disipada en el Led

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tambin se uso un fusible, quien es el encargado de la proteccin en caso de sobre corriente en las entradas de campo debido al aumento de intensidad en la Fuente monitor abriendo el circuito e indicando la falla de monitorizacin de la tarjeta.

Sobretensin

Para ala alimentacin de la circuitera TTL es necesario regular la tensin para proteccin de la tarjeta, se uso un diodo Zener en polarizado en inversa quien cumple con la funcin de regulador de tensin cuando VS que es la tensin de la fuente sea mayor a VC quien representa la tensin de la carga el Zener se corta impidiendo al paso de tensiones superiores a la tensin de 5.5 VDC usada por los dispositivos que operan con la lgica TTL (Lgica Transistor a Transistor). En presencia de sobre corriente el Zener funciona como regulador si la tensin VS baja hasta un punto crtico el diodo tambin se corta impidiendo el paso de corriente hacia el circuito. Como antes fue descrito el opto acoplador es capaz de aislar galvnicamente a la circuitera de procesamiento de datos contra tensiones de niveles elevados logrando una proteccin hasta de 1000 VDC. Impidiendo fallas a causa de sobretensiones en el conexionado de campo.

Luego de la eleccin del CPU y de los dispositivos de proteccin, se realiz la lista de componentes que conformarn el diseo prototipo de la MTA GDL-AI-001, esto basado en las pruebas efectuadas con el simulador Proteus y con la programacin desarrollada.

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Componentes MTA GDL-AI-001

Cantidad Componente 1 Microcontrolador PIC16F877A

20 Opto acoplador 4N27 2 Buffer SN74LS541D 2 Amplificador Operacional LM324 1 Inversor 74LS04 2 Transistor 2N3904 1 Cristal 20 MHz

13 Diodo 1N4148 1 Diodo Zener 5,5V 1 Diodo Led VERDE 1 Diodo Led ROJO 1 Diodo Led AMARILLO 1 Dip-switch 8 contactos 1 Switch 2 estados 3 Resistencia 100k Watt

23 Resistencia 10k Watt 1 Potencimetro de 10k

11 Resistencia 1k Watt 9 Resistencia 2,7k Watt 2 Resistencia 220 Watt

11 Resistencia 300 Watt 8 Resistencia 90 Watt 9 Condensador 0,1 F 2 Condensador 27 pF 1 Fusible 300Am

Tabla 4: Componentes de la MTA GDL-AI-001

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Datos trmicos

La tarjeta diseada debe ser capaz de trabajar en parmetros trmicos determinados y adems de contar con cuartos de guardia climatizados, se presentan casos crticos, debido a ello se debe tomar en cuenta los niveles de temperatura en los cuales la tarjeta deber operar, dependiendo de los dispositivos electrnicos que contiene se puede determinar el promedio y as el rango de operacin de la tarjeta.

Microcontrolador PIC 16f877a Temperatura de operacin Industrial: -40C a +85C Commercial: 0C a +70C

Optoacoplador 4N27 Temperatura de operacin: 55C a 100 C

Buffer Sn74LS541D Temperatura de operacin: 0C a 100 C

Transistor 2N3904 Temperatura de operacin -55C a 150 C

Inversor 74LS Temperatura de Operacin: 0 C a 70 C

Amplificador Operacional LM324 Temperatura de Operacin: 0 C a 70 C

Base Torneada Temperatura de operacin 0 C hasta 85 C Temperatura de almacenamiento -20 C hasta 70 C

Resistencia Watt Temperatura de Operacin: 0 C a 70 C

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Grfico 16: Esquema elctrico MTA prototipo

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Creacin del Circuito Impreso

Una vez culminado este conjunto de pasos se procedi a la creacin del circuito Impreso. Basados en parmetros como la calidad la durabilidad y los requerimientos de dimensiones y de conector de peine que la tarjeta original posee. Se utilizo un software que permito la creacin un esquemtico elctrico el cual fue considerado para implementacin final del prototipo, el software utilizado es el PCB Wizzard (Professional Edition), el cual facilito en gran manera la creacin de las pistas del prototipo.

