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SEP DGETI SEIT CENTRO NACIONAL DE ACTUALIZACION DOCENTE
EN MECATRONICA
, i'
CNAD-CenideT
TRABAJO RECEPCIONAL
CONTROLADOR MECATRONICO DE TRAFICO
Que presentan: Para obtener el reconocimiento de especialista en Ingeniería Mecatrónica
SUBESPECIALIDAD DE MAQUINAS:
Ing. Patricio José Terrats Guillermo Ing. Alvaro Tucari Márquez
SUBESPECIALIDAD DE CONTROL:
Ing. Jorge Vladimir López Beltrán Ing. René Soto Izaguirre
ASESORES:
Máquinasi Ing. José Castañada Nava Control: Ing. Juan Martin Albarrán Jiménez Pedagogía: Lic. Félix Pérez Piedra
Julio de 1998
.
SEP S E X T D G E T X
Centro Nsciond de Actuaiizaoión Docente Mecatródca AV. Eslanislao Ramirez sin esq. Mar de las lluvias col. Selene Delegación :TIBhuac Te1 Fax841 1431 841 1432
CT 09FMP0001Q C.P. 12430
México. D.F. 24 depl iode I Y Y X
Asunto: Autorización de Impresión del Trabajo Recepcional
C.C René Soto Izaguirre Jorge Vladimir López Beltrán Alvaro Tucari Marquez Patricio J. Terrat’s Guillermo Docentes en formación de la 4a. Generación P R E S E N T E S
Una vez que ha sido revisado el informe académico elaborado como trabajo recepcional del proyecto mecatrónico titulado “Controlador Mecatrónico de Tráfico’’ por los asesores de las tres áreas y al no encontrar errores en los aspectos técnicos, en la estmctura de contenidos y en la redacción de cada uno de los apartados que lo integran, se ha determinado que el informe cumple con los aspectos técnicos necesarios para que pueda imprimirse de forma definitiva.
A T E N T A M E N T E
ASESORES
Lic: Félir Pérez Piedra Contraparte del área de Pedagogía
INDICE Pág.
INTRODUCCION 1
CAPITULO 1 DESCRiPClON GENERAL DEL CONTROLADOR MECATRONICO DE TRAFICO
1 .I Planteamiento 1.2 Diagrama A Bloques 1.3 Operación Del Controlador Mecatrónico De
Tráfico
CAPITULO 2 DISEÑO DEL CONTROLADOR MECATRON~CO DE TRAFICO
2.1 Sensores 2.1.1 Selección del sensor 2.1.2 Interface 2.1.3 Contadores
2.2 Sistema Mínimo 280 2.2.1 Utilización Del Sistema Mínimo 280
a) Configuración De Puertos b) Entradas c) Salidas d) Interrupciones
2.2.2 Software a) Diagrama De Flujo del Programa Principal b) Diagrama De Flujo de la Subrutina de Interrupción c ) Mapa de Memoria del Sistema Mínimo
2.2.3 Circuito Lógico para la Interrupción 2.3 Salidas Del control 2.3.1 Circuito De Control De Potencia De Semáforos 2.3.2 Circuito De Control De Potencia De Motores De C.D.
3 6 7
10 10 11 12 13 13 13 14 14 14 15 16 17 18 18
19 20
Pág.
CAPITULO 3 MONITOREO DEL CONTROLADOR MECATRONICO DE TRAFICO
3.1 3.2 Software
Circuito De Interface Para La PC
a) Diagrama De Flujo del Programa de Monitoreo
CAPITULO 4 DISEÑO DE MECANISMOS DEL BRAZO
4.1 Estructura Y Funcionamiento Del Brazo Mecánico 4.1.1 Cálculo De La Caja De Transmisión
a) Potencia Del Motor b) Revoluciones c) Torque Del Motor d) Engranes De 18 Y 36 Dientes e) Esfuerzos En Las Flechas 9 Momentos Cortantes
4.1.2 Selección De Baleros
4.2.1 Cálculo De La Cremallera
4.3.1 Cálculo Del Contrapeso 4.3.2 Distribución De Esfuerzos En Los Tornillos
4.2 Cremallera Y Piñón
4.3 Equilibrio Del Mecanismo
CAPITULO 5 ENSAMBLE DEL GABINETE DE CONTROL
5.1 Distribución De Tarjetas 5.2 Estructura Del Gabinete Y Conexiones
CONCLUSIONES Y SUGERENCIAS
23 24 25
26 26 26 27 28 31 33 34 34 35 35 36 36 37
39 40
43
44 BlBLlOGRAFlA
APENDICES
1. Diagrarnas Electrónicos 2. Dibujos Mecánicos 3. Programas En Lenguaje Ensamblador 4. Programas En Lenguaje C
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INTRODUCCION
El Controlador Mecatrónico de Tráfico elimina un problema de inseguridad al que estamos expuestos los automovilistas que nos vemos en la necesidad de circular por algún crucero ferroviario.
La necesidad real que orilló a la elaboraci6n de este proyecto la representa un crucero formado por las avenidas Monterrey y Madero y la vla del tren en Cd. Madero, Tam., ya que en este crucero se han tenido que lamentar accidentes de graves consecuencias debido a colisiones entre el ferrocarril, y automóviles particulares o de carga.
El Controlador Mecatrtmico de Tráfico es un sistema de seguridad vial aplicable a un crucero donde exista la incidencia de la vla del tren con alguna o algunas avenidas.
El sistema tiene dos funciones principales: 1 .-Agilizar el tráfico vehicular en el crucero. 2.- Alertar a los automovilistas cuando se acerque el tren al crucero
La estructura general del Controlador Mecatrónico de Tráfico consiste en: 1 .- Dispositivos de sensado. 2.- Control. 3.- lndicadores visuales. 4.- Brazo mecánico.
El sistema opera en forma automática completamente
Puede modificar algunos parámetros de operación a base de programación.
Bajo costo,
Material eléctrico. electrónico y mecánico existente en el mercado nacional.
El control de semáforos propuesto se realiza a través de circuitos electrónicos, a diferencia de los controles convencionales basándose en relevadores.
El sistema puede ser reprogramado para adaptarlo a las necesidades de diferentes cruceros.
Se tiene la posibilidad de conectar más dispositivos de entrada y salida si asi fuera necesario.
Es posible conectar al sistema un circuito RTC (Real Time Clock) de tal manera que este opere con diferentes caracteristicas en las diversas temporadas del año y a diferentes horas del dia.
Un solo sistema de control seria suficiente para controlar. no sólo un crucero, si no varios cruceros a la vez.
1
Se le puede afladir al sistema de control una protecci6n para que se detecte cuando uno de los focos de los semáforos este fundido y así modificar su operaci6n.
Es importante aclarar que el prototipo tiene algunas consideraciones en su diceno que cumplen con los requerimientos de operaci6n de una maqueta que posteriormente se explicará.
Sin embargo, para la operaci6n del "Controlador Mecatr6nico de Tráfico" en un CNcerO real, seria necesario cambiar algunos elementos o interfaces asi como incluir algunas otros consideraciones tales como:
Cambiar el tipo de sencores
Evitar vibraciones de los sensores
Utilizar motores de CA para cargas mayores
Transmisión de datos a larga distancia por cable 6 inalámbrica
Eliminar interferencias en la transmisi6n de datos
Fuente de energía permanente (365 dias del ario las 24 horas del dia)
En el capitulo 1, se refiere a la descripci6n general de-este prototipo, donde se plantea el problema por el cual se decidió realizar tal proyecto y para que fines empleaiio. En 81 se muestra el diagrama a bloques de todo el proceso de este control. As¡ como su operación
En el capitulo 2, se refiere al diserio del controlador desde el procesamiento de la señal recibida por medio de los censores que detectan el paso de las Nedas del ferrocarril, las cuales son enviadas a una interface y esta a unos contadores para posteriormente llegar procesada ai sistema minim 280. En este capitulo también se incluye el software de operación. expresado en diagramas de flujo, asi como su configuración de puertos para entradas y salidas. íos circuitos de potencia para los semáforos y para los motores que activarán al brazo mecánico.
En el capitulo 3, se hace referencia al monitoreo del sistema del controlador mecatrónico de tráfico; en el cual se describe el funcionamiento de la interface para la PC y el software de monitoreo expresado mediante un diagrama de flujo.
En el capltulo 4, se realizan todos los cálculos de las piezas mecánicas que harán funcionar correctamente el brazo mecánico , como pueden ser: potencia de motores, esfuerzos en las flechas, numero de engranes empleados, cremallera y todo lo concerniente al mecanismo del prototipo
En el capitulo 5, se refiere al ensamble del gabinete de control, distribución de las tarjetas y conexiones necesarias para el funcionamiento del proyecto.
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CAPITULO 1
DESCRIPCION GENERAL DEL CONTROLADOR MECATRONICO DE TRAFICO
1 .I Planteamiento
Uno de los problemas de inseguridad que se padece en las ciudades lo representan los cruceros ferroviarios.
Definimos un crucero ferroviario como la incidencia entre una o varias avenidas transitadas y la vía del tren. En éstos cruceros existe un alto riesgo de que los automovilistas suframos un accidente, esto debido a que cuando un automovilista se aproxima a algún crucero ferroviario, no tiene la seguridad de que exista la proximidad del ferrocarril. Si además el crucero es de denso tráfico, existe una mala urbanizaci4n. y poca visibilidad, el problema se acentúa.
En la actualidad se ha observado que existen pocas o ninguna medida de prevenci4n de accidentes en los cruceros mencionados.
Tal es el caso del crucero formado por: la Av. Monterrey, la Av. Madero y la via del tren de ruta Tampico - Monterrey, en Cd. Madero, Tam.
En éste crucero ya se han tenido que lamentar varios accidentes por colisiones entre vehiculos de carga o particulares y el ferrocarril. Por éste crucero ferroviario circula una gran cantidad de vehiculos debido a que las avenidas que convergen en él son todas de doble circulacibn. Ademhs gran parte de los vehiculos que por ahi circulan son de carga y con sustancias inflamables.
Ha sido preocupaci4n de los integrantes de éste equipo tratar de desarrollar un dispositivo mecatrbnico para proporcionar un medio de seguridad para éste crucero ferroviario u otros cruceros con iguales características de inseguridad.
En la figura A se observan las caracteristicas del crucero mencionado
Aqui se puede observar que existen dos avenidas de doble circulacidn paralelas a la via del ferrocarril (Av. Monterrey Oriente y Poniente) , asi como una avenida con mucho tráfico que atraviesa a la via en forma perpendicular.
Como se puede observar, el flujo vehicular a traves del crucero es muy complicado
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- AV MONTERREY
FIGURA A
La soluci6n práctica que se propone para resolver este problema se explica enseguida
Como se mencionó en la descripcibn del controlador mecatr6nico de tráfico. una de sus funciones es la de agilizar el flujo vehicular a traves del crucero, para lo cual se propone la distribuci6n de semáforos que se observa en la figura A.
Semáforo 1 (Sl ) .- Controla el flujo vehicular con direcci6n de Oeste a Este
Semáforo 2 (S2) .- Controla el flujo vehicular con dirección de Norte a Sur en el costado Oeste de la via.
Semáforo 3 (53) .- Controla el flujo vehicular con direcci6n de Sur a Norte en el costado Oeste de la via.
Semáforo 4 (S4) .-Controla el flujo vehicular con direcci6n de Este a Oeste
4
Semáforo 5 (S5) ,- Controla el flujo vehicular con djrecFi6n de Sur a Norte en el costado Este de la via.
Semáforo 6 (S6) .- Controla el flujo vehicular con dirección Norte a Sur en el costado Este de la via.
