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Mariano O. Scarabello 1
UNIVERSIDAD TECNOLGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL VILLA MARA
TECNOLOGIA ELECTRONICA
Indice
Introduccin... 2 Celdas de carga... 3 Galgas extensiomtricos. 3
Caractersticas constructivas
de las galgas extensiomtricos 3 Patrones de galgas extensiomtricos. 4 Medicin de la variacin de resistencia
de las galgas extensiomtricos 5 Tipos de celdas de carga. 6
Parmetros ms importantes de las
celdas de carga. 7 Acondicionamiento de la seal... 7 Pantallas LCD.. 9 Cmo funcionan los LCDs?................................................................. 9 Comportamiento sin campo elctrico. 10 Comportamiento con campo elctrico 10 Tipos de LCDs. 11 Tecnologas de fabricacin... 11 Caractersticas del display 12 Memorias del display. 12 Contraste del LCD..13
LCD color (Breve descripcin)..13 Aplicacin de una celda de carga. 14
Conversor A/D 17 Memoria EEPROM... 19 Calibracin. 19 Diagrama elctrico. 19 Conclusiones.. 21 Bibliografa. 21
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Introduccin
Las celdas de carga son sensores ampliamente utilizados, a nivel industrial y domstico, en
sistemas de pesaje automtico. En este trabajo prctico veremos en que consisten, cual es su principio de
funcionamiento, cmo estn construidas y los parmetros ms importantes que debemos conocer de
estos sensores tan utilizados, adems veremos como funcionan las pantallas de cristal lquido (LCD =
Liquid Cristal Display) y como complemento de este trabajo prctico, aplicaremos los conceptos que
veamos a la realizacin de una balanza electrnica con visualizacin en una pantalla LCD y que adems,
cuenta con la posibilidad de almacenar los valores indicados por dicha balanza en una memoria
EEPROM y adquirirlos en la pantalla LCD que se ha hecho referencia con anterioridad.
Celdas de carga
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Una celda de carga es es un dispositivo que suministra una seal elctrica proporcional a la deformacin
que esta sufre gracias a la accin de una fuerza en forma de tensin o compresin que acta sobre ella.
Una celda de carga puede ser considerada directamente como un transductor, pero en realidad est
constituida por una serie de transductores denominados galgas extensiomtricas o Strain Gages (SG),
las cuales son resistencias que varan su valor de acuerdo a la deformacin a la que son expuestas.
Galgas extensiomtricas
Una galga extensiomtrica es bsicamente un alambre resistivo adherido de manera firme en el cuerpo de
un objeto metlico resistente que es quien recibe la fuerza. Este objeto resistente se deforma ligeramente
provocando que el alambre altere su forma fsica de modo que se estire (aumenta su longitud) o que se
encoja (disminuye su longitud) segn el sentido de dicha deformacin.
Las galgas estn construidas a partir de alambres de pequeos dimetros con el objeto de que puedan
aumentar o disminuir su longitud a travs de las pequeas fuerzas que actan sobre ella. El material del
alambre puede ser de aleaciones resistivas como por ejemplo el constantn (aleacin de Cobre y Nquel
en un 60% y 40%, respectivamente) o de materiales semiconductores.
La resistencia elctrica de la galga cambia a medida que se deforma de acuerdo a la propiedad fsica de la
resistividad.
l
RA
o bien
donde:
R = Resistencia () = Constante de resistividad segn el material (.m) L = Longitud (m)
A = Area de seccin (m2)
FE = Factor extensomtrico o Factor Gage
Cuando la galga se deforma, vara la longitud y el rea de su seccin, con lo cual la resistencia tambin
vara. Si se comprime, aumenta el dimetro, disminuye la longitud y la resistencia disminuye; si se
somete a tensin, el dimetro disminuye, la longitud aumenta y la resistencia tambin aumenta.
La tensin o compresin del alambre representa la fuerza aplicada, lo que a su vez, puede convertirse a
una seal elctrica si medimos la variacin de la resistencia de la galga.
