Lab 06

LABORATORIO 06

Electrónica y Automatización Industrial  4C5-B
Integrante: Yerdrick Jhosep Tunco Cuenta

Lectura de Entradas Analógicas y Sensor de temperatura 

I. Objetivos:

- Realizar lecturas analógicas de un puerto o canal de nuestro PIC.
- Realizar el control de temperatura y voltaje mediante PIC.
- Utilizar al microcontrolador en aplicaciones de control electrónico.
- Realizar lecturas analógicas en una pantalla LCD.

II. Marco Teórico:

Los microconroladores poseen una serie de terminales (también llamados pines o patas) que funcionan como entradas y salidas de señales analógicas y/o digitales. Para comprender el concepto de entradas y salidas podemos pensar en señales de voltaje. Una entrada es un terminal que permite que se le aplique una señal de voltaje, lo cual le permite al microcontrolador interpretar que algo está sucediendo y que se debe comportar de una forma determinada.

Señales analógicas y digitales.

Las señales analógicas y digitales son dos mundos completamente distintos, pero que a su vez están estrechamente relacionados. Pensemos, por ejemplo, en un termómetro. Si tenemos termómetros, uno analógico (de aquellos con mercurio en su interior) y uno digital, ambos cumplen con la misma tarea de medir la temperatura. Sin embargo, la metodología que utilizan es completamente distinta, así como la forma como presentan los resultados de las mediciones.

-Entradas analógicas:

Son entradas que pueden tener 256 posibles valores o mas, dependiendo al uso de    bit que se le otorga a este.  Una señal eléctrica analógica es aquella en la que los valores de la tensión o voltaje varían constantemente y pueden tomar cualquier valor. En el caso de la corriente alterna, la señal analógica incrementa su valor con signo eléctrico positivo (+) durante medio ciclo y disminuye a continuación con signo eléctrico negativo (–) en el medio ciclo siguiente. Un sistema de control (como un microcontrolador) no tiene capacidad alguna para trabajar con señales analógicas, de modo que necesita convertir las señales analógicas en señales digitales para poder trabajar con ellas.

La señal digital obtenida de una analógica tiene dos propiedades fundamentales:

-  Valores. Que valor en voltios define 0 y 1. En nuestro caso es tecnología TTL (0 – 5V)

- Resolución analógica: nº de bits que usamos para representar con una notación digital una señal analógica.

- ¿Cuantas puertos analógicos tiene el microcontrolador PIC 16f877A?

 Tiene 8 pines para ser utilizado como analógico.

III. Desarrollo:

-Programas a utilizar: Pic C compiler - Isis Proteus y Pickt2

-  Dispositivos a Utilizar:

         -.Pantalla LCD.

         -.Microcontrolador PIC 16F877A.

PRIMERA TAREA: Realizar cambios en la programación que se otorgo como aprendizaje para el desarrollo de las siguientes tareas.

- Donde dice “#device adc=8” cambie por “#device adc=10”; convierta la variable “lectura” en entero de 16 bits y la línea printf cambie “%4u” por “%4lu”.

- ¿Cuál es el cambio mostrado en la pantalla LCD? ¿por qué?.

Lo que te da a conocer es el bit que va a atrabajar nuestra Lectura Analógica, en el caso de cambiarlo a 10 bit y la variable de lectura de 16 bits , es para que nos de una lectura analógica de 0 a 1023.

- Convierta el valor leído en valor de voltaje de 0 a 5 voltios. Para esto cambie la variable “lectura” a variable tipo float y configure su forma de mostrarse en el LCD. Luego, en la función While(true),  añada la instrucción “lectura = lectura / 204.6”. Cambie las instrucciones para que en la pantalla del LCD aparezca algo así “Tension: 3.456 v”.Finalmente agregue una condición IF para que si el valor de voltaje supera 4.5 voltios, mostrar el mensaje “WARNING” en la primera línea del LCD.

 Se muestro los cambios realizados para el funcionamiento de este.

- TAREA A SER EVALUADA: Se tiene que realizar el control de temperatura y voltaje.

- Mostrar en la pantalla LCD. (TENSIÓN Y TEMPERATURA) 

- Convierta el valor leído en valor de voltaje de (0 a 1v) y temperatura (0-100c°).

-Variar el control de Temperatura, mediante el PIN A3 y mostrar el valor que da en la pantalla LCD.

CONDICIONES :

- Si la temperatura es mayor a 80, entonces se enciende el led ROJO.

- Si la temperatura esta entre 10 y 80, entonces se enciende el led AMBAR.

- Si la temperatura menor que 10, entonces se enciende el led VERDE.

Solución de la tarea evaluada.

-Primeramente: Se crea las variables que dará a conocer los valores de voltaje y temperatura, "lectura ==> Voltaje" y "dato ==> Temperatura".

*Estas variables tienen que ser de tipo decimal por ello configuramos que la variable sea de tipo "float".

-Vamos a utilizar 10 bit.

DESCARGAR PROGRAMACIÓN:

https://drive.google.com/open?id=1xzs2Y4VFMkwfP2ujywKzI2vpvvZwySBJ

-  En la acción del void main, lo que hacemos es de iniciar la pantalla LCD y configurar  el puerto analógico, que sera el PIN A3, A0 y A1.

     * El pin A3 reemplaza al sensor de Temperatura.

- While true: 

- La primera acción es de  que tiene que  leer el canal  A0 y debido a que es un valor de 10 bit y toma el valor de  "1023", pero nosotros queremos que el voltaje sea 1 como máx, por ello procedemos a dividirlo entre el mismo número para que el valor que tome como máx el puerto A0 sea de 01.

     * Lo visualizamos mediante la pantalla LCD , fila 01 y columna 01.