La secuencia de operaci6n de los semáforos se describirá en el funcionamiento general.
Consideramos que una indicación visual no es suficiente para impedir el paso de vehiculos a traves del crucero cuando existe la pr6xima llegada del ferrocarril.
Por esto se propone la instalaci6n de un brazo mecánico que impida el paso de vehículos en una situaci6n de peligro, y que esté controlado por un sistema electrónico programable. La explicaci6n detallada del funcionamiento del brazo mecánico se explica en la sección mecdnica.
Para que el sistema de control se percate de la presencia del ferrocarril, se colocan sensores a una determinada distancia del crucero y en ambas direcciones de la via del ferrocarril.
La distancia a la cual se deben colocar los censores depende de dos condiciones como son: 1 .-Velocidad del tren 2 .- Rapidez de respuesta del brazo mecánico. ya que se debe alertar a los automovilistas a tiempo antes de que el ferrocarril llegue al crucero.
Para poder desarrollar el prototipo "Controlador Mecatrbnico de Tráfico" y ante la imposibilidad de realizar las pruebas en un crucero real, los integrantes del equipo de trabajo No.1 decidimos representar el crucero en conflicto en una maqueta de 2.40 m x 2.40 m.
En esta maqueta se están representando las soluciones propuestas por el controlador mecatr6nico de tráfico, tales como la disposici6n de los semáforos, la orientación del brazo mecánico. y la colocaci6n de los censores que detectan la presencia del tren.
Es conveniente aclarar que en un crucero real seria necesario modificar algunas etapas del diseilo. pero para el análisis del prototipo se hara referencia a la maqueta.
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1.2 Diagrama A Bloques Del Controlador Mecatrhico De Tráfico
Sistema Minimo
g, ,&, g,
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1.3 Operación Del Controlador Mecatrónico de Tráfico
La descripci6n del funcionamiento general del Controlador Mecatr6nico de Tráfico se divide en tres etapas que se denominan:
1 .- Control de Tráfico (No existe proximidad del tren al crucero)
2 .-Crucero Cerrado (Existe proximidad del tren al crucero)
3 .-Restablecimiento (El tren ha abandonado el crucero)
1 .-Control de Tráfico
Una vez puesto en marcha el sistema, el control envia a los semáforos una secuencia de operaci6n que tiene por objeto agilizar el tráfico vehicular en el crucero.
Esta secuencia la forman cinco estados de los semáforos y es la siguiente:
ler. Estado
La circulación por la avenida Madero es continua con vuelta a la izquierda para ambos sentidos (VF =Verde Flecha a la Izquierda).
La circulación por la avenida Monterrey se detiene para ambos sentidos (R = Rojo)
2 O . Estado
La circulacibn por la avenida Madero es continua derecho y a la derecha para ambos sentidos (V = Verde).
La circulaci6n por la avenida Monterrey se detiene (R) para ambos sentidos.
3er. Estado
La circulacibn por la avenida Madero se detiene para ambos sentidos (R).
La circulación por la avenida Monterrey es continua a la izquierda para los semaforos 2 y 5 (VF).
4'. Estado
La circulación por la avenida Madero se detiene para ambos sentidos (R),
La circulación para la avenida Monterrey es continua derecho y a la derecha para ambos sentidos y en ambos costados de la via (V).
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5 O . Estado
La circulación por la avenida Madero se detiene para ambos sentidos (R)
No. De Estado Duración (seg.) 1 15 2 40 3 15 4 40 F. 15
La circulación para la avenida Monterrey en los semáforos 2 y 5 se detiene, y para los Semáforos 3 y 6 se hace continua a la izquierda (VF).
Semáforos 1 y 4 Semáforos 2 y 5 VF R R V R R R VF R R V V
Semáforos 3 y 6
R R VF
Esta secuencia de trabajo se resume en el siguiente cuadro:
TEMPORAL I INDEFINIDA R V I V
Si no existe la proximidad del ferrocarril, ésta secuencia de estados se repite indefinidamente
2 .-Crucero Cerrado
Cuando existe la proximidad del tren al crucero por cualquier sentido en que este viaje, será detectado por uno de los dos sensores que se encuentran localizados en ambos sentidos de la via como lo muestra la figura A.
Los sensores se encuentran situados de tal manera que detectan las ruedas del ferrocarril. Cuando uno de los dos censores detecta la primera rueda del ferrocarril, el sistema modifica su operación pasando a la etapa denominada "Crucero Cerrado".
En esta etapa de funcionamiento. el control envia a los semáforos un estado intermitente durante 5 seg. El estado que está encendiendo y apagando en forma intermitente es el estado de los Semáforos que se encuentran en el momento en que se detecta la presencia de la primera rueda del ferrocarril.
Después de estos 5 seg. intermitentes, el control envia a los Semáforos un estado temporal, el cual permite la circulación de tráfico derecho y a la derecha en la avenida Monterrey para ambos sentidos.
El estado temporal se muestra enseguida:
Antes de entrar a esta etapa de operación el brazo mecánico se encuentra en la primera de sus dos posiciones que es la posición de reposo.
a
DespuBs de enviar el estado temporal a los semáforos. el sistema envia al brazo mecánico una serial para que adopte la segunda posici6n que es la de obstrucción. de tal manera que se impida la circulación por la avenida perpendicular a la via del ferrocarril ubicada en la avenida Monterrey.
Una vez estando en ésta etapa de operaci6n el control cuenta las ruedas que pasan por cada uno de los sensores de tal manera que el número de NedaS que detecta el sensor por donde llega el ferrocarril debe ser el mismo que detecta el sensor por donde sale el ferrocarril. y cuando el número de ruedas sea igual quiere decir que el tren ha abandonado el crucero.
3 ,- Restablecimiento
Cuando el sensor de salida detecta la última rueda del ferrocarril, significa que el control ha contado el mismo número de ruedas que entran y que salen por lo tanto el tren ha abandonado por completo el crucero. Es entonces cuando el control envia a los semáforos el estado siguiente al que se encontraba cuando se detect6 la presencia del tren, y además manda al brazo mecánico regresar a su posici6n de reposo. De esta forma se regresa a la etapa de operación de control de tráfico.
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CAPITULO 2
DISENO DEL CONTROLADOR MECATRONICO DE TRAFICO
2.1. Sensores
2.1.1 Selecci6n del sensor
La seleccibn del tipo de sensor se hizo tomando en cuenta las siguientes consideraciones:
1 .- El material a censar es plastico de color.
2 .- El espacio disponible para colocar el sensor es muy reducido.
3 .- Necesidad de un sensor con distancia de sensado ajustable debido a las variaciones en el movimiento del objeto que se desea censar.
De acuerdo a las circunstancias anteriormente mencionadas se seleccion6 un sensor con las siguientes caracterlsticas:
Tipo Fotoeléctrico Difuso
Marca
Serie
Conexi6n
OMRON
E3X-A11
NPN
Rango de Alimentación 10..30 VCD
lsal 30 VCD 1 OOmA
Tiempo de respuesta ON <= 200 microseg. OFF<= 200microseg.
La estructura interna del sensor se muestra en la siguiente figura E. Se puede observar aqui que en la carga se pueden obtener voltajes de O V y el voltaje de alimentaci6n del sensor detecta o no la presencia de un objeto.
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Figura B
SENSOR E3X-AlI
Rojo
Negro
Azul
ov
2.1.2 Circuito De Interface Para Los Sencores
Con la conexibn de los censores mostrada en la figura B, se obtienen las siguientes características de salida:
a) Cuando el sensor detecta la presencia de objeto, entrega a su salida un voltaje igual al voltaje con el que está siendo alimentado. Para éste caso el voltaje de alirnentacibn del sensor es de 12VCD.
b) Cuando cero.
el sensor no detecta la presencia de un objeto, entrega a su salida un voltaje igual a
La seiial que entrega el sensor (O V 6 12V) no puede ser aplicada a un circuito de control diseñado basado en Circuitos integrados con tecnologia TiL. por lo tanto fue necesaria la elaboración de un circuito de interface cuya finalidad es adaptar los niveles de voltaje entregados por el sensor a los niveles de voltaje T T L y asi poder procesar ésta informaci6n.
El circuito de interface se muestra en el diagrama No.1 del apendice No.1 (diagramas electrónicos)
Cálculos de corriente en el optotransistor 4N25
Isat DIODO = ( Vcc - VDIODO) / Rc
Isat DIODO=(12V- 1.5V)/lOK= 10.5VI 10K=l.O5mA
Isat TRANSISTOR = Vcc I Rs = 5V I3.3k = 1.5mA
En el diagrama 1 se observa que la señal de voltaje proveniente del sensor se aplica a un optotransistor. La variación de voltaje entre O y 12 V que se aplica al fototransistor se traducen en una variación de voltaje entre O y 5V debido a la conmutación ON-OFF del transistor Q1.
2.1.3 Contadores
Las señales provenientes de los circuitos de interface de los sensores son pulsos de voltaje entre O V y 5 V, donde cada pulso representa las ruedas del tren.
Como ya se explicó anteriormente, es necesario contabilizar éstos pulsos con la finalidad de saber cuando el tren halla llegado al crucero y cuando lo halla abandonado.
Para ello, las señales provenientes de los circuitos de interface de los sensores se aplican a circuitos contadores binarios. En este caso se utilizaron dos circuitos integrados 74191, uno para Contabilizar los pulsos de cada sensor. De ésta manera cada pulso. proveniente de los sensores incrementa la cuenta de los circuitos contadores en uno.
En la práctica observamos que al aplicar directamente la señal de la interface a los circuitos contadores. no se dieron los resultados esperados debldo a que en ocasiones no realizaban la cuenta correspondiente al número de objetos que los sensores detectaron
Fue necesario entonces conectar entre los circuitos de interface y los contadores. unos circuitos monoestables para asegurar la consistencia de cada pulso emitido por los sensores.
El tiempo de retardo de los circuitos monoestables se calculó de acuerdo a la velocidad del tren para evitar que se perdiera la cuenta de alguna rueda.
Los circuitos monoestables se diseñaron a partir de circuitos integrados LM555. Los circuitos propuestos se pueden observar en los diagramas 1 y 2 del apéndice No. l(diagrama electrónicos)
Cdlculo del circuito monoestable
T = 1.1 RC
T = 200 ps C = 100 pF
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R = 200 ps / (1.1 * 100 pF)
R = 1818 Ohm
Puerto A B c UP C down
R comercial = 2200 Ohm
Como se observa en el diagrama 2, (apéndice No 1) las salidas de los circuitos monoestables se aplican a las terminales CLK de los circuitos contadores. de manera que en cada pulso que estos reciban su cuenta se incrernentara en uno.
Función Salida
Entrada Salida
Entrada
La terminal LOAD es controlada por el PPI del sistema minimo para realizar el reseteo, es decir, cuando en la terminal LOAD recibe un uno Idgico, el contador realiza su cuenta normalmente, pero cuando recibe un cero 15gic0, el contador transfiere el contenido de sus entradas DCBA a las salidas QD. QC, QB y QA respectivamente.
Como las entradas DCBA estan conectadas a tierra, cuando el microprocesador envia un uno Idgico a traves del PPI por la linea PC5. y este nivel de voltaje es invertido por el transistor BC547. los contadores sé "resetean" es decir, transfieren ceros a sus salidas.
La finalidad de resetear a los contadores es: que cuando las cuentas sean iguales, el tren ha abandonado el crucero, y estos esten listos para comenzar una nueva cuenta.
