CAPITULO ll MARCO TEÓRICO
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CAPITULO ll
MARCO TEÓRICO
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CAPITULO ll
MARCO TEÓRICO
A.-ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN
Se han realizado diversas Investigaciones con sistemas de iluminación , entre
los cuales se pueden mencionar :
Desarrollo de un Módulo de Prueba, lo suficientemente poderosa para
realizar los estudios fotométricos de manera eficiente y controlar la calidad de los
equipos de iluminación adquiridos por la C.A. La Electricidad de Caracas.(Dpto. de
Operación y Mantenimiento de Distribución C.A. Electricidad de Caracas.
Chacao,1990, Caracas-Venezuela).
Anteriormente la empresa realizaba las pruebas referentes a los factores de
luminancia, iluminancia e intensidad luminosa de las luminarias utilizadas en
alumbrado público en forma manual. Posteriormente, el usuario realizaba
complejos cálculos matemáticos para construir las curvas necesarias para
determinar la calidad de los equipos a los cuales se le realizaba el estudio.
Actualmente, gracias al sistema diseñado con FieldPoint y ComponentWorks, la
compañía cuenta con una herramienta capaz de realizar mediciones de los
diferentes parámetros fotométricos y elaborar en tiempo real las curvas
fotométricas características de las luminarias. Este sistema ha permitido evaluar el
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comportamiento de los diferentes equipos de iluminación de manera efectiva
reduciendo el tiempo de duración de las pruebas y presentando una interfaz Inter.-
activa entre el usuario y el equipo de medición.
El objetivo de dicho estudio fue la creación de un sistema automatizado
capaz de adquirir, transmitir, almacenar y procesar niveles de luz provenientes de
equipos de iluminación (luminarias), directamente de un sistema de alumbrado
público o en pruebas de campos a luminarias específicas. El sistema de control
diseñado para la automatización de las pruebas fotométricas consta de cinco
módulos:
• · Curvas Isolux (suelo)
• · Curvas Fotométricas (polares)
• · Medición de los parámetros de iluminación en tiempo real
• · Diseños de sistema de alumbrado público
• · Análisis de los parámetros de mantenimiento de los equipos de
alumbrado público (vida útil de las lámparas, factor de suciedad de las
luminarias, etc.)
El software se desarrollo en ambiente Visual Basic y se añadieron las
herramientas de ComponentWorks para poder comunicarnos fácilmente con los
módulos de adquisición de datos FieldPoint.
Con este procedimiento se ha logrado una optimización de los diferentes
elementos o equipos que conforman un sistema de alumbrado público,
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permitiendo detectar posibles fallas o defectos antes y durante su funcionamiento
logrando un mejor diseño o proyección de los sistemas de alumbrado público.
B.-Fundamentación Teórica.
El Módulo de Prueba y Cálculo de Parámetros para Luminarias Comerciales
está conformado por Sistemas electrónicos y mecánicos que a continuación se
mencionan:
2.1.-Sistema de Control:
Un sistema de control es una interconexión de componentes que conforman
una configuración del sistema que proporcionará una respuesta deseada del
sistema.
La base para el análisis del sistema es fundamentado en los sistemas
lineales la cual propone una relación causa-efecto para los componentes del
sistema.
Entrada(s) Salida(s)
Diagrama de Bloques de un Sistema de Control
Figura1.FUENTE: R. Dorf (p. 2).
Proceso
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Por la explicación anteriormente dada, se puede decir que un sistema de
control es la interconexión de un conjunto de elementos que tienen como fin el
control de un determinado proceso para obtener la respuesta deseada.
2.1.2- TIPOS DE SISTEMA DE CONTROL
Según OGATA (1993,p.4), los sistemas de control son los siguientes:
A. SISTEMA DE CONTROL DE LAZO ABIERTO
Son los sistemas de Control en los que la salida no tiene efecto sobre la
acción de control, se denomina sistema de control de Lazo abierto.
En otras palabras, en un sistema de control de Lazo Abierto, la salida no se
mide ni se retroalimenta para compararla con la entrada .
Según B. KUO (1996,p.9), los elementos de un sistema de control
de Lazo abierto se puede dividir en dos (2) partes: El Controlador y el Proceso
Controlado.
Entrada de Señal
referencia Actuante Variable
U Controlada V
Sistema de Control de Lazo Abierto
Figura 2. FUENTE: B. KUO (1996,p.9).
controlador Proceso controlado
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Una señal de entrada de comando r se aplica al controlador, cuya salida
actúa como señal actuante u, La señal actuante controla el proceso controlado
de tal forma que la variable controlada v se desempeña de acuerdo con los
estándares establecidos. En los casos simples, el controlador puede ser
amplificado, ya sea por unión mecánica, filtro u otro elemento de control; en los
casos más complejos, el controlador puede ser una computadora tal como un
microcontrolador, debido a la simplicidad y economía de los sistemas de
control de Lazo abierto.
B.- SISTEMA DE CONTROL DE LAZO CERRADO.
Se llaman así los sistemas de control Retroalimentados ó control de Lazo
cerrado. La señal de error actuante, que es la diferencia entre la señal de
entrada y de la Retroalimentación (puede ser la señal de salida o un fusión de
señal de salida y sus derivadas); entra al controlador para reducir el error y
lleva a la salida del sistema un valor deseado.
El término Lazo Cerrado, implica siempre el uso de la acción de control
retroalimentado para reducir el error del sistema.
Para T. MALONEY (1997, p.287),un Sistema de Control de Lazo Cerrado
se puede representar como un diagrama de bloques, como se puede apreciar
en la siguiente figura:
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DIAGRAMA DE BLOQUES DE UN SISTEMA DE CONTROL DE LAZO
CERRADO
variable
controlada
valor medido
punto de ajuste
ajuste señal señal de salida
de error del controlador
Figura 3.FUENTE: J. MALONEY (1997, p.287).
Una de las ventajas de los Sistemas de control de Lazo Cerrado es que, el
uso de la retroalimentación hace que la respuesta del sistema sea
relativamente sensible a perturbaciones externas y a vibraciones internas de
parámetros de sistema.
La idea proporcionada por este diagrama de bloques del Sistema de Control
de Lazo Cerrado es la siguiente:
Se mide un variable de proceso que está siendo controlada (ya sea por
temperatura, presión, razón de flujo de fluido, concentración química,
humedad, viscosidad, posición mecánica, velocidad mecánica, etc.),Y se
alimenta a un comparador. El comparador, puede ser mecánico, eléctrico o
neumático, este lleva a cabo una comparación entre el valor medido de la
variable y el punto de ajuste, que representa el valor deseado de la variable.
controlador Amplificador
Proceso Dispositivo de medición
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El comparador, entonces genera una señal de error, que representa la
diferencia entre el valor medido y el valor deseado. Se considera que la señal de
error es igual al valor medido menos el valor deseado, por lo que si el valor
medido es demasiado grande, la señal de error es positiva, y si el valor medido es
demasiado pequeño, la señal de error es negativa.
El controlador recibe la señal de error y genera una señal de salida; la
relación entre la señal de salida del controlador y la señal de error depende del
diseño y ajuste del controlador.
La salida del controlador es alimentada por un dispositivo conector final; podría
requerirse de la amplificación de la señal de la salida del controlador sí este no es
de potencia suficiente para operar el dispositivo corrector final.
El dispositivo corrector final, muchas veces, es un motor eléctrico, que
puede ser usado para abrir o cerrar una válvula, mover algún objeto mecánico en
una dirección u otra ó cualquier función semejante.
A continuación se mencionan los modos de control de Lazo Cerrado:
v Encendido-Apagado (on-off).
v Proporcional.
v Proporcional más Integral.
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v Proporcional más Derivativo.
v Modo de Control Proporcional Integral más Derivativo.
C.-COMPARACIÓN ENTRE LOS SISTEMAS DE CONTROL DE LAZO
CERRADO Y LAZO ABIERTO:
El sistema de Control de Lazo cerrado presenta la siguiente ventaja: el uso
de la realimentación vuelve la respuesta del sistema relativamente insebsible a
las perturbaciones externas y a las variaciones internas en los parámetros del
sistema, por lo tanto es posible usar componentes relativamente precisos y
baratos para obtener el control adecuado de un planta determinada; mientras que
en el caso del sistema de control de lazo abierto esto es imposible.
La comparación entre ambos sistemas según Kuo Benjamín (1996,p.14) ,
desde el punto de vista de estabilidad, “el sistema de control de lazo abierto es
más fácil de desarrollar, por que la estabilidad del sistema no es un problema
importante; por otro lado, la estabilidad es una función principal en el sistema de
control de lazo cerrado, lo cual puede conducir a corregir en exceso errores que
producen oscilaciones de amplitud constante o cambiante”.
