La mayoría de los controladores son implementados en dispositivos digitales: MC, computadoras, etc.
Al tratarse de un dispositivo digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes: Introducción SISTEMAS DE CONTROL DIGITAL DAC ADC
Para ingresar datos analógicos a un circuito digital, estos se deben transformar en valores digitales codificados. 1.Evaluar numéricamente la señal en instantes discretos muestreo y obtener una señal digitalizada. Introducción. Tiempo Voltaje Señal analógica Señal digitalizada Punto muestreado ¿Qué tan rápido se debe muestrear?
Este teorema dice que es necesario muestrear una señal a una tasa de más de dos veces la componente de frecuencia máxima de la señal: fs>2fmax Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el límite en la tasa mínima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits. Teorema de Shannon ó teorema de muestreo.
Si una señal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia máxima puede resultar un “aliasing” de la señal. Efecto “Aliasing”
La conversión analógico digital, involucra la concepción de dos pasos: cuantización y decofificación. La cuantización es la transformación de una entrada analógica continua en un conjunto de estados de salida discretos. La decodificación es la asignación de una palabra ó número digital a cada estado de salida. Teoría de cuantización
Conversión analógica a digital RESOLUCIÓN.
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una señal analógica:
Amplificador Filtro Circuito de muestreo y retención Convertidor analógico a digital Procesador Conversión analógica a digital. sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
ADC de aproximaciones sucesivas Unidad de control Registro de aproximaciones sucesivas Latch D/A S&H comparador end start Salida digital Entrada analógica
Actuadores Acondicionador de señal de entrada Sensores Control Acondicionador de señal de salida Interfaz Sistema mecánico
Diseño de Circuitos electrónicos. Realizar el esquemático Simulación del circuito Prueba del circuito en protoboard Perturbaciones Circuito en tarjeta perforada (wirewrap) Ajustar dimensiones, tamaño de cables, distribución de componentes, encapsulado, disipadores de calor, etc. Perturbaciones Diseño del PCB Fabricación del PCB Pruebas finales
Esquemático. Seleccionar componentes con número comercial/no genéricos. Etiquetas en todos los componentes y valor del componentes (Resistencias, capacitores, etc.) Distribución adecuada de todos los componentes. Selección del Fooprint
Footprint PIN2 BAT-2 BCY-W3 DIP-8 RAD-0.2 AXIAL-0.3 DIP-16 HDR1X2H HDR2X3 HDD1X7 MBFM-P4 TO-220
Coloca las entradas del circuito por un lado y las salidas por otro. La alimentación del circuito tienen que estar separada. Utiliza conectores de una sola posición para las señales. Nuca combines las señales de control y señales de potencia en un solo cable. Utiliza diferentes anchos de pista según el tipo de señal. Alimenta los actuadores con una fuente de poder diferente a la del circuito de control. Recomendaciones
PCB´s Una o dos capas True hole Reglas: ancho de la pista, separación entre las pistas Malla
Finales
Imprimir los “finales” en fotolitos, hojas azules, acetatos, revistas. Limpiar correctamente la placa de cobre con agua y jabón (fibra). Para las hojas azules, acetatos, revistas, etc. Colocar el final sobre la placa de cobre y colocar una plancha caliente sobre ella. Esperar a que se transfiera las líneas del circuito. En un recipiente de plástico colocar el ácido para revelar el circuito (acido muriático y cloruro férrico). De ser posible calentar unos 10 ó 20 ° C el acido para que el relevado sea más rápido. Mover continuamente el ácido en el recipiente de un lado a otro. Sacar la placa de cobre, limpiar nuevamente con agua y jabón para quitar residuos de la transferencia. Verificar continuidad en las pistas. Marcar con una punta los centros de los agujeros. Barrenar cada agujero. Montar componentes.
Procedimiento tradicional para hacer un PCB
Protocolos de comunicación RS232-RS485 Tramas de información Rutinas para convertir Código ASCII – HEX Códigos de detección de error Comunicación RF Comunicación por RS232
Códigos de detección de error. Al transmitir algún datos por un dato de comunicación, los datos pueden Ser corrompidos por el ruido, provocando que la información transmitida cambie. ¿Será posible detectar el dato corrompido?….. ¿ Será posible corregirlo? En la práctica, un canal de comunicación está sujeto a una a diversidad de perturbaciones que resultan en una distorsión del mensaje que se está trasmitiendo
En la mayoría de las aplicaciones el canal de comunicación está limitado a un alfabeto valuado de manera binaria cuyas señales se pueden denotar como 0 y 1. Un canal así se llama canal binario.
Por ejemplo, si se requiere transmitir las letras del alfabeto [A,B,C,D,E,F,G,H], estas se pueden codificar en formato binario de la siguiente forma:
Codificación Por ejemplo si la secuencia 000 para A se cambia por ruido a 100 entonces se identificará como 100, entonces, se decodificará como E.
