A.N.E.P.Consejo de Educacin Tcnico Profesional(Universidad del
Trabajo del Uruguay)Instituto Tecnolgico SuperiorF. Arias L.
Balparda.
Gral. Flores 3591 esq.Bvar. Jos Batlle y Ordez.Montevideo.
Uruguay.
PROYECTOMICROPROCESADORESASCENSOR CON ULTRASONIDO AO 2014
Autores: Grupo 5it5 matutino.
ndice del proyecto:1. Objetivo.2. Materiales a usar.3.
Funcionamiento.4. Software usado.5. Sinptico de cableado.6.
Dificultades y soluciones:
1. Objetivo:Nuestro objetivo es hacer un ascensor de 3 niveles
controlado sin finales de carrera como son la gran mayora de los
ascensores, tiene comunicacin serial con PC y nuestro sensor de
posicin va a ser un sensor ultrasnico. 2. Materiales usados:PC con
puerto USB. Plaqueta desarrollo con Arduino ATMEGA260.Driver para
el motor basado en transistores tip41C.Motor CC paso a paso
(reciclado).Fuente ATX (reciclada). Estructura de madera.Sensor
ultrasnico HC-SR04.Software: Arduino IDE y HyperTerminal de Windows
o similar para la comunicacin serial.
3. Funcionamiento.Arduino: Es una plataforma dehardware libre,
basada en unaplacacon unmicrocontroladory unsoftware que en nuestro
caso usamos ATMEGA2560.Elhardwareconsiste en una placa con un
microcontroladorAtmel AVRy adems cuenta con 54 pines digitales de
entrada/salida (de los cuales 15 se pueden utilizar como salidas
PWM), 16 entradas analgicas, 4 UARTs (puertos seriales), un
oscilador de 16MHz, una conexin USB, un conector de alimentacin, un
header ICSP, y un botn de reinicio. Contiene todo lo necesario para
soportar el microcontrolador; basta con conectarlo a un ordenador
con un cable USB o el poder con un adaptador o la batera AC-DC para
empezar.
Tabla de datos:MicrocontroladorATmega2560
Operating Voltage5V
Input Voltage (recommended)7-12V
Input Voltage (limits)6-20V
Digital I/O Pins54 (of which 15 provide PWM output)
Analog Input Pins16
DC Current per I/O Pin40 Ma
DC Current for 3.3V Pin50 mA
Flash Memory256 KB of which 8 KB used by bootloader
SRAM8 KB
EEPROM4 KB
Clock Speed16MHz
Sensor de Proximidad: Usamos un sensor de proximidad en la base
del ascensor, en nuestro caso el sensor es ultrasnico. Una seal
ultrasnica son vibraciones de sonido que no son audibles para el
ser humano (con frecuencias mayores a 20KHz y en nuestro caso es de
40KHz) y que rebotan fcilmente ante una superficie. El principio de
funcionamiento del sensor es emitir una seal ultrasnica con un
transductor (parlante) que rebota en el piso de la cabina del
ascensor y demora determinado tiempo que vara dependiendo de la
distancia que este la cabina llegando a otro transductor (micrfono)
que emite una seal al controlador cuando el sonido regreso al
sensor.Entonces relacionamos la velocidad de sonido, que es 343m/s
(a 20Cde temperatura, con 50% de humedad y anivel del mar) y el
tiempo que demora en ir rebotar y volver. Pudimos experimentar que
ofrece una muy buena deteccin con elevada precisin y con lecturas
estables con un formato fcil de usar.
Motor paso a paso: Es un motor con imn permanente, reciclado de
una impresora, 36V nominales, 7,5grados, bobinado de 80Ohm. Driver
para el motor basado en transistores:
4. Software
usado:/**************************************************************************************************
* programa para medir la distancia del piso o techo del acensor
respecto al sensor de ultra sonido
*************************************************************************************************/
/*********************** * Asignacion de nombres a pines para
hacer el programa mas entendible ************************/const int
s1 = 22;const int s2 = 23;const int s3 = 24;const int s4 = 25;const
int disparo = 32; //pin de disparo de seal. Es una salidaconst int
eco = 33;// pin de deteccion de sear. Es una entrada
/*********************** * Decralarion de variables
*************************/
volatile int piSerial; // es el valor leido del puerto
serialvolatile int paso=1;volatile unsigned int tiempo;volatile
unsigned int tiempoMin;volatile unsigned int tiempoMax;
int pi; // pi es la variable del piso a ir que llega por
comunicacion serial desde la pc
/*********************** * Seteo I/O
*************************/void setup() // este bloque de codigo
corre solo una vez (cuando comienza el programa) siendo util para
setear puertos y valores iniciales de variables. { pinMode(disparo,
OUTPUT); // pone el pin como salida pinMode(eco, INPUT); // pone el
pin como entrada pinMode(s1, OUTPUT);// pone el pin como salida
pinMode(s2, OUTPUT);// pone el pin como salida pinMode(s3,
