p10-contador inteligente para maquina tortilladora rev1-1 1

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CIUDAD JUÁREZ

INSTITUTO DE INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y COMPUTACIÓN

Contador Automatizado para Tortillas.

PROTOCOLO DE INVESTIGACIÓN PRESENTADO POR:

Julio R. R. Castellanos A. Ernesto C. Lizama Lucero.

Como requisito para la aprobación del tema de Proyecto de Titulación

Aprobado por:

Vo. Bo. Academia de Sistemas Digitales y Comunicaciones

13 de Septiembre del 2012

CONTADOR INTELIGENTE PARA MÁQUINA TORTILLADORA.

ÍNDICE GENERAL.

INTRODUCCIÓN. 1

ANTECEDENTES. 1

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. 3

JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN. 3

MARCO TEÓRICO. 3

OBJETIVO GENERAL. 5

OBJETIVOS ESPECÍFICOS. 6

METODOLOGÍA. 6

CRONOGRAMA. 7

BIBLIOGRAFÍA 7

INTRODUCCIÓN.

Describir con generalidades de lo que trata el proyecto.

El origen de la tortilla en Mesoamérica se remonta a antes del año 500 A.C. En

México es en la región de Oaxaca donde se tienen evidencias que la tortilla comenzó a

utilizarse a principios de 1500 A.C.). Las civilizaciones precolombinas de Mesoamérica

usaban el maíz como su alimento base al igual que la sociedad moderna [1].

Después de haber tenido un crecimiento relativamente estable alrededor del 2006, el

sector de la masa y la tortilla en México se vio afectado, pues el precio del maíz se

incremento 140%, al pasar de $1450.00 a $3500.00 pesos la tonelada [2].

El uso de los sensores, se ha vuelto muy común, los podemos ver en casi todos lados,

debido a que vuelven el trabajo más exacto, eficiente o simplemente más sencillo, es por

ello el enfoque de este proyecto en la implementación de conocimientos de sistemas

digitales, electrónica y programación, para así, eliminar una problemática en la industria

de la tortilla.

La finalidad de este proyecto, es implementar un sistema para automatizar a través de

sensores, el conteo de tortillas en la industria de la masa y la tortilla, proceso que

actualmente se realiza de forma manual por el operador en turno.

ANTECEDENTES.

Los sensores son una herramienta utilizada en varias industrias debido a la

extensa variedad de aplicaciones que se les puede dar. Por ejemplo podemos citar a la

industria embotelladora, que utiliza sensores para contabilizar las botellas y tener el

conteo exacto para su empaque. También los podemos encontrar en la industria de los

chocolates, dulces, lápices, hojas, etc. [6].

En la industria de la tortilla de pequeñas y medianas empresas (PYMEs), el conteo de las

mismas es realizado como trabajo manual del operador en turno, lo que puede provocar

pérdidas en el proceso productivo, ya que el error humano es común en la producción,

debido a diversos factores como el cansancio, estrés laboral, etc. [2].

El operador se encarga actualmente de realizar todo el proceso: acomodar, pesar y

empacar el producto. En la actualidad existen acomodadores eléctricos que liberan al

operador de realizar la acción de acomodarlo, sin embargo el operador tiene que seguir

con las demás acciones [2].

La industria de la tortilla presenta atrasos en la tecnología que emplea en la fabricación

de su producto. En la actualidad, tenemos acomodadores de tortilla (tradicionales y

eléctricos), pero solo las empresas globalizadas cuentan con contadores inteligentes para

máquinas tortilladoras. En empresas como Milpa Real (MASECA) y Tía Rosa

suponemos que cuentan con equipos automatizados de conteo (ya que no encontramos

referencias que lo confirmaran), ya que, los paquetes son vendidos por piezas (12, 24 o

36 tortillas). Estas empresas no trabajan con la tradicional venta de producto por peso.

Por otro lado, la Compañía Miho, ofrece proyectos relacionados al llenado, envasado y

conteo de botellas, teniendo un sistema de sensores con barrido de luz, el cual detecta si

la botella viene al nivel de llenado especificado, o está bien etiquetada [4].

El CT400, es un contador temporizador programable, es multipropósito y puede sustituir

a un Controlador Lógico Programable (PLC), en aplicaciones simples, sus aplicaciones

pueden ser lineales o cuadráticas [5]. Con este aparato es posible crear procesos de

conteo y temporización.

Al hacer la investigación de los antecedentes no encontramos evidencia alguna de que

exista un sistema comercial de conteo automatizado de tortillas.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.

En la actualidad los negocios dedicados a la producción y distribución de tortillas

PYMEs, venden el producto por kilogramo, a partir del 2010 inicia desde el sur y centro

del país de México, una tendencia de venta por paquete, esto beneficia al consumidor y al

empresario, ya que el cliente paga un costo proporcional a lo que recibe, quitando las

posibles alteraciones a básculas por parte de alguno vendedores [2].