Grfico 17: Entorno de PCB Wizzard Professional Edition

Se obtuvo el diseo de la placa preliminar para la implementacin, el circuito impreso de la MTA prototipo en 2 caras con especificaciones de pistas de forma diagonal, con un tamao de pads (perforaciones que comunican las pistas de ambas caras) de 0.050 (Grid) y pistas con un grosor hasta de 0.020 (Tracks). Esto debido a que el prototipo deber cumplir con el parmetro modular e intercambiable que caracteriza al MTA original (Ver Anexos G, H). A continuacin se presenta la disposicin fsica de los elementos para la creacin de la tarjeta prototipo.

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Grfico 18: Disposicin de componentes de la tarjeta prototipo diseada

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Descripcin del funcionamiento del prototipo GDL-AI-001

Etapa de Entrada

Seales de alarma, contactos de campo

Las seales de alarma suministran la informacin necesaria para la supervisin de los equipos, esta informacin contiene el estado de alarma de los dispositivos que estn bajo supervisin. Todas las seales de entrada de contactos de campo estn sujetas a una tensin de monitoreo, suministrada por el Modulo de Alimentacin Regulada de 24 VDC (MAR24), la cual es llamada tensin de monitorizacin, sta es la responsable de la supervisin, sealizacin y el envi de estados de alarma, los cuales van al contacto de campo y regresa al TSM.

Estas seales estn propensas a perturbaciones por inducciones debido agentes externos, a pesar de que el cableado presenta una conexin de par trenzado, es necesario desacoplar esta etapa de la circuitera de la tarjeta, ya que estas perturbaciones afectaran la confiablidad de la supervisin de la MTA prototipo. La etapa de entrada de seales de alarma posee unos dispositivos llamados opto-acopladores. Estos realizan un aislamiento galvnico entre las seales provenientes de campo y la circuitera de la tarjeta, ya que los dispositivos que componen la MTA manejan la Lgica Transistor-Transistor (TTL), manejan tensiones de 5 VDC y corrientes de 50 mA, por lo cual es necesario que se mantenga este estndar para la lgica de supervisin, cabe destacar que a mayor tensin no se garantiza el buen funcionamiento del micro controlador.

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Este aislamiento provee la proteccin a la circuitera contra sobre corrientes y cortocircuitos en los dispositivos de campo. El opto-acoplador consta de un diodo emisor de luz, el cual excita la base de un fototransistor NPN permitiendo el flujo de corriente de colector a emisor segn la configuracin que se muestra en la figura, se puede suministrar tensin TTL de 5 VDC, necesarios para el procesamiento de los datos por el micro controlador. (ver Anexo, K-3).

Grfico 19: Optoacoplador de entrada

Seales de pre-configuracin

El funcionamiento normal de los dispositivos est determinado por el estado de los contactos (NA NC), es predeterminado por la ubicacin del dipswitchs asociados al contacto, basados en esto se realizo un diseo bajo los mismos parmetros de la tarjeta MTA original. Existen 8 dipswitchs asociados a 8 contactos de supervisin. Si el dipswitchs asociado al contacto est activado ON, la supervisin de dicho contacto deber ser Normalmente Abierto como estado de buen funcionamiento, sin presencia de alarma. En el caso contrario si el dipswitchs est desactivado OFF, la supervisin del contacto asociado deber ser normalmente cerrado, como estado de buen funcionamiento, cabe destacar que la configuracin o predeterminacin de la supervisin de los contactos de campo slo se podr realizar

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una vez que la tarjeta sea extrada, un cambio de la posicin de los Dipswitchs una vez que la tarjeta est en funcionamiento, no afectar en absoluto la configuracin, ya que al ser energizada la MTA guarda la informacin de los estados de los Dipswitchs y estos quedan inhabilitados 20 mili-seg despus que la tarjeta es energizada.

Tambin posee la opcin de pre-configuracin del modo de operacin, esto se realiza mediante un switch quien establece modo de operacin este switch posee 2 estados en el estado OFF se pre-configura la tarjeta para que trabaje en rgimen MTA donde supervisara 8 contactos secos, cuando el switch est en el estado ON el modo de trabajo del prototipo es MTA1en el cual la misma solo supervisa 3 contactos de campo.

Grfico 20: Dipswitchs de configuracin

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Etapa de salida

En la etapa de salida podremos ver algunas seales de indicacin e informacin de auto diagnostico, verificacin de LED quemado. Y sealizacin de alarmas.