Para los sistemas que se conocen con anticipación las entradas y en los
cuales no hay perturbaciones, es aconsejable aplicar un control de lazo abierto;
los sistemas de control de lazo cerrado sólo tienen ventajas cuando se presentan
perturbaciones impredecibles y / o variaciones impredecibles en los componentes
del sistema. Se puede observar que la valoración de la energía de la salida
determina en forma parcial el costo, el peso y el tamaño del sistema de control. La
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cantidad de componentes usados en un sistema de control de lazo cerrado es
mayor que la que se emplea para un sistema de control equivalente en lazo
abierto. Por lo tanto, el sistema de control de lazo cerrado suelen tener costos y
potencias más grandes, para disminuir la energía requerida de un sistema, se
emplea un sistema de control de lazo abierto cuando puede aplicarse; por lo
general, una combinación adecuada de controles de lazo abierto y en lazo cerrado
es menos costosa y ofrecerá un desempeño satisfactorio del sistema en general.
2.1.4-MOTORES:
Existen varios tipos de motores, entre los cuales se encuentran: los eléctricos,
mecánicos, Hidráulicos, etc; en este caso, se especificará detalladamente.
Ø MOTORES ELÉCTRICOS:
Los motores eléctricos se caracterizan por poseer gran facilidad para realizar
trabajos, su funcionamiento se basa en las fuerzas ejercidas por los campos
electromagnéticos formados al hacer circular la corriente eléctrica a través de una
o varias bobinas; en nuestro caso utilizaremos un motor eléctrico ( subir y bajar
vidrios para vehículos) ya que posee mayor fuerza para levantar la lámina de
madera que sujeta al sensor.
2.1.5-DETECTORES FOTOELÉCTRICOS
Los dispositivos electrónicos compuestos esencialmente de un emisor de
luz asociado a un receptor fotosensible, se les denomina detector fotoeléctrico.
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Existe una gran gama de detectores Fotoeléctricos , entre los cuales están
aquellos dispositivos donde el emisor y el detector están separados y se
utilizan particularmente en alcances largos, o en la detención de objetos cuyo
poder reflexivo no permite la utilización del sistema reflex, en dicho sistema el
emisor y el receptor van incorporados en un mismo dispositivo y el retorno de
haz de luz se obtiene mediante un reflector montado frente al detector. Se
utiliza especialmente para alcances cortos o medianos donde resulta difícil
instalar el emisor y receptor separados.
2.1.5- AMPLIFICADORES OPERACIONALES (OP-AMPS).
El Amplificador Operacional (op-amps), está definido como un dispositivo
electrónico que bajo las circunstancias adecuadas se comporta como una
fuente de voltaje controlada por voltaje(fvcv) con una ganancia sumamente
elevada.
+
-
Amplificador Operacional op-amp.
Fig. 4. Fuente: J. MALONEY (1996.p.200)
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2.1.7-CONVERTIDORES
A.-Digital/Analógico:
Según Hostetter, G. (1990,p. 487), la mayoría de los convertidores
analógicos a digital(A/D), utilizan un convertidor digital analógico (D/A) como
parte del componente. Un conjunto de voltajes digitales binarios de entrada,
uno por cada bit del código binario , forma la entrada al convertidor, se produce
la señal simple analógica de salida cuantizada.
Entrada de Salida Analógica.
datos
CONVERTIDOR DIGITAL/ANALÓGICO(D/A).
Fig.5 Fuente: HOSTETTER(1990.p.489).
B.-CONVERTIDOR ANALÓGICO/DIGITAL:
La señal de entrada Analógica se convierte en una representación binaria
en términos de un conjunto de voltajes digitales binarios de salida uno por cada
bit del código.
Para determinar cuando se inicia la conversión se emite una señal digital de
entrada y el control de conversión.
D/A
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Entrada Analógica datos
Control del convertidor binarios
Control del convertidor
de salida.
Entrada Analógica/Digital (A/D).
Fig. 6,Fuente: HOSTETTER (1990,p. 489).
Entrada
Salida.
Convertidor
Entrada Analógica / Digital
Fig. 7,FUENTE: HOSTETTER(1990.P489).
D/A
A/D
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C-.MICROCONTROLADORES: Aproximadamente en el año 1980, los fabricantes de circuitos integrados
dieron a conocer un nuevo chip llamado microcontrolador, el cual contenía
según Duque E. (1997,p.12). “ Toda estructura de un microcomputador, es
decir, unidad de proceso (CPU), memoria RAM, memoria ROM y circuitos de
entrada y salida. Este se concibió como un dispositivo programable que puede
ejecutar un sinnúmero de tareas y procesos; desde este momento el diseño de
productos electrónicos cambió radicalmente, circuitos lógicos, manejo de
periféricos, temporizadores y estructuras de computadoras, todo programable
y alojado y alojado en un solo integrado, es decir, un pequeño computador
para todas las aplicaciones”. La posibilidad de manejar señales de entrada y
salida, así como su capacidad para procesar datos y tomar decisiones, lo
convierten en uno de los elementos más versátiles que existen.
Un Microcontrolador es “un circuito integrado programable, capaz de
ejecutar las ordenes o secuencias que están grabadas en su memoria.(
MICROCHIP Technology Inc.; 1996,p.7). Este dispositivo está compuesto de
varios bloques funcionales, los cuales cumplen una tarea específica dentro del
ordenamiento del mismo y a su vez permiten obtener configuraciones
diferentes”. Esto es, se pueden diferenciar según el tamaño y la cantidad de
sus elementos básicos y características especiales.
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Cuando se habla de dispositivos de entrada, se hace referencia a todos los
elementos que pueden cambiar el estado ante alguna determinada condición y
generan una señal que pude ser utilizada por el microcontrolador para tomar
alguna condición y generan una señal que puede ser utilizada por el
microcontrolador para tomar alguna decisión. Los dispositivos de salida
pueden ser indicadores visuales (LED’s), indicadores audibles, interruptores
de potencia que manejan motores, u otros dispositivos como relés, motores,
válvulas, etc. Como dispositivos de salida se tienen: displey, que puede ser de
LED’s o de cristal líquido, etc.
Fig. 8.Componentes especiales de un Microcontrolador
Fuente: Duque E., 1997,p. 10.
Temporizador/ contador
Interrupciones
Convertidor
A/D
Memoria EPROM
Comunicación Serial RS-232
Salida PWM
Microcontrolador
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Funciones adicionales de los Microcontroladores.
• Algunos Microcontroladores tienen conversores análogos a digital (A/D),
en caso de que se requiera medir señales no digitales, como por
ejemplo temperaturas, voltaje, luminosidad, etc.
• Si se quiere medir períodos de tiempo entre eventos, generar
temporizaciones o salidas con frecuencia específica.
• Cuando se requiere atender eventos en tiempo real o se tienen procesos
que no dan espera, se debe utilizar la técnica llamada de
<interrupciones>; cuando una señal externa activa una línea de
interrupción, el microcontrolador deja de lado la tarea que se encuentra
ejecutando para atender una situación especial y luego puede regresar a
continuar con la labor que estaba desempeñando.
• Cuando se requiere establecer comunicación con otro microcontrolador
o con un computador se puede disponer de una interface serial RS-232.
• Para desarrollar una aplicación donde los datos no se alteren a pesar de
que se retire la alimentación , se puede utilizar un microcontrolador con
memoria EPROM, que es un tipo de memoria ROM que se puede
programar o borrar eléctricamente sin necesidad de circuitos especiales.
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• Para quienes utilizan salidas PWM (modulación por ancho de pulso), en
el control de motores DC o cargas resistivas, existen microcontroladores
que pueden ofrecer varias de ellas.
Ventajas del Microcontrolador sobre el Microprocesador :
• El circuito impreso es mucho más pequeño, ya que mucho de los
componentes se encuentran dentro del circuito integrado.
• El costo del sistema total es mucho menor.
• Los problemas de ruido que pueden afectar los sistemas con
microprocesador se eliminan, debido a que todo el sistema principal se
encuentra en un solo encapsulado.
• El tiempo de desarrollo de un sistema se reduce notablemente.
D.- MICROCONTROLADORES PIC.
Los pics son pequeños computadores integrados en un solo chip. Dentro
del mismo encapsulado se encuentra el microprocesador, la memoria EPROM o
EEPROM que contiene el programa de la aplicación y la RAM para almacenar las
variables que utiliza el programa durante su ejecución. Además de disponer de
algunos periféricos integrados que dependen del modelo de microcontrolador.
