28/05/13 Proyectos con Módulo Entrenador PICAXE 18

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Proyectos con Módulo Entrenador PICAXE 18

Como solemos decir: “No caben dudas que con PICAXE, realizar diseños decircuitos electrónicos es más sencillo”. En Saber Electrónica Nº 210

describimos el funcionamiento de una alarma de 3 zonas de entrada y doszonas de activación, programable a voluntad del usuario. Una de las zonas es

de disparo demorado y las otras dos zonas son de disparo instantáneo. Porotra parte, una de las salidas es de activación continua, de modo que una vez

disparada la alarma, sólo se desactivará esa salida si se desconecta la centraly la otra salida es temporizada, es decir, una sirena sonará durante 3 minutosy luego se apagará, quedando el sistema en “alerta” por si se produce unanueva interrupción en alguna de esas zonas, en cuyo caso la salida volverá aactivarse. Y eso no es todo... el sistema detectará la posibilidad de fallos enalgún sensor de alguna de las tres zonas y si esto ocurre, la deshabilitará paraque no haya disparos erráticos del sistema, quedando las otras dos zonas enestado normal para detectar la presencia de intrusos. Pero al emplear unPICAXE-08, el sistema está limitado tanto en zonas de entrada como enactivación de salidas y en la complejidad del programa al que debe responder

la central. En este artículo publicamos la forma de utilizar el módulo Clave 2204“Entrenador de 5 entradas y 8 salidas” que fue diseñado para funcionar conlos microcontroladores PICAXE de 18 terminales para construir un sistema deseguridad de mejores prestaciones. Esta económica tarjeta electrónicapermite aprender de manera sencilla y rápida la operación de estosdispositivos. El módulo acepta los PICAXE 18, 18A y 18X.

Desarrollo

PICAXE es un sistema basado en microcontroladores PIC muy fácil de programarya que utiliza un lenguaje BASIC muy sencillo, además de contar también con laposibilidad de programarlos con diagramas de flujo. El sistema PICAXEaprovecha todas las características de los microcontroladores de bajo costo que

incorporan memoria FLASH.Está nueva forma de diseño y programación, que empezamos a utilizar enproyectos publicados en Saber Electrónica hace mas de dos años (vea laMascota Electrónica de Saber Nº 211), se consigue gracias a un sistemaoperativo que la empresa inglesa Revolution Education le graba a los PICs de

Microchip. Es decir, un circuito integrado PICAXE no es más que un PIC al que sele ha grabado un programa interno para obtener fabulosas ventajas.

El sistema PICAXE está disponible en tres versiones que son el de 8 terminales(PICAXE-08), 18 terminales (PICAXE-18) y 28 terminales (PICAXE-28). En estosmicrocontroladores ya se tienen definidas las terminales que tienen la función deentrada y salida de datos, además de las terminales que sirven para programaral PICAXE en sitio, o en otras palabras sobre la misma aplicación. En las figuras 1, 2 y 3 se muestran los circuitos esquemáticos de la disposiciónde cada uno de los microcontroladores PICAXE. Cabe aclarar que este tema ya lo hemos presentado varias veces, sin embargo“no está de más” recordar las bases, ya que conocer los circuitos básicosPICAXE para diseño de proyectos microcontrolados es tan necesario comoconocer la ley de Ohm.

En la figura 1 se muestra el circuito esquemático para un PICAXE de 8 terminales,

de las cuales las que están identificadas como Pin1 E/S, Pin2 E/S, Pin3 E/S yPin4 E/S, son terminales que pueden funcionar como entradas o salidas de datosdel exterior hacia el microcontrolador. Las terminales identificadas como SerialEn y Serial Sal, se utilizan para programar al microcontrolador a través del puerto

serie de una PC, para lo cual las terminales del conector identificado como CON1se hacen llegar al conector DB9 de la PC tal como se muestra en la figura 4. Porotra parte, de la misma figura 1 se observa que la terminal identificada comoSerial Sal, cumple con una doble función, y dependiendo de donde se ubique un

¡¡PROMOCION EXCLUSIVA!!

