Instituto Politécnico Loyola
San Cristóbal, Rep. Dom



Erick Enmanuel Germán Velásquez 05-142
Rubelin Novas Montero 06-445
Jorge Luis Lucas Santos 05-182(NO TRABAJO)

2do ED-A

Microprocesadores

Prof. Jorge L. Maldonado
23/3/09









Introducción

Ha continuación le estaremos hablando de los motores paso a paso, de la conversión análogo digital y de los sensores. De todo lo que comprenden sus partes, su funcionamiento y su aplicación en el diario vivir.













Sensor: en un dispositivo que puede transformar algunas magnitudes como físicas y químicas en magnitudes eléctricas. Este dispositivo adapta la señal que mide en una señal la cual puede ser adaptada por otro dispositivo y siempre está en contacto con la variante a medir; estos están siempre conectados a una fuente, que es el computador.
Tipos de sensores:
Productos infrarrojos: este tipo de sensor puede medir radiación electromagnética infrarroja de los cuerpos que la poseen. Como sabemos todos los cuerpos pueden reflejar una cantidad de infrarrojos la cual no podemos ver pero si los sensores pueden captar ya que se encuentra en el rango del espectro justo por debajo de la luz visible.
Detectores de ultrasonidos: Estos dispositivos trabajan en ambientes secos y polvorientos, sirven para la detección de sonidos, entre otras cosas para detectar la distancia en la que está el objeto a detectar.

Sensor final de carrera: este es un sensor de contacto que capta la señal por medio de componentes electrónicos que envían señales que modifican el estado del circuito. Este contiene interruptores abiertos y cerrados que son llamados conmutadores que realizan una operación dependiendo de cómo son accionados.
Interruptores manuales: Estos son los sensores más básicos, incluye pulsadores, llaves, selectores rotativos y conmutadores de enclavamiento. Estos productos ayudan al técnico e ingeniero con ilimitadas opciones en técnicas de actuación y disposición de componentes.
Sensores de caudal de aire: estos sensores poseen una película prácticamente fina y aislada térmicamente, los cuales contienen algunos elementos muy sensibles al calor y a las temperaturas inadecuadas.
Sensores de corriente: estos monitorizan corriente continua, alternas y corrientes lineales ajustables de diferentes balances, se usan mas frecuentemente como objeto para hacer sonar una alarma, abrir o cerrar una válvula como también arrancar un motor entre otras cosas.
Sensores de efecto Hall: son sensores semiconductores que consiste en hacer aparecer un campo eléctrico cuando es interrumpido por campos magnéticos. Esto es lo que conocemos como campo hall en honor a su descubridor Edwin hall.
Sensores de humedad: estos proporcionan una señal acondicionada por medio de circuitos integrados los cuales poseen un elemento capacitivo con ciertas características químicas.

Sensores de posición de estado sólido: estos detectan la proximidad de metales y de corrientes. Para su buen funcionamiento combina diferentes características como son su velocidad, su fiabilidad y sus diversos circuitos electrónicos para conseguir un mayor aprovechamiento de su uso.
Sensores de presión y fuerza: estos ofrecen una excelente precisión dependiendo de algunas condiciones variables y posee una operabilidad constante con relación a sus unidades.
Sensores de temperatura: consisten en una fina película de resistencia variable con la temperatura y tienen medidas por láser para tener una mayor precisión con relación a su medida.
Circuitos que emplean sensores
1. Un sistema de seguridad por el iris (escaneo de ojo): este utiliza un sensor que al coincidir el iris con el almacenado en memoria se abre la puerta o cualquier sistema de seguridad al que esté programado.
2. Un sistema de control de un tanque de agua: utiliza un sensor que cuando el agua llegue hacia el sensor emita una señal para que el motor que impulsa el agua deje de funcionar.
3. Un sistema de seguridad por el habla: este utiliza un sensor que al coincidir la voz con el almacenado en memoria se abre la puerta al igual que el escaneo de ojo.
4. Un sistema de control de riego: con un sensor que mida la humedad del suelo active o no motor para que riegue el suelo.