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Algunos disponen solo de un contador/timer, mientras que otros poseen
comparadores de tensión, convertidores analógico-digital de hasta 8 canales,
USART programable, puerto paralelo esclavo, interface IIC y otros. De más está
decir la potencia que poseen estos dispositivos para su utilización en sistemas de
control industrial, alarmas inteligentes, sistemas de control remoto, captura de
datos, monitoreo de sensores, etc.
Además, su bajo costo e increíble facilidad de uso los hace sumamente
atractivos para ser utilizados por hobbistas y aficionados a la electrónica.
Citando un ejemplo:
El PIC 16F84 posee las siguientes características:
• 1K Byte de memoria EEPROM de programa (el equivalente a 1024
instrucciones en ensamblador). Esta memoria es grabable y borrable en
forma completamente eléctrica desde el programador del PIC, reduciendo
los tiempos de prueba y depuración del programa con respecto a los
modelos con memoria EPROM que requieren tiempos de borrado de hasta
30 minutos con luz ultravioleta.
• Mas de 60 Bytes de RAM para variables del programa
• 64 bytes de EEPROM para datos. Los datos almacenados en esta memoria
por el programa o el programador se mantienen aún sin alimentación.
• Encapsulado DIP de 18 pines
• Temporizador / Contador de 8 bits integrado utilizado para el conteo de
pulsos o la medición precisa de tiempos. Capaz de generar interrupciones.
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• Velocidad de proceso de 1Hz hasta 10Mhz con un ciclo de instrucción a
10Mhz de 250ns, Todas las instrucciones se ejecutan en un ciclo de
instrucción, excepto las de salto, que emplean dos ciclos. Esto permite
calcular exactamente el tiempo de ejecución de un programa o proceso.
• 13 pines de entrada-salida programables en forma independiente y con alta
capacidad de corriente, capaces de manejar Led's directamente.
• Protección por WATCH-DOG TIMER, que impide los "Cuelgues" del
programa.
• Arquitectura 100% CMOS, Tensión de trabajo de 3-18 V.
• Reseteo automático por fallo de alimentación o baja de tensión.
• Configurable para utilizar 4 tipos distintos de oscilador: RC de bajo costo,
cristal estándar, de alta velocidad y de baja potencia.
• El PIC16F84 solo requiere alimentación y dos componentes externos para
funcionar.
• Manejo de 4 posibles fuentes de interrupción ( Pin INT, Cambio de estado
del puerto, overflow del timer e interrupción de grabación en EEPROM).
• Pila de 8 niveles para el anidado de subrutinas.
• Posibilidad de proteger el código del programa una vez grabado el PIC, con
lo que se elimina por completo el peligro de copia del programa grabado en
el mismo.
Todas estas características hacen del PIC16F84 un microcontrolador muy
potente, que se presenta como la solución ideal para reemplazar complejos
circuitos de control con compuertas y temporizadores, reduciendo costos, espacio
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y aumentando la eficiencia; sin mencionar la capacidad de añadir nuevas
funciones al equipo solo reprogramando el chip. Este microcontrolador también se
vuelve ideal para el aprendizaje y la experimentación por su facilidad de uso y
sobre todo por su atractivo precio, el cual ronda aproximadamente los 4 dólares en
E.E.U.U. y los 7 dólares en Argentina.
El sistema de desarrollo necesario para comenzar a utilizar este modelo de
microcontrolador es el siguiente:
• Software de programación en ensamblador (MPLAB).
• Programador de PIC's capaz de programar el modelo elegido.
• Opcionalmente se puede disponer de un compilador de alto nivel como
Basic, Pascal o C.
Para efectos de esta investigación utilizaremos la familia microchip 16F84.
MPLAB:
El MPLAB es un “Entorno de Desarrollo Integrado “ (Integrated Development
Environment, IDE) ejecutable en “Windows “, mediante el cual Usted puede
desarrollar aplicaciones para los microcontroladores de las familias PICF 16/17.
EL MPLAB le permite a Usted escribir, depurar y optimizar los programas
(firmware) de sus diseños con PIC 16/17. EL MPLAB incluye un editor de texto, un
simulador y un organizador de proyectos. Además, soporta el emulador
PICMASTER y a otras herramientas de desarrollo de Microchip como el
PICSTART - Plus.
Con el MPLAB se puede:
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� Depurar sus programas fuente.
� Detectar errores automáticamente en sus programas fuente para editarlos.
� Depurar los programas utilizando puntos de corte (breakpoints) mediante
valores de los registros internos.
� Observar el flujo del programa con el simulador MPLAB -SIM, ó seguirlo en
tiempo real utilizando el emulador PICMASTER.
� Realizar medidas de tiempo utilizando un cronómetro.
� Mirar las variables en las ventanas de observación.
� Encontrar respuestas rápidas a sus preguntas, utilizando la Ayuda en línea
del MPLAB.
Las herramientas del MPLAB son las siguientes:
� El Organizador de Proyectos (Proyect Manager).
� El organizador de proyectos (Proyect Manager) es parte fundamental de
MPLAB. Sin crear un proyecto Usted no puede realizar depuración
simbólica. Con el Organizador de Proyectos (Proyect manager) puede
utilizar las siguientes operaciones:
� Crear un proyecto.
� Agregar un archivo de programa fuente de proyecto.
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� Ensamblar o compilar programas fuente.
� Editar programas fuente.
� Reconstruir todos los archivos fuente, o compilar un solo archivo.
� Depurar su programa fuente.
� Software ensamblador
El software ensamblador que presenta Microchip viene en dos
presentaciones, una, para entorno DOS llamado MPASM.EXE y la otra, para
entorno de windows llamado MPASMWIN.EXE.
Las dos presentaciones soportan a Todos los microcontroladores de la
familia PIC de Microchip.
PUERTO SERIAL (COM1): Para E. Puigdemunt Gelabert (1999,p.12), una comunicación serial se
realiza a través de una “transmisión de bit a bit” (uno tras otro); este tipo de
conexión es común en las computadoras para poder conectar algunos
periféricos que utilicen los modems, impresoras, mouse, entre otros.
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El puerto serial de un ordenador es un adaptador asíncrono utilizado para
poder intercomunicar varios ordenadores entre sí; un puerto serial recibe y
envía información fuera del ordenador mediante un determinado software o
driver de del puerto serie. El software envía la información al puerto carácter
por carácter, convirtiéndolo en una señal que puede ser enviada por un cable
serie o un módem. Al momento de recibir la información del carácter, el puerto
serial envía una señal por medio de una interrupción indicando que el carácter
está listo, el ordenador al ver la señal, los servicios del puerto serie leen dicho
carácter. En el puerto serial existen dos tipos de comunicaciones como lo son:
La comunicación sincrónica y la comunicación asíncrona.
La Comunicación Sincrónica: se caracteriza por que el movimiento de los
caracteres se sincroniza por medio de una señal de reloj común, la cual se
aplica en los circuitos del equipo que envía y en los del que recibe. Para
realizar comunicaciones síncronas por el puerto serial, se requieren al menos,
los seriales de los pines : 1,2,3,4,5,6,7,8,15,17 y 20.
NORMA RS-232, es el nombre de la norma que rige la comunicación a
través del puerto serial. Su finalidad es controlar la conexión entre un equipo
terminal de datos y un MODEM. Este puerto el RS232C, existente en todos los
ordenadores actualmente es el sistema mas común para la transmisión de
datos entre ordenadores.
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El RS232C es un estandar de comunicaciones propuesto por la Asociación
de Industrias Electrónicas (EIA) y es la ultima de varias versiones anteriores.
Lo mas importante del estandar de comunicaciones es la funciones especifica
de cada pin de entrada y salida de datos porque nos encontramos básicamente
con dos tipos de conectores los de 25 pines y los de 9 pines, es probable que
se encuentre mas la versión de 9 pines aunque la versión de 25 permite
muchas mas informacion en la transferencia de datos.
Las señales con la que actúa el puerto son digitales (0 - 1) y la tensión a la
que trabaja es de 12 Voltios, resumiendo:
12Vlts. = Lógica “0”
-12 Vlts = Lógica “1”
Las características de los pines y su nombre típico son:
TXD Transmitir Datos Señal de salida
RXD Recibir Datos Señal de entrada
RTS Solicitud de envío Señal de salida
DTR Terminal de datos listo Señal de salida
CTS Libre para envío Señal de entrada
DSR Equipo de datos listo Señal de entrada
DCD Detección de portadora Señal de entrada
SG Tierra Referencia para señales
RI Indicador de llamada Señal de entrada
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Existen hasta prácticamente 25 mas señales pero no son muy usadas y para
usos con el microcontrolador generalmente no son necesarias.