FIGURA 1

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Serial Sal, cumple con una doble función, y dependiendo de donde se ubique unjumper selector en el conector CON2, se podrá programar al PIC o esa mismaterminal, una vez programado el PIC, tendrá la función de una terminal de salidade datos.Del circuito esquemático de la figura 2 se observa la forma en que estándispuestas las terminales de un PICAXE de 18 terminales, de las cuales las quese encuentran identificadas como En 0, En 1, En 2, En 6 y En 7 son dedicadasexclusivamente para adquirir datos del exterior hacia el microcontrolador. Lasterminales que se encuentran identificadas de la Sal 0 a Sal 7 sonexclusivamente para enviar datos hacia afuera del microcontrolador, mientras quelas terminales identificadas como Serial Sal y Serial En se utilizan para programaral microcontrolador.En el circuito de la figura 3 se muestra la forma de conectar a un PICAXE de 28terminales, en donde aparte de las terminales de entrada que se encuentran

definidas como En 0 a En 7, también se cuenta con las terminales de salidaidentificadas como Sal 0 a Sal 7, además de 4 terminales para entrada de datosanalógicos, y por último las terminales de programación del microcontrolador.Ya se ha mencionado que el sistema PICAXE no requiere de programador oborrador, ya que utiliza únicamente tres alambres conectados al puerto serie deuna computadora. Una vez que han sido identificadas las terminales a utilizar enel conector del puerto serie de la PC, ahora lo que sigue es preparar la conexiónhacia el PIC, tomando en cuenta las terminales tal como se observa en la figura4. Se puede emplear (es recomendable) un plug de los utilizados para conectarlos audífonos a la salida de audio de un walkman o discman, y tener un cable conun conector DB9 en un extremo y un plug de audio en el otro.

Central de Alarma Inteligente

En Saber Electrónica Nº 219 describimos el funcionamiento de una alarma de 3zonas de entrada y dos zonas de activación microcontrolada en la que las

variables (tiempos de demora y activación, zonas instantáneas o demoradas,salidas continuas o temporizadas, etc.) pueden ser reprogramados a voluntad del

técnico y/o del usuario. Una de las zonas es de disparo demorado para que le déla oportunidad al usuario de desconectar la alarma cuando está ingresando a la

propiedad, las otras dos zonas son de disparo instantáneo, lo que implica que

una vez detectada una interrupción, las salidas cambian de estado de inmediato.En cuanto a las salidas, una de ellas es de activación continua de modo que una

vez disparada la alarma, sólo se desactivará esa salida si se desconecta lacentral y la otra salida es temporizada, es decir, una sirena sonará durante 3

minutos y luego se apagará, quedando el sistema en “alerta” por si se produceuna nueva interrupción en alguna de esas zonas, en cuyo caso la salida volverá a

activarse. El sistema puede detectar posibles fallas en algún sensor de alguna de las tres

zonas y si esto ocurre, la deshabilitará (a la zona) para que no haya disparoserráticos del sistema, quedando las otras dos zonas en estado normal para

detectar la presencia de intrusos.En la figura 5 se aprecia el diagrama en bloques del sistema de alarma

inteligente con las conexiones a los elementos periféricos, ya sean sensores oactuadores.

Se compone de una central de alarma microcontrolada, una fuente dealimentación, un teclado de activación, sensores de actividad (magnéticos, de

movimiento, interruptores, ultrasonido, de humo, etc.) y sistemas de alerta

(sirena, discador telefónico, etc.).El “corazón” de este sistema es la central que posee un microcontrolador

PICAXE-08. En la figura 6 se reproduce el circuito correspondiente a la central de

alarma. Para este integrado se recomienda una tensión de alimentación de 5V y

dos resistores para establecer la tensión necesarias en los datos a seringresados al PICAXE. Posee 5 patas de entrada/salida de datos denominados

PIN 0 a PIN 4. El PIN 0 (pata 7) solamente puede ser salida de datos, el PIN 3(pata 4) sólo puede ser entrada y el resto pueden ser seteados como entrada o

salida de datos.Para programar el PICAXE se conecta un plug estéreo pequeño en el conector

denominado PROG y por medio de un cable se conecta al puerto serial de lacomputadora (vea en la figura 4 el armado del cable). El programa, ya sea en

diagrama de flujo o en BASIC puede construirse en el utilitario “Editor deProgramas” que puede bajar sin cargo de nuestra web con la clave PICAXE.

El circuito de la central es muy sencillo, en la tabla 1 encontrará lacorrespondencia entre las patas del PICAXE y las entradas y salidas de la placa.