Las galgas de por s no son un transductor, sino que necesita del material base para formarlo, por lo tanto
el conjunto de galgas se distribuye y conecta de forma tal para que acten como un transductor.
Caractersticas constructivas de las galgas extensiomtricas
El alambre es puesto en forma de zigzag sobre un respaldo de papel muy delgado llamado base. El
objetivo de este modo de construccin es el de aumentar la cantidad de alambre que variar de longitud
con el mismo esfuerzo y, por ende el cambio de resistencia elctrica ser ms notorio.
El patrn completo en zigzag se denomina rejilla y a los extremos de ella se sueldan alambres
conductores para transportar la seal elctrica producida por la variacin de resistencia.
Los strain gages deben estar ntimamente adheridos a la superficie del elemento a analizar, por tal motivo
se le debe dar gran importancia a la preparacin de la superficie.
La preparacin de las superficies de aluminio y acero, se puede resumir en cinco operaciones bsicas:
1) Desengrasado.
R lFE
R l
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2) Lijado de superficie. 3) Trazado de ejes de referencia. 4) Aplicacin del acondicionador. 5) Aplicacin del neutralizador. 6)
La base plana de la galga se coloca sobre la superficie del objeto que soporta el esfuerzo de la carga
aplicada y se recubre completamente de un adhesivo especial para fijarla en forma definitiva a dicho
objeto.
El cambio porcentual de la resistencia para un cambio dado en longitud se llama factor de galga K. Un
factor de galga alto define un cambio de resistencia relativamente grande para un mismo esfuerzo
aplicado.
Figura 1: Caractersticas constructivas de las galgas
Patrones de galgas extensiomtricos
A continuacin se describen algunos de los patrones de galgas ms comunes.
Uniaxiales: Miden tensiones en una sola direccin. Figura 2 - a
Biaxial: Determinan tensiones principales cuando se saben sus direcciones. Figura 2 - b
Rosetones de Tres-Elementos: Para comprobar las tensiones de la componente principal y sus
direcciones. Figura 2 - c
Patrones del esquileo: Detectan tensiones normales en direcciones perpendiculares. Figura 2 d
a) b) c) d)
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Figura 2: Tipos de galgas y fotografa de ellas
Figura 3: Otros patrones de galgas extensiomtricas
Medicin de la variacin de resistencia de las galgas extensiomtricos
Para determinar la variacin de la resistencia elctrica, las galgas se conectan en una configuracin
puente Wheastone. El puente se disea para estar balanceado cuando la galga no ha sufrido variacin
alguna, en otras palabras, el voltaje medido en los terminales de salida del puente es igual a cero. A
medida que la galga se deforma, el puente se desbalancea y el voltaje medido es proporcional a dicho
cambio, que a su vez es proporcional a la fuerza aplicada (figura 4).
Figura 4: Puente de wheastone y ecuacin de la tensin de salida
VR
R R
R
R RVO I
FHG
IKJ
3
3 4
2
2 1
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Para compensar los efectos de la temperatura (que dilata o contrae los materiales y por ende los
deforma), se conecta una galga de iguales caractersticas, normal a la recta de aplicacin de la fuerza. La
fuerza aplicada no tiene efecto sobre esta, sin embargo la temperatura la afecta de igual forma, solo que
en sentido contrario debido a su ubicacin en el puente, con lo cual la variacin por temperatura
prcticamente se cancela.
La galga que es afectada directamente por la fuerza se denomina galga activa mientras que la otra se
denomina galga pasiva.
Para una medicin precisa se utilizan varias galgas ubicadas estratgicamente, en las superficies del
cuerpo que recibe la fuerza, a diferentes ngulos para proporcionar la mayor estabilidad trmica y la
mejor linealidad entre resistencia y fuerza aplicada.
Tipos de celdas de carga
Existen diferentes tipos de celdas de carga que difieren, adems de su capacidad y resolucin, en la
forma a la cual se la somete a la fuerza, es decir si es por compresin, por tensin o por cizalladura.