- La segunda acción es lo mismo que se hizo anteriormente, solo que la diferencia es de que el valor leído de 1023 lo vamos a dividir entre 10.23, debido a que requiere una temperatura  como máx de 100, y al hacer esta acción te da el resultado de 100.

     * Lo visualizamos mediante la pantalla LCD, fila 02 y columna 02. 

-  Por ultimo se realiza las condiciones para los 3 leds.

   *si dato > 80 ---> Señal hacia el PIN C0. 

   *si dato <10.---> Señal hacia el PIN C2

   *si dato esta entre [10 -80].---> Señal hacia el PIN C1. 

- Se muestra el funcionamiento de la tarea evaluada, mediante el software de proteus.
  * temperatura =5 y voltaje =0.05, este valor es menor a 10 entonces se enciende el PIN
C2.

IV. TAREA DE INVESTIGACIÓN:

- Averigüe cómo funciona un sensor LM35 y cómo se puede leer dicha temperatura en una pantalla LCD.

Descripción:

El sensor LM35, es un sensor de temperatura integrado de precisión cuyos rangos de operación oscilan desde los  -55°C  hasta los 150°C, teniendo en cuenta que este tipo de sensores ofrecen una precisión de +- 1.4°C a temperatura ambiente. Además de ello, son del tipo lineal; es decir, que no es necesario forzar al usuario a realizar conversiones debido a que otros sensores están basados en grados Kelvin.Un LM35 puede funcionar a partir de los 5 V (en corriente continua), sea por alimentación simple o por doble alimentación (+/-). 

FUNCIONAMIENTO : Conectarlo a un conversor Analógico/Digital y tratar la medida digitalmente, almacenarla o procesarla con un μ Controlador o similar. Y leer los datos mediante un voltimetro, que da un voltaje equivalente a la temperatura. 

Leer la Temperatura mediante una pantalla LCD:

Lo primero que se necesita es la librería, en seguido se crea un función para leer un dato analógico y convertirlo en digital, mediante la siguiente explicación( El sensor de temperatura LM35 responde a variaciones de 10 mV por cada grado centígrado. Si el sensor detecta 1 grado centígrado a la salida del sensor obtendríamos 10 mV. Ejemplo: 26,4ºC = 264 mV = 0.264 V.

Tenemos que el convertidor de analógico a digital es de 10 bits de resolución, los valores variarán entre 0 y 1023, entonces Vout= (5V*Dato)/1023 siendo  ( 0 < Dato < 1023 ) y para ajustar la escala a grados centígrados: Vout = ((5V*Dato)*100)/1023).

Ya haber realizado la acción del conversor, se procede a declararlas funciones de conversión del dato analógico de entrada del sensor en grados celsius en sus respectivas equivalencias.Luego visualizar mediante la pantalla LCD y por ultimo se usa a parte activa del programa o bucle para que constantemente para cada variación re-calcule los datos. 

- Lo mismo con un sensor DS18B20.

El sensor digital de Temperatura DS18B20 de MAXIM a prueba de agua, te permite conocer la temperatura utilizando solo 1 cable para datos (1-Wire), puedes utilizar simultáneamente varios sensores en el mismo bus, ya que cada sensor tiene un identificador de fábrica distinto.

El DS18B20 es un sensor digital de temperatura que utiliza el protocolo 1-Wire para comunicarse, este protocolo necesita solo un pin de datos para comunicarse y permite conectar más de un sensor en el mismo bus.El sensor DS18B20 es fabricado por Maxim Integrated, el encapsulado de fabrica es tipo TO-92 similar al empleado en transistores pequeños. La presentación comercial más utilizada por conveniencia y robustez es la del sensor dentro de un tubo de acero inoxidable resistente al agua.Con este sensor podemos medir temperatura desde los -55°C hasta los 125°C y con una resolución programable desde 9 bits hasta 12 bits.Cada sensor tiene una dirección unica de 64bits establecida de fábrica, esta dirección sirve para identificar al dispositivo con el que se está comunicando, puesto que en un bus 1-wire pueden existir más de un dispositivo.

El sensor tiene dos métodos de alimentación:  

-Alimentación atraves del pin de datos.

-Alimentación utiliando fuente externa.

V. OBSERVACIONES:

-Se observó de que se tiene que utilizar una lógica matemática para que se pueda establecer rangos determinados de tu variable.
- Se observó de que se va a utilizar 10 bits para la resolución de la lectura, es decir nuestra variables o salidas de nuestro pic toma los valores de 1023 y para establece un rango determinado, solo se tiene que realizar un operación matemática para que pueda funcionar.
-Para poder visualizar números decimales mediante la pantalla LCD, se utiliza el comando o la configuración de "%1.2f"
- Se observó de que se utiliza variable de tipo decimal, representado por el comando de float.

VI. CONCLUSIONES:

- Se concluye realizar la variación del control de Temperatura, mediante el PIN A3 y mostrar el valor que da en la pantalla LCD.
-Se utilizo un puerto analógico como la representación de un sensor de temperatura LM35 analógico y se logro convertir a una lectura digital.
-Se concluye de que el comando para poder leer salidas analógicas es de "read_adc ()", pero eso solo funciona cuando ya anteriormente se configuro los puertos analógicas.
-Se concluye realizar el funcionamiento del control de temperatura y representarlo mediante voltaje y de entender de que el LM35 es un sensor de temperatura que posee un rango de trabajo desde -55ºC hasta 150ªC. Su salida es de tipo analógica y lineal con una pendiente de 10mV/ºC. 

VII. VIDEO DEMOSTRATIVO:
- Se adjunta el link
- https://www.youtube.com/watch?v=_beU7sbwhvc&feature=youtu.be

VIII. FOTO DE REFERENCIA , de los que estuvieron presente en el laboratorio.

FIN DEL DOCUMENTO.......