Las salidas OD, QC, QB. QA, de los contadores se conectan a LEDS indicadores para tener un monitoreo visual de la cuenta. Así mismo estas salidas son conectadas al puerto B del PPI, del sistema minimo para que las seaales sean leídas por el mkroprocesador y en su momento éste realice una acciein de control.
2.2 Sistema Minimo Del 280
2.2.1 Utilización del Sistema Minimo
a) Configuracidn de puertos del PPI b) Entradas c) Interrupciones d) Salidas
a) ConRguraci6n de Puertos del PPI
Para el manejo de las señales de entrada y salida del sistema minimo a través del PPI. se configur6 de la siguiente manera:
Código de la palabra de control para configuracidn = 82H
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b) Entradas
Las seriales que sirven de entradas al sistema minimo a través del PPI son las provenientes de los contadores y su circuito se muestra en el diagrama 4 ( ver apéndice No. 1 ).
Como se observa en el diagrama, las salidas del contador 1 se conectan a la parte alta del puerto PB del PPI y las salidas del contador 2 se conectan a la parte baja del mismo puerto.
Una vez que el microprocesador fue interrumpido, atiende a la subrutina de interrupci6n. En ésta subrutina el microprocesador lee el contenido del puerto PB del PPI.
Si el contenido de la parte alta y baja del puerto PB son iguales, lo cual significa que el tren ha abandonado por completo el crucero. el microprocesador abandona la subrutina de intempción y regresa a atender al programa principal.
Si por el contrario, el contenido de la parte alta y baja del puerto PB no son iguales, el microprocesador contincia leyendo y comparando PB up y PB down, lo que significa que el tren aún no ha abandonado el crucero.
La operaci6n del puerto PB, y de la subrutina de interrupción se puede ver con mayor detalle en la semi611 donde se explica el soitware.
c) Interrupciones
El programa principal se compila a partir de la localidad de memoria BOOOH.
Por medio de programaci6n se le indica al microprocesador que opere en modo de interrupción 1, es decir que cuando sea interrumpido a través de su línea INT, en el programa se realiza un brinco incondicional a la localidad de memoria 0038H. En ésta localidad de la memoria ROM se encuentra grabado también un brinco incondicional a la dirección de memoria 8500H y aquí es donde se encuentra el origen del programa de subrutina de interrupción.
d) Salidas
Las seriales que emite como salida el sistema minimo son las correspondientes a:
1 .- Semáforos 2 .- Motores 3 .- Reset para los Contadores
1 .-Semáforos
Las salidas a los semáforos son a traves de los puertos PA y PC7 de la manera como lo muestra el diagrama 5.
A traves de los puertos A y PC7 el sistema minimo proporciona los niveles de voltaje correspondientes a los estados de operación de los semdforos para todas las etapas de trabajo anteriormente mencionadas.
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2 .- Motores
La sena1 de trabajo a los motores que mueven al brazo mecánico está aplicada a traves de la linea PC5 corno se muestra en el diagrama 6 del apendice No. l(diagramas electrónicos).
Cuando a traves de PC5 se aplica un O a los circuitos de potencia de los motores, éstos giran en sentido CCW. Esta operación corresponde al envio del brazo me&ico a su posición de reposo.
Caso contrario. cuando se aplica un 1, los motores giran en sentido CW. Esta operación corresponde a enviar el brazo mecAnico a su posición de interrupción de tráfico.
Los circuitos de potencia de los motores se explican más adelante.
3 .- Reset para los Contadores
Una vez que el tren ha abandonado el crucero, como ya se explicó anteriormente, se regresa de la subrutina de interrupción al programa principal. Es necesario entonces resetear a los circuitos contadores con la finalidad de que estén listos para empezar una nueva cuenta si es necesario.
El reseteo de los contadores se hace enviando un O por la linea PC6 como se muestra en el diagrama 2 del apkndice No 1. AI recibir un O en el pin LOAD, los contadores cargan en sus salidas 0'0s.
2.2.2 Software
\
a) Diagrama de Flujo del Programa Principal b) Diagrama de Flujo de la Subnitina de Interrupción c) Mapa de Memoria
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a) Diagrama de Flujo del Programa Principal.
STACK POINTER = OFFFFH
Habilitar interrupcio nes en Modo I
Configurar
Habilitar Contadores
Estado de semáforos
Estado de semáforos
Carga constante de Tiempo
Retardo
Estado de semáforos I
I
Saca 5 O .
Estado de semáforos
Guarda 50. Estado de semáforos
constante de Tiempo
Retardo
b
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b) Diagrama de Flujo de la subrutina de interrupci6n.
INICIO (2 tiempo = O
Push BC Push HL
Habilitar contadores
Contador de parpadeo = O
por Pto. A Saca OOH Por Pto. C
1 seg.
L Recupera dato de estado de los semáforos
Pto. C = Dato
o 1
Retardo 1 seg.
o Pop BC
Incrementar Habilitar contador de interrupciones
1 principal
temporal por
(PC6 '1)
Leer Puerto PB
PB down
Resetear r-l contadores
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c) Mapa de memoria del sistema minim0
8000H - FFFFH
Direcci6n ' IMemoria I Contenido OOOOH - 7FFFH I ROM [Programa monitor (OOOOH) y
brinco incondicional de la interrupci6n (0038H).
RAM Programa principal (8OOOH) y subrutina de interrupcibn (8500H)
Puerto A B C
CW
Direcci6n COH CIH C2H C3H
Mapa de entradas / salidas del sistema de control
2.2.3 Circuito Lógico Para La Interrupción
La etapa de funcionamiento denominada "Control de Trhfico" se encuentra contenida en el programa principal de la programaci6n del microprocesador. mientras que la etapas de funcionamiento denominadas '"Crucero Cerrado" y "restablecimiento" se encuentran contenidas en una subrutina de interrUDCi6n.
Para poder accesar a la subrutina de interrupcibn es necesario activar la linea INT del microprocesador. para lo cual se requiere que llegue a ésta linea un cero.
Como se observa en el diagrama del sistema minimo. la terminal INT del microprocesador se encuentra conectada a un circuito PULL-UP.
La condición de operación que envía al programa principal del sistema a la subrutina de interrupción, es que se halla detectado la primera rueda del tren.
La manera de percatarse de la llegada del ferrocarril a uno de los sensores, es leyendo los bits QA de cada circuito contador. As¡ pues, cuando el estado de las salidas de ambos contadores es cero, significa que el tren no ha llegado, pero cuando una de la dos terminales QA, cambia de su estado cero a uno, significa que la primera Neda del tren ya fue detectada por uno de los sensores.
Para poder activar la linea de interrupción INT se propone el circuito del diagrama 3 del apéndice No.1 (diagramas electrónicos).
En el diagrama se observa que las terminales QA de cada contador son conectadas a una compuerta NOR (7402), y la salida de ésta se conecta a la terminal INT del microprocesador De ésta manera cuando cualquiera de las lineas QA de los contadores cambie de cero a uno, el microprocesador será interrumpido.
2.3 Salidas Del Control
2.3.1 Circuito Del Control De Potencia De Los Semáforos
Para realizar el circuito de control se optó por utilizar OPTOTRIACS como circuito de disparo a los TRIACS de potencia, los cuales hacen que se iluminen los focos de los semáforos.
Se utilizaron OPTOTRIACS ya que se aislan completamente las seflales de corriente directa provenientes del puerto PA del PPI del sistema minimo, con la Señal de CA para evitar riesgos de choques elbctricos (raz6n de seguridad).
Otra razón para usar TRIACS es que permanecen activadas tanto en el semiciclo positivo como en el semiciclo negativo de la señal de CA, siempre que se presente la señal positiva en la compuerta del mismo que proviene del TRIAC.
Esto trae como consecuencia que se tenga más tiempo de iluminación en los focos
Funcionamiento:
Para esta etapa de potencia se utilizan 9 TRIACS y 9 OPTOTRIACS los cuales controlan cada uno, dos focos, ya que tanto el semáforo 1 como el 4 son los mismos, asi sucede con los semáforos 2-5 y 3-6. Por lo que cada par de semáforos le corresponde un bloque de 1 OPTOTRIAC. 1 TRIAC y 2 resistores.
Por esta razón con s610 explicar el funcionamiento de un bloque es suficiente ya que todo es repetitivo.
Por lo tanto cuando la seflal elbctrica de corriente directa (nivel 16gico I) proveniente del PPI del Sistema Minimo. llega al LED del MOC3011, éste se activa emitiendo una luz infrarroja que es recibida por el switch bidireccional que tambibn se encuentra internamente en el MOC3011
19
lo cual hace que entre en conducci6n, provocando que circule corriente por la compuerta del TRIAC ( ECG5603 );suficiente para que entre en conducci6n y as¡ pueda iluminarse el foco de 110VCA.
Este circuito se encuentra en el diagrama No 7, del apéndice No. 1
Calculo de los componentes del circuito:
De acuerdo a las caracterlsticas del OPTOTRIAC MOC 301 1
Se requiere una IF = lOmA
VF = 1.5V
Vcc = 5V (seflai eléctrica del PPI)
R D = ( Vcc-VF)/IF=(5V-1.5V)/ lOmA=0.350K=350Ohm
No hay resistencia comercial de éste valor, por lo cual se propone una resistencia comercial de: RD= 330 Ohm a 0.5 W.
R = Vp (CA) / ITMmax = Vp (CA) I 1 A = lZO'(1.7) / 1 A =169.7 Ohm = 170 Ohm
No hay valor comercial de esta resistencia, por lo tanto el valor comercial propuesto es: R = 180 Ohm
2.3.2 Circuito De Control De Potencia Para Los Motores De CD Del Brazo Mecánico
La funci6n de este circuito consiste en dar suficiente energia eléctrica al brazo mecánico Esto, tanto para mover el sistema de engranes reductores de velocidad, como para realizar el movimiento deslizable de la cremallera, que con mds detalle se analiza en el capitulo de la secci6n mecánica.
Fue necesario poner optoacopladores entre la serial eléctrica proveniente del bit PC5 del PPI del sistema mlnimo y el conjunto de transistores de potencia (Puente "H") de los motores. Esto para no perder la seRal por sobrecarga y asegurar el mejor funcionamiento del mismo.
El funcionamiento del circuito es el siguiente:
Son dos tarjetas identicas una para cada motor.
En el diagrama No 8 5610 se muestra una tarjeta (ver el apendice No. 1)
El brazo mecdnico debe estar inicialmente en posición Limite 2 (LS2) lo cual provoca que esté abierto y el Interruptor Limite 1 (LS1) esté cerrado.
vertical, presionando el Interruptor
20
Cuando la seiial electrica proveniente de PC5 sea un 1 lógico ésta s e d recibida por los LEDs del OPTOTRANSISTOR 4N25 siendo el dos: OPTOlSUP y el OPT021NF, estos se activarán entrando en conducción y enviando una luz infrarroja que es recibida por la base del fototransistor de cada uno de ellos; que también se encuentra internamente en el OPTOTRANSISTOR 4N25. provocando que entre en saturación.
AI haber entrado en saturación habrá-circulación de corriente de colector que es la misma corriente de base del transistor Darlington TIP 100 denominado QlSUP y QZINF y esta es suficiente para que entre en conducción. v
Como LS1 está cerrado, el motor de la caja de engranes recibe voltaje, lo cual hace que gire en sentido del movimiento de las manecillas del reloj (CW). provocando que el brazo cambie de DOsiCi6n vertical a horizontal.
Una vez que el brazo ha llegado a su posición horizontal, presiona el LS1 haciendo que éste. se abra lo cual ya no tendrá voltaje directo aplicado al motor y detendrá su movimiento.
