(caso j.j electronics)

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UNIVERSIDAD RAFAEL BELLOSO CHACIN FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE ELECTRÓNICA “PROTOTIPO DE CONTROL NUMÉRICO PARA LA CONSTRUCCIÓN DE CIRCUITOS IMPRESOS A DOBLE CARA.” (Caso J.J ELECTRONICS ). TRABAJO ESPECIAL DE GRADO PARA OPTAR AL TITULO DE INGENIERO EN ELECTRONICA. PRESENTADO POR: BR. ALVARADO ALBERTO T.S.U. TORRES JOSE ASESORADO POR: Mgs. HERMELINDA CAMACHO ING. JOSE GONZALEZ ING. JESUS BECERRA. MARACAIBO, JULIO DEL 2000

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Page 1: (Caso J.J ELECTRONICS)

UNIVERSIDAD RAFAEL BELLOSO CHACIN

FACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA DE ELECTRÓNICA

“PROTOTIPO DE CONTROL NUMÉRICO PARA LA CONSTRUCCIÓN DE

CIRCUITOS IMPRESOS A DOBLE CARA.”

(Caso J.J ELECTRONICS).

TRABAJO ESPECIAL DE GRADO PARA OPTAR AL TITULO DE INGENIERO EN ELECTRONICA.

PRESENTADO POR:

BR. ALVARADO ALBERTO

T.S.U. TORRES JOSE

ASESORADO POR:

Mgs. HERMELINDA CAMACHO

ING. JOSE GONZALEZ

ING. JESUS BECERRA.

MARACAIBO, JULIO DEL 2000

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“Protot“Prototipo de control numérico para la construcción ipo de control numérico para la construcción

de circuitos impresos a doble cara.”de circuitos impresos a doble cara.”

(Caso J.J ELECTRONICS).(Caso J.J ELECTRONICS).

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iv

DEDICATORIA

A Dios Todopoderoso, quien supo colocarme en el camino una infinita

cantidad de obstáculos, para tallarme a fuego y convertirme en uno de los

mejores ingenieros que esta hermosa tierra ha visto. Fue duro, te lo

agradezco y este triunfo también es tuyo!!!!.

A mis padres, emblema de esperanza y faro en las tinieblas, les aseguro,

viejos que este triunfo es más suyo que mío. Que lo disfruten!!!!.

A mis hermanos, complemento fundamental en la vida y pilar de soporte

de mis esperanzas, sin ustedes no lo hubiera logrado. Son lo máximo!!!!

A mis seres queridos, que en su tiempo formaron parte de mi vida y sin

los cuales no hubiese encontrado mi propio norte y ahora no estaría cosechando

estos frutos que con tanto esfuerzo he plante. Están en lo más profundo de mi

corazón y jamás los podré olvidar!!!!!!!

A mi tío Adolfo, que siempre tuvo confianza en mi, al igual que yo en él y

que en unión con mis sobrinos Osmary, Yonny, Adolfo, Ronald, siempre

estuvieron conmigo. Gracias por quererme tanto!!!!!

José Torres

.

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v

AGRADECIMIENTOS

Damos nuestras más sinceras gracias a las siguientes personas cuyo apoyo

fue clave para la realización del estudio:

A Jesús Becerra, nuestro tutor industrial por su apoyo, dedicación y

constancia durante el desarrollo de la investigación.

A Hermelinda Camacho, nuestra tutora metodológica por su guía y apoyo

constante.

A Jose Gonzalez; nuestro tutor de contenido quien nos guío con paciencia y

dedicación admirable.

A Carlos Morillo, Gerente Vemcom.

A la Coordinación de Investigación de la Facultad de Ingeniería por su

excelente y desinteresada ayuda.

Al personal que labora en la empresa Vemcom,C.A. que de una u otra forma

colaboraron en la realización de este proyecto.

Y finalmente al profesor, Manuel Teran por la colaboración prestada para la

realización de esta investigación.