En los diagramas que explicaremos, si se detecta un cambio de estado en laentrada demorada, el operador tiene 10 segundos para desactivar la alarma

FIGURA 2

FIGURA 3

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entrada demorada, el operador tiene 10 segundos para desactivar la alarma

antes de que se accione el sistema sonoro. No importa que se vuelva arestablecer el circuito luego de haberse detectado una interrupción, ya que

igualmente se activarán luego de 10 segundos de detectada la primera

interrupción.Cuando se aplica alimentación a la central, hay un período de rearme de 10

segundos durante los cuales las entradas están inhibidas para dar tiempo alusuario de abandonar la propiedad protegida luego de haber puesto la alarma.

Durante estos 10 segundos no serán reconocidas ningún cambio de estados enlos sensores de las tres zonas. Pasados estos 10 segundos, si se detecta una

interrupción en las entradas instantáneas, de inmediato se accionarán lassalidas.

En cuanto a las salidas, proponemos dos posibilidades. La salida 1 es deactivación continua, lo que significa que una vez disparada la alarma, esta salida

sólo se deshabilitará si se apaga la central (si se la desconecta) mientras que lasalida 2 es temporizada y esto se debe a que muchas veces el usuario pretende

que exista un sistema sonoro que suene durante un tiempo y luego se apague,de modo de dar la alerta a un sereno o a la policía pero que no altere la “paz” a

los vecinos durante mucho tiempo. Esta salida puede estar activa en tiempos dealgunos segundos desde varios minutos y hasta horas.

Las entradas de la central se han dispuesto de forma tal, que hace falta un “corto”

entre ambos cables para que la zona se active. De esta manera, cualquier corte ointerrupción hará disparar al sistema. Por cada zona puede conectar más de un

sensor siempre que los mismos estén en serie y que los mismos representenun corto (un cable) en estado de reposo.

En cuanto a las salidas, note que se han colocado transistores BC548, los quese saturarán cada vez que una salida se active. En esta condición se podrán

alimentar dispositivos con un consumo de hasta 150mA. Para el disparo desirenas o cualquier otro dispositivo, recomendamos la colocación de relés en las

salidas, los cuales se conectan directamente (tenga presente que puede colocarcualquiera de 6V de alimentación con corriente de activación inferior a 150mA,

cualquier relé de los usados en circuitos impresos sirve).

Programación de la Central

Usted puede generar el programa que quiera, teniendo en cuenta lasindicaciones que hemos dado a través de la tabla 1. Nosotros preparamos dos

versiones, pero nada impide que Ud. realice un programa a su medida.La primera versión funciona como hemos explicado hasta recién sin ninguna

restricción, por lo tanto “no es inteligente”. Se trata de un sistema común, con 2zonas de disparo instantáneo, una zona de disparo demorado, una salida

continua y otra temporizada. El archivo (programa) para poder abrirlo en el Editorde Programas se llama “sencilla.cad” y lo puede bajar de nuestra web:

www.webelectronica.com.ar, haciendo click en el ícono password e ingresando la

clave “alarma”. Con esta clave encontrará también el artículo completo, queincluye la placa de circuito impreso y detalles de conexión y programación. En

dicho sitio también encontrará un link para bajar el Editor de Programación y un

tutorial para aprender a usar el programa, por si Ud. no ha leído ediciones

anteriores de Saber Electrónica.Primero debe armar la placa, revisar que está todo correcto, colocar el cable entre

la placa y la computadora, abrir el editor de programas, abrir el archivosencilla.cad, convertir el programa a su correspondiente BASIC y luego

descargarlo sobre la placa. Eso es todo... ahora tendrá una central lista paramontar su sistema. Para este programa, hemos programado los siguiente datos:

Tiempo de rearme: 10 segundosTiempo de demora de zona: 10 segundosTiempo de salida temporizada: 4.6 segundos.

Ahora bien, muchas veces, por desperfectos de un sensor, o porque suciedadinterrumpe un haz en un sensor externo, o por cualquier otro motivo, se dispara

una alarma sin que ello signifique que hay intrusos... simplemente es undesperfecto. La posibilidad de contar con tres zonas de entrada permite que,aunque desconectemos una de ellas, exista protección por medio de las doszonas restantes. Para esta central construímos un diagrama de flujo en el Editor

de Programas para un sistema que “va contando” la cantidad de veces que sedispara el sistema desde una zona sin que se haya desconectado la central, deesta manera, si un sensor se daña, la alarma actuará normalmente, pero al

efectuar tres veces el ciclo de disparo desde la misma zona, el sistema“entenderá” que hay una falla, deshabilitará la zona, pero la central continuaráoperando normalmente, protegida por los sensores de las otras dos zonas. Es

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operando normalmente, protegida por los sensores de las otras dos zonas. Espor este motivo que el instalador deberá colocar sensores en lugares

estratégicos, conectados a diferentes zonas, de manera que si un ladrónreconoce esta forma de operar el sistema, corta un cable externo dándose a lafuga “hasta ver” qué sucede y si nadie acude al aviso vuelve, será detectado porotro sensor (conectado a otra zona) y la alarma volverá a dar una señal de aviso.