De la misma forma funciona el motor que desliza la cremallera para que el brazo salga y aumente su longitud y obstaculice la calle perpendicular a la via. Es decir, cuando está retraido presiona el interruptor LS4, realizando el mismo íuncionamiento descrito; hasta que llegue a su máxima longitud presionado el interruptor LS3.
Ahora cuando la seiial proveniente de PC5 es un O lógico, ésta es invertida por el C.1: inversor 7404, provocando que operen los siguientes optotransistores OPTOllNF y OPTOZSUP, al igual que los QllNF y QZSUP, repitiendose el mismo íuncionamiento, sólo que ahora el motor gira en el movimiento contrario a las manecillas del reloj (CCW) y detendrá su movimiento hasta que el brazo mecanico llegue a su posición vertical. Lo mismo ocurrirá con el brazo deslizable. hasta que este completamente retraido.
Cálculo de los componentes del circuito de potencia de los motores:
Caracteristicas del Interruptor Limite empleado
Tipo
Modelo
Interruptor de Palanca con Rodillo
Z-15H
Marca OMRON
Voltaje de Alimentación . 250 VCA
Corriente de Carga 3 A
21
Tomando en cuenta las características thcnicas del optotransistor 4N25
RD1= RD2 = RD3 = RD4
RD1 = (Vcc l - V D ) / l F
RD1 = ( 5V- 1.5V)/ 1OmA
RD1= 3.5V / 10mA = 350 Ohm
RD1 comercial = 330 Ohm
RC1= RC2
VCE sat Q1 sup = Vx = 0.5 V
VCE sat Q2 inf = Vy = 0.5V
VCE sat optol sup =Va =O 2 V
VCE sat opt02 inf = Vb = 0.2 V
VRCl= V C C ~ - VQ - VBE - VM - Vy
VCE sat Q1 sup = Vx = 0.5 V
VCE sat Q2 inf = Vy = 0.5V
VCE sat optol sup = Va =0.2 V
VCE sat opt02 inf = Vb = 0.2 V
VRCl = Vcc2 - VQ -VBE -VM - Vy
VRCl = 12V - 0.2V - 0.N - 1OV - O 5V
VRCl = 0.6V
RC1 = VRC2/1C = 0.6V/lmA = 6000hm
RC1 comercial = 560 Ohm
22
CAPITULO 3
Puerto PA1 PB1 PC1 CW
MONITOREO ,DEL CONTROLADOR MECATRONICO DE TRAFICO
Dirección 310H 311H 312H 313H
3.1 Circuito De Interface Para La PC
Para llevar a cabo el monitoreo del funcionamiento de los semáforos y del brazo mechico se utilizó un circuito de interface, cuyo diseiio se muestra en el diagrama No 9 del apendice No. 1.
-~ Puerto Función
A Salida B Entrada C Entrada
De este circuito sólo se utilizó un PPI. para leer los datos requeridos. El diagrama consta de cuatro C.I.: Dos, para decodificar las direcciones que son: el 74LS138 y el 74LS08 y los restantes son: los PPI que se utilizan como puertos de entrada i salida.
Para llevar a cabo la wmunicación de datos se realizó la siguiente configuración:
Se tienen 10 bits de direcciones que van desde A0 hasta A9 y 8 bits de datos que van desde DO a D7.
Los bits de dirección A0 y A l determinan que puerto emplear del PPI, asi wmo la palabra de wntrol (Cw).
Los bits de A2 a A9 direccionan el PPI que se desea utilizar.
La configuración de direcci6n resultante para el PPI utilizada es la siguiente:
Cbdigo de configuración de la palabra de control (CEGD) = 8BH
La configuraci6n de cada puerto del PPI de acuerdo a la palabra de control es la siguiente:
23
..:.., Una vez realizada la configuraci6n de acuerdo al diagkma. Se toman las seriales de los puertos del PPI, en nuestro caso solo se utilizaron las seriales de entrada que vienen siendo los puertos PB y PC; se toman las entradas porque solamente se va a monitorear lo que está sucediendo en el sistema de control y no se va a controlar por la PC (computadora compatible) En lo que corresponde al puerto PB, se tomaron todas sus entradas para monitorear las señales de 8 lámparas de 1os.seMforos del puerto PC, As1 mismo, se tom6 el bit 7 para la señal de la novena lámpara y el bit 5. para la serial de los motores que activan el brazo mecánico.
Estas señales recibidas por la PPI son enviadas a la computadora, la cual por medio de un software elaborado en programación de lenguaje C. las interpretará y mostrará en pantalla los gráficos correspondientes a 3 semáforos y en forma de rectángulo el brazo mecánico.
3.2 Software
El software consiste en monitorear continuamente las seriales provenientes del PPI las cuales son una indicación de que semáforo está presente en ese instante o si se ha activado el brazo mecánico. Si la sena1 está presente se podrá visualizar por medio de un gráfico en la pantalla a la cual le corresponde.
En el diagrama de flujo se muestra el proceso de tal monitoreo en el aparecen muchas subrutinas, estas son para poner el gráfico correspondiente , como son las que dicen bit O al 7, bitC7, nos dan el gráfico de la lámpara del semáforo correspondiente; el bitC5. nos da el gráfico de un rectángulo con un letrero indicando que el brazo está activado. Las otras subrutinas de recuadros y texto su nombre lo indica.
A continuación se muestra el diagrama de flujo del software mencionado
El programa del diagrama se encuentra en el apendice No 4
24
a) Diagrama de flujo del programa de monitor@ del sistema con la PC .. . . . . . .
De puertos
correspondiente
Bit 6
Quitar gráfico correspondiente
o Existe Bit 5
Quitar gráfico correspondiente
!
Existe
Existe Motor
25
CAPITULO 4
DISEÑO DE MECANISMOS DEL BRAZO
4.1 Estructura Y Funcionamiento Del Brazo Mecánico,
La estructura del brazo mecdnico, consta de cuatro partes fundamentales, que a continuación se mencionan: (ver figura: PARTE MECANICA. En el apbndice No. 2.)
Caja de iransmisidn
Brazo 1
Brazo 2
Contrapesos
El brazo mecánico funciona accionado por un. tren de engranes alojado en la caja' de transmisidn, que reduce las 42 r.p.m. del eje del motor, acoplado mediante un engrane en su parte inferior, a 5.25 r.p.m. en el engrane último de su parte superior. que se transmiten al brazo 1, que recibe movimientos de bajada y subida. con un giro de 90". Sincronizado a este movimiento, el brazo 2 accionado por un sistema de cremallera y piñón, y un segundo motor, realiza movimientos de deslizamiento hacia delante y hacia atrás. con la finalidad de que halla mas alcance en la extensidn horizontal de los brazos. Para que se realice el movimiento de subida. es necesario el equilibrio del sistema mediante los contrapesos que hacen que el torque en el motor sea menor, cuando está en su trayectoria de subida. Los motores del mecanismo son controlados en sus movimientos por interruptores de limite que mandan la setial al control, como se expuso anteriormente.
4.1.1 Cálculo De La Caja De Transmisión.
a) Potencia del motor
1. Consumo de corriente del motor con el tren de engrane ya instalado del que sube y baja el brazo mecBnico de cero a 90".
v=12 volt I = 0.4 amp. Con carga de trabajo 42 r.p.m
P,= VI=12x0.4 PI= 4.0 watts
1 P,=O.O048KW I
Potencia en H.P
1 H.P. 746 Watts X 4.8 Watts
X = 0.0064 H.P
26
2. Consumo de comente del motor que desplaza al brazo 2, de extensibn longitudinal con carga de trabajo, cremallera y piA6n.
Datos:
Motor CD v=12 Volt I= 0.3 amp. Con carga de trabajo 42 r.p.m
Potencia en H.P
1 H.P. 746 wans X 3.6 Watts
x = O. 0048 H.P
P1= Vi=( 12 ) ( 0.3 ) P2= 3.6 Watts
Estos dos motores poseen integrados un sistema de mecanismos de reducci6n, los cuales tienen una salida en la flecha en su giro de 55 r.p.m., sin carga y con carga a 42 r.p.m.
b) Revoluciones
Se requiere que el brazo mecánico baje en 5 segundos. En cattrlogos encontramos motores de 42 r.p.m. y 12 Volts con carga, de lo que obtuvimos con la ecuaci6n de reducci6n de velocidades en engranes.
F6rmula:
Datos:
z,=18 z2=36
n,=42 r.p.m. n = 7
2 - '
Datos:
n2= n3 z, = z, z, = z,
Para:
n, = n,
Soluci6n:
n2 = 21 r.p.m
Soluci6n:
z,n, = z,n,
n4 =a = 118)121) = 10.5 r.p.m. 36
_ _ Za
So I u c i 6 n :
z,n, = z6n6
27
2, = z5 z, = 24 n6 = -?
n6 =a= - - (18) (10.5) 5.25 r.p.m. z, 36
La necesidad es de un cuarto de vuelta en 5 segundos. Por lo que:
5.25r.p.m.=5.25rev. =0.0875- 60 seg. seg
En 5 seg. = (0.0875 E ) (5 seg.) = 0.437 rev. seg.
% de revolución = 0.25 rev.
5 seg. 0.437 rev. X 0.25 rev.
X = (0.25i ( 5 1 = 2.88 seg. 0.437
Nota: Se ObSeN6 que los brazos o plumas mecánicas de los estacionamientos de cinemas, supermercados y cruceros ferroviarios. tienen aproximadamente un levantamiento de giro de 4 a 5 r.p.m. en un cuarto de vuelta, por lo que consideramos que los cálculos realizados se ajustan a la realidad.
. '
c) Torque del motor
Se consider6 el peso total del brazo 1 y 2 con todos sus componentes: Siendo 10.5 Kg. y la longitud total de 80 cm. ( con el desplazamiento del brazo 2).
Por lo tanto. el Momento de torque (MJ, se obtiene de la forma siguiente:
M, = ( F ) ( b r ) F = Fuerza = 10.5 Kg.
br = brazo de palanca = 40 cm. ( localizacibn del centro de gravedad )
M,= (10.5 ) (40) = 420 Kg-cm.
Considerando 420 kgcm como el torque en la flecha 1, la fuerza tangencia1 (ftl) en el engrane r l . el radio de 2.85 cm
Ftl=h4, = 00 = 147.36 Kg, r l 2.85
28
En ia fiecha 2, el Momento de torque (M?) '
Datos: R=1.5cm.
En el engrane con radio ( r3 ), acoplado a la flecha 2.
Dato: r3 = 2.85 cm.
Ft2=%=221.05 r3 2.85
Ft2 = 77.56 Kg.
En la flecha 3 wn engrane de radio r4:
Dato:
r4 = 1.5 cm
M,3 = (Ft2) (r4)
M,3=(77.56)( 1.5)=116.34Kg-m
La fuerza ( Ft3 ) en el engrane de radio ( r5 ) acoplado a la flecha 3:
Dato:
r5 = 2.85 cm.
Ft3 =M,= 116.34 = 40.82 Kg r5 2.85
El Momento de torque en el motor ( M,4 ) con engrane de radio ( 6):
Dato:
r6=1,5cm.
M,4 = ( Ft3) ( r6 )
M,4 = ( 40.82 ) ( 1.5 ) = 61.23 Kg.
Ver figura C
29
MOMENTO DE TORQUE Y FUERZAS TANGENCIALES
FIGURA C
De donde:
M,1= 420 kgrs.-cm M,2= 221.05 kgrs-cm M,3= 116.34 kgm-crn M,4= 61.23 kgr?..-cm Ftl= 147.36kgrs. Fa= 77.56kgrs Ft3= 40.82kgrs.