Los Tesitas

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vi

ALBERTO J. ALVARADO V., TORRES O. JOSÉ N.“PROTOTIPO DE CONTROL NUMÉRICO PARA LA CONSTRUCCIÓN DE CIRCUITOS IMPRESOS A DOBLE CARA”. Universidad Rafael Belloso Chacin, Facultad de ingeniería, Escuela de electrónica. Trabajo especial de grado. Maracaibo 2000.

RESUMEN.

El propósito de esta investigación fue el desarrollo de una maquina de control numérico para la realización de circuitos impresos a doble cara, con la finalidad de reducir el costo del diseño, aplicar tecnología propia basada en microprocesadores y dar una solución viable al grave problema que significa la falta de un método estándar en la realización de los circuitos, buscando que este sirva como soporte a la gran cantidad de asesores técnicos e industriales de Venezuela. La investigación es aplicada, descriptiva y longitudinal prospectiva, ya que la preocupación principal de esta radica en descubrir las características fundamentales de las variables a estudiar después de que la investigación ha sido planteada y partiendo de las necesidades del prototipo se busca como fin directo el diseño y fabricación de este en un tiempo relativamente corto. La metodología fue desarrollada siguiendo la establecida por María Angulo (1992), para el diseño de circuitos electrónicos, debido a su correspondencia con los objetivos propios de esta investigación, para alcanzarla se usa principalmente el manejador de base de datos Visual Basic, que permite no solo el manejo de los datos obtenidos del programa de simulación circuit maker y de realización de circuitos impresos trax maker, sino el mantener esta actualizada, pudiéndose aplicar una tecnología de vanguardia basada en PIC16F84 y trabajada en forma modular, distribuyendo así mas eficientemente el trabajo de los microcontroladores y disminuye el trabajo del programador. La integración final del dispositivo mecánico, la interfase de potencia y el programa de control se logro realizando pruebas que determinaron la validez de la investigación asegurando un funcionamiento eficaz y una durabilidad proporcional además de la automatización total del prototipo. Palabras Claves: Control Numérico, Circuitos Impresos, Microcontroladores.

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vii

ALBERTO ALVARADO, TORRES O. JOSÉ N. "PROTOTYPE OF NUMERIC CONTROL FOR THE CONSTRUCTION OF PRINTED CIRCUITS TO EXPENSIVE DOUBLE."University Rafael Belloso Chacin, engineering Ability, School of electronic. I work special of degree. Maracaibo 2000.

SUMMARY.

The purpose of this investigation was the development of one it schemes of numeric control for the realization of printed circuits to expensive double, with the purpose o reducing the cost of the design, to apply own technology based on microprocessors a to give one to solve viable to the serious problem that means the lack of a standard method in the realization of the circuits, looking for that this it serves like support to the great quantity of technical and industrial advisers from Venezuela. The investigation is applied, descriptive and longitudinal prospective, since the main concern of this he/she resides in discovering the fundamental characteristics of the variables to study after the investigation has been outlined and leaving of and the necessities of the prototype are looked for at one time as direct end the design and production of this relatively short. The methodology was developed following the established one for María Angle (1992), or the design of electronic circuits, due to their correspondence with the objectives characteristic of this investigation, to reach it mainly the maneador of Visual database Basic it is used that not allows alone the manipulation of the obtained data of the program of simulation circuit maker and of realization of circuits printed traxmaker, but maintaining this modernized, or the design of electronic circuits, due to their correspondence with the objectives for the design of electronic circuits, due to their correspondence with the objectives characteristic of this investigation, to reach it mainly the maneador of Visual database Basic it is used that not allows alone the manipulation of the obtained data of the program of simulation circuit maker and of realization of circuits printed trans maker, but maintaining this modernized, being able to apply a technology of vanguard based on pic 16f84 and worked in form to modulate, distributing this way but efficiently the work of the microcontroladores and it diminishes this way the programmer's work. The final integration of the mechanical device, the interface of power and the control program you achievement carrying out tests that determined the validity of the investigation assuring an operation efficiency and a proportional durability besides the total automation of the prototype. Words : Numeric Control, Printed Circuits

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viii

INDICE GENERAL.

