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MANTENIMIENTO ELECTRONICO E INSTRUMENTAL INDUSTRIAL.
SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE SENA VILLAVICENCIO-META
2013
Sistema de Gestión de la Calidad
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MANTENIMIENTO ELECTRONICO E INSTRUMENTAL INDUSTRIAL
Fecha: 04/05/2013
ANIBAL OSORIO IVAN CHACON
DIEGO GALEANO FICHA: 396991
TABLA DE CONTENIDO
Portada
Contraportada
Objetivos Generales
Objetivos Específicos
Marco Teórico
Desarrollo de la Actividad
Materiales
Herramientas
Imágenes de la actividad
Conclusión
Cibergrafia
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INFORME DE LABORATORIO CONTROLADOR
IVAN CHACON ANIBAL OSORIO DIEGO GALEANO
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INFORME LABORATORIO CONTROLADOR
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DIEGO GALEANO
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PRESENTADO A: INGENIERO IVAN DUARTE
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OBJETIVOS GENERALES
Fabricar y ensamblar en el laboratorio de electrónica un controlador USB para microcontroladores.
OBJETIVOS ESPECIFIOS
Verificar que los componentes se encuentren instalados correctamente según la norma IPCA610D. Analizar el funcionamiento del PIC. Conocer el uso específico del controlador.
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MARCO TEORICO
PROGRAMADOR DE USB PARA MICRO. Un Programador es un dispositivo electrónico que configura circuitos programables no volátiles tales como EPROM, EEPROM, Flash, PALs, GALs, FPGA u otros.
Para programar un dispositivo, este es insertado en un sócalo
(comúnmente ZIF) del programador, o se conecta su circuito
impreso mediante un adaptador. Los datos se transfieren de distinta forma
según la interfaz, ya sea serial (JTAG, SPI) o paralela. A su vez, el
programador genera los voltajes necesarios para la programación.
Los programadores suelen estar conectados a una computadora que corre
un software de programación. El mismo configura la interfaz, comienza la
programación y transfiere los datos (usualmente contenidos en un
archivo Intel HEX o SREC).
Para transferir el código de un ordenador al PIC normalmente se usa un
dispositivo llamado programador. La mayoría de PICs que Microchip
distribuye hoy en día incorporan ICSP (In Circuit Serial Programming,
programación serie incorporada) o LVP (Low Voltage Programming,
programación a bajo voltaje), lo que permite programar el PIC directamente
en el circuito destino. Para la ICSP se usan los pines RB6 y RB7 (En algunos
modelos pueden usarse otros pines como el GP0 y GP1 o el RA0 y RA1)
como reloj y datos y el MCLR para activar el modo programación aplicando
un voltaje de 13 voltios. Existen muchos programadores de PICs, desde los
más simples que dejan al software los detalles de comunicaciones, a los más
complejos, que pueden verificar el dispositivo a diversas tensiones de
alimentación e implementan en hardware casi todas las funcionalidades.
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Muchos de estos programadores complejos incluyen ellos mismos PICs pre-
programados como interfaz para enviar las órdenes al PIC que se desea
programar. Uno de los programadores más simples es el TE20, que utiliza la
línea TX del puerto RS232 como alimentación y las líneas DTR y CTS para
mandar o recibir datos cuando el microcontrolador está en modo
programación. El software de programación puede ser el ICprog, muy común
entre la gente que utiliza este tipo de microcontroladores. Entornos de
programación basados en intérpretes BASIC ponen al alcance de cualquiera,
proyectos que parecieran ser ambiciosos.
Se pueden obtener directamente de Microchip muchos
programadores/depuradores
MICROCONTROLADOR:
Un microcontrolador (abreviado μC, UC o MCU) es un circuito
integrado programable, capaz de ejecutar las órdenes grabadas en su
memoria. Está compuesto de varios bloques funcionales, los cuales cumplen
una tarea específica. Un microcontrolador incluye en su interior las tres
principales unidades funcionales de una computadora: unidad central de
procesamiento, memoria y periféricos de entrada/salida.
Algunos microcontroladores pueden utilizar palabras de cuatro bits y
funcionan a velocidad de reloj con frecuencias tan bajas como 4 kHz, con un
consumo de baja potencia (mW o microvatios). Por lo general, tendrá la
capacidad para mantener la funcionalidad a la espera de un evento como
pulsar un botón o de otra interrupción, el consumo de energía durante el
sueño (reloj de la CPU y los periféricos de la mayoría) puede ser sólo
nanovatios, lo que hace que muchos de ellos muy adecuados para
aplicaciones con batería de larga duración. Otros microcontroladores pueden
servir para roles de rendimiento crítico, donde sea necesario actuar más
como un procesador digital de señal (DSP), con velocidades de reloj y
consumo de energía más altos.