30
El Momento de torque total ejercido en el eje de salida del motor, debe ser menor al Momento de torque ocasionado por el brazo en la flecha'l. Por ip ento se requiri6 adaptar un motor con las siguientes caracteristicas: Torque aproximado de 70,a 100 Kgcm., ya que es dificil adaptar un motor D.C. de las caracteristicas necesarias de'torque 420 Kgscm y que gire a 5 r.p.m. en 90". (En caSlcgoc encontramos motores con esas caracteristicas pero de precio no accesibles).
Se compraron motores D.C. 12 Volts, haciendo pruebas de corriente y torque del motor, de tal manera que con la fuerza de los dedos no IogrAbamos detener el giro, y sus revoluciones fueron las necesarias (42 r.p.m.) Con base a estas aproximaciones se consideró que tenían caracteristicas de torque entre los 70 a 100 kg-cm. estos datos fueron la base para la fabricación de los engranes.
d) Engranes de 18 y 36 dientes
Datos : Fórmula y soluci6n Especificaciones
z = 1 8 d = m z d = diámetro primitivo m = 1.5 d = (1.5) (18) a = adendum
D = 2 7 m m m = m6dulo b = dedendum
De= diámetro'exterior h= altura
a= m = 1.5 p= paso circular
b = (1.25) (m ) b=(1.25)(1.5) b = 1.875 mm
x= 3.1416
h = a + b h = 1.5 + 1.875 h- 3.375
De = rn (z + 2) De= 1.5 ( 1 8 + 2 ) De = 30 mm
p = n m p= ( 3.1416 ) ( 1.5 ) p = 4.712
Para z=36
d=54 a=1.5 b=1.875 h=3.375 De=1.5(36+2) De=57rnrn p=4.712rnrn
Ver figura D 31
I
ng = 5.25 rpm z = 36 dientes
Conductora n,=10.5 rpm z,=18 dientes
Conductora
n,=21 rpm z,=16
- Eje 6.0 mm 8 vueltas
32
e) Esfuenos en las flechas'
Cargas verticales:
Datos:
Pesos de los brazos I y2 = 4.5 kg. Pesos de los contrapesos y palancas = 6 kg.
Peso total = 10.5 kg.
Longitud de la flecha 1 = 14 cm.
Diagrama de fuerras:
2 cm 10 cm 2 cm
1 r l r2 F1 . R
Diagrama de cuerpo libre:
Fr l FR
5.25 Kg. 5.25 ?----+I kg. 5.25 kg
F1 = F2 = peso distribuido en la flecha 1 Fr l = FR = fuerzas en los apoyos.
' En la tabla 1.6. Pdg. 186, del libro MAQUINAS PRONTUARIO de N. Larburu. Séptima Edición.
33
I
9 Momento Cortante:
Considerando uno de los apoyos.
F1 +Frl = O
F 1 - F r l = 5 2 5 K g
Datos
F1= 5.25 kg.
4 4
A = 0.78 crn2
A 0.78 cm2
rl=2 cm
La fuerza en r l
Cortante ( T). -
4.1.2 Selección De Baleroc
Fórr
MFrl = ( MF M
El esfuerzo en los apoyos(?):
Datos:
F= 5.25 kg.
D = 1.0 cm T= = 5.25 = 6.73 K a
Comentario:
idas y soluciones:
d = l O m m D=26mm B = 8 m m
I d = Diámetro interior D= Diámetro exterior b = ancho I
34
lnformacibn obtenida del manual:’
Capacidad de carga dinámica (C = 4620 N). Capacidad de carga estática (Co = 1960 N). Carga limite de fatiga (Pu = 83 N ). Velocidad nominal con lubricación con grasa 30,000 r.p.m. y con aceite 36,000 r.p.m. Masa = 0.019 Kg. Designaci6n del Balero 6000 - 22 (dos placas de protección ) Ajuste para caja Diámetro exterior -5 pm,
Justificaci6n de la elecci6n del balero.
La capacidad de carga considerada es la estática por el movimiento lento del sistema del tren de engranes.
Co = 1960 N
Datos de conversibn: Especificaciónes
9.8 Kqrsf-m = 1 N seg’
N = Newton
1 Kgrí=9.8N
( 1 9 6 0 N ) I l Kqrf)=200Kgrsf N
Comentario: 200 Kg es la capacidad de carga del Balero elegido que sobre pasa a la carga utilizada de 5.25 Kg.
4.2 Cremallera y piñon
4.2.1 Cálculo de la Cremallera
Para el diseno consideramos el propósito de que al bajar el brazo 1, el brazo 2 Lo haga deslizándose hacia delante y logre salir 29 cm en el mismo tiempo que baja; para esto calculamos la longitud de la cremallera a la que se acoplaría un engrane de z = 18.
Se adaptó un motor con las mismas caracteristicas del usado en la caja de transmisibn.
La longitud de la cremallera se calculó considerando el desplazamiento del engrane z =18 con longitud brazo 2.
Para los fines de cdlculo se considera la linea primitiva por ser de radios infinitos y su ángulo de presión se tomo el de 20” por ser el del mismo de la evoluta del z = 18
’ Manual SKF de acuerdo a la norma ISOlR 286 - 1962, 35
Justificación de la longitud de la cremallera y pifi6n.
Datos: Formulas y soluci6n
Diámetro primitivo ( d = 2.7 cm) Perlmetro (P) = nd P=(3 .1416) ( 2.7) P = 8.48 cm
Se requiere que el desplazamiento total sea de 35.0 cm
Por lo tanto:
1 rev 8.48 cm x 35.0 cm
x = 4.12 rev. Sobre la cremallera
El motor con las 42 r.p.m. lo hará con el engra'ne z = 18 en un tiempo de:
(5 seg.) = 3.5 seg. 60 seg.
Comentario: El tiempo de 3.5 seg. es adecuado para el recorrido total sobre la cremallera con la sincronizaci6n de giro del brazo 1 y 2.
4.3 Equilibrio Del Mecanismo
4.3.1 Cálculo Del Contrapeso
1
1 F2 c F1
Datos:
F1 = 4.5 Kg.
F2 = 6.0 Kg. R1 = 40 cm R2 = -?
Fórmula y coluci6n
XF = O
; (R2) (F2) = ( R l ) ( F1) I 1 R2=(R1)IF1)
F2
6.0 R2 = (40.0) (4.5) = 30 cm
36
4.3.2 Distribución De Esfuerzos En Los Tornillos
Para estimar la resistencia de los tornillos, se considera el esfuerzo cortante ( 7 ) y que éste es mayor en los tornillos que fijan al brazo y la brida , sujeta a su vez al eje 1 del mecanismo de la caja de transmisi6n.
Esfuerzo cortante:
Diagrama De Fuerzas
Especikaciones:
rl=R=r3=r4 : Radio del apoyo a la fuerza. Ft : Fuerza tangencial. Mt : Torque en el eje.
DATOS FORMULAS Y SOLUCION
Mt = 420 Kg-cm (ver pag. 30 )
F 1.35cm Ft = 2
El Momento Cortante Mt distribuido en 4 tornillos de 0.3cm de didmetro:
- Mt = 420 Ka-cm = 105 Kg-cm I tornillo 4 4
La herza en cada tornillo:
Ft= Mt / tornillo = 105 Ka-cm I t o r m r 1.35cm
Ft = 77.77 Kg I tornillo 37
Esfuerro cortante en cada tornillo
DATOS FORMULAS Y SOLUCION
D= 0.3 cm A=-? F= Ft = 77.77Kg I tomillo
A A&=~3.1416)(0.3~m)~
4 4
A= 0.070686cm2 r=i’i’.i’i’Ka I tornillo
0.0706886cm2
T= 1100.21 Kqitronillo cmz
COMENTARIOS :
Estas especificaciones se seleccionaron para un acero duro, con capacidad de resistencia al corte de 960 a 1440 Kg /cd , por lo que en los resultados obtenidos están dentro de lo permisible.’
’ LARBURO N; Maquinas Prontuario En la tabla 1.6 pág. 186 38
CAPITULO 5
ENSAMBLE DEL GABINETE DE CONTROL
n
1 Q Fll
5.1 Distribución De Tarjetas
3 4
Bus de alimentaci6
Fuente de alimentació
Tarjeta Tarjeta
potencia potencia de
Tarjeta de potencia para los n semáforo
I Im 1 lo I Contadores
monoestabl
I Bus de datos
Banana
Conectores Banana para los Motores 1
39
5.2 Estructura del Gabinete Y Conexiones
Numero de Bus Lineas Conexión 1
1 p i sensorec 3 I 3 I Sensor 2 -tarjeta de interface
50 1 Conector dLATH -Tarjeta de
t I pi sensores 4 I 25 I Sistema Minimo - Cable serial
2 3 I Sensor 1 -tarjeta de interface
I reducci6n 7 I 2 1 Tarjeta de iterface de sensores
5 6
de la PC Fuente - Tarjeta de voltajes Tarjeta de interface -Tarjeta de
3 50
0
9
~ Tarjeta de contadores Sistema Minimo - Tarjeta de Bus de datos Tarjeta de potencia de los
26
20
10
11
40
semáforos- Conectores banana Tarjeta de reducci6n del bus - Tarjeta de bus Tarjeta de contadores - Tarjeta
26
26
12
13
de bus Tarjeta de bus - Tarjeta de potencia de los semáforos Tarjeta de potencia del Motor 1
26
6
14 6 Tarjeta de potencia del Motor 2 - Conectores banana
Puesta en marcha
1 ,- Conecte los cables de fibra óptica en su respectivo m6dulo de sensor
2 .- Conecte las terminales de los semáforos en la parte posterior del gabinete en el orden en que lo muestra la figura.
3 .-Conecte las terminales de los limit switch y de los motores en la parte posterior de gabinete, tal como lo ilustra la figura.
4 .-Conecte el cable serial de la computadora en el conector correspondiente en la parte frontal del gabinete.
5 .- Conecte el conector de peine en un slot de expansión de la computadora
6 .-Conecte el otro extremo del conector de peine en su respectiva entrada de la parte frontal del gabinete.
7 .-Cargue el programa SEMAF4.HEX en el programa depurador iVR.
8 .-Transfiera el programa a la memoria RAM
9 _- Corra el programa transferido.
10 .- Salga del AIR y cargue el Turbo C.
I 1 .- Corra el programa SIMULAR.CPP
12 .- Realice la demostracidn del paso del tren.
Vista Frontal del Gabinete de Control
I Sensores I
0 - Conector
Serial para la PC
41
vista trasera de Gabinete de Control.
VF3 VF2 VFI VF6 VF5 VF4 LS3 LS3 LSI LSI v3 v 2 V I V6 V5 V6 Ls4 Ls4 LS2 LS2 R3 R2 R I R6 R5 R4 M2 M2 M1 M I
COM1 COM2
Vista Lateral del gabinete de control
Fusible encendido
Toma de u
42
CONCLUSIONES Y SUGERENCIAS
La elaboración del Controlador Mecatrónico de Trafico como un prototipo mecatr6niw, permitió a los integrantes del equipo poner en practica los conocimientos adquiridos en las diversas materias cursadas en el CNAD.
Es importante subrayar que se despertó en los integrantes un gran interés por seguir desarrollando prototipos mecatróniws, ya que el trabajo docente en las aulas, muchas veces no
Lo que notamos aún mas trascendente es el ,i’ echo de que la aplicación de conocimientos
permite esto.
teóricos tanto en las ramas electrónica como /as de mecanica, es posible dar solución a un problema de la comunidad. I Esta ultima observación la podemos subrayar w m o sugerencia. es decir. que los prototipos mecatróniws que se realizan en el CNAD, vayan orientados a resolver problemas reales para obtener satisfactores individuales o comunes, asi contribuiremos a alcanzar poco a p o w una propia tecnologia.