De esta manera, si el dueño de casa sale de vacaciones y la alarma se disparapor una falla, los vecinos no deberán soportar el sonido del sistema de avisodurante horas... sólo 3 veces el tiempo programado para la salida temporizada.En la tabla 2 se lista el programa en BASIC que realiza estas funciones. El archivo

para poder abrir esta versión que llamamos “inteligente” (porque en base a datosprevios realiza diferentes cosas) en el Editor de Programa se llama “media.cad” ylo puede bajar de nuestra web: www.webelectronica.com.ar, haciendo click en elícono password e ingresando la clave “alarma”.

Para completar el sistema de seguridad, ademas de esta central de alarmahacen falta los sensores (magnéticos, de movimiento, ultrasónicos, barrerasinfrarrojas, etc.), la fuente con su batería, el teclado y el sistema de aviso. La

principal limitante que tiene esta central es que sólo posee tres zonas de entrada,2 salidas y un espacio reducido en la memoria del PICAXE para grabarprogramas “más poderosos. Este escollo puede salvarse si se emplea unacentral construída a partir de un PICAXE 18 y para realizarla contaremos con un

Módulo Entrenador de Microcontroladores PICAXE, que tiene la clave 2204 y quefue desarrollado por el Ingeniero Wilfrido González Bonilla.

Módulo Entrenador Picaxe de 18 Patas con Relé

El módulo Clave 2204 “Entrenador de 5 entradas y 8 salidas” está diseñado parafuncionar con los microcontroladores PICAXE de 18 terminales. Esta económica

tarjeta permite aprender de manera sencilla y rápida la operación de estosdispositivos. El módulo acepta los PICAXE 18, 18A y 18X.

Observe el diagrama esquemático del módulo en la figura 7, al mismo tiempoque identifica físicamente sus partes, de tal forma que irá descubriendo lamanera de utilizarlo y aprenderá los detalles de construcción que luego lepermitirán realizar sus proyectos.

Esta tarjeta se puede alimentar con AC o DC. Se recomienda utilizar unEliminador de Baterías Universal y seleccionar voltajes entre 9V y 12V de corrientecontinua. Un pequeño Led de 3 mm se encenderá para indicarnos que la tarjeta

ya tiene energía.

El circuito integrado LM7805 es un regulador que mantiene una tensión constantede 5 Volts, necesaria para la alimentación del PICAXE. Se incluyen dos bornes

atornillables sobre la tarjeta que cuentan esta tensión de 5 Volts, que resultanmuy útiles para alimentar otros módulos. Observe que la tarjeta cuenta con 8 relevadores de 10 amperes, cuyos contactosUPDT están conectados a terminales atornillables (figura 8). Un circuito UL2803

sirve de “manejador” para alimentar las bobinas de los relevadores a las salidasdel PICAXE (figura 9); se podrían utilizar 8 transistores BC548 en lugar de esteintegrado. Los relevadores cuentan con un Led piloto para monitorear su estado(figura 8).

Cada una de las 5 entradas, convenientemente accesibles con bornesatornillables, tiene conectada una resistencia a positivo, lo que en términostécnicos se le conoce como resistencia de “pull-up”. Esta resistencia tiene comofunción garantizar un estado lógico UNO cuando la entrada este al aire. Para

activar alguna de las entradas se requiere cerrar al negativo, es decir, aplicarlesun CERO o bien conectarlas a tierra. La tierra se localiza en la misma tira determinales atornillables para su conveniencia.

Un interruptor tipo “push-botón” nos permite realizar el “RESET” que en algunasocasiones necesita el PICAXE.Las tiras de Pines de 2x5 nos permiten conectarnos fácilmente a algunasterminales del PICAXE y así hacer uso de algunos otros dispositivos que nos

permitan aprender más o enriquecer nuestros proyectos con otras funciones. Por ejemplo, en la tira de pines localizada en el lado Izquierdo, marcada con laLeyenda LCDSER, se puede conectar una pantalla LCD y en la tira de Pines dellado derecho se puede conectar un puerto RS232 u otros dispositivos seriales.