Cabe destacar que una fuerza aplicada por cizalladura, es aquella que acta a una determinada distancia
de la celda de carga, es decir que se produce sobre un brazo de palanca.
Las celdas que reciben la fuerza por compresin y por cizalladura se utilizan en la medicin de pesos
grandes, mientras que las celdas que reciben la fuerza en forma de tensin se utilizan para la medicin de
pesos pequeos.
En la figura 5 se muestran los diferentes tipos de celdas, de acuerdo a como reciben la fuerza.
Figura 5: Diferentes tipos de celdas de carga (segn la fuerza aplicada)
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El material con el que se construye la rejilla afecta a numerosos aspectos como por ejemplo a la
sensibilidad de la tensin, al alargamiento mximo, al tiempo de fatiga, a la resistencia y a la estabilidad.
Existen muchas aleaciones, que varan segn la aplicacin. Veamos los ms comunes.
Aleacin de Constantn: Utilizado para galgas auto compensadas en temperatura.Este es el ms
utilizado.
Constantn templado: Utilizado para galgas de gran alargamiento (post-yield)
Aleacin Isoelastic: Alto factor de galga y elevado tiempo de fatiga.
Aleacin de Cromo-Nquel: Usada en galgas auto compensadas a la temperatura, para uso en ambientes
extremos.
Parmetros ms importantes de las celdas de carga
Los parmetros utilizados para la eleccin de una celda de carga, son la capacidad y la resolucin. La
capacidad nos indica el peso mximo al cual se puede someter la celda, por ejemplo 2000 Kg. La
resolucin indica la seal que la celda entrega a plena cargad por voltaje de excitacin, por ejemplo
2mV/V.
La frmula general usada para determinar la seal (en milivolts) entregada por una celda de carga a
determinado esfuerzo o peso es la siguiente.
arg ReC a s Vexc
SealCapacidad
Donde:
Carga = esfuerzo en Kg a la que la celda es sometida
Res = resolucin en mV/V
Vexc = voltaje con el que se alimenta la celda
Capacidad = carga mxima soportada por la celda en Kg
Acondicionamiento de la seal
La seal que entrega la celda de carga es del orden de los milivolts, por lo tanto se debe amplificar la
misma por medio de un circuito amplificador, capaz de rechazar el ruido que la celda pueda entregar
(figura 6).
La seal acondicionada se lleva a un conversos A/D, el cual entrega el valor del peso en formato digital
para ser procesado por los circuitos electrnicos. La precisin de esta conversin est dada por la
resolucin del conversor que se expresa en nmeros de bits. El nmero de bits de un conversor indica
que puede manejar 2n divisiones o valores de seal digitalizada.
Es decir que:
Resolucin = capacidad mxima / 2
n bits
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Por ejemplo, si tenemos una celda con una capacidad mxima de 35 Kg y un conversor A/D de 10 bits,
tendremos que:
Resolucin = 35 Kg / 210 bits
=0,034
En la siguiente figura se muestra la estructura de un amplificador de instrumentacin:
Figura 6: Amplificador de instrumentacin
Al existir realimentacin negativa se puede considerar un cortocicuito virtual entre las entradas inversora
y no inversora (smbolos - y + respectivamente) de los dos operacionales. Por ello se tendrn las
tensiones en dichos terminales y por lo tanto en los extremos de la resisntecia Rg
As que por ella circular una corriente
Y debido a la alta impedancia de entrada del A.O., esa corriente ser la misma que atraviesa las
resisntecias R1
Por lo tanto la tensin que cae en toda la rama formada por Rg,R1yR1
Simplificando:
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Que ser la DIFERENCIA de tensin entre la salida inmediata de los dos A.O. (justo antes de las R2).
Puesto que el resto del circuito es un restador de ganancia la unidad su salida ser exactamente la
diferencia de tensin de su entrada(sin aadir ganacia), la cual se acaba de definir.
Ntese como se ha simplificado la expresin dando valores iguales a las resistencias.