Posiciones y explicación de los pines
Conector 25 pines Conector 9 pines Nombre Descripción
1 1 - Masa chasis
2 3 TxD Transmit Data
3 2 RxD Receive Data
4 7 RTS Request to send
5 8 CTS Clear to send
6 6 DSR Data Set Ready
7 5 SG Signal Ground
8 1 DCD Data Carrier Detect
15 - TxC Transmit Clock
17 - RxC Receive Clock
20 4 DTR Data Terminal Ready
22 9 RI Ring Indicator
24 - RTxC Transmin/Receive Clock
Cuadro No.1.Configuración de Pines RS232( Fuente:www cepri.cl.com).
En puerto serial, se emplea como conector un terminal macho al que se
llama DTE (Data Terminal Equipment ) que, a través de un cable conectamos a
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un periférico el cual posee un conector hembra al que se le llama DCE ( Data
Comunications Equipment ), el terminal DTE existe el conector DB-25; la
configuración del DB-25, es la siguiente:
Cuadro No.2.Configuración de Pines DB-25( Fuente:www royalpha.com).
Los puertos serie utilizan direcciones standard predefinidas, descritas
normalmente en base hexadecimal. Las direcciones IRQ utilizadas por los
puertos seriales fueron definidas al diseñar el ordenador; sin embargo, las
COM3 y COM4 no se han definido oficialmente. Las señales son las
siguientes:
No. de Pin del DB-25.
Descripción
Pin No. 1 Tierra de seguridad.
Pin No. 2 Salida de datos DTE
Pin No. 3 Entrada de datos DTE
Pin No. 4 Emisión DTE
Pin No. 5 Listo para transmitir DCE
Pin No. 6 CE listo para com.con DTE
Pin No. 7 Masa común del circuito
Pin No. 8 Detección de portadora
Pin No. 20 Señal del terminal disponible
Pin No. 23 Indicador de velocidad de TX
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Dirección Interrupción IRQ
COM 1 3F8 4
COM 2 2F8 3
COM 3 3E8 4
COM 4 2E8 3
Cuadro No. 3. Dirección de la transmisión de datos en Puerto Serial
Fuente: www Proyecto/s 253.htm.com
La transmisión de datos en puerto serial sólo se tienen en cuenta dos
estados de la línea 0 y 1( también llamados Low y High );si la línea se
encuentra en High es por que no se ha transmitido ningún carácter, si su
estado pasa a Low indica que se están transmitiendo entre 5 y 8 bits.
High
Low tiempo
Bit de Stop
Bit de Inicio 8Bits de datos Bits de Paridad
Figura No. 9. Estructura de un carácter que se transmite serialmente.
(Naranjo, J., año I., p.72)
La Comunicación Asíncrona: los circuitos internos deben procesar la
información tan pronto llegue cada carácter, ya que no hay un tiempo fijo o
predeterminado entre el envío de los diferentes caracteres, no hay pulsos de
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reloj; el receptor identifica al carácter solamente por los bits de inicio ( star ) y
los bits de parada ( stop ).
PUERTO PARALELO:
Una comunicación paralela se realiza a través de la “transmisión de una
serie de datos que generan una palabra binaria por cada envío de bits, o sea
que se transmiten un grupo de bits para generar una palabra, luego se transmite
otro grupo de bits; para generar otra palabra y así sucesivamente”. (E.
Puigdemunt y Gelabert; 1999, p.30). Este tipo de conexión se utiliza para
conectar periféricos como la impresora.
Un esquema de transmisión de datos en paralelo es un dispositivo que
envía datos a otro a una tasa de n número de bits a través de n número de
cables a un tiempo. Sería fácil pensar que un sistema en paralelo es n veces
más rápido que un sistema en serie, sin embargo esto no se cumple,
básicamente el impedimento principal es el tipo de cable que se utiliza para
interconectar los equipos. Si bien un sistema de comunicación en paralelo puede
utilizar cualquier número de cables para transmitir datos, la mayoría de los
sistemas paralelos utilizan ocho líneas de datos para transmitir un byte a la vez,
como en todo, existen excepciones, por ejemplo el estándar SCSI permite
transferencia de datos en esquemas que van desde los ocho bits y hasta los
treinta y dos bits en paralelo.
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Un típico sistema de comunicación en paralelo puede ser de una
dirección (unidireccional) o de dos direcciones (bidireccional). El más simple
mecanismo utilizado en un puerto paralelo de una PC es de tipo unidireccional y
es el que analizaremos en primer lugar. Distinguimos dos elementos: la parte
transmisora y la parte receptora. La parte transmisora coloca la información en
las líneas de datos e informa a la parte receptora que la información (los datos)
están disponibles; entonces la parte receptora lee la información en las líneas de
datos e informa a la parte transmisora que ha tomado la información (los datos).
La parte receptora no leerá las líneas de datos hasta que la parte
transmisora se lo indique en tanto que la parte transmisora no colocará nueva
información en las líneas de datos hasta que la parte receptora remueva la
información y le indique a la parte transmisora que ya ha tomado los datos, a
ésta coordinación de operaciones se le llama acuerdo ó entendimiento. En éstos
ámbitos tecnológicos es recomendable utilizar ciertas palabras en inglés que nos
permiten un mejor entendimiento de los conceptos tratados. La coordinación de
operaciones entre la parte transmisora y la parte receptora se le llama
handshaking, que en español es el acto con el cual dos partes manifiestan estar
de acuerdo.
El handshaking :
Para implementar el handshaking se requieren dos líneas adicionales. La línea
de estroboscopio (en inglés strobe) es la que utiliza la parte transmisora para
indicarle a la parte receptora la disponibilidad de información. La línea de
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admisión (acknowledge) es la que utiliza la parte receptora para indicarle a la
parte transmisora que ha tomado la información (los datos) y que está lista para
recibir más datos. El puerto paralelo provee de una tercera línea de handshaking
llamada en inglés busy (ocupado), ésta la puede utilizar la parte receptora para
indicarle a la parte transmisora que está ocupada y por lo tanto la parte
transmisora no debe intentar colocar nueva información en las líneas de datos.
Una típica sesión de transmisión de datos se parece a lo siguiente:
Parte transmisora:
? La parte transmisora checa la línea busy para ver si la parte receptora está
ocupada. Si la línea busy está activa, la parte transmisora espera en un bucle
hasta que la línea busy esté inactiva.
? La parte transmisora coloca la información en las líneas de datos.
? La parte transmisora activa la línea de strobe.
? La parte transmisora espera en un bucle hasta que la línea acknowledge está
activa.
? La parte transmisora inactiva la línea de strobe.
? La parte transmisora espera en un bucle hasta que la línea acknowledge esté
inactiva.
? La parte transmisora repite los pasos anteriores por cada byte a ser transmitido.
Parte receptora:
? La parte receptora inactiva la línea busy (asumiendo que está lista para recibir
información).
41
? La parte receptora espera en un bucle hasta que la línea strobe esté activa.
? La parte receptora lee la información de las líneas de datos (y si es necesario,
procesa los datos).
? La parte receptora activa la línea acknowledge.
? La parte receptora espera en un bucle hasta que esté inactiva la línea de
strobe.
? La parte receptora inactiva la línea acknowledge.
? La parte receptora repite los pasos anteriores por cada byte que debe recibir.
Se debe
Hardware del puerto paralelo:
El puerto paralelo de una típica PC utiliza un conector hembra de tipo D de 25
patitas (DB-25 S), éste es el caso más común, sin embargo es conveniente
mencionar los tres tipos de conectores definidos por el estándar IEEE 1284, el
primero, llamado 1284 tipo A es un conector hembra de 25 patitas de tipo D. El
orden de las patitas del conector es el siguiente:
Fig. No.10. PUERTO PARALELO. (WWW.digital.ni.com)
42
El segundo conector se llama 1284 tipo B que es un conector de 36 patitas de
tipo centronics y lo encontramos en la mayoría de las impresoras; el tercero se
denomina 1284 tipo C, se trata de un conector similar al 1284 tipo B pero más
pequeño, además se dice que tiene mejores propiedades eléctricas y mecánicas,
éste conector es el recomendado para nuevos diseños. La siguiente tabla describe
la función de cada patita del conector 1284 tipo A:
Patita E/S Polaridad
activa Descripción
1 Salida 0 Strobe
2 ~ 9 Salida - Líneas de datos
(bit 0/patita 2, bit 7/patita 9)
10 Entrada 0 Línea acknowledge
(activa cuando el sistema remoto toma datos)
11 Entrada 0
Línea busy
(si está activa, el sistema remoto no acepta
datos)
12 Entrada 1 Línea Falta de papel
(si está activa, falta papel en la impresora)
13 Entrada 1 Línea Select
(si está activa, la impresora se ha seleccionado)
14 Salida 0 Línea Autofeed
43
(si está activa, la impresora inserta una nueva
línea por cada retorno de carro)
15 Entrada 0 Línea Error
(si está activa, hay un error en la impresora)
16 Salida 0
Línea Init
(Si se mantiene activa por al menos 50
micro-segundos, ésta señal
autoinicializa la impresora)
17 Salida 0
Línea Select input
(Cuando está inactiva, obliga a la
impresora a salir de línea)
18 ~
25 - - Tierra eléctrica
Cuadro No. 4. Configuración del puerto paralelo estándar
(Fuente:www puerto paralelo.infomicrochip.com).
