Reporte Final 276335

INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MONTERREY CAMPUS ESTADO DE MÉXICO

CRONÓMETRO DIGITAL INALÁMBRICO - PROYECTO FINAL Laboratorio de Diseño Electrónico Prof. David Higuera

Equipo: Carmen Araujo Cortez Antonio Martínez Carranza Andony Castillo Palacios

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11 de mayo de 2013

Cronómetro Digital Inalámbrico - Proyecto Final Abstract El siguiente documento tiene como objetivo reportar el desarrollo y resultados para obtener el proyecto final que es un cronómetro digital inalámbrico para toma de tiempo en carreras que se presentará para la materia de Laboratorio de Diseño Electrónico, trataremos temas como la descripción del proyecto y el desarrollo teórico y práctico.

Tabla de contenido Objetivos ......................................................................................................................................... 1 Introducción .................................................................................................................................... 2 Descripción del Proyecto................................................................................................................. 2 Desarrollo ........................................................................................................................................ 2 Materiales ................................................................................................................................... 2 Simulación ................................................................................................................................... 3 Programación .............................................................................................................................. 4 ..................................................................................................................................................... 6 ..................................................................................................................................................... 7 Evidencias .................................................................................................................................... 8 Circuitos Finales......................................................................................................................... 10 Productos Comerciales.................................................................................................................. 11 Análisis Económico .................................................................................................................... 12 Conclusiones ................................................................................................................................. 12 Antonio Martínez ...................................................................................................................... 12 Carmen Araujo .......................................................................................................................... 13 Andony Castillo.......................................................................................................................... 13 Referencias .................................................................................................................................... 14

Objetivos 

Construir, diseñar e implementar un producto funcional, ético y económico, crónometro digital inalámbrico, con los conocimientos adquiridos a o largo de la materia y de la carrera formativa.

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Cronómetro Digital Inalámbrico - Proyecto Final

Introducción En la actualidad, en el mundo de las carreras se necesita ser exacto y seguro de quien llegó a primer lugar y que tiempo obtuvo, tanto como para el entrenamiento del deportista, como para las competencias, es por eso que se invento el cronómetro que es un reloj cuya precisión ha sido comprobada y certificada. La palabra cronómetro viene del neologismo griego; cronos: dios del tiempo y metron: aparato para medir. Entonces como dice la palabra es un instrumento para medir el tiempo. Por lo cual, nos planteamos el siguiente proyecto; el cual consta de realizar un prototipo de un cronómetro digital inalámbrico para toma de tiempo en carreras, el cual incluya con todos las operaciones necesarias para el inicio y fin de una carrera y el reset para poder reiniciar al cronómetro y poder usarlo otra vez.

Descripción del Proyecto El control de este cronómetro estará basado en dos transmisores y un receptor inalámbrico, que estos serán activados a través de un sensor ultrasónico, se enviará inalámbricamente esta señal al cronómetro que será representado en un LCD. En el inicio, se activará el cronómetro a través del sensor, este le enviará la señal al transmisor y este le enviará la información al receptor y finalmente llegara al cronómetro para que empiece a funcionar y cuando en la meta se active la señal de llega que también debe ser transmitida al cronómetro inalámbricamente de la misma manera que el inicio, para que el cronómetro se detenga. Para la programación de este sistema de control se utilizará el software de Arduino, donde se programará todo para que funcione a través del mircoprocesador Arduino Mega 2560 y con la programación que se escriba en este microprocesador hará que todo lo antes mencionado sea posible.

Desarrollo Materiales 

LCD

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Cronómetro Digital Inalámbrico - Proyecto Final     

Arduino Mega 2560 Transmisro y receptor HT12D y HT12E Placa Fenólica Led Sensor Ultrasónico

Simulación A continuación se muestra los diagramas esquemáticos de los circuitos acoplados en el proyecto, a falta de componentes en los softwares de simulación de circuitos, no se puede mostrar con los componentes que estamos usando, entonces algunos de ellos seran reemplazados con otros y no se podra comprobar funcionamiento a causa de esto en la simulación.

Figura 01. Diagrama Esquemático del Emsior, Transistor y el LCD.

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Cronómetro Digital Inalámbrico - Proyecto Final

Sensor Infrarrojo

Figura 04. Diagrama Esquemático del LCD 16x2 con sus conexiones al Arduino

Programación La programación como antes mencionado se realizó en el programa del arduino, y fue realizada para la programación del cronómetro y se desplegue en el LCD y del sensor ultrasónico para que emita 5V cada vez que detecte la señal.

Programación del Cronómetro

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Cronómetro Digital Inalámbrico - Proyecto Final

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Cronómetro Digital Inalámbrico - Proyecto Final

Programación del Sensor Ultrasónico.