Este amplificador se usa para medir pequeos voltajes diferenciales superpuestos sobre un voltaje de
modo comn, ms grande que el diferencial, se le llama tambin, amplificador transductor, amplificador
de error o amplificador de puente. El amplificador de instrumentacin se coloca en la etapa de entrada de
un instrumento electrnico, se utiliza para aumentar la sensibilidad del circuito.
Pantallas de cristal lquido
Qu son los cristales lquidos?
Son sustancias que presentan caractersticas duales de un cristal y de un lquido, en un cristal las
molculas ocupan unas posiciones fijas en la estructura global y no se mueven respecto a las adyacentes,
justo lo contrario que
en un lquido. Las molculas de un cristal lquido tienen una forma alargada y cilndrica y la posicin
relativa entre ellas depende de diversos factores como son la temperatura y el campo elctrico el que
estn sometidos.
Cmo funcionanlos LCDs?
La aplicacin de un campo elctrico a estas sustancias provoca que la posicin de sus molculas cambie
de una posicin indeterminada a otra perfectamente uniforme. El cristal liquido ser opaco o transparente
en funcin de cmo estn organizadas las molculas, que depende a su vez del campo elctrico presente
(figura 7).
Figura 7: Polarizacin de las molculas de un LCD
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Una Pantalla de Cristal Lquido consta de los siguientes elementos (desde atrs hacia delante):
A.- Un espejo.
B.- Un filtro polarizador vertical.
C.- Una capa de vidrio con un electrodo transparente comn (xido de estao).
D.- Sucesivas capas de cristal lquido.
E.- Una capa de vidrio con un electrodo transparente y con las forma que se quiera representar.
F.- Un filtro polarizador horizontal.
Figura 8: Estructura interna de un LCD
Comportamiento sin campo elctrico entre electrodos
El cristal lquido est organizado en sucesivas capas de manera que la posicin de las molculas de cada
capa est desfasada ligeramente respecto a las adyacentes hasta conseguir que entre la primera y la ltima
capa haya un desfase total de 90 cuando no est presente ningn campo elctrico. La luz incidente sobre
el display se hace pasar por un filtro ptico o polarizador que hace que la fase de las ondas de luz que lo
atraviesan coincida con la fase de las molculas de la primera capa, con lo que la luz atraviesa sta y es
entregada a la siguiente capa con su correspondiente desfase y as sucesivamente.
Cuando la luz llega a la ltima capa, su fase ha cambiado 90 respecto a la entrante y se encuentra con un
filtro posterior cuyo ngulo de filtrado est desfasado 90 respecto al primero. Por tal motivo este filtro es
transparente a la luz que incide, que lo atraviesa y se refleja en un espejo.
Figura 9: Comportamiento sin campo elctrico
Comportamiento con campo elctrico entre electrodos
Si se aplica un campo elctrico en una zona determinada y en todas las capas del cristal, las molculas de
esa zona toman una posicin igual y en fase con el primer filtro pero no con el posterior, no dejando
pasar ste la luz y por lo tanto no se refleja nada en el espejo posterior.
Las zonas no afectadas por el campo elctrico siguen siendo transparentes y se obtiene un contraste
luz/oscuridad entre zonas transparentes y opacas. El campo elctrico se consigue mediante la
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aplicacin de una tensin entre un electrodo que tiene la forma que se quiere visualizar (un punto, un
segmento, un nmero, un icono,...) y otro electrodo comn sin forma especfica.
Figura 10: Comportamiento con campo elctrico
Tipos de LCD:
Reflectivos: con espejo posterior que refleja la luz incidente. No sirven en ambientes sin luz pero tienen consumos muy bajos.
Transmisivos: con un generador de luz posterior (incandescencia, ctodo fro, diodos led).
Transreflectivos: mixtos combinacin de los dos anteriores.
Tecnologas de fabricacin
De plano comn: Pocos electrodos posteriores para aplicaciones simples: relojes, calculadoras.