Observe que el puerto paralelo tiene 12 líneas de salida (8 líneas de datos,
strobe, autofeed, init, y select input) y 5 de entrada (acknowledge, busy, falta de
papel, select y error). El estándar IEEE 1284 define cinco modos de operación:
Modo compatible
Modo nibble
Modo byte
Modo EPP, puerto paralelo ampliado
44
Modo ECP, puerto de capacidad extendida.
El objetivo del estándar es diseñar nuevos dispositivos que sean totalmente
compatibles con el puerto paralelo estándar (SPP) definido originalmente por la
IBM (en éste artículo trataré solamente el modo compatible). Hay tres direcciones
de E/S asociadas con un puerto paralelo de la PC, éstas direcciones pertenecen al
registro de datos, el registro de estado y el registro de control. El registro de
datos es un puerto de lectura-escritura de ocho bits. Leer el registro de datos (en
la modalidad unidireccional) retorna el último valor escrito en el registro de datos.
Los registros de control y estado proveen la interface a las otras líneas de E/S. La
distribución de las diferentes señales para cada uno de los tres registros de un
puerto paralelo esta dada en las siguientes tablas:
Dirección Nombre Lectura/Escritura Bit # Propiedades
Bit 7 Dato 7
Bit 6 Dato 6
Bit 5 Dato 5
Bit 4 Dato 4
Bit 3 Dato 3
Bit 2 Dato 2
Bit 1 Dato 1
Base + 0 Puerto de datos Escritura
Bit 0 Dato 0
Cuadro No.5: Registro de datos
45
Dirección Nombre Lectura/Escritura Bit # Propiedades
Bit 7 Busy
Bit 6 Acknowledge
Bit 5 Falta de papel
Bit 4 Select In
Bit 3 Error
Bit 2 IRQ (Not)
Bit 1 Reservado
Base + 1 Puerto de estado Sólo Lectura
Bit 0 Reservado
Cuadro No. 6: Registro de estado
Cuadro No.7: Registro de control
Dirección Nombre Lectura/Escritura Bit # Propiedades
Bit 7 No usado
Bit 6 No usado
Bit 5 Permite puerto
bidireccional
Base + 2 Puerto de control Lectura/Escritura
Bit 4
Permite IRQ a
través de la
línea
acknowledge
46
Bit 3 Selecciona
impresora
Bit 2 Inicializa
impresora
Bit 1 Nueva línea
automática
Bit 0 Strobe
Cuadro No. 7: Registro de control
Una PC soporta hasta tres puertos paralelo separados, por tanto puede haber
hasta tres juegos de registros en un sistema en un momento dado. Existen tres
direcciones base para el puerto paralelo asociadas con tres posibles puertos
paralelo: 0x3BCh, 0x378h y 0x278h, nos referimos a éstas como las direcciones
base para el puerto LPT1, LPT2 y LPT3, respectivamente. El registro de datos se
localiza siempre en la dirección base de un puerto paralelo, el registro de estado
aparece en la dirección base + 1, y el registro de control aparece en la dirección
base + 2. Por ejemplo, para un puerto LPT2 localizado en 0x378h, ésta es la
dirección del registro de datos, al registro de estado le corresponde la dirección
0x379h y su respectivo registro de control está en la dirección 0x37Ah. Cuando la
PC se enciende el BIOS ejecuta una rutina para determinar el número de puertos
presentes en el sistema asignando la etiqueta LPT1 al primer puerto localizado, si
existen más puertos entonces se asignarán consecutivamente las etiquetas LPT2
y LPT3 de acuerdo a la siguiente tabla:
47
Dirección inicial Función
0000:0408 Dirección base para LPT1
0000:040ª Dirección base para LPT2
0000:040C Dirección base para LPT3
0000:040E Dirección base para LPT4
Cuadro No. 8: Direcciones base en el BIOS
Para trabajar con el puerto paralelo necesitamos en primer lugar conocer la
dirección base asignada por el BIOS (estamos hablando de una PC compatible
con IBM), podemos utilizar un programa llamado Debug.exe que nos indique la(s)
dirección(es) asignada(s): en la plataforma Windows vamos al menú inicio,
seleccionamos programas y luego MS-DOS para abrir una ventana de Símbolo de
MS-DOS y aquí podemos introducir los comandos indicados más abajo. Si se
trabaja en ambiente DOS basta con teclear en la línea de comandos la palabra
debug, el programa responde colocando un signo de menos - en donde tecleamos
sin dejar espacios en blanco d040:08L8 y presionamos la tecla entrar, entonces el
programa debug.exe nos indica en una serie de números la(s) dirección(es) para
el (los) puerto(s) paralelo(s) disponibles.
La interfaz paralela, presentó una acentuada falta de standarización
surgiendo Centronics como estándar en ese tipo de conexión; a raíz de esta
interfaz, apareció una norma estándar denominada IEEE1284 para la interfaz
paralela en los ordenadores personales. La transmisión en paralelo entre un
ordenador y un periférico, se basa en la transmisión de datos simultáneamente
48
por varios canales, generalmente de 8 bits; el número de estos dependerá del
protocolo de transmisión utilizado.
Los principales canales utilizados como control se mencionan a
continuación:
• SELECT y SELECTING: Indica el tipo de error producido en el
periférico
• PE: Depende del tipo de periférico conectado, en el caso de la
impresora indica la ausencia de papel.
• BUSY: El periférico comunica a través de él, que NO está
preparado para recibir datos.
• ACK: El periférico comunica a través de él, que está preparado para
recibir datos.
• STORBE: El ordenador comunica al periférico
Interfaz para el puerto paralelo : Actualmente, la mayoría de los puertos instalados en las computadoras son de
tipo multimodal configurables a través del BIOS de la máquina, en éste artículo me
refiero expresamente al modo Normal (SPP), además de éste están las opciones
Bidireccional, EPP versión 1.7, EPP versión 1.9 y ECP principalmente. El modo
de operación Normal es el más elemental y solamente permite la escritura en las
líneas de datos, patitas 2 a la 9 del conector DB-25 del puerto paralelo de la PC.
Eléctricamente, el puerto paralelo entrega señales TTL y como tal,
teóricamente, se le puede conectar cualquier dispositivo que cumpla con los
49
nivel
es
de
volta
je
espe
cífic
os
de la
lógic
a
TTL,
sin embargo el hardware del puerto paralelo está muy limitado en cuanto a su
capacidad de manejo de corriente, por ésta razón se debe ser muy cuidadoso con
el manejo de las señales del puerto, un corto circuito puede dañar
permanentemente la tarjeta madre de la PC. Para disminuir lo más posible el
riesgo de daños al puerto utilizamos un circuito integrado 74LS244 como etapa
separadora y al mismo tiempo mejoramos la capacidad de manejo de corriente, de
esta forma podemos conectar una serie de diodos emisores de luz (LED) que nos
indiquen la actividad en las líneas de datos del puerto paralelo. El circuito se
detalla de la siguiente manera:
Por cada línea de entrada que tomamos directamente del puerto paralelo existe
una etapa amplificadora-separadora dentro del circuito integrado 74LS244 que nos
50
permite trabajar con una tasa de entrega de corriente suficiente para desplegar en
los diodos emisores de luz la información escrita en las líneas de datos del puerto.
Además es posible habilitar ó deshabilitar el despliegue del nibble de orden inferior
ó superior del byte escrito en el puerto. Colocando en un nivel lógico alto la patita
1 del CI 74LS244 inhabilitamos el despliegue del nibble de orden bajo, un nivel
lógico alto en la patita 19 evita el despliegue del nibble de orden alto. Para
comodidad, conecto las patitas 1 y 19 permanentemente a tierra de tal manera
que sea posible visualizar la actividad en los diodos emisores de luz (LED). En el
diagrama se especifican con números las correspondientes patitas del conector
DB-25. Obviamente se requiere de una fuente regulada de 5 Voltios para operar
éste circuito, además los siguientes materiales:
• 1. Circuito Integrado TTL 74LS244.
• 8. Diodos Emisores de Luz.
• 8. Resistencias de 220 Ohms, 1/2 Watt.