43
BlBLiOGRAFlA
Linear Data Book National Semiconductors 1981
The TTL Data Book For Design Engineers Second Edition Texas Instruments Incorporated 1981
General Electrics Optoelectronics Manual with 1981 update
,/ :
ii
44
APENDICE 1 DIAGRAMAS ELECTRONICOS 11
45
'I
> N
+ U U
n
r
I o I ' u
m r u - I <<;
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........ I....... ........ ........ ......L. ........
APENDICE 2 DIBUJOS MECANICOS
II
P a r t e I C a n t I d a d F e c h o : 2 0 1 0 7 1 9 8 R e f e r e n c i a : A c o t : nn
E S C :
P A R T E MECAN I C A VAR 1 ADO D e s i g n a c i o n M a t e r i a l O b s e r v a c i o n e s
P r o y : E Q U I P O I C N A D D i b : E Q U I P O I
R e v : C N A D
C O N T R O L A D O R M E C A T R O N I CO D E T R A F I C O N" il
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P ~ O Y : E Q U I P O I C N A D D i b : EQUIPO I
R e v : C N A D C O N T R O L A D O R M E C A T R O N I C O D E TRAFICO I\]"
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C H U M A C E R A S D E L O S E J E S I y '3 9 L A T E R A L E S P O S T E R I O R F L E C H A S 2 y 3 Y A N T E R I O R
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' o r i e l C o n t i d o d ' e c h a : 20/07/98 l e í e r e n t i c : i c o t : mm : sc :
C A J A DE T k A N S M l S l O N VAR I A D O D e s i g n o c i o n 1 M a i e r i o 1 O b s e r v o c i o n e s
P r o y : E Q U I P O I C , N A D D i b : EQUIPO I
R e v : C N A D ':
C O N T R O L A D O R M E C A T R O N I C O D E T R A F I C O N" II ,I
1 2 1
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B R A Z O I VAR I ADO D e s i g n a t i o n Ma t e r 1 o I O b s e r v a c i o n e s
p r o y : EQUIPO I
R e v : C N A D i/
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C N A D D i b : EQUIPO I
C O N T R O L A D O R M E C A T R O N I C 0 D E T R A F I C 0
M O T O R L A T E R A L I Z Q U I E R D A D E L B R A Z O I L A T E R A L D E R E C H A D E L B R A Z O 1
1 4 T A P A S U P E R I O R E I N F E R I O R , : D E L B R A Z O I
I 5 C R E M A L L E R A 1 6 P O R T A B A L E R O D E S L I Z A N T E 1 9 B A R R A P A R A D E S L I Z A N T E
S C A L E 0.203
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C N A D D i b : E Q U I P O I
R e v : C N A D I!
C O N T R O L A D O R M E C A T R O N I C O DE T R A F I C O N" '!
B A R R A P A R A D E S L I Z A N T E L A T E R A L E S S U P E R I O R E I N F E R I O R J L L ! B R A Z O 2
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24 25 26 27 28 29 30 31
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SOPORTE DE LOS SEMAFOROS B A S E D E L SOPORTE DE SEMAFOROS C A R A S U P E R I O R D E L SEMAFORO C A R A . P O S T E R I O R D E L SEMAFORO C A R A F R O N T A L D E L SEMAFORO L A T E R A L I D E L SEMAFORO L A T E R A L 2 D E L SEMAFORO L A T E R A L I N F E R I O R D E L SEMAFORO
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D e s i g n a t i o n M o i e r i o 1 O b s e r v a c i o n e s P r o y : EQUIPO 1 D i b : EQUIPO I R e v : CNAD /I
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C O N T R O L A D O R M E C A T R O N I C O DE T R A F I C O N o ,
I i 3 5 i
3 5 C O N T R A P E S O 3 6 P A L A N C A D E L 3 7 U N I O N D E L B R A Z O 1 38 BR I DA
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' a r t e I C o n i i d a d e c h o : 2 0 1 0 7 1 9 8 e i e r e n c i o :
3 7
C O N T R A P E S O I Z Q U I E R D O B A R 1 A D O D e s i g n a c i o n M a t e r 1 0 1 O b s e r v o c i o n e s
P r a y : E Q U I P O I C N A D D i b : EQUIPO I
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S C A L E 0 . 4 0 0
CONTROLADOR M E C A T R G N I CO D E T R A F I CG F N o
I F L E C H A I
+-- 1 7 0 4
A C E R O P a r t e / C a n f i d a d F e c h a : 20/07/98
A c o t : mm ESC :
R e f e r e n c i a :
D e s i g n a c i o n M a t e r io1 / O b s e r v a c i o n e s P r o y : EQUIPO I
R e v : C N A D :
C . N A D +--- D i b : EQUIPO I
C O N T R O L A D O R M E C A T R O N I C O D E T R A F I C O N o , 1
#35
$82.4 -
' o r t e I C o n i i d a d e c h a : 2 0 1 0 7 1 9 8
' e f e r e n t i o : ( c o t : rnm
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C H U M A S E R A P A R A F L E C H A 2 y 3 1 A L U M 1 N IO D e s i g n o c i o n m a t e r i o 1 O b s e i v o c i o n e ' i
P r o y : EQUIPO; I C N A D D i b : E Q U I P O I
R e v : C N A D "
C O N T R O L A D O R M E C A T R O N I C O DE T R A F I C O N o , 2
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\
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S C A L E I.000
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S C A L E 1.000
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O b s e r v a c i o n e s P r o y : E Q U I P O I b i b : EQUIPO I R e v : C N A D
S C A L E O . 5 0 0
E C C : C O N T R O L A D O R M E C A T R O N I C O DE T R A F I C O N o . 5
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S C A L E I .O00
' a r i e 1 C o n i i d a d e c h o : 20/07/98 e í e r e n c i a :
#
E N G R A N E 218 A L U M I N I O D e s i g n a c i o n M a i e r i o 1 O b s e r v a c ¡ o n e s
P r o y : EQUIPO I C . N A D D i b : EQUIPO I
S C A L E 2 . 5 0 0
I I
I 1
o r i e l C a n t i d a d :(ha: 2 0 1 0 7 1 9 8 : f e r e n c i c : : o t : mm ; C : I N D I C A D A
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L A T E R A L DER-IZO A C R I L I C O D e s i g n a c i o n M a i e r ¡ a l O b s e r v a c ¡ o n e 5
P r o y : EQUIPO I C N A D D i b : EQUIPO I
R e v : C N A D
C O N T R O L A D O R M E C A T R O N IC0 DE T R A F IC0 N o , 7
S C A L E 0.600 "
S C A L E 0.200
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S C A L E 0.800
L A T E R A L E S . S U P E R I O R E I N F E R I O R 1 ACR I L IC0 D e s i g n a t i o n M a t e r 1 o 1 O b s e r v a c ionrs
P r o y : EQUIPO I C N A D D i b : EQUIPO I
R e v : C N A D
N o , 8 C O N T R O L A D O R M E C A T R O N I C O D E T R A F I C 0
S C A L E 0.300
I I
56
' a r t e I C a n t i d o d e c h o : 20/07/98
: e f e r e n c i a . ( c o t : rnm
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L
L A T E R A L P O S T E R I O R Y A N T E R I O R I ACR I L I C O D e s i g n a c i o n Ma t e r i o I O b s e r v o : i o n e s
P r o y : EQUIPO I C N A D D i b : EQUIPO I
R e v : C N A D ' C O N T R O L A D O R M E C A T R O N I C O D E T R A F I C O N o , 9
# 3 . 2
105-
2 1 2 I
3 - 1 I
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S C A L E 0.25,O
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S C A L E 0 . 6 0 0
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3 r i e 1 C a n t i d a d : ( h a : 2 0 1 0 7 1 9 8 : f e r e n t i a : : o t : mm iC:
0.600
B R I D A D E L EJE MEDIO A L U M I N I O D e s i g n a t i o n M a t e r i a l O b s e r v a c i o n e s
P r o y : E Q U I P O I C N A D D i b : EQUIPO 1
R e v : C N A D
N o , , o C O N T R O L A D O R M E C A T R O N I C O D E T R A F I C 0 , .
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1 Y3
1 70'
MOTOR A C E R O !I
$ 8 2 0 . 8
G40.7 G 2 0 . 8
R 5 0 # 10
P a r t e l C a n t i d a d F e c h a : 20/07/98 R e í e r e n c i a : A c o t : mm E C C :
I O
7
D e s i g n a c i o n M a t e r i a l O b s e r v a c i o ~ n e s P r o y : E Q U I P O I
C N A D D i b : E Q U I P O I R e v : C N A D '
N o ' l I C O N T R O L A D O R M E C A T R O N IC0 D E T R A F IC0
I
S C A L E I.000
l 2
-
380
2
r # 3 . 2
CARA L A T E R A L IZQUIERDA P o r t e / C a n t i d a d F e c h o : 20/07/98 R e í e r e n c i o : A ¿ o t : rnm E S C :
1 I
ACRlLlCO 1 D e s i g n a c i o n M a t e r i o 1 O b s e r v a c i o n e s
P r o y : EQUI'PO I C N A D D i b : EQUIPO 1
R e v : CNAD
N o , 1 2 C O N T R O L A D O R M E C A T R O N IC0 D E T R A F IC0
20
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S C A L E 0.200 I'
II .*
1 380
, ' a r t e 1 C a n t i d a d ' e c h a : 2 0 1 0 7 1 9 8 i e f e r e n c i o : i c o i : mm s c :
Q 3 . 2 -
L A T E R A L D E R E C H G D E L B R A Z O I 1 A C R I L I C 0 D e s i g n a c i o n M a t e r i o 1 O b s e r v a c i o n e s
P r o y : EQUi lPG I C N A D D i b : EQU' ! lPG I
R e v : C N A D
C O N T R O L A D O R M E C A T R O N I C O D E T R A F I C O N o . 1 3
O
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I- 65= O
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S C A L E 0 . 3 0 0
I 400
* 40 - 80 - 95
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P r o y : EQUIPO I D i b : E Q U l , P O I
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S C A L E 0 . 3 0 0
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: [ h a : 20/07/98 1
R e v .
C O N T R O L A D O R M E C A T R O N I C O D E TRAFICO N o , 4 I
: í e r e n c io: I
S C A L E 0.20.0
S C A L E 0 . 2 0 0 ' I/
I:
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2 P o r t e / C c n i i d o d
F e c h a : 20/07/98 R e f e r e n c i a : A t o t : rnrn E S C .