De matriz pasiva: Para generar imgenes en una configuracin matricial de electrodos en la parte frontal y en la posterior, la interseccin de cada horizontal y vertical forma los puntos, elementos de imagen o
pxels. (256x256 lneas genera 65536 pxels). Modo multiplexado y con circuitos integrados
especializados.
De matriz activa (TFT): En la cara interna posterior existe una matriz de transistores de pelcula fina (Thin Film Transistor) y condensadores. La tensin de cada condensador puede controlar el nivel de
contraste (escala de grises).
Caractersticas del display
Aspecto fsico: El LCD tiene un aspecto fsico como el mostrado en la figura 11. Est constituido por un
circuito impreso en el que estn integrados los controladores del display y los pines para la conexin del
display. Sobre el circuito impreso se encuentra el LCD en s, rodeado por una estructura metlica que lo
protege.
En total se pueden visualizar 2 lneas de 16 caracteres cada una, es decir, 2x16=32 caracteres. A pesar de
que el display slo puede visualizar 16 caracteres por lnea, puede almacenar en total 40 por lnea. Es el
usuario el que especifica qu 16 caracteres son los que se van a visualizar.
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Figura 11: Fotografa de un LCD
Los caracteres del LCD: El LCD dispone de una matriz de 5x8 puntos para representar cada carcter. En
total se pueden representar 256 caracteres diferentes. 240 caracteres estan grabados dentro del LCD y
representan las letras maysculas, minsculas, signos de puntuacin, nmeros, etc... Existen 8 caracteres
que pueden ser definidos por el usuario. En la figura 12 se muestra grficamente cmo es la matriz de
representacin de los caracteres, se ha dibujado el carcter A y un carcter definido por el usuario.
Figura 12: Matriz de representacin y caracteres
Memorias del display
El LCD dispone de dos tipos de memorias independientes: la DD RAM y la CG RAM.
DD RAM (Display Data Ram): En esta memoria se almacenan los caracteres que estn siendo
visualizados o que se encuentran en posiciones no visibles. El display almacena en esta memoria dos
lneas de 40 caracteres pero slo se visualizan 2 lneas de 16 caracteres. Por ello la DD RAM tiene un
tamao de 2x40=80 bytes.
LA CG RAM (Character Generator RAM): La CG RAM es la memoria que contiene los caracteres
definibles por el usuario. Est formada por 64 posiciones, con direcciones $00-$3F. Cada posicin es de
5 bits. La memoria est dividida en 8 bloques, correspondiendo cada bloque a un carcter definible
por el usuario. Por ello el usuario puede definir como mximo 8 caracteres, cuyos cdigos van del 0 al 7.
En la figura 13 se muestra un carcter formado por los valores almacenados en la CG RAM. Todas las
direcciones estn en hexadecimal.
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Figura 13: Memoria CG RAM
CONTRASTE DEL LCD
La temperatura afecta a las propiedades del cristal, con demasiado fro el cristal es opaco y con
temperaturas altas el cristal es transparente.
La temperatura ambiente puede afectar de modo importante al contraste al igual que la tensin de
excitacin. Se pueden incluir circuitos de compensacin de contraste como el que se muestra en la figura
con diodos que se comportan como R dependientes de Ta.
Figura 14: Circuito de compensacin de contraste
TECNOLOGAS DE LCD EN COLOR (Breve descripcin)
Cada pxel se divide en 3 sub-pxels, cada uno con un filtro ptico diferente Cada sub-pxel tiene su propio transistor/condensador que puede generar 256 niveles de contraste por lo que la combinacin de colores posibles sera de 256x256x256=16,7 millones de colores.
Figura 15: Matriz de LCD color
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Aplicacin de una celda de carga:
BALANZA ELCTRNICA CON ADQUISICIN DE DATOS
Esta balanza nos permite obtener el peso de un objeto de hasta 10 Kg, guardar en una memoria
EEPROM el valor del peso medido y poder visualizar los valores guardados con anterioridad en dicha
memoria, en cualquier momento, a travs de una pantalla LCD.