Seales de alarma de salida

La etapa de salida es la encargada de la sealizacin de alarmas, es la que alimenta los indicadores luminosos (LED) y el buzzer (indicador sonoro), estos son los responsables de la indicacin del estado de alarma segn la iluminacin de los LED se refleja el estado del contacto de campo. Si se presentan una o varias fallas se indicar: la falla nueva y sumarizacin de fallas.

Esta etapa comienza despus del procesamiento de datos del micro-controlador PIC, este es el encargado de generar las seales de indicacin dependiendo el estado de los contactos supervisados, consta de un Buffer repetidor de 8 bit tri-estado, con seal de habilitacin, este est constituido por 8 entradas y 8 salidas, su funcin es la de repetir las seales que lleguen a su entrada siempre y cuando exista la seal de habilitacin.

Esta etapa fue diseada para desacoplar la salida del microcontrolador con la finalidad de brindar proteccin por consumo de corriente del dispositivo, garantizando la vida til del microcontrolador, designando esta tarea de consumo a un

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elemento ms econmico y de menos complejidad para su remplazo aumentando as la posibilidades de mantenimiento de la tarjeta.

Seguido del Buffer esta la etapa salida, as como tambin en la entrada un aislamiento de la salida, estos optoacopladores son los encargados de realizar el switcheo suministrando los datos de salida que estn siendo emitidos por el PIC, repetidos por el Buffer y finalmente esta seal asociada al estado del contacto de campo va a excitar al led del optoacoplador NPN permitiendo el flujo de corriente de Colector a Emisor de la tensin principal 24 VDC, para que el indicador realice su funcin en el panel de indicacin del TSM informando al personal de la falla tanto en forma visual como en forma sonora.

Esta etapa tambin es la encargada de la indicacin en tarjeta del buen funcionamiento de la misma, la tarjeta posee una caracterstica propia se puede auto-chequear lo que le permite auto-diagnosticarse en caso de falla esta condicin es indicada mediante un LED amarillo en la parte frontal de la tarjeta.

Grfico 21: Optoacoplador de salida

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Leds de Indicacin

La tarjeta de tratamiento de alarmas presenta en su parte frontal 3 diodos led de indicacin, con los cuales se podr observar su estado de trabajo, facilitando el mantenimiento a la hora de presentarse alguna falla, si est encendido indican:

Led verde: funcionamiento normal de la tarjeta. Led rojo: falla de alimentacin de monitorizacin. Led amarillo: led quemado del panel del TSM.

En la siguiente tabla de la verdad se puede observar los diferentes estados que podr presentar la tarjeta con los tres indicadores, teniendo en cuenta que no se presentar el caso en donde el led de buen funcionamiento y el de falla estn encendidos.

Tabla 5: Tabla de la verdad de indicadores

Led Verde

Led Rojo

Led Amarillo

Tarjeta en falla 0 0 0 N/A 0 0 1 Falla UTA Monitorizacin 0 1 0 Falla & Led quemado 0 1 1 Funcionamiento normal 1 0 0 Funcionamiento normal & Led quemado 1 0 1 N/A 1 1 0 N/A 1 1 1

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Grfico 22: Leds de Indicacin (vista frontal).

Seal de Supervisin de Tensin de Monitorizacin

Esta seal es la encargada de verificar que los contactos de campo tengan la alimentacin necesaria para la supervisin, si algn agente externo afecta el

funcionamiento del MAR24 y ste dejar de suministrar sta tensin, la tarjeta est en la capacidad de indicarlo sealizando que no puede realizar supervisin de contactos de campo, si la tensin de monitorizacin no est presente, afectara la accin de supervisin que realiza la tarjeta, sealizando su inoperatividad con el led de estado de color rojo solo en este caso especifico. Este monitoreo se realizar mediante un opto-acoplador el cual generar la seal de no poseer alimentacin en su diodo emisor de luz por tanto no existir tensin de monitoreo restando confiabilidad a la supervisin.

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Verificacin de led quemado

Anteriormente la MTA posee un LED indicador, que realizaba la intermitencia en su encendido a una frecuencia fija indicando as la presencia de un LED del TSM quemado o en mal funcionamiento, el nuevo diseo posee un rasgo resaltante a nivel de mantenimiento. La MTA original slo es capaz de diagnosticar si uno o ms de uno de los 8 LEDS asociados a los contactos est quemado, o en mal funcionamiento. Esto se realiza mediante un proceso de comparacin de tensin usando el amplificador operacional a lazo abierto. El nuevo diseo presenta

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