p.p

VEREDICTO ii

DEDICATORIA iv

RECONOCIMIENTO vi

RESUMEN vii

INDICE GENERAL ix

LISTA DE TABLAS xiii

LISTA DE GRAFICAS xiv

INTRODUCCION 1

CAPITULO

I. EL PROBLEMA 4

Planteamiento y Formulación del Problema 5

Objetivos de la Investigación 7

Objetivos Generales 7

Objetivos Específicos 7

Justificación de la Investigación 8

Delimitación de la Investigación. 9

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ix

II. MARCO TEORICO 11

A. Fundamentación Teórica 12

Control Numérico 13

Maquinas de Control Numérico 15

Elementos de Control Numérico 19

Tipos de Actuadores 22

Motores Eléctricos 22

Motores Paso a Paso 24

Microcontroladores. Artífices de Control 31

Arquitectura del Microprocesador 39

Organización de la Memoria 40

Organización de los Registro 41

Circuito de Vigilancia 50

Memorias de datos EEPROM 50

Interface RS – 232 53

Lenguaje de Programación 55

Visual Basic 56

Circuitos Impresos 58

Conocimiento de los Componentes Electrónicos 60

Medidas de los Componentes 62

Métodos de Fabricación de Circuitos Impresos 64

Pasos para la Elaboración de circuitos impresos 69

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x

Diseño de circuito impreso 72

Técnicas para el Diseño 73

Métodos de construcción de circuitos impresos 76

Trazos de las Líneas 78

B. Revisión de la Literatura 79

C. Definición de las Variables 81

D. Definición de Términos Básicos 83

III. MARCO METODOLOGICO 86

Tipo de Investigación 87

Técnicas e Instrumentos de Recolección de

Información

88

Etapas para el Desarrollo de un Prototipo de Control

Numérico para la Construcción de circuitos impresos.

89

Materiales y Equipos 93

IV. RESULTADO DE LA INVESTIGACION 95

Fase 1. Definición de las especificaciones 96

Fase 2. Esquema General del Hardware 99

Fase 3. Ordinograma General. 101

Fase 4. Adaptación entre el Hardware y Software 103

Fase 5. Ordinograma Modulares Codificación del

Programa

105

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xi

Fase 6. Implementación del Hardware 108

Fase 7. Depuración del Software 111

Fase 8. Integración del Hardware y Software 113

Fase 9. Construcción del Prototipo Definitivo y

Pruebas Finales

114

Discusión de los resultados 114

Conclusiones 116

Recomendaciones 118

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 120

ANEXOS 122

A. Software de Microcontroladores 123

B. Software de Visual Basic 125

C. Software de Comunicación Serial 129

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xii

LISTA DE TABLAS

TABLA # 1 Secuencia para Giro de Motores Unipolares y Bipolares 30

TABLA # 2 Procedimiento Fotográfico 67

TABLA # 3 Procedimiento de Estarcido 68

TABLA # 4 Capacidad de Corrientes Permitidas en las Pistas 79

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xiii

LISTA DE FIGURAS FIGURA # 1 Sistema de Control a Lazo Abierto 17

FIGURA # 2 Sistema de control a Lazo Cerrado 18

FIGURA # 3 Tipos de Motores Paso a Paso 25

FIGURA # 4 Vista Interna de un Motor Paso a Paso 26

FIGURA # 5 Motores Paso a Paso Unipolares y Bipolares 27

FIGURA # 6 Esquema General de los Motores Paso a Paso 31

FIGURA # 7 Estructura Interna del PIC16F84 33

FIGURA # 8 Organización de la Memoria de Instrucciones 43

FIGURA # 9 Memoria de Propósitos Generales 44

FIGURA # 10 Distribución de los Bits del Registro EECON1 51

FIGURA # 11 Circuito Integrado MAX – 232 54

FIGURA # 12 Diferentes Tipos de Circuitos Impresos 59

FIGURA # 13 Tamaño Real de Algunos Componentes 63

FIGURA # 14 Pegado Directo Sobre la Placa 66

FIGURA # 15 Equivalencia entre el Diagrama Esquemático y el

Circuito Impreso

69

FIGURA # 16 Esquema General del Hardware 100

FIGURA # 17 Ordinograma General 101

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INTRODUCCION.