Para mayor claridad de lo explicado anteriormente, veamos el diagrama en bloques (figura 16) y el
diagrama de utilidades (figura 17), detallando la funcin de cada uno de los bloques.
Figura 16: Diagrama en bloques
Transductor: El transductor (celda de carga) es el encargado de convertir la fuerza aplicada sobre l, en
seales elctricas que podemos manipular.
Amplificador: Como la seal que obtenemos del transductor es muy dbil y difcil de medir, con esta
etapa amplificamos dicha seal para lograr un nivel de tensin que sea fcil de trabajar.
Conversor A/D: La funcin del conversor es la de convertir la seal analgica proveniente del
amplificador en una seal digital, necesaria para el procesador de seal.
Procesador de seal: En esta etapa se efecta la interpretacin de la seal digital que proviene del
conversor A/D, la interaccin con la memoria EEPROM y comanda la visualizacin de los datos en la
pantalla LCD.
Memoria EEPROM: En esta memoria se almacena el valor de la medida efectuada, contando con la
posibilidad de ser leda para la adquisicin de los datos almacenados en ella.
Pantalla LCD: Es donde se pueden visualizar las operaciones que la balanza realiza, muestra el valor de
la medicin que se hizo y los datos almacenados en la memoria EEPROM.
Transductor Amplificador Conversor
A/D
Procesador
de seal
Pantalla
LCD
Memoria
EEPROM
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Figura 17: Diagrama de utilidades
Presentacin: Realiza una presentacin del proyecto realizado en la pantalla LCD.
Calibrar: Esta etapa sirve para calibrar, es decir lograr que la balanza indique el valor cero cuando se
encuentra sin fuerza aplicada y el valor mximo que el instrumento puede determinar.
Seleccin Operario: La seleccin de operario permite elegir que operario va a utilizar la balanza,
teniendo la posibilidad de seleccin de tres operarios.
Rst Memoria: Aqu se borra toda la informacin almacenada en la memoria EEPROM.
Pesar: Orden de realizar la medicin de la fuerza (peso) aplicada.
Adquirir: Permite visualizar en la pantalla LCD los valores almacenados en la memoria EEPROM.
Volver: Retorna al men anterior.
Visualizar medida: El valor medido se muestra en la pantalla LCD.
Ultimo valor guardado: Al ingresar a ADQUIRIR, se muestra por defecto el ltimo valor guardado en
la memoria.
Siguiente valor: Nos permite recorrer la memoria y visualizar las ltimas diez mediciones efectuadas.
Inicio
Presentacin
Seleccin Operario
Pesar Adquirir Volver
Visualizar
medida
Ultimo valor
guardado
Siguiente
Valor Volver Volver
Rst Memoria Calibrar
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Para esta aplicacin se utiliza una celda de carga, marca REACCION modelo CGK-35, como sensor de
peso de la balanza, cuya salida a fondo de escala nos entrega 2 mV/V, una resistencia de 350 con una capacidad mxima de 35 Kg y una tensin mxima de alimentacin de 15V(figura 18).
La seal entregada por la carga se amplifica por medio de amplificadores operacionales, conectados
como amplificador de instrumentacin. Para construir dicho amplificador, utilizamos el circuito
integrado LM 324, el cual posee tres amplificadores operacionales en la misma pastilla, adems posee
una auto compensacin del offset (figura 19).
Cabe destacar que el amplificador operacional LM324, se eligi por su bajo costo y por su auto
compensacin del offset de entrada.
Figura 18: Celda de carga utilizada
3
21
411
U1:ALM324
R1
10k
R2
10k
RG
R3
10k
R4
10k
R6
10k
R5
10k
5
6
7
U1:B
LM324
10
9
8
U1:C
LM324
in (+)
in (-)
Out
Figura 19: Amplificador de instrumentacin con LM 324
Una vez amplificada la seal entregada por el amplificador de instrumentacin, un conversor A/D,
incorporado en el PIC16F873 de la familia MICROCHIP, recoge esta seal y realiza la conversin
necesaria para la visualizacin de la cantidad medida en la pantalla LCD. Adems, el microcontrolador
manipula todas las seales provenientes del exterior, ya sea desde el amplificador o de los pulsadores que
comandan las funciones de la balanza; es decir que, el microcontrolador interpreta y ejecuta cada orden
que le damos a la balanza. En la figura 20, se muestra dicho microcontrolador.