Motores paso a paso: este tipo de motor es un dispositivo electromecánico que al recibir un pulso mediante un circuito electrónico es capaz de convertir dichos impulsos eléctricos en desplazamiento angulares. Este depende de las entradas de control del sistema lógico presentando las ventajas de tener una mayor precisión en cuanto a su posicionamiento.
Existen 3 tipos fundamentales de motores paso a paso: el motor de reluctancia variable, el motor de magnetización permanente, y el motor paso a paso híbrido.
Tipos de motores paso a paso:
-el motor de paso te reluctancia variable: este funciona basado en la reluctancia variable que posee a partir de un rotor con dientes de hierro que se alinea con los polos del bobinado del estator. Este rotor que posee está hecho a base de un material magnético pero no es un imán permanente, y presenta una forma de dientes.
Está diseñado para hacer pasos mucho más pequeños que los de un motor paso a paso los cuales poseen imanes permanentes.
- motor de magnetización permanente: conocido también como PMSM son muy utilizados en posicionamiento fijos de accionamientos eléctricos, en robótica, ascensores entre otras cosas. Esta fabricado a base de imanes permanentes que pueden adoptar una forma cilíndrica con un pequeño diámetro, pero con una mayor longitud. En algunos casos poseen un damper que protege los imanes de cualquier desmagnetización durante el tiempo que se esté utilizando. Tienen aplicaciones en bombeo a partir de energía solar o eólica, también en algunas operaciones electrónica en la que debe de invertir, etc.
-motor hibrido de paso: tiene varios dientes en el estator y en el rotor, esta basado en combinar otros dos tipos de motores paso a paso para su funcionamiento que so los motores motor de reluctancia variable y el motor de magnetización permanente. Este consiste en un estator dentado como ya dijimos y un motor de tres partes.
Partes de un motor paso a paso:
Este consta de dos partes principales que son: el estator y el rotor.
Un estator es la parte fija del motor la cual posee la parte que se mueve, el rotor. Esta parte no se mueve y podemos decir que es la cáscara de la maquina.
El rotor está basado en un imán permanente con la cantidad de polos fijos en una sección de bobina del estator, estas partes están montadas en un chasis de dos cojinetes los cuales no intervienen en la forma de girar de este.
Identificación de sus partes:

Funcionamiento: como ya hemos dicho, estos tipos de motores poseen un rotor en los cuales hay un cierto número de bobinas e imanes permanentes sobre una cáscara llamada estator, estas bobinas permanecen al estator y entonces el rotor viene siendo un imán permanente. Para su funcionamiento esto recibe una fuerza electromagnética que hacen pasar una corriente eléctrica sobre las bobinas, generando una serie de desplazamiento angular mediante los pulsos que va recibiendo.
Parámetros de un motor paso a paso: los motores paso a paso tienen una serie de parámetros por los cuales queda definido, entre estos parámetros podemos mencionar en voltaje, la resistencia eléctrica y los grados por paso:
VoltajeLos motores paso a paso tienen una tensión eléctrica de trabajo. Algunas veces puede ser necesario aplicar un voltaje superior para lograr que un determinado motor cumpla con el torque deseado, pero esto producirá un calentamiento excesivo y/o acortará la vida útil del motor.
Resistencia eléctricaOtra característica de un motor paso a paso es la resistencia de los bobinas. Esta resistencia determinará la corriente que consumirá el motor, y su valor afecta la curva de torque del motor y su velocidad máxima de operación.
Grados por pasoGeneralmente, este es el factor más importante al elegir un motor paso a paso para un uso determinado. Este factor define la cantidad de grados que rotará el eje para cada paso completo. Una operación de medio-paso o semi-paso (half step) del motor duplicará la cantidad de pasos por revolución al reducir la cantidad de grados por paso. Cuando el valor de grados por paso no está indicado en el motor, es posible contar a mano la cantidad de pasos por vuelta, haciendo girar el motor y sintiendo por el tacto cada "diente" magnético.
Los grados por paso se calculan dividiendo 360 (una vuelta completa) por la cantidad de pasos que se contaron. Las cantidades más comunes de grados por paso son: 0,72°, 1,8°, 3,6°, 7,5°, 15° y hasta 90°. A este valor de grados por paso usualmente se le llama la resolución del motor. En el caso de que un motor no indique los grados por paso en su carcasa, pero sí la cantidad de pasos por revolución, al dividir 360 por ese valor se obtiene la cantidad de grados por paso. Un motor de 200 pasos por vuelta, por ejemplo, tendrá una resolución de 1,8° por paso.