:I
S C A L E 0 . 3 0 0
C R E M A L L E R A A L U M 1 N 10 D e s i g n a t i o n M a t e r i o 1 O b s e r v a E i o n e s
P r o y : E Q U , l P O I C N A D D i b : E Q U I P O I
R e v : CNAD
C O N T R O L A D O R M E C A T R O N I C O D E T R A F I C O N o , , 5
I 16
-8 4
1 7
a r t e I C a n t i d a d e c h a : 20/07/98 e í e r e n c i a :
' # 2 . 4
I I
P O R T A B A L E R O D E S L I Z A N T E A L U M I N IO D e s i g n a c i o n M a t e r i a l O b s e r v a c i o n e s I
P r o y : E Q U I P O I C N A D D i b : E Q U I I P O I
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8 I
R e v : C N A D
S C A L E 2.000
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I
S C A L E 4 . 0 0 0
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c r í e ) C c n t i d c d e c h o : 20/07/98 e f e r e n c i o : c o t : rnm SC:
G i 2 . 6
1 7 -
S O P O R T E P A R A 2 B A L E R O S L I N E A L E S / A L U M I N I O D e s i g n c c i o n M o i e r i c l O b s e r v c c i o n e s
P r o y : E Q U I P O I C N A D D i b : E Q U I P O I
R e v : C N A D C O N T R O L A D O R M E C A T R O N I C O D E T R A F I C O N o , ,,
$ 3 2 . 4
3 0
L
S C A L E 0,300
f . & I 3
S C A L E 1,000
7 . 5 =
20 -
a r t e 1 C o n i i d a d e c h a : 20/07/98 e i e r e n c l a ' t o t : rnrn s c :
2 . 4
SOPORTE PARA 2 B A R R A S A L U M I N I O D e s i g n a c i o n M a t e r i o 1 O b s e r v a c ¡ o n e s
P r o y : E Q U I P O I C N A D D i b : E Q U ' I P O I
R e v : C N A D
N o , l 8 C O N T R O L A D O R M E C A T R O N I C 0 DE T R A F IC0
86
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S C A L E 1.000
S C A L E 0.500 II
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I I
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’ a r t e l C a n t i d a d e c h a : 2 0 / 0 7 / 9 8
i e f e r e n c i o : \ c o t : mm ‘ S C :
t- 1 2 8 4
L A T E R A L S U P . E I N F . D E L B R A Z O 21 A C R I L I C O I! D e s i g n a c i o n M a t e r ¡ a l O b s e r v a c ¡ , ¡ o n e s
P r o y : E Q U I P O I C N A D D i b : E Q U I P O I
R e v : CNA!D
C O N T R O L A D O R M E C A T R O N I C O D E T R A F I C O N o , 20
k 12
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. .
r G 3 . 2 d
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S C A L E 0 . J 2 0 0
I 400
a r t e ) C a n t i d a d e c h a : 2 0 1 0 7 1 9 8 e f e r e n c i a : c o t : rnm s c :
- 1 2 8 ~ . .
L A T E R A L D E R E C H O D E L B R A Z O 2 I ACR I L IC0 D e s i g n a c i o n M a t e r i o / O b s e r v a c i o n e s
P r o y : E Q U I P O I C N A D D i b : EQUIPO I
R e v : C N A D
C O N T R O L A D O R M E C A T R O N I C O D E T R A F I C O N o , 21 I/
. .
S C A L E 0 . i O O I/
!I
I I
400
' o r i e l C a n t i d a d e c h a : 20/07/98 e í e r e n c i a : t o t : mm s c :
- 20
L A T E R A L I Z Q U I E R D O D E L B R A Z O 2 1 ACR 1 L I C 0 D e s i g n a c i o n M a t e r io1 O b s e r v a c t ' o n e s
P r o y : E Q U I I P O I C N A D D i b : E Q U I P O I
R e v : C N A D
C O N T R O L A D O R M E C A T R O N I C 0 D E T R A F I C 0 N o . 22
6
S C A L E 0 . 3 0 0
3
1 2 . 7
L
I S O P O R r E P A R A U N B A L E R O A L U M I N I O
2 5 . 4
1 S C A L E 3.000
li
S C A L E I .50;0
il
/Prey i Q U I ' P 0 1 e í e r e n c i o : 1 C N A D I D i b : E Q U I P O 1
t- 260 7
a i t e 1 C a n t i d a d t t h a : 2 0 í 0 7 1 9 8 E f e r e n c i a : : o t : rnm j C :
530
i/ SOPORTE DE L O S SEMAFOROS / L A M I N . D E ACERO D e s i g n a c i o n M a f e r i a l O b s e r v a c i o n e s
P r o y : EQUIPO I C N A D D i b : EQUIPO 1 ,
R e v : C N A D ,
C O N T R O L A D O R M E C A T R O N I C O D E T R A F I C O N O , 2 4 I1
L 90 r 9 F P
LL 25
I
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1 -
e c h a : 20/07/98
9 . 5
I P i o y : EQUIPO I
- 7 25
S C A L E 0.500
@ 9 J
S C A L E 1.500
/I
, 50
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e í e r e n c i a 1 C N A D I D i b : EQUIPO I
I L U Ut I K H t I L U N ~ , 25 I
T-
' a r l e 1 C o n i i d a d e c h a : 2 0 1 0 7 1 9 8 e í e r e n c i a :
, t o t : rnm sc :
I 47
C A R A S U P E R I O R D E L S E M A F O R O I A L U M I N I O I.
D e s i g n a t i o n M a i e r ¡ a l O b s e r v a c i o i n e s P r o y : EQUIPO I
C N A D D i b : E Q U I P O I R e v : C N A D
C O N T R O L A D O R M E C A T R O N I C O DE T R A F I C O N o , 26
3 7 . 5 -
(3-
3 3
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#'5 _J
S C A L E 0.4'00
ii
8
I S C A L E 1.000
o r i e l C o n t i d o d e c h a : ?0/07/98 e í e r e n c i o : c o i : mm SC :
!L C A R A P O S T E R I O R D E L S E M A F O R O 1 ACR I L 1 CO
D e s i g n a c i o n M a t e r i o 1 O b s e r v a c ¡ o n e s P r o y : E Q U I P O I
C N A D . D i b : E Q U I P O I R e v : C N A D
C O N T R O L A D O R M E C A T R O N I C 0 D E T R A F I C 0 N o , ?,
7 38 - *
O
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4
0
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- 38 +
4
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C A R A F R O N T A L D E L S E M A F O R O A C R l L l C O
S C A L E 0.500 li
P a r t e l C a n t i d a d F e c h a : 20/07/98 R e í e r e n c i o : A c o i : mm E S C :
D e s i g n a c i o n M a t e r i o 1 O b s e r v a c i o d e s P r o y : EQUIPO I
C N A D D i b : EQUIPO I R e v : C N A D '
C O N T R O L A D O R M E C A T R O N I C O D E T R A F I C O N o , 28 I!
$ 2 . 4
o r i e l C a n t i d a d e c h a : 20/07/98 e f e r e n c i o : c o t : rnrn
2
L A T E R A L 1 D E L S E M A F O R O A C R l L l C O D e s i g n a c i ' o n M a t e r i o 1 O b s e r v a c i o ' n e s
P r o y : EQUl : iPO I C N A D D i b : EQUIPO I
R e v : C N A D C O N T R O L A D O R M E C A T R O N I C O D E T R A F I C O N o , 29
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31 . 5
L
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17.55
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S C A L E 2 . 0 0 0
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' a r t e I C a n ' t i d a d e c h a : 2 0 1 0 7 1 9 8 e f e r e n t i o :
c o t : rnrn sc :
S C A L E
L A T E R A L 2 D E L S E M A F O R O A C R I L I C O I/ D e s i g n a t i o n M a f e r i o 1 O b s e r v o c i o n e s
P i o y : EQUiPO I C N A D D i b : E Q U I P O 1
R e v : C N A D
N o , 3 0 C O N T R O L A D O R M E C A T R O N I C O DE T R A F I C 0 II
O 7'0 O I'
-r 1 5 . 7 5
L
12
31 a - 12 ! i LL
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-#.2.4
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S C A L E 2 . 0 0 0
4 P a r i e 1 C o n i idad F e c h o : 2 0 1 0 7 1 9 8 R e í e r e n c i o : A t o t : mm E S C :
L A T E R A L I N F E R I O R D E L S E M A F O R O I A L U M I N I O I1
D e s i g n a c i o n M o i e r i o / O S s e r v a t i o n e s P r o y : EQUIPO I
C N A D D i b : EQUIPO I R e v : C N A D
C O N T R O L A D O R M E C A T R O N I C O D E T R A F I C O N o , 3 1
300
a r i e I C o n i idod e c h a : 2 0 1 0 7 1 9 8 e í e r e n c i o : c o t : rnrn s c :
' 7 1 9 3
P A L A N C A P A R A C O N T R A P E S O S A L U M I N I O D e s i g n a t i o n M a t e r i o 1 O b s e r v a ( i o n e s
P r o y : EQUI ' IPO I C N A D D i b : EQUIPO I
R e v : C N A D '
C O N T R O L A D O R M E C A T R O N I C O D E T R A F I C O N o , 33
L
92 a I 55 L
3- 60 -e
O ? -0
-0
-0 O
-0
/- On
82 I
k l 5
--T
S C A L E O 360
c -7 + I 4 1 c'.-*i,i S C A L E 0 . 5 0 0
Tis Pg5Cl
C O N T R A P E S O
r6' I
A C E R O
S C A L E
- 300 i= L- 3 7 . 5
36
r 6
o . 1,oo 1:
II
S C A L E 0.200
I K A t ILU j ~ ~ , 34 .:
'!