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Figura 20: PIC 16F873A
Conversor A/D
El PIC16F873 posee un conversor A/D de 10 bits de resolucin y 5 canales de entrada. La seal
analgica se aplica a un capacitor de captura y mantenimiento y luego se introduce al conversor, este
conversor proporciona el valor digital, equivalente a los 10 bits, utilizando el mtodo de conversin por
aproximaciones sucesivas. El conversor A/D posee 4 registros:
ADRESH: Registro de resultado de conversin (bits mas significativos).
ADRESL: Registro de resultado de conversin (bits menos significativos).
ADCONO: registro de control 0. (Controla las operaciones del mdulo A/D)
ADCON1: registro de control 1 . (Configura los canales analgicos)
Las entradas analgicas y de referencia se configuran en el registro ADCON, con los bits PCFG
.
Tabla 1: Configuracin de entradas analgicas y referencias
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El puerto se conecta al conversor A/D por medio de los bits CHS del ADCON0, adems debe
configurarse como entrada, en el registro TRISA, el puerto correspondiente a la entrada analgica
.
Tabla 2: Seleccin de canal analgico
Para realizar una buena conversin, el periodo del reloj (TAD) debe asegurar un tiempo de conversin no
menor a 1.6 u segundos, de lo contrario pueden ocurrir errores de conversin indeseados que afectan a la
precisin de la balanza. El divisor se selecciona desde ADCS en el registro ADCON0.
Tabla 3: Seleccin del divisor de frecuencias
En el siguiente grfico se presenta el diagrama de tiempos correspondiente a la conversin A/D.
Figura 21: Diagrama de tiempos de la conversin A/D
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Memoria EEPROM
El micro procesador PIC16F873A posee 128 posiciones de memoria de propsito general, donde el
contenido de estos registros no se borra cuando cesa la alimentacin, mantenindose la informacin
durante un perodo de tiempo prolongado.
La memoria EEPROM puede ser leda o escrita durante el funcionamiento normal del microprocesador y
para ello se utiliza un acceso indirecto a memoria, el cual involucra a cuatro registros especiales. Estos
registros especiales se detallan a continuacin.
EEADR: Direccin del registro EEPROM (00H-7FH)
EEDATA: Contenido del registro EEPROM.
EECON1: Contiene los bits de control.
EECON2: Se utiliza en la rutina de escritura.
Calibracin
Para la calibracin de la balanza se utiliza un mtodo sencillo, el cual se procede a explicar.
Primeramente vemos el peso que indica el display sin peso aplicado y se regula el preset que modifica el
valor de la tensin en el pin Vref(-) del Pic hasta obtener la lectura de cero, luego se coloca un peso
patrn, cuyo valor es conocido, y se regula otro preset que modifica el valor de la tensin en el pin
Vref(+) del Pic hasta lograr la visualizacin, en el display, del peso patrn aplicado a la balanza, adems
el sistema de calibracin posee otro preset (Rg) que regula la ganancia del amplificador de
instrumentacin que se utiliza para un ajuste de precisin. Para comprender mejor lo explicado se
muestra el siguiente grfico.
Del grfico se desprende que para que la celda est calibrada correctamente, la misma debe hacerse
trabajar en la zona lineal para obtener los mejores resultados.
Diagrama elctrico de la balanza
Ya hemos descrito los bloques ms importantes de esta aplicacin, lo nico que resta por mostrar es el
diagrama elctrico de esta Balanza Electrnica con Adquisicin de Datos, el cual se muestra en la
pgina siguiente, figura 22.