Conversión de análogo a digital y de digital a análogo
Una de las razones por las cuales debemos usar convertidores adc y dac es por que las señales digitales no pueden viajar en el espacio y las análogas si. Y otra es por que existen dispositivos que no pueden funcionar con una señal digital o una señal análoga solamente.
Tipos de convertidores análogos y digitales
Convertidor análogo-Digital con comparadores.
Es el único caso en que los procesos de cuantificación y codificación están claramente separados. El primer paso se lleva a cabo mediante comparadores que discriminan entre un número finito de niveles de tensión.
Estos comparadores reciben en sus entradas la señal analógica de entrada junto con una tensión de referencia, distinta para cada uno de ellos. Al estar las tensiones de referencia escalonadas, es posible conocer si la señal de entrada está por encima o por debajo de cada una de ellas, lo cual permitirá conocer el estado que le corresponde como resultado de la cuantificación. A continuación será necesario un codificador que nos entregue la salida digital.

Este convertidor es de alta velocidad, ya que el proceso de conversión es directo en lugar de secuencial, reduciéndose el tiempo de conversión necesario a la suma de los de propagación en el comparador y el codificador.
Sin embargo, su utilidad queda reducida a los casos de baja resolución, dado que para obtener una salida de N bits son necesarios 2N-1 comparadores, lo que lleva a una complejidad y encarecimiento excesivos en cuanto se desee obtener una resolución alta.
Conversor análogo-Digital con contadores.
Llamado también convertidor con rampa en escalera. Usa el circuito más sencillo de los conversores análogo-digital y consta básicamente de los elementos reflejados en la figura siguiente:
Conversor análogo-Digital con integrador.
Este tipo de convertidores son más sencillos que los anteriores ya que no utilizan convertidores D/A. Se emplean en aquellos casos en los que no se requiere una gran velocidad, pero en los que es importante conseguir una buena linealidad. Son muy usados en los voltímetros digitales. Existen dos tipos:
Convertidor análogo-Digital de rampa única
Consta, como se refleja en la figura, de un integrador, un comparador, un generador de impulsos y un contador con sus buffers de salida.
Conversor Digital-análogo y buffers de salida.
Una vez que el circuito de captura y mantenimiento (S/H), ha muestreado la señal analógica, el contador comienza a funcionar contando los impulsos procedentes del reloj. El resultado de este contare se transforma en una señal analógica mediante un convertidor D/A, proporcional al número de impulsos de reloj recibidos hasta ese instante.
La señal analógica obtenida se introduce al comparador en el que se efectúa una comparación entre la señal de entrada y la señal digital convertida en analógica. En el momento en que esta última alcanza el mismo valor (en realidad algo mayor) que la señal de entrada, el comparador bascula su salida y se produce el paro del contador.
El valor del contador pasa a los buffers y se convierte en la salida digital correspondiente a la señal de entrada.
Este convertidor tiene dos inconvenientes:
Escasa velocidad. Tiempo de conversión variable.
El segundo inconveniente puede comprenderse fácilmente con la ayuda de la siguiente figura, en la que se aprecia que el número de impulsos de reloj (tiempo), precisos para alcanzar el valor Bien el conversor D/A depende del valor de Vi.

