ELECTRNICA DIGITAL PROYECTO N 6

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Proyecto 6: Control Aire Acondicionado

Objetivo:Diseo, simulacin e implementacin en plataforma Nexys 3 de un sistema de control de unequipo de aire acondicionado que cumpla con las especificaciones de la propuesta.

Propuesta: Disear un sistema digital para controlar la potencia de funcionamiento de un sistema de aireacondicionado de un almacn. Para ello, el sistema recibe dos seales digitales (X2X1)proporcionadas por sensores de temperatura que codifican la informacin que aparece en latabla. El sistema responde generando dos seales de control (Z1Z2) con el significado quetambin se muestra en la tabla. El comportamiento del sistema es el siguiente:

- Si el valor actual de X2X1 es tal que supone un incremento de temperatura respecto alvalor recibido con anterioridad el sistema incrementa la potencia en una unidad.

- Si el valor actual de X2X1es tal que supone un descenso de temperatura respecto al valorrecibido con anterioridad, el decrementa la potencia en una unidad.

- Si el valor actual de X2X1 no supone alteracin de temperatura respecto al valor recibidocon anterioridad, el sistema mantiene la potencia.

Consideraciones y especificaciones del diseo:- El sistema posee 6 niveles de potencia (0 - 5). Para visualizar esta informacin se

emplear uno de los display 7-Seg disponibles.- El nivel cero significa apagado. Una vez activado el sistema, el nivel inicial por defecto

ser 3. Como interruptor general del sistema puede utilizarse uno de los interruptores opulsadores de la placa Nexys.

- El nivel mnimo de potencia de funcionamiento es el 1, el cual, una vez alcanzado nopodr ser decrementado.

- El nivel mximo de potencia es 5. Una vez alcazado, si el sistema de control detecta unincremento de temperatura, se activar una seal de alarma, representada por un ledintermitente. Esta alarma permanecer activada mientras el nivel de potencia no sedecremente.

Entradas X2X1 Significado

Salidas Z2Z1 Significado

0 0 Nivel Temp. 1 0 0 No usado

0 1 Nivel Temp. 2 0 1 Incrementar

1 0 Nivel Temp. 3 1 0 Decrementar

1 1 Nivel Temp. 4 1 1 Mantener

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- La informacin codificada por X1X2 proviene de las lecturas de 7 sensores distribuidospor todo el recinto. Y segn el nmero de ellos que est activado se entender:

- La informacin de los sensores se introducir en el sistema empleando los interruptoresde la placa Nexys3.

- En cada momento se visualizar en un display 7-Seg., el nmero de sensores activos.- Como norma general, en el diseo de cada bloque se tratar de obtener el circuito lgico

ms sencillo posible, minimizando las correspondientes funciones booleanas.

Diagrama de bloques:El diseo puede realizarse en base al siguiente diagrama entrada/salida:

Que puede expandirse en el siguiente diagrama de bloques:

Este diagrama pretende establecer un punto de partida para el diseo final, por tanto, el alumnopuede y debe refinarlo durante el proceso de diseo, aadiendo o quitando las seales ybloques que considere necesario para cumplir de manera razonable con las especificaciones.

Significado Estado Sensores

Nivel Temp. 1 Slo uno de los sensores activo

Nivel Temp. 2 Como mucho cuatro sensores activos

Nivel Temp. 3 Como poco 5 sensores activos

Nivel Temp. 4 Seis o ms sensores activos

Reset

ST[0:6]

Display[0:1]InicioLed_Alarm

Reset

NST[2:0]

Mdulode Relojes a

b

c

d

e

f g

abcdefg

clk

Reset

a

b

c

d

e

f g

abcdefg

Controlador Z1

Display1

Display0

N S

enso

res

X1X2

clk Z2

EvalaX1X2

ST[0:6]

Niv

el d

e Po

tenc

ia

bomba de calor

Inicio

clk

clk_out

Led_Alarm

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A continuacin se proporcionan algunas ideas y sugerencias para el diseo de los principalesbloques:

- Mdulo de relojes: Este bloque est basado en el bloque de reloj proporcionado en laPrctica 0 y genera varias seales usadas como entrada de reloj en diferentes partes delsistema:

- clk_out : seal de reloj de alta frecuencia usada en bloque LEDsControl (Prctica 0) quemaneja los displays.

- clk: reloj que controla los circuitos secuenciales. Puede usarse un reloj de frecuencia1Hz.

- Control bomba de calor: Este bloque realiza la mquina de estados que controla elincremento o decremento de potencia del sistema, comparando la entrada actual con la recibidacon anterioridad, siguiendo el enunciado del problema propuesto.

- Nivel de potencia: Este bloque puede disearse tomando como base un contador, cuyacuenta se inicializa al valor 3 y que se incrementa o decrementa en una unidad, cada vez que loindica el control. Este bloque ha de controlar tambin que no se produzca desbordamiento.Adems este bloque ha de incluir el correspondiente bloque que permita viasualizar el nivel depotencia.

Desarrollo:Este proyecto est pensado para ser desarrollado a lo largo del curso. Ser presentado en lasprimeras semanas y junto con las prcticas 1 a 4 ir siendo trabajado por el alumno hasta supresentacin y defensa al final del cuatrimestre. El alumno debe comenzar comprendiendo el enunciado de la propuesta, el esquema inicialy los bloques que lo componen. En las primeras semanas, comenzar diseando y probandoen primer lugar los bloques de lgica combinacional y de flujo de datos. Y a continuacin,conforme avance el curso, los bloques secuenciales y de control. El diseo final delproyecto podr incluir bloques funcionales de la librera de diseo proporcionada por Xlinx.El avance de las tareas de diseo ser revisado durante las sesiones de prcticas en ellaboratorio. Como herramienta de simulacin se emplear programa Xilinx, y como plataforma deimplementacin final, se emplear la placa Nexys 3 que incorpora un dispositivoprogramable (FPGA).

Presentacin de resultados:- Se har una demostracin prctica del funcionamiento del sistema implantado en laplataforma, donde todos los miembros del grupo de prcticas demastrarn su conocimientodel diseo completo y de los diferentes bloques que lo conforman, respondiendo a laspreguntas del profesor encargado de la revisin.

- Se elaborar una breve memoria de la prctica en la que se recoja:- a) La solucin al diseo propuesto. Diseo de cada uno de los bloques que componen el

diseo global.- b) Los esquemas generados en la herramienta de diseo.- c) Algunas de las simulaciones de los diferentes bloques que forman el sistema y que

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muestren su correcto funcionamiento. En concreto en este proyecto deber incluirse almenos, la simulacin del bloque de control de la bomba de calor y del bloque evalaX1X2.

Cada miembro del grupo obtendr una calificacin individual, en funcin de su participacin ydemostracin del trabajo desarrollado durante la presentacin y defensa del proyecto.