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Cronómetro Digital Inalámbrico - Proyecto Final

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Cronómetro Digital Inalámbrico - Proyecto Final

Evidencias A continuación se mostraran las siguientes fotografías donde se muestra la evidencia de los siguientes circuitos que estamos utilizando para cuando se junten todos los circuitos se pueda cumplir con el siguiente objetivo de crear el cronómetro inalámbrico digital. Lamentablemente, el receptor como es una señal codificada no se pudo mostrar en el osciloscopio. Sensor Ultrasónico: La señal del Trigger del sensor ultrasónico cuando detecta la señal que queremos enviar se ve así en el osciloscopio:

Figura 03. Señal de Trigger Input. La señal del Echo que es más grande que del trigger que tambien envia 5V cuando es activada el sensor ultrasónico:

Figura 04. Señal del Echo Pulse.

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Cronómetro Digital Inalámbrico - Proyecto Final Emisor Cuando el emisor no recibe señal se ve de la siguiente manera:

Figura 05. Sin enviar la señal. La señal de salida se ve de esta manera cuando ya se esta enviando la señal:

Figura 07. Señal envidada. Pero lo que nosotros enviaremos es una pequeña señal que será rápida es como un pequeño toque entonces lo que nosotros enviaremos se vera de la siguiente manera:

Figura 06. Toque de señal que se enviará.

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Cronómetro Digital Inalámbrico - Proyecto Final

Circuitos Finales Los circuitos antes mencionado, se realizaron la plantilla para poder luego imprimirla y generar el circuito impreso. Desafortunadamente, como no se encontraban los componentes como el sensor utrasónico, los circuitos impresos HT12E y HT12D y el receptor y transmisor RF 434Mhz se usaron puntos que serian los puntos para poner los header y soldar los header y en ellos poner los componentes mencionados, pero al momento de imprimirlo no se salió del tamaño real que serían los header y componentes, entonces es por eso que al final lo hicimos en una placa fenólica en base de una proto. De igual manera se agregan las imágenes de los planos realizados para el PCB

Circuito del Display LCD 16X2

Figura 07. PCB del Display Circuito del Receptor

Figura 08. PCB del Receptor

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Cronómetro Digital Inalámbrico - Proyecto Final

Circuito del Transmisor

Figura 09. PCB del Transmisor

Productos Comerciales Una marca conocida de cronómetros, es la marca Q&Q QUARTZ, donde las funciones que tienen sus cronómetros son tienen mediciones hasta 1/100 segundos, puede medir hasta 9 horas 59 minutos 59 segundos, tiene también un contador regresivo, tcontiene marcador de pasos, también tiene la función de reloj calendario, lap & split que puedes marcar cada tiempo en cada vuelta, contiene una exactiud de 99.99957% y resitencia al agua (5bar), a un precio de 390 pesos + iva, donde de esa marca el modelo más barato es a ese precio, hay otros con más características y mejora en las características mencionadas pero a un precio mayor.

Además también hay otro tipo de cronómetros para las carreras, es donde es un indicador donde te dice los milisegundos, minutos y otros hasta días, que es como un aproximadamente de tamñao 100 x 20 x 4 cm. Donde esta basado la luz de los números con leds: para interior difuso superbrillo, el tiene una durabilidad e 100 mil horas de uso continuo, funciona a través de un control remoto inalámbrico y se puede apreciar hasta 50 metros de distancia, el es impermeable y no consume energía.

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Cronómetro Digital Inalámbrico - Proyecto Final

Análisis Económico Receptor RF 434Mhz 4800bps...................................................................80.00 Transmisor RF 434Mhz x 2 ........................................................................140.00 Codificador RF (HT12E) x 2 ........................................................................50.00 Decodificador RF (HT12D) .........................................................................25.00 Sensor Ultrasonico (SRF04) x 2 ..................................................................500.00 Display LCD 16x2........................................................................................60.00 Led x 2 ........................................................................................................4.00 Arduino ......................................................................................................350.00

TOTAL ......................................................................................... 1209.00

*El precio del proyecto no nos costó ese precio, ya que muchos de estos elementos fueron pedidos al almacen del ITESM CEM y otros fueron prestados por el profesor.