El muestreo digital es una de las partes que intervienen en la digitalización de las señales. Consiste en tomar muestras periódicas de la amplitud de una señal analógica, siendo el intervalo entre las muestras constante.
El muestreo está basado en el Teorema de Muestras, que es la base de la representación discreta de una señal continua en banda limitada.El muestreo de la señal implica pérdida de información respecto a la señal de entrada, ya que de un número infinito de valores posibles para la entrada sólo tenemos un valor finito de valores posibles para la salida. Por tanto es fundamental saber cuántas muestras hemos de tomar.
Para dispositivos incrementales, tales como motores paso a paso y conmutadores, el error medio de los datos muestreados no es tan importante como para los dispositivos que requieren señales de control continuas. La precisión instantánea en cada muestra es igual a la precisión del sistema de adquisición y conversión. La precisión media de los datos muestreados puede mejorarse con estos métodos:
1. aumentar el numero de muestras por ciclo
2. filtrado previo al multiplexado
3. filtrar la salida del convertidor digital-análogo
Un voltaje de referencia es un dispositivo electrónico (circuito o componente) que produce un fijo (constante), independientemente de la tensión de carga en el dispositivo, el suministro de energía y la variación de temperatura. También es conocido como una fuente de voltaje, pero en el sentido estricto del término, una tensión de referencia se encuentra a menudo en el centro de una fuente de voltaje.
La distinción entre un voltaje de referencia y una fuente de tensión es, sin embargo, más bien borrosa especialmente en los dispositivos electrónicos para seguir mejorando en términos de tolerancia y estabilidad.
Referencias de tensión se utilizan en la ADA y DACs para especificar la entrada o salida de voltaje varía.
El más común de referencia de tensión del circuito utilizado en los circuitos integrados es el voltaje de referencia bandgap. El diodo tiene un voltaje de coeficiente de temperatura negativo (es decir, disminuye al aumentar la temperatura), y el cruce tiene una diferencia de tensión coeficiente de temperatura positivo.
Si se añade en la proporción necesaria para que estos coeficientes se anulan, la resultante es un valor constante de tensión bandgap igual a la tensión de los semiconductores. En el silicio, esto es aproximadamente 1.25V. Enterrado Zener referencias pueden proporcionar aún más bajos niveles de ruido, pero requieren un mayor voltaje de funcionamiento que no están disponibles en muchos dispositivos que funciona con pilas.
La resolución de imagen indica cuánto detalle puede observarse en una imagen. El término es comúnmente utilizado en relación a imágenes de fotografía digital, pero también se utiliza para describir cuán nítida es una imagen de fotografía convencional. Tener mayor resolución se traduce en obtener una imagen con más detalle o calidad visual.
Para las imágenes digitales almacenadas como mapa de bits, la convención es describir la resolución de la imagen con dos números enteros, donde el primero es la cantidad de columnas de píxeles y el segundo es la cantidad de filas de píxeles.
Para saber cuál es la resolución de una cámara digital debemos conocer los píxeles de ancho x alto a los que es capaz de obtener una imagen. Además, hay que considerar la resolución de impresión, es decir, los puntos por pulgada (ppp) a los que se puede imprimir una imagen digital de calidad.

Convertidores 808 y 804
Normalmente analógico-digital conversor (ADC) necesidades a través de una interfaz de microprocesadores para convertir los datos analógicos en formato digital. Esto requiere de hardware y software necesario, resultando en una mayor complejidad y, por tanto, el coste total.
El 0808 es un ADC de 8 bits a un convertidor D, teniendo en líneas de datos D0-D7. Trabaja en el principio de aproximación sucesiva. Cuenta con un total de ocho canales de entrada analógica, de los cuales uno se puede seleccionar usando la dirección las líneas A, B y C. Aquí, en este caso, canal de entrada IN0 es seleccionado por tierra A, B y C dirección de las líneas. Por lo general, las señales de control de EOC (fin de conversión), SC (comenzar la conversión), ALE y OE (salida de habilitar) están articulados por medio de un microprocesador.
ADC0804 INTERFAZ CON 8051
Para poder llevar a cabo la conversión análoga a digital utilizando el ADC0804LCN de 8 bits convertidor A / D. Va a diseñar un programa de circuitos y el chip de manera que cuando una señal analógica se da como entrada, el equivalente digital de tensión se muestra en una pantalla LCD. Así pues, en efecto, el circuito debe funcionar como un simple voltímetro.
Descripción: La capacidad de convertir las señales analógicas a digital y viceversa es muy importante en el procesamiento de señales. El objetivo de un convertidor A / D es determinar la palabra digital de salida correspondiente a una señal de entrada analógica.
La Hoja de Datos para ADC0804LCN muestra el pinout y una aplicación típica esquemático. El convertidor A / D funciona sobre la aproximación sucesiva principio. Interruptores analógicos están cerradas por los sucesivos-secuencial lógica de aproximación hasta la entrada analógica diferencial volatge [Vin (+) - Vin (-)] coincide con una tensión derivada de un resistor de aprovechar toda la cadena de referencia de voltaje.
El producto funcionamiento normal de la siguiente manera. En alta a baja transición de la entrada de WR, el interior de la RAE de cerraduras y cambio de registro son las etapas de restablecimiento, y la salida de INTR será alto. En la medida en que el CS de entrada y WR entrada siguen siendo bajos, el A / D se mantendrán en un estado de restablecimiento.
De conversión se iniciará a partir del 1 al 8 de reloj después de períodos de al menos una de estas entradas hace una baja a alta transición. Después de que el número de impulsos de reloj, para completar la conversión, el pin INTR hacer un alto a bajo transición.. Esto puede ser usado para interrumpir un transformador, o de otra señal de la disponibilidad de una nueva conversión. Una operación de RD (con baja CS) que se borre la línea de alta de nuevo INTR. El dispositivo puede ser operado en el libre funcionamiento del modo de conexión a la INTR con WR entrada CS = 0.