• 1. Cable y conector para el puerto paralelo.
Naturalmente lo más recomendable es probar el correcto funcionamiento del
circuito antes de conectarlo al puerto paralelo de la PC. Ensamble el circuito,
preferentemente en un circuito impreso, y conéctelo a una fuente regulada de 5
Voltios, conecte temporalmente un extremo de una resistencia de 10,000 Ohms a
una línea de entrada, el resto de las líneas de entrada conéctelas a tierra. El otro
extremo de la resistencia conéctelo directamente al borne positivo de la fuente de
alimentación para inducir una señal TTL alta, el respectivo LED debe encender.
Con un trozo de alambre conectado a Tierra, toque temporalmente el extremo de
51
la resistencia que está conectado a la línea de entrada para inducir una señal TTL
de lógica baja, el LED se debe apagar. Repita ésta operación para cada una de
las ocho líneas de entrada. Una vez que ha verificado el correcto funcionamiento
del circuito está listo para conectarlo al puerto paralelo de la PC.
En primer lugar apague la computadora y el circuito. Conecte el cable al puerto
paralelo asegurándose que el conector esté firme en su sitio. Encienda el circuito y
por último encienda la computadora, por regla general, el circuito de
restablecimiento de la computadora coloca inicialmente en las líneas de datos del
puerto paralelo un valor igual a 0x0h, por lo tanto todos los diodos deben estar
apagados una vez que la computadora ha terminado su proceso de arranque, sin
embargo, si algún diodo permanece encendido esto no indica una condición de
falla, es responsabilidad del software que haya desarrollado controlar el puerto e
inicializarlo con un valor adecuado antes de realizar cualquier otra operación.
Fototransistores:
Dispositivo encargado de la conversión de la energía lumínica en energía
eléctrica.
Iluminación:
Según Salvat (1973, p7) es una disposición de muchas y ordenadas luxes,
colocadas en un espacio específico y con fines previamente determinado, para
proporcionar una buena calidad de iluminación influyen varios elementos entre los
que se encuentran : La instalación de luminarias apropiadas,estas pueden ser de
varios tipos, dependiendo de la distribución de la luz.
52
LUMINARIAS:
Es el dispositivo que hace de soporte y conexión de las lámparas.
TIPOS DE LUMINARIAS
Según que el flujo luminoso emitido se distribuya por encima o por debajo
del plano horizontal las luminarias pueden clasificarse en diferentes tipos.
En esta clasificación hay que tener en cuenta por lo tanto la cantidad de
flujo luminoso que incide directamente sobre el plano de trabajo y la cantidad de
flujo procedente de la reflexión de luz realizada por el techo y las paredes.
Cuando una parte importante del flujo luminoso se distribuye por debajo del
plano horizontal, se está produciendo una iluminación directa con luminarias de luz
directa. Cuando la gran parte del flujo llega a la superficie a iluminar procedente de
la reflexión de luz del techo, las paredes, otras superficies u objetos, la iluminación
producida es una iluminación indirecta con luminarias de luz indirecta.
En función del modo en que distribuyen la luz, existen otros tipos de
luminarias, pero todas ellas son consecuencia de las anteriores.
Las luminarias directas dirigen casi todo el flujo luminoso hacia el plano de
trabajo. El uso de este tipo de luminarias produce sombras duras y profundas. Con
este tipo de luminarias se corre el peligro de producir deslumbramientos si estas
se encuentran dentro del campo visual del observador.
53
DISTRIBUCION DEL FLUJO LUMINOSO EN %
Tipo de luminaria Distribución
hacia arriba Distribución hacia abajo
Directa
Semidirecta
Difusa
Semiindirecta
Indirecta
0 - 10
10 - 40
40 - 60
60 - 90
90 - 100
90 - 100
60 - 90
40 - 60
10 - 40
0 - 10
Las luminarias semidirecta dirigen una parte del flujo luminoso hacia el
plano de trabajo. Las sombras menos duras, también el peligro de
deslumbramiento se reduce en parte. Las luminarias semidirectas disponen de un
vidrio difusor idóneo para desviar parte del flujo luminoso hacia arriba.
Las luminarias difusas dirigen la mitad del flujo luminoso hacia el plano de
trabajo, la otra mitad de la luz se orienta hacia los techos. Con este tipo de
luminarias no se perciben sombras y el peligro de deslumbramiento disminuye
considerablemente.
54
Las luminarias semiindirectas dirigen tan solo una pequeña parte del flujo
luminoso hacia el plano de trabajo, tienen por lo tanto un rendimiento luminoso
muy bajo ya que casi todo el flujo luminoso es absorbido por techo y paredes.
Para incrementar el rendimiento de estas luminarias el techo y las paredes deben
estar pintados con colores muy claros poco saturados. Con este tipo de luminarias
el peligro de deslumbramiento se reduce al mínimo y las sobras que se producen
son agradablemente suaves.
Las luminarias indirectas envían todo o casi todo el flujo luminoso hacia el
techo y paredes. Los puntos de luz quedan por lo tanto totalmente ocultos al
observador. Para incrementar el rendimiento de estas luminarias, el techo y las
paredes deben estar pintadas de blanco. La iluminación propiciada por la
luminarias indirectas es la menos económica de todas.
Los componentes de las luminarias son los siguientes:
v Carcaza de fundición (generalmente inyectada de aluminio)
v Compartimiento de accesorios (balastos, cebadores, condensadores, etc.)
v Sistema óptico integrado por un reflector de aluminio
v Cierre (cuando lo tiene) de poli carbonato (plástico ) o de cristal.
v Las luminarias también deben estar provistas de:
v Cableado de alimentación (con pastillas o elementos de conexión bien
visibles).
55
v Toma de tierra para cada punto de luz provista de electrodo de pica o una
toma de tierra con electrodo de pica por cada 5 puntos de luz unidos por
una línea.
v Un interruptor diferencial de alta sensibilidad en cada báculo
Candelas:
Se define como la intensidad luminosa que atraviesa una abertura
perpendicular a esta dirección, posee un área de 1/60 CM2.
Lumen:
Se define como el flujo luminoso emitido por un estéreo –radian, colocado
en el vértice de un ángulo, y que posee la intensidad luminosa de un Candela.
Lux:
Definida como la unidad de Iluminación y posee un flujo luminoso de un
lumen*M2
Intensidad Luminosa:
Es la cantidad de flujo luminoso que contiene un rayo de luz en una
determinada dirección. La intensidad luminosa se mide en candelas.
56
Intensidad Luminosa
Fuente: Internet,htt. 1313 Indicadores.
DISTRIBUCIÓN DE LA INTENSIDAD LUMINOSA.
La distribución de la intensidad luminosa de una luminaria se representa por
un diagrama polar en el que pueden aparecer una, dos o 3 curvas para
diferentes planos verticales para la intensidad en cd / 1.000 lm.
En las distribuciones de luz rotatoriamente simétricas, solo es necesaria una
curva para representar la distribución en todos los planos.
Cuando la distribución ofrece los máximos valores de la intensidad en el plano
perpendicular al eje longitudinal de la luminaria, se hace preciso utilizar 2 curvas.
57
Una curva se da para el plano vertical que pasa por el eje (plano C90-C270),
esta curva se representa con trazos discontinuos.
Otra curva se da para el plano vertical perpendicular a dicho eje (plano C0-
C180), esta curva se representa con trazo continuo.
Cuando la distribución tiene su máximo de intensidad en el plano vertical que
se encuentra entre los dos planos reseñados, se recurre al empleo, aparte de las
curvas mencionadas, de una tercera curva que se representa a puntos y que nos
permite determinar la intensidad máxima en el plano Cm.
El eje longitudinal de la luminaria se supone siempre perpendicular al eje de la
calzada, cuando la luminaria no tiene este eje, hay que tomar el de la lámpara.
El diagrama polar mencionado se desarrolla para una inclinación de 0º de la
luminaria.
Flujo Luminoso:
El flujo luminoso, es la cantidad de energía radiante visible o luminosa que
es emitida por una fuente de luz. El flujo luminoso se da en lúmenes (lm)
Rendimiento Luminoso:
Está definido como la razón o cociente entre el rendimiento Luminoso y la
sumatoria total de los flujos de las lámparas .(siempre y cuando se encuentren
funcionando fuera de las luminarias).
58
El rendimiento Luminoso está dado por una curva de distribución de la intensidad
luminosa, y se determina a partir de la difusión de la iluminación E(en luxes o pie
candelas), donde el flujo ϕ y E se relacionan por:
E= ϕ / área.
El flujo total ϕ de un fuente puntiuniforme con intensidad de l de cd es ϕ
=4π l.
Una iluminación E es:
E=4π l/4π r2= 1/r2.