Conclusiones Antonio Martínez Con este proyecto final se trató de alcanzar los objetivos, ya que se aplicaron la mayor cantidad de conocimientos adquiridos en este curso para la elaboración de este proyecto. Se eligió realizar este proyecto con la finalidad de retarnos a nosotros mismos a realizar un proyecto funcional, de un grado alto de dificultad y se ensamble de varios circuitos. Al desarrollar este proyecto aprendimos bastantes cosas nuevas, como por ejemplo transmitir datos inalámbricamente, lo cual me pareció muy bueno, ya que muchas veces necesitamos enviar información básica, y con estos conocimientos que adquirimos es más fácil y barato hacerlo. En cuanto al desarrollo del prototipo, nosotros planeamos nuestras fechas de forma que pudiéramos seguir el cronograma, sin embargo por situaciones de que no contemplamos (exámenes finales y entrega de otros proyectos), el tiempo se nos consumió y no pudimos detallar algunos errores que tuvimos. Cuando hicimos nuestras pruebas en protoboard’s nuestro proyecto funcionó, sin embargo al quererlo pasar a circuito impreso tuvimos bastantes fallas; en lo personal yo no había tenido la experiencia de hacer circuito impreso, por lo que yo no fui partícipe de este desarrollo, mis compañeros de equipo que tenía un poco de conocimiento lo intentaron sin embargo la falta de conocimiento del software evitó que se pudiera hacer el tamaño correcto del diseño.

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Cronómetro Digital Inalámbrico - Proyecto Final Como segunda opción optamos por hacerlo en tabla fenólica, lo cual fue una buena opción, pero al soldar todos los elementos y tratar de hacer nuestras pruebas, no funcionó a la perfección, por lo que nos detuvimos bastante tiempo a verificar cual era el problema, una vez detectado que el problema provenía de la falta de continuidad de la tabla (defecto de fábrica) proseguimos con el armado del circuito, pero tuvimos otro pequeño obstáculo, ya que se nos privó del uso del material de la escuela (sensor ultrasónico), por lo que tuvimos que cambiar a un sensor infrarrojo, pero al soldarlo a la tabla fenólica, y fusionar la programación del arduino con la señal del infrarrojo, ya no respondió el proyecto de la misma forma, el error que probablemente afectó esto es que la señal del infrarrojo es analógica y nuestra programación estaba diseñada para ser digital, a falta de tiempo decidimos concluir con el proyecto con lo que se tiene, no obstante cabe mencionar que fue grato haber podido ser partícipe de este proyecto ya que el conocimiento que se adquirió es realmente lo que cuenta.

Carmen Araujo El proyecto de esta materia, se me hizo muy interesante y más dificultoso de lo que pensaba que iba a ser cuando lo escogimos, pero me gusto mucho porque pudimos utilizar muchas cosas que aprendimos en la materia de laboratio de diseño electrónico, que en el momento que nos encontrabamos un problema con los circuitos podíamos resolverlo. Me parecio interesante porque también incluia muchas secciones este proyecto, como la programación de un micropocesor para que pueda funcionar el proyecto, ciertos componentes que no habiamos visto, sin embargo si sabíamos como usarlo leyendo la datasheet, utilizamos el software para la plantilla para el circuito impreso y pensar como conectar las diferentes secciones del proyecto para que sea solo una. En conclusión, me gusto mucho la materia porque aprendí y recordé muchas cosas sobre los circuitos electrónicos, desde cosas básicas, hasta cosas que no había visto como crear tu propio generador de funciones y hacer funcionar un ventilador a través de una fotoresisntecia, y pienso que este proyecto final fue un buen final para esta materia.

Andony Castillo Dentro de la integración de este proyecto pudimos conocer diversos aspectos del control remoto con radio frecuencia, ya que pudimos conocer los diferentes componentes necesarios para lograr la comunicación, entre el transmisor y receptor. Es importante señalar que el trasmisor es el TWS434, que usa codificador que manada la señal al receptor el RWS-434 que usa un decodificador. Lo que el proyecto abarcaba eran conocimientos que necesitábamos investigar dentro de los diferentes componentes que iban a ser utilizados. Al principio se trato de realizar los circuitos mediante la impresión de los circuitos impresos en placa de cobre, pero como los circuitos que se pretendía imprimir no tenia librería PCB, se tuvo que implementar componentes de las mismas características que pudieran ser simulados. Una vez

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Cronómetro Digital Inalámbrico - Proyecto Final simulado los circuitos se procedió a imprimirlos, pero fue ahí en donde se percato que los componentes (Pines), no embonaban dentro del circuito impreso, se pretendía arreglar este problema pero por falta de tiempo no se puedo realizar.

Dentro de la programación existieron varios factores que debían de ser considerados para la ejecución satisfactoria del proyecto. Se pretendía agregar a un nuevo archivo los diferentes programas, estos se dividían en: Cronometro plasmado en LDC y Sensor ultrasónico para medir distancia. Después de unir los programas anteriores, se consiguió la activación del cronometro cuando el sensor ultrasónico detectaba una interferencia, pero esta no podía parar el cronometro ni mandar la señal para activar el transmisor.

Referencias  

Robodacta. Robodacta. Obtenido el 09 de mayo de 2013. << http://www.robodacta.mx/ >> Datasheet Catalog. Datasheets. Obtenido el 09 de mayo de 2013 << http://www.datasheetcatalog.com >>

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