La versatilidad de los dispositivos PICAXE permiten implementar funcioneselectrónicas de forma rápida y eficiente. Su bajo precio y la sencillez con la que se programan, son características que loshan hecho una de las líneas de microcontroladores más populares hoy en día.

Basta con tener conocimientos básicos del lenguaje BASIC para que en unoscuantos minutos se puedan empezar a escribir programas para los PICAXE.Los PICAXE, circuitos integrados basados en microcontroladores PIC del

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Los PICAXE, circuitos integrados basados en microcontroladores PIC del

fabricante Microchip, se distribuyen con un firmware precargado y aprovechan lacapacidad de los microcontroladores de esta serie de reprogramar su memoriade programa FLASH directamente en forma serial.El firmware que incluyen los PICAXE contiene rutinas de uso común como son los

retardos, generación de sonidos, gestión de entradas y salidas tanto digitalescomo analógicas, etc.Un programa de computadora permite editar y compilar los programas para losPICAXE. Este software depura y traduce las instrucciones del programa en

lenguaje BASIC a código máquina, mismas que al descargarlas al PICAXE seañaden al firmware que ya trae precargado desde la distribución. Los PICAXE tienen la gran ventaja de que no requieren de un programadorespecial o de costosos circuitos electrónicos para cargarles los programas.

Con sólo tener un puerto serie disponible en la PC y un cable de tres vías, esposible grabarlos directamente sobre el circuito de la aplicación. La interfase de programación establecida en el sistema PICAXE es el cable que

ya hemos descripto, que se mostró en la figura 4 y cuyo detalle constructivo semuestra en la figura 10.Como puede observar, se propone un plug y un jack de 3mm, igual al que seutiliza en aplicaciones de audio, conectado al PICAXE con un arreglo de

resistencias de 22kž y 10kž. Un conector DB9 hembra en el otro extremo del cablese utiliza para conectarlo al puerto serie de la PC. Para programar cómodamenteel PICAXE en este módulo con clave 2204, se ha implementado un Jack de 3 mmpara descargar los programas directamente desde la PC hacia el PICAXE.

Usted puede fabricar su propio cable o bien puede adquirirlo con la Clave: 2203.

Para facilitarle un poco más las cosas analice los siguientes ejemplos:En los programas MiEje1 y MiEje2 aprenda a encender y apagar algunos

relevadores. Está usted en la libertad de cambiar la secuencia a su gusto. De estos ejemplos puede sacar buenas ideas, preparar un aparato “sicodélico”

para su próxima fiesta familiar o si quiere ganar algunos billetes extra, puede

fabricar algún equipo “PROFESIONAL”. En MiEje3 ya se conectan algunas entradas y se puede aprender cómo activarlas.MiEje4 es un poco más avanzado, pero nada del otro mundo, ya podrá conectar

un Módulo para escribir en una pantalla LCD.La dirección de Internet para buscar los programas es: http://www.electronicaestudio.com/picaxe.htmVea los módulos Clave: 715 y 715-1.

En los programas Contador.bas y ControlSecuencial.bas encontrará más ideasde cómo controlar su LCD. Si quiere saber cómo funcionan los Semáforos, vea elprograma Semáforo.bas y conecte la tarjeta Clave: 2230 para simular unopequeño de juguete. Pero si quiere poner uno verdadero en la esquina de su

casa, solamente tienen que conectar los focos a los relevadores y listo. Tambiénpuede practicar con un Sensor de Vibraciones Clave: PH1104. Vea el programaSensor de Vibraciones.bas en la dirección de Internet dada anteriormente.

El Módulo Juega LedsEn Saber Electrónica Nº 235 publicamos un proyecto que emplea un PICAXE de18 terminales mediante el cual es posible encender “tiras de Leds” en diferentes

secuencias. Se trata de una tarjeta con la cual se pueden programar múltiplesjuegos de luces y almacenarlos en la memoria EEPROM del PICAXE. Esrecomendable que lea el mencionado artículo (si no tiene la revista puededescargar la nota desde nuestra web: www.webelectronica.com.ar, en la sección

“Ediciones Anteriores” de Saber Electrónica”) y que emplee una estructura deprograma similar a la que allí se da, realizando las modificaciones necesarias,para utilizar nuestro entrenador. En ese caso los relés se activarán al ritmo queUd. haya programado y en la secuencia establecida en el programa.

De la Redacción de la Revista Saber Electrónica

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