Esta nueva tendencia se desarrolla en base a las auditorias llevadas a cabo por la

PROFECO, donde se detectó que hay establecimientos donde las básculas estaban mal

calibradas, el precio de la tortilla no se respetaba en el margen establecido por el consejo

de regulación de la masa y la tortilla, provocando multas y establecimientos clausurados

[3].

Este sistema automatizado ayudaría a mejorar el proceso de conteo y empaquetado de la

tortilla, el sistema puede estar basado en algún tipo de sensor: fotoeléctrico, infrarrojo,

fibra óptica, laser [7]. Al sensor se le complementaria con un microcontrolador para

realizar el conteo de manera inteligente y se podría almacenar información en una base de

datos por medio de una computadora personal previamente conectada por medio de un

puerto con el microcontrolador.

JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN.

Esta investigación se realiza basados en la observación, experiencia y

automatización en el negocio de la fabricación y distribución de máquinas

tortilladoras de PYMEs. Se hace referencia a las necesidades que denotan

claramente los clientes en la ciudad, donde los consumidores cada vez más exigen un

mejor servicio y costo, por lo que el empresario necesita hacer mejoras en sus

procesos para ser capaz de cumplir con estas exigencias. Además, la economía de la

región esta basada en un alto porcentaje de empresas manufactureras, en las cuales

se emplea el producto mediante paquetes de 3, 5 o 10 tortillas. El propósito de crear

este sistema es debido a la tendencia de vender paquetes de tortillas, mejorar el

costo de la producción y evitar sanciones por no entregar el producto con la

cantidad que debe de ser.

MARCO TEÓRICO.

Microcontrolador

Un PIC es un circuito integrado programable que contiene todos los componentes

de una computadora. Se emplea para controlar el funcionamiento de una tarea

determinada y, debido a su reducido tamaño, suele ir incorporado en el propio dispositivo

al que gobierna. Esta última característica es la que le confiere la denominación de

<<controlador incrustado>> (embedded controller) [8].

El microcontrolador es un computador dedicado, en su memoria solo reside un programa

destinado a hacer una aplicación determinada; sus líneas de entrada/salida soportan el

conexionado de los sensores y actuadores del dispositivo a controlar. Una vez

programado y configurado el microcontrolador solamente sirve para gobernar la tarea

asignada [9].

Sensores

Hay una enorme variedad de sensores con características muy diferentes entre sí. Los

sensores fotoeléctricos son un dispositivo electrónico que responde al cambio de la

intensidad de la luz. Estos sensores requieren de un componente emisor que genera la luz,

y un componente receptor que “ve” la luz generada por el emisor, están diseñados

especialmente para la detección, clasificación y posicionado de objetos; la detección de

formar, colores y diferencias de superficie, incluso bajo condiciones ambientales

extremas [10].

Estos sensores son muy utilizados en las industrias ya que remplazan un método

mecánico (una placa metálica) por uno óptico (rayo de luz), que pueden ser usados en

distancias de menos de 20 mm hasta varias centenas de metros, de acuerdo con los lentes

ópticos empleados. Los fotoeléctricos son típicamente fotodiodos o fototransistores [9].

Pantalla de Cristal Líquido (LCD por sus siglas en inglés)

La definición más clara de un LCD es: una pantalla de cristal líquido que visualiza unos

ciertos caracteres. Para poder hacer funcionar un LCD, debe de estar conectado a un

circuito impreso en el que estén integrados los controladores del display y los pines para

la conexión del display. Sobre el circuito impreso se encuentra el LCD en sí, rodeado por

una estructura metálica que lo protege. En total se pueden visualizar 2 líneas de 16

caracteres cada una, es decir, 2x16=32 caracteres. A pesar de que el display sólo puede

visualizar 16 caracteres por línea, puede almacenar en total 40 por línea. Es el usuario el

que especifica qué 16 caracteres son los que se van a visualizar. Tiene un consumo de

energía de menos de 5mA y son ideales para dispositivos que requieran una visualización

pequeña o media [9].

Base de datos

Es un conjunto de información almacenada que pertenece a un mismo contexto. Los

conceptos básicos de una base de datos son: archivo, registros y campos. El archivo es un

conjunto de registros; el registro son un conjunto de campos; el campo se refiere a la

unidad mínima de referencia. Las bases de datos pueden ser dinámicas o estáticas [10].

OBJETIVO GENERAL.

Diseñar e implementar un sistema electrónico que realice la función automatizada

del conteo de tortillas.