Nivel de Iluminación:
El nivel de Iluminación se obtiene midiendo la iluminación en diferentes
ángulos verticales y calculando la intensidad luminosa en cada posición angular.
TIPOS DE SISTEMAS DE ILUMINACIÓN:
v Sistemas de iluminación general
v Sistemas de iluminación direccional
v Sistemas de iluminación local
v Sistemas de iluminación localizada
59
SISTEMAS DE ILUMINACION GENERAL:
Los sistemas de iluminación general distribuyen los puntos de luz de un
modo regular sobre toda la superficie del techo para proporcionar una iluminancia
horizontal con valores próximos al nivel medio preestablecido con un aceptable
grado de uniformidad.
Es recomendable utilizar estos sistemas en todos aquellos escenarios para
los que a priori no se establezca ningún tipo de actividad específica a fin de
conseguir un ambiente lumínico uniforme.
SISTEMAS DE ILUMINACION DIRECCIONAL
En los sistemas de iluminación direccional las fuentes de luz se orientan de
tal modo que la iluminación procede tan solo desde una determinada dirección,
gracias al auxilio de luminarias provistas de espejos reflectores o de lámparas
especialmente diseñadas para focalizar la luz.
Los sistemas de iluminación direccional se emplean en:
v La iluminación publicitaria donde sea preciso destacar unos objetos entre
otros.
60
v El modelado de objetos con el resalte de su volumetría a base de
pronunciar las formas, los colores y las texturas de los mismos.
v La iluminación de superficies reflectoras, que a su vez se convierten en
fuentes de luz reflejada o secundaria (iluminación indirecta).
Los sistemas de iluminación direccional se utilizan como complemento de los
sistemas de iluminación general, con el objeto de romper la inevitable uniformidad
que generan estos últimos.
SISTEMAS DE ILUMINACIÓN LOCAL
Estos sistemas se emplean en aquellos supuestos en que se hace
necesario incrementar el nivel de iluminación de ciertos sectores del techo.
Los sistemas de iluminación local se emplean muy a menudo para iluminar
ciertas áreas bien definidas donde se desarrollan actividades fabriles que precisan
niveles de iluminación elevados.
SISTEMAS DE ILUMINACION LOCALIZADA
Los sistemas de iluminación localizada se utilizan cuando se precisa
disponer de puntos de luz muy próximos a las áreas donde se desarrollan tareas
visuales que exigen elevadísimos niveles de iluminación.
Los sistemas de iluminación localizada suelen complementar a los sistemas
de iluminación general.
Los sistemas de iluminación localizada se suelen utilizar:
61
v En tareas visuales donde se haga necesario distinguir con precisión el
color, la textura y la forma de los objetos.
v Cuando los sistemas de iluminación general no sean capaces de
proporcionar los niveles de iluminación mínimos exigidos.
v Cuando se haga necesario incrementar los niveles de iluminación para
paliar el bajo rendimiento visual de operarios de cierta edad, con problemas de
rendimiento visual, etc.
Para alcanzar ciertos niveles recomendables de confort visual.
Tablas con información Lumínica:
Las tablas con información lumínica son específicas para cada
luminaria, estas pueden ser similares más nunca iguales.
3.- Lenguajes de Programación
Entre los lenguajes de Programación tenemos:
3.1.1- Lenguaje Ensamblador:
El lenguaje Ensamblador o Assembler es un lenguaje de
Programación Simbólico, similar al lenguaje de máquina. Por tanto un
ensamblador es un programa que traduce un programa en mnemónicos escritos
por el usuario, a lenguaje de máquina que puede ejecutar el microprocesador al
62
programa en mnemónicos, se le llama lenguaje Fuente y al programa en Lenguaje
de Máquina se le denomina Programa Objeto.
Las razones por las cuales se continua programando en lenguaje
ensamblador tiene que ver con las ventajas que presenta:
v Los programas escritos en ensamblador aprovechan mejor la memoria y su
ejecución es más rápida.
v Se puede trabajar con ellos a nivel de bit; puede acceder a un bit concreto
de la memoria y modificarlos si fuese necesario.
Sin embargo también presenta algunas desventajas como lo son:
v Dependencia total de la máquina, lo cual lleva consigo elevados costos
ante un cambio de ordenador.
v Necesidad de programadores muy especializados que conozcan
ampliamente el computador y su juego de instrucciones, a fin de tener
programas razonablemente eficaces en tiempo razonablemente corto.
Funciones de un Ensamblador:
Además de su tarea principal que es traducir mnemónicos a lenguaje de
máquina, un lenguaje ensamblador generalmente realiza las siguientes funciones:
63
v Permite al usuario colocar nombres a localidades de memoria, constantes
numéricas, dispositivos de entrada/salidas y a secuencias de instrucciones.
v Acepta datos y direcciones en varios sistemas numéricos ( decimal y
hexadecimal ) y los convierte a binario.
v Ejecuta algunas operaciones aritméticas en expresiones como parte del
proceso de ensamblado.
v Permite al usuario designar las áreas de memorias donde será colocado el
programa o los datos en el momento de la ejecución.
v Proporciona la información requerida para incluir otros programas o
subrutinas de biblioteca dentro del programa que se esté desarrollando.
v Permite al usuario controlar el formato del listado del programa resultante
del ensamblado.
3.1.4- CARACTERÍSTICAS DE UN PROGRAMA FUENTE
Existen tres tipos de información que son los que comúnmente forman un
programa fuente en el Lenguaje Ensamblador:
v Instrucciones simbólicas del microprocesador para ser traducidos al
lenguaje de máquina.
64
v Directivas o pseudoinstrucciones que dirigen el proceso de traducción de
las instrucciones simbólicas del microprocesador.
v Comentarios que son reproducidos en el listado de programas para
propósitos de documentación pero que no tienen efecto en el ensamblador
del programa.
3.1.2- CODIGO DE MAQUINA:
También llamado lenguaje de Máquina, es el lenguaje de programación que
se ejecuta directamente por el procesador, realizando una secuencia de
instrucciones y datos en códigos binarios (ceros y unos), lo cual engorrosa su
programación.
3.1.3 LENGUAJE DE ALTO NIVEL:
Este es el tipo de lenguaje más utilizado por los programadores de
Software, ya que son más entendibles y menos engorrosos que los programas de
bajo nivel (como el lenguaje ensamblador), por su puesto, estos lenguajes son
como la interfaz entre los programadores y las computadoras.
Según este tipo de lenguaje, tenemos : Basic, Qbasic, Visual Basic, Pascal,
Turbo Pascal, Cobol, entre otros.
3.1.4- SECCION DE ENTRADA/ SALIDA:
65
En el desarrollo del Módulo de Prueba y Cálculo de Parámetros de
Luminarias Comerciales, se requiere de la transferencia de datos entre circuitos
externos al microprocesador .La información obtenida de la cantidad de luxes
emitidas por las luminarias debe ser reunida y procesada por el sistema, y una vez
procesados los resultados deben ser mostrados y enviados a controlar el
dispositivo periférico.
Estas transferencias constituyen las operaciones de entradas y salidas
(input/output), E/S, (I/O), las cuales se efectúan a través de ciertos elementos, y
reciben el nombre de puertos de Entrada-Salida.
Los puertos de Entrada y Salidas básicamente son registros externos,
algunos microprocesadores proporcionan señales de control, que permiten que los
registros externos que conforman los puertos de entrada y salida ocupen un
espacio de direcciones separadas.
4.- DEFINICIÓN DE TERMINOS BÁSICOS:
v AMPLIFICADOR: Circuito eléctrico que puede aumentar la excursión
pico a pico de la tensión, la corriente o la potencia de una señal.(Diccionario de
Computación, Mac Graw Hill; 1990).
v ANGSTROM.- Unidad de longitud de onda = 10-10 m.
(WWW.cepri.cl/liku/exterior.html).