APENDICE 3 PROGRAMAS EN LENGUAJE ENSAMBLADOR ,
*********PROGRAMA PRINCIPAL DEL SEMAFORO * * * * * * * * * * * * * *
LD
IM 1 E1
LD OUT LD OUT
INICIO: LD LD OUT LD LD OUT LD CALL
LD LD OUT LD LD OUT LD CALL
LD LD OUT LD LD OUT LD CALL
LD LD OUT LD LD OUT LD CALL
LD LD OUT LD LD OUT LD CALL JP
SP, OFFFFH
A, 83H (OC3H) ,A A, OOH (OC2H) ,A
A, 84H (8FFEH) ,A (OCOH) ,A A, 80H (8FFFH) ,A (OC2H) ,A E, 25H TIEMPO
A,44H (8FFEH) ,A (OCOH) , A
A , 80H (8FFFH) ,A (OC2H) ,A E, 61H TIEMPO
A, 30H (8FFEHI ,A (OCOH) ,A A, 80H (8FFFH) ,A (OC2H) ,A E, 25H TIEMPO
A, 29H (8FFEH) ,A (OCOH) ,A
(8FFFH) ,A (OCZH) ,A E, 61H TIEMPO
A, 26H
A, OOH
(8FFEH) ,A (OCOH) ,A
(8FFFH) ,A (OC2H) ,A E, 25H TIEMPO INICIO
A, OOH
;MODO DE INTERRUPCION ;HABILITA INTERRUPCIONES
;CONFIGURA LOS PUERTOS A Y C DEL PPI COMO' ;SALIDAS, Y EL PUERTO B COMO ENTRADA
;PC6=0, HABILITA LOS CONTADORES
;SACA EL PRIMER CODIGO DE OPERACION POR LOS ;PUERTOS A Y C UP ;GUARDA EL ESTADO DEL LOS SEMAFOROS EN ;LA LOCALIDAD DE MEMORlA (RFFEH) Y (8FFFH)
;INTERRUMPIDO EL MICRO /I ;CONSTANTE DE TIEMPO ;LLAMA SUBRUTINA DE TIEMPO
;SACA EL SEGUNDO.CODIG0 DE OPERACION li
II ;SACA EL TERCER CODIGO DE OPERACION
li
;SACA EL CUARTO CODIGO DE OPERACION
II
;SACA EL QUINTO CODIGO DE OPERACION
3
il
TIEMPO: PUSH AF SCF CCF
LOOP2: LD HL, OFFFFH LD BC, OOOlH
LOOP1: SBC HL,BC JP NZ, LOOP1 DEC E JP NZ, LOOP2 POP AF RET END
* * * * * * *
LD
PUSH PUSH PUSH
LD OUT
LD
PARPA: LD OUT OUT
SCF CCF LD LD
JP NZ,
LD OUT LD OUT
SCF CCF LD LD
JP NZ,
INC LD CP JP NZ,
LD OUT LD OUT LD OUT
REP1: SBC
REP2: SBC
SCANB: IN LD AND LD LD AND LD SRL SRL SRL SRL LD
* SUBRUTINA
E, 01H
AF BC HL
A, OOH (OC2H) ,A
D, OOH
A, OOH (OCOH) ,A (OC2H) ,A
HL, OFFFFH BC, OOOlH HL,BC REP1
A, (EFFEH) (OCOH) ,A A, (EFFFH) (OC2H) ,A
HL, OFFFFH BC, OOOlH HL, BC REP2
D A, D 04H PARPA
A, 29H
A, OOH (OCOH) ,A
(OC2H) ,A A, 20H (OC2H) ,A
A, (OClHI B,A O FH C.A A, B OFOH
DEL PROGRAMA DEL SEMAFORO********
;HACE EL TIEMPO =O PARA QUE REGRESE ;AL SIGUIENTE ESTADO DE LOS SEMAFOROS ;GUARDA EL CONTENIDO DE AF,BC Y HL
;HABILITA LOS CONTADORES PC6=1
;CONTADOR DE PARPADEO=O
;SACA CEROS POR PTO A Y PTO C
;RETARDO
;RECUPERA EL DATO QUEESTABA EN LOS SEMAFOROS
;RETARDO
; CONTADOR
;SACA ESTADO TEMPORAL
;BAJA EL BRAZO MANADANDO UN 1 POR PC5
;LEE EL PUERTO B
;CON LOS CUATRO BITS MAS BAJOS, YA QUE EN EL ;PUERTO B SE ENCUENTRAN CONECTADOS LOS !I ;CONTADORES
;RECORRE LOS 4 BITS MAS ALTOS PARA COMPA'RARLOS
CP €3 JP NZ, SCANB ;SI NO SON IGUALES LOS DATOS MSB Y LSB WELVE A
;ESCANEAR EL PTO %
LD A, 40H ;ANTES DE SALIR RESETEA LOS CONTADORES Y OUT (OC2H) ,A ;RECUPERA EL VALOR DE HL,%C Y AF POP HL POP BC POP AF E1 ;HABILITA LAS INTERRUPCIONES RET1 END
APENDICE 4 PROGRAMAS EN LENGUAJE C
48
/ / **********PROGRAMA PRINCIPAL DE MONITOREO DEL SISTEMA*******
#include<graphics.h> #includecconio.h> #include<dos.h>. #includecstdio.h> #includecbits.h> void inicia (void) ; void recuadro(int,int,int,int,int) ; void texto (void) ; void bit7 (void) ; void bit6 (void) ; void bit5 (void) ; void bit4 (void) ; void bit3 (void) ; void bit2 (void) ; void bit1 (void) ; void bit0 (void) ; void bitc7 (void) ; void bitc5 (void) ; main (void)
//***inicializa la palabra de control del PPI** / / {
inicia ( ) ; int controlador,modo; controlador= DETECT; / * deteccik autom tica*/ modo=O; initgraph(&controlador, &modo, "c: \\tc\\bgi") ;
/ * * enmarcar la pantalla para dar perspectiva**/ recuadro(0,0,639,455,WHITE); recuadro(10,10,629,445,WHITE); recuadro(140,380,500,43O,WHITE) ; recuadro(310,50,410,3OO,WHITE); recuadro ( 50,50,150,3 00, WHITE) ; recuadro(180,50,280,3OO,WHITE) ;
texto(); / / * * visualiza los textos de la pantalla * * / /
while ( ! kbhit ( ) ) f
if (inportb(PC)&Ox80) //lee dato del puerto PC7
else { circle(360,100,35);//apayar la luz roja / / { bitc70; ) //subrutina de gr fico rojo 3//
setfillstyle(SOL1D FILL,BLACK); f loodf ill (360,100, WHITE) ;
I if (inportb(PC)&Ox20) //lee dato del puerto PC5 / /
else 1 bitc5 0 ; ) //subrutina del grafico del brazo activado// setfillstyle (SOLID FILL, 12) ; / / visualiza brazo no activado// bar (4 50,iü O , 5 9 O, 210) ; outtextxy(455,190, "BRAZO DESACTIVADO") ;
1 if (inportb(PB)&Ox80) //lee dato del puerto PB7 / /
else{ circle(100,175,35); //apagar luz verde flecha 1 / / { bit70; ] //subrutina del grafico verde flecha 1 / /
setfillstyle(SOL1D FILL,BLACK); \ floodfi11(100,175,BLACK);
if (inportb(PB) &Ox40) //lee dato del puerto PB6 / /
else{ circle(100,250,35); //apagar luz verde 1 / / { bit60; ) //subrutina del grafico verde i / /
setfillstyle (SOLID FILL,BLACK) ; f loodf ill (100,250, WHITE) ;
1 if (inportb(PB)&OxZO) //lee dato del puerto PB5 / /
else( circie(i00,i00,35); //apagae l u z roja I / / ( bit50; ) //subrutina del grafico rojo i / /
setfillstyle (SOLID FILL,BLACK) ; floodfill(i00,10O,W~1~E) ;
I if (inportb(PB)&OxlO) / / lee dato del puerto PB4 / /
else[ circle(230,175,35); / / apagar verde flecha 2 / / bit4 ( ) ; ) / / subrutina del grafico verde flecha 2//
setfillstyle (SOLID FILL,BLACK) ; floodfi11(230,175,~LACK);
I if ( inportb(PB)&OxOE) //lee dato del puerto PB3 / /
else( circle(230,250,35); //apagar verde 2 / / { bit30; ] //subrutina del grafico verde 2//
setfillstyle (SOLID FILL,BLACK) ; floodfi11(230,250,~HISE);
1 if (inportb(PB)&Ox04)//lee dato del puerto PB2 / /
else( circle(230,100,35); //apagar luz roja 1 / / { bit20; ) //subrutina del grafico rojo 2 / /
setfillstyle (SOLID FILL,BLACK) ; floodfi11(230,100,WHITE);
if (inportb(PB)&OxOZ)//lee dato del puerto PBl / /
else circle(360,175,35);//apagar verde flecha 3 / / bitlo; ) //subrutina del grafico verde flecha 3//
setfillstyle (SOLID FILL,BLACK) ; floodfi11(360,175,~LACK);
I if (inportb(PB)&OxOl) //lee dato del puerto PBO / /
else I circle(360,250,35) ; //apagar verde 3 / / bitO(); ] //subrutina del grafito verde 3 / /
setfillstyle (SOLID FILL,BLACK) ; f loodf ill (360,250, WHITE) ;
\ 1
I restorecrtmode ( ) ; return O; 1
/ / **********PROGRAMA DE FUNCIONES DEL SISTEMA DE MONITOREO*********
#include<graphics.h> #include<conio.h> #include<dos.h> #include<stdio.h> #include<signal.h>
//Definition de puertos #define PA 0x310 #define PB 0x311 #define PC 0x312 #define cw 0x313 #define PA1 0x314 #define PB1 0x315 #define PCl 0x316 #define cw1 0x317
//Definition de la palabra de control #define CEGD Ox8B
//funcih de inicializacih void inicia (void)
outportb(CW,CEGD); //guarda l a palabra de control en el ppil outportb(CW1,CEGD); //guarda la palabra de control en el ppi2
{
I / / subrutina del gr fico de verde flecha 1 / / void bit7 (void)
int figura[l6]=(/*8 puntos flecha*/ 80,175,95,185,95,180,120,180,120,170,95,170,95,165,60,175 } ; circle(100,175,35); / / LUZ VERDE FLECHA setfillstyle(SOL1D FILL,GREEN); floodfi11(100,175,~HITE); drawpoly ( 8 , figura) ;
{
1 ffsubrutina del gr fico verde 1 / / void bit6 (void)
circle(100,250,35); / / LUZ VERDE setfillstyle(SOL1D-FILL,GREEN); floodfi11(100,250,WHITE) ;
I
1
{
//subrutina del gr fico rojo 1 / / void bit5 (void)
circle(100,100,35) ; / / L U Z ROJO setfillstyle(S0LID-FILL,RED); f loodf ill (100,100, WHITE) ;
i //subrutina del gr fico verde flecha 2 / / void bit4 (void)
int figural[l61={/* 8 puntos flecha 2*/ 2 1 0 , 1 7 5 , 2 2 5 , 1 8 5 , 2 2 5 , 1 8 0 , 2 5 0 , 1 8 0 , 2 5 0 , 1 7 0 , 2 2 5 , 1 7 0 , 2 2 5 , 1 6 5 , 2 1 0 , 1 7 5 ) ; circle(230,175,35); / / LUZ VERDE FLECHA setfillstyle(S0LID-FILL,GREEN);
{
floodfi11(230,175,WHITE); drawpoly (8, figural) ;
) //subrutina del gr fico verde 2 / / void bit3 (void)
I 1
circle(230,250,35); / / LUZ VERDE setfillstyle(SOL1D-FILL,GREEN); f loodf ill (230,250, WHITE) ;
1 //subrutina del gr fico rojo 2 / / void bit2 (void)
circle(230,100,35);//LUZ ROJA setfillstyle(S0LID-FILL,RED) ; floodfi11(230,100,WHITE) ;
(
1 //subrutina del gr fico verde flecha 3 / / void bit1 (void)
int figura2[161={/* 8 puntods flecha 3 * / (
3 4 0 , 1 7 5 , 3 5 5 , 1 6 5 , 3 5 5 , 1 6 0 , 3 8 0 , 1 6 0 , 3 6 0 , 1 7 0 , 3 5 5 , 1 7 0 , 3 5 5 , 1 6 5 , 3 4 0 , 1 7 5 ) ; circle(360,175,35);//LUZ VERDE FLECHA setfillstyle(SOL1D FILL,GREEN); floodfill (360,175,iHITE) ; drawpoly (8, f igura2) ;
1 //subrutina del gr fico verde 3 / / void bit0 (void)
circle(360,250,35); / / LUZ VERDE setfillstyle(SOL1D FILL,GREEN); floodfi11(360,25O,~HITE);
i
1 / / subrutina del gr fico rojo 3 / / void bitc7 (void) ( circle(360,100,35);//LUZ ROJA
setfillstyle(S0LID FILL,RED) ; floodfill (360,100,iHITE) ;
1
{
//subrutina del gr fico brazo activado / / void bitc5 (void)
setfillstyle(SOLID-FILL,l2) ; bar (4 50,180,5 90,2 10) ; delay(301, outtextxy(455,190, "BRAZO ACTIVADO") ; delay(30) ; setfillstyle(SOL1D-FILL, O ) ; bar(450,180,590,210) ;
1 / * DIBUJA UN RECUADRO DADA LAS COORDENADAS DE SUS DOS ESQUINAS*/
void recuadro(int xini,int yini,int xfin,int yfin,int color)
setcolor (color) ; line (xini, yini, xini, yf in) ; line (xini, yini, xf in, yini) ;
{
line (xfin,yini,Xfin,yfin) ; line (xfin,yfin,xini,yfin) ; I
//subrutina de textos eh pantalla / / void texto(void)
outtextxy(65,25, "SEMAFOROS") ; outtextxy(65,35," 1A Y 1B") ; out textxy ( 195,25, " SEMAFOROS " ) ; outtextxy(i95.35," 2A Y 2B");
outtextxy(325,35, " 3A Y 3B") ; outtextxy(150,400," MONITOREO DEL SISTEMA: CEMAFORO Y BRAZO " ) ; outtextxy(480,60,"EQUIPO # 1") ;
i
outtextxy (325,25, "SEMAFOROS" ) ; I
outtextxy(480,75,1~4? GENER~CIONI~); 1
.-