OUTPUT);// pone el pin como salida pinMode(s4, OUTPUT);// pone el
pin como salida digitalWrite(s1,LOW);// pone el pin a tierra
digitalWrite(s2,LOW);// pone el pin a tierra
digitalWrite(s3,LOW);// pone el pin a tierra
digitalWrite(s4,LOW);// pone el pin a tierra Serial.begin(9600);
//inicia el potocolo de comunicacion serial con pc 9600 baudios
funcionMedida();
}void loop(){ Serial.println("ingrese piso al que desea ir y
presione enter"); //pone en la pantalla del pc el mensaje inicio:
//etiqueta de inicio usada para el goto (saludos al indio
computado) if(Serial.available() > 0 ) // chequea si se mando
algo desde la pc, si existe algo ejeecuta el codigo entre los
corchetes, si no hay seal espera un tiempo y se ejecuta de nuevo {
funcionMedida(); piSerial=Serial.read(); switch(piSerial){ case 10:
goto inicio; // el 10 es el codigo de line feed, en algunas
comunicaciones puede aparecer, esta condicion evita ese problema
case 13: goto inicio; // el 13 es el codigo de retorno de carro, en
algunas comunicaciones puede aparecer, esta condicion evita ese
problema case 49: Serial.println("Piso solicitado: 1"); pi=450;
break; case 50: Serial.println("Piso solicitado: 2"); pi=1000;
break; case 51: Serial.println("Piso solicitado: 3"); pi=1500;
break; case 52: Serial.println("Piso solicitado: 4"); pi=2000;
break; default: Serial.println("El dato de entrada no es un numero
entre 1 y 4"); goto inicio; break;
}
subirMotor(); } else{ delay(500); goto inicio; }}
void subirMotor(){
if(tiempopi){ delay(5); funcionMedida(); } paso=2; giroMotor();
}}
void giroMotor(){
Serial.print("paso: "); Serial.println(paso); int time=20;
switch(paso){ case 1: digitalWrite(s1,HIGH); digitalWrite(s4,LOW);
delay(time); break; case 2: digitalWrite(s2,HIGH); delay(time);
break; case 3: digitalWrite(s1,LOW); delay(time); break; case 4:
digitalWrite(s3,HIGH); delay(time); break; case 5:
digitalWrite(s2,LOW); delay(time); break; case 6:
digitalWrite(s4,HIGH); delay(time); break;
case 7: digitalWrite(s3,LOW); delay(time); break; case 8:
digitalWrite(s1,HIGH); delay(time); break; } }unsigned int
funcionMedida(){//la funcion en si no devuelve ni toma valores
externos a ella ningun valor, pero escribe directamente en las
variables
tiempo=0; digitalWrite(disparo, LOW); //pone el pin disparo a
cero delayMicroseconds(2); //espera 2 microsegundos //delay(50);
digitalWrite(disparo, HIGH); //pone el pin disparo a uno
delayMicroseconds(10); //espera 10 microsegundos (especificado por
fabricante) digitalWrite(disparo, LOW);//pone el pin disparo a cero
delayMicroseconds(2); //espera 2 microsegundos tiempo =
pulseIn(eco, HIGH); // guarda en la variable tiempo los
microsegundo que se mantiene en alto el pin eco return tiempo;
};
5. Diagrama de cableado:
6. Dificultades y soluciones:(Adems de las dificultades de
programacin)La calibracin del sensor; a veces no fue muy preciso ya
que las medidas se tomaban a intervalos muy pequeos de tiempo, para
mejorarlo se dio ms tiempo entre medida y medida, logrando as una
mejor precisin Despus analizando las medidas tuvimos la dificultad
que al llegar al tercer piso no tena una buena medida. Analizamos
el problema ya que el sensor meda perfectamente fuera de la
estructura del ascensor, la falla era cuando colocbamos el sensor
dentro de la estructura. Ya que el ultrasonido se propagaba con un
ngulo de 30 y haba algn tipo de interferencia con la estructura,
concluimos que el sonido rebotaba en alguna superficie de la
estructura y que rebotaba en las barras horizontales del segundo
piso en vez de rebotar en las base de la cabina. Al sacarle esas
barras horizontales de la estructura el sensor funcionaba con un
margen de error de 1cm. Diseo del ascensor y adecuarlo al proyecto;
hicimos el primer prototipo y fallo que no era estable a la hora
del uso, adems el ascensor no suba ni bajaba adecuadamente,
entonces hicimos el segundo prototipo que la estructura es ms firme
y la cabina no tiene tanto rozamiento al bajar o subir por la
estructura.Acople del motor y que motor se va a usar; en un
principio bamos a usar un motor de CC comn con un puente H para su
inversin de giro y la dificultad que tenamos era mantener el
ascensor quieto en un piso el peso de la cabina haca que se baje
solo. Por eso decidimos usar un motor paso a paso de 32v que tena
ms potencia, ms eficaz y ms seguro a la hora de frenar el motor ya
que le damos continua a los 1 bobinado y se frena el motor y
resiste el peso de la cabina.