V
P
Peso patrn 0
Nivel obtenido
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Figura 22: Circuito elctrico de la balanza
RA0/AN0
2
RA1/AN1
3
RA2/AN2/VREF-
4
RA4/T0
CKI
6
RA5/AN4/SS
7
OSC1/CLK
IN9
OSC2/CLK
OUT
10
RC1/T1
OSI/C
CP2
12
RC2/CCP1
13
RC3/SCK/S
CL
14
RB7/PGD
28RB6/PGC
27RB5
26RB4
25RB3/PGM
24RB2
23RB1
22RB0/IN
T21
RC7/RX/D
T18
RC6/TX
/CK
17RC5/SDO
16RC4/SDI/S
DA
15
RA3/AN3/VREF+
5
RC0/T1
OSO/T1C
KI
11
MCLR
/Vpp
/THV
1
U1
PIC
16F8
73A
D714
D613
D512
D411
D310
D29
D18
D07
E6
RW5
RS4
VSS1
VDD2
VEE3
LCD1
ITM-160
2DSTL
3 2
1
4 11
U2:A
LM32
4
R1
10k R
2
10k
RG
R3
10k
R4
10k
R6
10k
R5
10k
VI
3VO
1
GND2
U3
78L0
5
VI
2VO
3
GND1
U4
79L0
5
TR1
220/9v
+9v
BR1
C1
100n
C2
470u
C4
100n
C3
470u
C5
100n
C6
100n
RV1
10K
R8
10k
R9
10k
R10
10k
R11
10k
D1
Enc
endido
R14
10k
X1 4MHz
C7
22p
C8
22p
+5V
-5V
A la celda de carga
Lnea
Entrada diferencial
desde celda de carga
5 6
7
U5:B
LM32
4
10 9
8
U5:C
LM32
4
RV2
POT
RV3
POT
Mariano O. Scarabello 21
UNIVERSIDAD TECNOLGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL VILLA MARA
TECNOLOGIA ELECTRONICA
Conclusiones
Como conclusin de este trabajo prctico podemos decir que, la experiencia adquirida ha sido positiva,
debido a que los conocimientos adquiridos, con respecto a los temas tratados en este proyecto, son de
gran importancia y utilidad dentro del mbito laboral.
Tambin es de suma importancia destacar los problemas que se presentaron durante la realizacin de este
trabajo, los cuales fueron los siguientes:
Inestabilidad del amplificador: Este problema se solucion utilizando resistencias de precisin, cuyo valor es ms estable y preciso que las comnmente utilizadas resistencias de carbono.
Alinealidad de la celda de carga: Primeramente supuse que la celda de carga haba sufrido la accin de un peso excesivo antes de llegar a mis manos, pero despus de una total revisin del
proyecto encontr que haba un error de software, el cual se pudo solucionar sin ningn
inconveniente.
Falta de experiencia en el manejo de materiales mecnicos: Como la balanza necesita de una estructura que la sostiene, tuve que recurrir a un herrero para que realice dicha estructura, debido
a no saber que material soportara la carga a la que sera sometida la balanza y que adems
efecte las uniones, de la mencionada estructura, por medio de soldaduras.
Realizacin del circuito impreso: El primer inconveniente fue la pregunta qu mtodo uso?. Luego de buscar algn mtodo que sea eficaz, simple y rpido, encontr el mtodo de
termotransferencia; que consiste en transferir al cobre de la placa virgen, el toner adherido a un
papel satinado (con el diseo del circuito impreso) por medio de calor. Adems tuve que realizar
la placa varias veces, porque siempre faltaba alguna pista por hacer. Esto arrojo como resultado
adquirir experiencia en el diseo y realizacin de circuitos impresos.
Bibliografa
www.flexar.com.ar
www.onsemi.com
www.hbm.com
www.intech.com
www.microchip.com
Apuntes de la ctedra
Circuitos Electrnicos Discretos e Integrados ; Donald L. Schilling Charles Belove; Editorial McGraw Hill; Captulo 10.