Descripción del sistema

En la figura 1 se presenta el diagrama a bloques de lo que se planea realizar. El sistema

contará con un sensor que detecte el flujo de tortilla a través de este, esta información

será procesada por un microcontrolador, el cual procesará la función de conteo,

almacenamiento de información, control de un LCD, en donde se mostrará información

de las cuentas realizadas, de la misma, transmitir la información a una computadora por

medio de un sistema con microcontrolador y por ultimo servirá como control de aviso,

una alarma sonora.

Figura 1. Diagrama a bloques del contador inteligente.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Llevar a cabo una investigación acerca del funcionamiento y tipos de sensores, el

microcontrolador a utilizar, display LCD que se van a usar.

Investigar qué tipo de microcontrolador utilizaremos para el proyecto.

Conseguir el material requerido para el sistema.

Realizar el diseño del proyecto.

Construir un prototipo.

Realizar pruebas del proyecto en laboratorio o tortillería.

Verificación y depuración de errores.

Documentar el proyecto.

Presentación del proyecto.

METODOLOGÍA

Etapa 1. Materiales.

Objetivo 1. Determinar cuáles van a ser los materiales a utilizar.

Meta 1. Para las primeras 2 semanas de enero debemos experimentar y tener los

materiales a utilizar para el protocolo.

Actividad 1. Conseguir el material.

Requerimientos:

Credencial de la UACJ.

Acceso al laboratorio de electrónica, digitales y comunicaciones.

Equipo de medición y conexión para realizar las pruebas.

Computadora con Internet y Laptop.

Actividad 1.1 Tener los sensores adecuados, Microcontroladores, circuitos y LCD.

Requerimientos:


Acceso al laboratorio de electrónica, digitales y comunicaciones.

Circuitos y partes a ensamblar para las pruebas.

Etapa 2. Diagrama.

Objetivo 2. Diseñar el diagrama el cual definirá mejor el proyecto.

Meta 2. Para la las ultimas 2 semanas de enero debemos concluir el diagrama para tener

mejor idea de lo que es el proyecto.

Actividad 2. Diagrama de bloques o algoritmo.

Requerimientos:


Acceso al laboratorio de control.

Computadora con internet y Laptop.

Programas para realizar el análisis.

Etapa 3. Simulación.

Objetivo 3. Simular la automatización del sistema.

Meta 3. Para todo el mes de febrero debemos tener las simulaciones en los programas.

Actividad 3. Simular el proyecto.

Requerimientos:


Acceso al laboratorio de digitales.


Proteus.

Circuit Maker.

Circuitos físicos y piezas a utilizar en protoboard.

Actividad 3.1. Manejo de LabVIEW.

Requerimientos:



Acceso a laboratorio de control.

Actividad 3.2. Manejo de MPLAB.

Requerimientos:

Computadora con internet.

Computadora personal o Laptop.


Acceso al laboratorio de redes y comunicaciones.

Actividad 3.3. Manejo de Proteus.

Requerimientos:


Acceso a laboratorio de digitales.


Computadora de laboratorio.

Etapa 4. Error y mejorías.

Objetivo 4. Verificar en este proceso que se corrijan errores.

Meta 4. En el lapso de las tres primeras semanas de marzo debemos eliminar los errores

de las pruebas.

Actividad 4. Encontrar errores y mejoras.

Requerimientos:





Acceso a la biblioteca de la UACJ.

Actividad 4.1. Hacer las pruebas de los diseños y verificar que no haya errores.

Requerimientos:






Actividad 4.2. Corregir problemas que surgen en las pruebas y en el proyecto.

Requerimientos:






Etapa 5. Simulaciones finales.

Objetivo 5. Implementar mejoría en la simulación.

Meta 5. En el transcurso de la última semana de marzo y las dos primeras semanas de

abril concluir con resultados óptimos.

Actividad 5. Simular el sistema mejorado.

Requerimientos:






Actividad 5.1. Simular los programas mejorados.

Requerimientos:






Etapa 6. Pruebas finales.

Objetivo 6. Validar de forma experimental el correcto funcionamiento del sistema.

Meta 6. En el periodo de las dos últimas semanas de abril junto con la primera semana de

mayo evaluar la confiabilidad del sensor, la adquisición de datos y los programas.

Actividad 6. Hacer pruebas finales.

Requerimientos:


Computadora.


Maquinaria.

Materiales físicos.

Actividad 6.1. Hacer pruebas finales con LAB VIEW, MPLAB, Proteus y base de datos

(Excel).

Requerimientos:





Actividad 6.2. Hacer pruebas con la máquina de tortillas y el funcionamiento del sensor y

mecanismo.

Requerimientos:

Máquina de tortillas.

Sensores.


Acceso a laboratorio de electrónica.

Bandeja.

Protoboard con piezas necesarias.