66
v BALASTRO, FACTOR DE.- Relación del flujo luminoso emitido por
una lámpara la cual es operada por un balastro convencional entre el flujo
luminoso emitido por la misma lámpara cuando ésta es operada por un balastro
patrón. .(WWW.cepri.cl/liku/exterior.html).
v BALASTRO.- Dispositivo electromagnético o electrónico usado para
operar lámparas eléctricas de descarga. Sirve para proporcionar a éstas las
condiciones de operación necesarias como son: tensión, corriente y forma de
onda. .(WWW.cepri.cl/liku/exterior.html).
v BIT: Unidad elemental Binaria de información que puede almacenar
el valor de 0 y 1 . Es tambien la unidad de capacidad de almacenamiento en la
memoria de un computador.( Eletrónica Práctica, 1989 p.126).
v BRILLANTEZ O LUMINANCIA [ ( L = cd / m2 , (NIT) ;
L = cd / pie2 (fl) ] .- Es la relación entre la intensidad luminosa (I) en cierta
dirección y la superficie, vista por un observador situado en la misma
dirección.(WWW.cepri.cl/liku/exterior.html).
v CANDELA.- Unidad de intensidad luminosa igual a un lumen por
steradian ( lm / sr ). Se define como la intensidad luminosa, en una dirección
dada, de una fuente luminosa que emite radiación monocromática (540 x 1012 Hz
= 555 nm) y de la cual, la intensidad radiante en esa dirección es de l/683
watts/steradian. Hasta 1948 se le llamó bujía.(Enciclopedia de Electrónica,
Ingeniería y Técnica; p.25).
v CAVIDAD DE CUARTO: Es la cavidad formada por el plano de
luminarios y el plano de trabajo..(WWW.cepri.cl/liku/exterior.html).
67
v CAVIDAD DE PISO: Es la cavidad formada por el plano de trabajo y
el piso. .(WWW.cepri.cl/liku/exterior.html).
v CAVIDAD DE TECHO: Es la cavidad formada por el techo y el plano
de luminario. (WWW.cepri.cl/liku/exterior.html).
v CHIP: Cápsula de silicio en cuyo interior se encuentran los circuitos
integrados. .(Diccionario de Computación, Mac Graw Hill; 1990).
v CODIGO DE MAQUINA: Lenguaje de programación que se ejecuta
directamente por el procesado. .(Diccionario de Computación, Mac Graw Hill;
1990).
v COEFICIENTE DE UTILIZACIÓN: Relación entre el flujo luminoso
(lúmenes) emitidos por un luminario que incide sobre el plano de trabajo y el flujo
luminoso emitido por las lámparas solas del luminario.
(WWW.cepri.cl/liku/exterior.html).
v COMPONENTE INDIRECTA: Porción de flujo luminoso que llega al
plano de trabajo después de ser reflejado por las superficies del cuarto.
(WWW.cepri.cl/liku/exterior.html).
v COMPUTADOR: Es un sistema de circuiteria que realiza
operaciones aritmético lógicas, manipula información (forma binaria).(Freeman,
1993 p.148).
v CONTROL: Significa medir el valor de la variable controlada del
sistema, y aplicar al sistema la variable manipulada para corregir o limitar la
disminución del valor medido, respecto al valor deseado.(Ogata, 1993, p.4).
v CPU: Es la subsección del procesador que se encarga de la
ejecución del programa de usuario. ).(Freeman, 1993 p.150).
68
v CURVA DE DISTRIBUCIÓN: Es la representación gráfica del
comportamiento de la potencia luminosa emitida por un luminario. Se presenta
en coordenadas polares y los valores están dados en candelas.
(WWW.cepri.cl/liku/exterior.html).
v CURVA ISOCANDELAS: Es la mejor representación de las
variaciones luminosas de un haz irregular. Las curvas representadas unen
puntos de igual potencia luminosa y estos son el resultado de un gran número de
lecturas de intensidad luminosa en diferentes puntos.
(WWW.cepri.cl/liku/exterior.html).
v CURVAS ISOFOOTCANDLE O ISOPIE-CANDELA: Es un conjunto
de curvas que unen puntos de igual nivel de iluminación (en pie-candelas) sobre
un plano de trabajo. .(WWW.cepri.cl/liku/exterior.html).
v CURVAS ISOLUX: Es un conjunto de curvas que unen puntos de
igual nivel de iluminación (luxes). (WWW.cepri.cl/liku/exterior.html).
v DEPRECIACION DE LUMENES DE LA LAMPARA LLD (Lamp
Lumen Depreciation).- Es la pérdida de la emisión luminosa (lúmenes), emitidos
por la lámpara debido al uso normal de operación.
.(WWW.cepri.cl/liku/exterior.html).
v DEPRECIACION POR SUCIEDAD EN EL LUMINARIO: LDD
(Luminaire Dirt Depreciation).- La acumulación de la suciedad en los luminarios
trae como consecuencia una pérdida en la emisión luminosa y, por lo mismo,
perdidas de iluminación en el plano de trabajo. Esta pérdida se conoce como el
factor LDD (Luminaire Dirt Depreciation). .(WWW.cepri.cl/liku/exterior.html).
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v DIGITALIZACIÓN: Consiste en convertir una imagen o señal en
código digital para introducirla en la computadora. .(Saber Electrónica, 1994
p.42).
v DIODO: los diodos son dispositivos electrónicos formados por dos
zonas de material semiconductor dispuestas de forma que la corriente sólo
pueda circular en un solo sentido y no en el contrario. La polaridad de los diodos
viene dada por el cátodo y el ánodo, (representando respectivamente a los
terminales negativos y positivo) a través de una franja de color trazadas sobre el
diodo en el lado correspondiente al cátodo. .(Saber Electrónica, 1994 p.50).
v FOTOTRANSISTOR: Es el encargado de la conversión de la energía
Lumínica en energía eléctrica; también puede actuar como regulador,
conmutador, captador de luz ó como resistencia.(Saber Electrónica, 1994 p.23).
v HARDWARE: Término asignado para designar el conjunto de
dispositivos y circuitos electrónicos que constituyen una computadora. .(Saber
Electrónica, 1994 p.22).
v INTERFASE: Consiste en la conexión o interconexión entre el
hardware, software y el usuario. .(Saber Electrónica, 1994 p.57).
v MICROCOMPUTADORA: Es el tipo más pequeño de computadoras,
en general está formada por varios circuitos integrados, entre los que incluye un
microprocesador, circuitos de memorias y circuitos de interfaz para dispositivos
de entrada-salida tales como el teclado y la pantalla.(Freeman, 1993 p.165).
v MICROPROCESADOR: Circuito integrado que trae las instrucciones
de programas, las decodifica y las ejecuta.(Saber Electrónica, 1994 p.15).
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v PROGRAMA: Conjunto de instrucciones codificadas que se
almacenan en la memoria interna de la computadora con todos los datos que el
programa requiere. .(Saber Electrónica, 1994 p.60).
v PROGRAMA: Es un conjunto de instrucciones codificadas que se
almacenan en la memoria interna de la computadora con todos los datos que el
programa requiera.(Kendall, 1991 p. 55).
v RESITENCIAS: Según PERKER SYBIL P (1991, P.279), la
resistencia está definida como la oposición a un dispositivo o material que
presenta al flujo de la corriente eléctrica.
v RS-232: Normativa para la conexión de equipos electrónicos
establecida por IEA. Es la misma establecida por el código V.24 del ccitt RS-
232, se utiliza en los puertos seriales.
v SOFTWARE: Está constituido por una serie de instrucciones para
una computadora. (Serie de instrucciones realizadas por una labor en particular
se le llama Software. (Freedman,1993 p. 717).
v TRANSISTOR: Dispositivo semiconductor que se utiliza básicamente
para la amplificación de señales de corrientes o tensión.( Salvat , 1991 p.38).
v TTL: Lógica transistor- transistor. Tecnología de circuito intregrado
que emplea transistores bipolares como su elemento principal del circuito.
v VARIABLE CONTROLADA: Es la cantidad o condición que se mide
y se controla.(Ogata, 1993 p.68).
D.-SISTEMA DE VARIABLES.
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MODULO DE PRUEBA Y CALCULO DE PARÁMETROS.
Conceptualmente:
Es un sistema automatizado capaz de adquirir, transmitir, almacenar y
procesar niveles de luz provenientes de equipos de iluminación (luminarias),
directamente de un sistema de alumbrado público o en pruebas de campos a
luminarias específicas.( Fuente: Ing. Ángel Villalobos, 2002.).
Operacionalmente:
Es un dispositivo enfocado a la realización de las curvas Isolux, niveles de
iluminación, etc. Este módulo emplea sensores de luz distribuidos en el área de
trabajo, recorriendo el área en forma automática gracias a las estructuras
diseñadas para tal fin; durante el recorrido los sensores van tomando los niveles
de luz necesarios para la elaboración de las curvas, estos transmiten la
información al sistema de adquisición de datos, el cual digitaliza las señales y
envía la información procesada a la estación de trabajo en forma simultánea.
LUMINARIAS:
Conceptualmente:
Son los elementos del alumbrado que posibilitan que el flujo luminoso
producido por las lámparas pueda ser dirigido de un modo aglutinado hacia
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las superficies que se pretenden iluminar. (Fuente: Ing, Ángel Villalobos,
2002.)
Operacionalmente:
Es un dispositivo encargado de proporcionar luz blanca o monocromática,
la cual es irradiada de forma no homogénea y con potencia variable.