Se modificará ahora el código al añadirle el dígito extra o redundante a cada secuencia de 3 bits, este dígito de más (paridad) ,se escoge para que sea 1 si la suma de los tres dígitos del código original es impar; si no sucede así, se escoge para que sea 0.
Agregar información para codificar errores
Un error sencillo en una secuencia de código en particular produce otra secuencia que no pertenece al código. Por ejemplo, la secuencia de código 0000 para A se podría transformar por el ruido en cualquiera de las secuencias 0001, 0010, 0100, 1000. Ninguna de estas secuencias resultantes aparece en el código y de inmediato se detecta un error.
Un error en un dato binario se define como un valor incorrecto en uno más bits. Un ERROR SIMPLE es un valor incorrecto en un solo bit. Un ERROR MULTIPLE se refiere a la existencia de uno o más bits incorrectos.
Se transmiten 7 bits:
4 para la información: I3,I2,I1,IO 3 para paridad: P2,P1,P0 la paridad se define como 0: número de 1´s par 1: número de 1´s impar
Corrección de errores, utilizando código Hamming (4bits) P2=paridad de los bits 7,6,5=bit4 P1=paridad de los bits 7,6,3=bit2 P0=paridad de los bits 7,5,3 =bit1
Para detectar el bit que genero el error. 7,6,5,4=4 7,6,3,2=2 7,5,3,1 =1 Paridad en los bits, define el peso del bit de error. Paridad impar=1 Paridad par = 0
Por ejemplo la paridad de todos los números: 7,6,5,4= impar=1 7,6,3,2=impar=1 7,5,3,1= impar=1 Define los pesos en 4-2-1= 7=== error en el bit 7
Por ejemplo la paridad de todos los números: 7,6,5,4= par=0 7,6,3,2=impar=1 7,5,3,1= impar=1
Define los pesos en 2-1= 3=== error en el bit 3
Se quiere transmitir el siguiente dato: 1011, la trama que llego es: 1110101 ¿Cuál es el bit que tiene el error? y ¿Cuál es la trama que se transmitio? Ejemplo:
Tramas de información en comunicación sistemas de comunicación.
Maestro
Esclavo
Trama de información La trama ó protocolo de información, puede ser definida por el usuario, con el número de bits ó bytes que necesite transmitir.
Se puede definir los siguientes bytes para trasmitir información entre dos dispositivos: Maestro:PC y esclavo MC.
Por ejemplo. Fuente: 01 PC-02 MC Destino: 01 PC-02 MC Bytes: Número de bytes a transmitir COMANDO + DATOS Comando: 01 MOVER, 02 APAGAR, 03 ENCENDER, 04 LEER POSICION, EE: ERROR, CC: o.k. Dato 0: 01 ACTUADOR1, 02: ACTUADOR2 Dato 1:valor del comando (00-FF) CRC= FTE xor DESTINO exor BYTES exor COMANDO xor DATOS+1
Ejemplo de tramas Fuente: 01 PC-02 MC Destino: 01 PC-02 MC Bytes: Número de bytes a transmitir COMANDO + DATOS Comando: 01 MOVER, 02 APAGAR, 03 ENCENDER, 04 LEER POSICION, EE: ERROR, CC: o.k. Dato 0: 01 ACTUADOR1, 02: ACTUADOR2 Dato 1:valor del comando (00-FF) CRC= FTE xor DESTINO exor BYTES exor COMANDO xor DATOS+1
Ejemplo1: Se transmite 0102030101FFFF: La PC comanda al MC 3 bytes: mover el actuador 1, FF grados Respuesta: 020101CCCE: El MC responde con 1 byte CC=O.K. Ejemplo2: Se transmite 010202040207: La PC comanda al MC 2 bytes: leer la posición del actuador 2 Respuesta: 020101AAA8: El MC responde con 1 byte AA= valor de la posición.
Código CRC
Estructura de tareas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos diseñar y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema. Definición.
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR C.D.).
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR).
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR).
ESTRUCTURA DE TAREAS .
CONTROL CON RETROALIMENTACION INTERFAZ ACONDICIONADOR DE SEÑAL ALMACENAMIENTO DE DATOS SEÑAL COMANDADA USUARIO: POSICION DESEADA AMPLIFICADOR DE SEÑAL ACTUADOR SENSOR INTERPRETAR SEÑAL REPORTES EXTERNO INTERNO HARWARE SOFTWARE
PROCEDIMIENTO PARA EL DESARROLLO DEL CONTROL: Determinar una configuración del sistema. Transformar el sistema físico en diagrama Obtener el modelo matemático como una función de transferencia o en variable de estado. Diseñar el controlador y probar para ver si cumple con los requerimientos. Analizar el sistema modelo para obtener las especificaciones.