Etapa 7. Implementación del proyecto.

Objetivo 7. Hacer prueba del sistema con la máquina de tortillas

Meta 7. En la segunda semana de mayo verificar que resultados se obtienen de la

implementación.

Actividad 7. Implementar el sistema armado.

Requerimientos:


Negocio de tortillería.



Bandeja.

Sensores.



Actividad 7.1. Implementar la máquina de tortilla con sensor.

Requerimientos:



Sensores.


Bandeja.


Actividad 7.2. Implementar protoboard con LCD y microcontrolador.

Requerimientos:



Materiales.



Herramientas de medición.

Pruebas de funcionamiento correcto.

Actividad 7.3. Implementar todo el proyecto conectando a la computadora y mostrando

base de datos.

Requerimientos:




Computadora del laboratorio.

Computadora Laptop.

Etapa 8. Reporte técnico.

Objetivo. Recabar toda la información necesaria.

Meta 8. En las últimas tres semanas de mayo integración del documento final.

Actividad 8. Documentar el proyecto durante el proceso.

Requerimientos:

Computadora.


Conexión a internet.


CRONOGRAMA.

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 5 1 2 3 4Etapa 1-Objetivo 1-Meta 1-ActividadesEtapa 2-Objetivo 2-Meta 2-ActividadesEtapa 3-Objetivo 3-Meta 3-ActividadesEtapa 4-Objetivo 4-Meta 4-ActividadesEtapa 5-Objetivo 5-Meta 5-ActividadesEtapa 6-Objetivo 6-Meta 6-ActividadesEtapa 7-Objetivo 7-Meta 7-ActividadesEtapa 8-Objetivo 8-Meta 8-Actividades

JUNIOACTIVIDADES

ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO

BIBLIOGRAFÍA.

[1] Sahagún, Bernardino de (2006), Historia general de las cosas de la Nueva España,

libro VIII, cap. XIII, pp.444 ed. Porrúa

[2] Rogel Fernando Retes Mantilla, “Demanda de Tortilla de Maíz en México, 1996-

2008”, Tesis de Doctor en Ciencias, Colegio de Postgrados, Texcoco, Edo. de Méx., Nov.

2010.

[3] Diario electrónico El informador.com.mx [Online]. Disponible:

http://www.informador.com.mx/2063/tortilla

[4] Compañía Miho [Online]. Disponible: http://www.miho.de/company/introesp.html

[5] Compañía Arian S.A. [Online]. Disponible:

http://www.arian.cl/downloads/bro-ct400-s.pdf

[6]Pallas, A. Ramón.”Sensores y Acondicionadores de Señal”. Alfa omega, España,

2001. p. 3, 6, 214, 280, 299, 305, 307, 370, 376.

[7]Angulo, U. José María. Angulo M. Ignacio. “Microcontroladores PIC: diseño práctico

de aplicaciones”. Mc-Graw-Hill Interamericana de España, España, 2003. p. 1. 3.

[8]Palacios, E., Remiro. F., López Lucas J., ”Microcontrolador PIC16F84, Desarrollo de

proyectos”, Alfa omega, México, 2006. p. 1-2, 9 – 10, 57-59, 77, 181-182, 187-

188, 290-291.

[9]Gardner, J. W. Julian W., Varadan, V. K., Awadelkarim, Osama O., “Microsensors

MEMS and Smart Devices”. Wiley, USA, 2005. p. 3, 227, 230, 239, 240-244, 247.

[10] Silberschatz, Korth, Sudarshan, “Fundamentos de Bases de Datos” 4a Ed., McGraw-

Hill, USA, 2002, p 5-7, 30-35.

[11]Kwok, K. Ng. “Complete guide to semiconductor devices”. McGraw-Hill, USA,

1995. 379- 380, 538.

[12]Ollero, B., Aníbal., “Robótica Manipuladores y robots móviles”, Marcombo,

España, 2001. p. 167-168.

[13]K. Baxter, Larry, “Capacitive Sensors Design and Applications”, IEEE Press Series

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[14]Iovine, John, “PIC Robotics, A Beginner’s Guide to Robotics Projects Using the

PICmicro”, McGraw-Hill, USA, 2004, p. 5-6, 54-55, 60-61.

[15] Data sheet PIC 16F84A [Online]. Disponible:

http://ww1.microchip.com/downloads/en/devicedoc/35007b.pdf

[16] Technical Info sensor [Online]. Disponible:

http://www.automationdirect.com/static/specs/pe8mmheeher.pdf

[17] "Nuestra historia", en el sitio en internet de Tortilladoras Celorio, consultado el 19

de Agosto de 2012. [Online]. Disponible: http://celoriomexico.com.mx/

http://www.tortilladoras.com/esp/sobnos.php

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