En la actualidad los avances tecnológicos incorporados a la industria han

generado cambios significativos en el campo de la automatización, muchos

de estos avances son proporcionados por la ciencia de la electrónica y la

computación y se han derivado de la necesidad que se tiene por lograr el

mejoramiento de los procesos para optimizar los resultados, esperando que

estos sean traducidos en beneficios al ser aplicados en diversas áreas de la

vida común, tales como: fabricas, viviendas, laboratorios y hospitales.

teniendo como propósito primordial el logro de una mayor eficiencia y al

mismo tiempo una fácil y rápida ejecución de las labores.

En este orden de ideas, esta investigación persigue como objetivo

principal el crear un prototipo de maquina de control numérico para el diseño

de circuitos impresos, que permita la total automatización y logre una

estandarización del método aplicado para la delineación y construcción de

dichos circuitos, utilizando los beneficios del diseño asistido por la

computadora y el de un proceso ejecutado por la tecnología de

microcontroladores, que pretende llevar a cabo en forma satisfactoria la

culminación del procedimiento de elaboración en una forma económica,

aplicando el menor número de agentes externos, así como eliminando en su

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totalidad los errores humanos difíciles de anular en proceso que no han

alcanzado totalmente la mecanización.

La automatización implica lleva a la utilización de gran cantidad de

circuitos, por lo cual, el aumento en el auge de la implementación de la

técnica de placas de circuito impreso se debe a algunas ventajas

fundamentales de éste, frente a los antiguos métodos de conexiones

mediante cables, en el primer método (el de unión por cables), puede existir

una mala conexión, pero durante la elaboración del patrón en la placa

quedan establecidos los vínculos entre los distintos puntos y por esta razón

en el momento de la conexión es imposible crear lazos erróneos entre ellos.

También añade por su parte, la ventaja que una vez diseñado el patrón, la

confección y colocación de los componentes, si bien exige un trabajo limpio,

no precisa por otra parte de ningún conocimiento sobre la técnica de

circuitos, por ello podrán emplearse para su conexión operarios a los que se

haya formado en poco tiempo. Para la fabricación del circuito impreso, no es

necesario realizar ninguna operación extra mas que las necesarias para

simular el circuito eléctrico en el simulador circuitmaker y adquirir un espejo

de las coordenadas del circuito impreso en el programa de realización de

circuitos impresos traxmaker.

Por lo antes expuesto y para llegar a un resultado satisfactorio, la

investigación se realizo implementando o subdividiéndola en cuatro capítulos

los cuales se estructuraron de la siguiente manera:

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El capitulo I, Este refiere a lo concerniente con el surgimiento y

formulación de la investigación, desde el origen del problema pasando por la

mención de los objetivos, hasta la delimitación de la misma, logrando

establecer las bases del planteamiento del problema para el desarrollo de

una maquina de control numérico para la construcción de circuitos impresos,

El capitulo II, sustenta la investigación teóricamente, ya que crea un

conocimiento básico de las variables a estudiar conteniendo así la

Fundamentación teórica de la investigación, revisa la literatura sobre

investigaciones llevadas a cabo sobre el mismo tema o sobre el desarrollo de

maquinas de control numérico, da un conocimiento exacto sobre las

variables y términos básicos a tratar en la presente investigación.

El capitulo III, Clasifica y define la investigación dependiendo de la

metodología utilizada para el desarrollo de la misma haciendo énfasis en las

herramientas utilizadas para el desarrollo de la investigación, se encarga de

dar un englobe total de las fases en las cuales se llevara a cabo la

investigación, sin profundizar demasiado, importando el porque y no el

cómo.

El capitulo IV, explica los resultados obtenidos de la exploración en el

laboratorio, detallando cada una de las fases desarrolladas en una forma

clara y precisa, para obtener el prototipo de una máquina de control numérico

para la realización de circuitos impresos derivándose de estas la discusión

de los resultados y generando al mismo tiempo una serie de conclusiones

que darán pie al planteamiento de las recomendaciones.