Cuando es fabricado, el microcontrolador no contiene datos en la memoria
ROM. Para que pueda controlar algún proceso es necesario generar o crear
y luego grabar en la EEPROM o equivalente del microcontrolador algún
programa, el cual puede ser escrito en lenguaje ensamblador u otro lenguaje
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para microcontroladores; sin embargo, para que el programa pueda ser
grabado en la memoria del microcontrolador, debe ser codificado en sistema
numérico hexadecimal que es finalmente el sistema que hace trabajar al
microcontrolador cuando éste es alimentado con el voltaje adecuado y
asociado a dispositivos analógicos y discretos para su funcionamiento.
HISTORIA:
El primer microprocesador fue el Intel 4004 de 4 bits, lanzado en 1971,
seguido por el Intel 8008 y otros más capaces. Sin embargo, ambos
procesadores requieren circuitos adicionales para implementar un sistema de
trabajo, elevando el costo del sistema total.
El Instituto Smithsoniano dice que los ingenieros de Texas Instruments Gary
Boone y Michael Cochran lograron crear el primer microcontrolador, TMS
1000, en 1971; fue comercializado en 1974. Combina memoria
ROM, memoria RAM, microprocesador y reloj en un chip y estaba destinada
a los sistemas embebidos.
Debido en parte a la existencia del TMS 1000, Intel desarrolló un sistema de
ordenador en un chip optimizado para aplicaciones de control, el Intel 8048,
que comenzó a comercializarse en 1977. Combina memoria RAM y ROM en
el mismo chip y puede encontrarse en más de mil millones de teclados
de compatible IBM PC, y otras numerosas aplicaciones. El en ese momento
presidente de Intel, Luke J. Valenter, declaró que el microcontrolador es uno
de los productos más exitosos en la historia de la compañía, y amplió el
presupuesto de la división en más del 25%.
La mayoría de los microcontroladores en este momento tienen dos variantes.
Unos tenía una memoria EPROM reprogramable, significativamente más
caros que la variante PROM que era sólo una vez programable. Para borrar
la EPROM necesita exponer a la luz ultravioleta la tapa de cuarzo
transparente. Los chips con todo opaco representaban un coste menor.
En 1993, el lanzamiento de la EEPROM en los microcontroladores
(comenzando con el Microchip PIC16x84) permite borrarla eléctrica y
rápidamente sin necesidad de un paquete costoso como se requiere
en EPROM, lo que permite tanto la creación rápida de prototipos y
la programación en el sistema. El mismo año, Atmel lanza el primer
microcontrolador que utiliza memoria flash. Otras compañías rápidamente
siguieron el ejemplo, con los dos tipos de memoria.
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El costo se ha desplomado en el tiempo, con el más barato microcontrolador
de 8 bits disponible por menos de 0,25 dólares para miles de unidades en
2009, y algunos microcontroladores de 32 bits a 1 dólar por cantidades
similares. En la actualidad los microcontroladores son baratos y fácilmente
disponibles para los aficionados, con grandes comunidades en línea para
ciertos procesadores.
En el futuro, la MRAM podría ser utilizada en microcontroladores, ya que
tiene resistencia infinita y el coste de su oblea semiconductora es
relativamente bajo.
CRISTAL DE CUARZO:
El cristal de cuarzo es utilizado como componente de control de la frecuencia
de circuitos osciladores convirtiendo las vibraciones mecánicas en voltajes
eléctricos a una frecuencia específica.
Esto ocurre debido al efecto "piezoeléctrico". La piezo-electricidad es
electricidad creada por una presión mecánica. En un material piezoeléctrico,
al aplicar una presión mecánica sobre un eje, dará como consecuencia la
creación de una carga eléctrica a lo largo de un eje ubicado en un ángulo
recto respecto al de la aplicación de la presión mecánica.
En algunos materiales, se encuentra que aplicando un campo eléctrico según
un eje, produce una deformación mecánica según otro eje ubicado a un
ángulo recto respecto al primero.
Por las propiedades mecánicas, eléctricas, y químicas, el cuarzo es el
material más apropiado para fabricar dispositivos con frecuencia bien
controlada.
POTENCIA DE TRABAJO (DRIVE LEVEL) Es la potencia disipada por el cristal. Está normalmente especificada en micro o milivatios, siendo un valor típico 100 microvatios.
TOLERANCIA EN LA FRECUENCIA La tolerancia en la frecuencia se refiere a la máxima desviación permitida y se expresa en partes por millón (PPM) para una temperatura especificada, usualmente 25°C.
ESTABILIDAD DE LA FRECUENCIA La estabilidad de la frecuencia se refiere a la máxima desviación en PPM, en
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un determinado rango de temperatura. La desviación está tomada con referencia a la frecuencia medida a 25°C.
ENVEJECIMIENTO El envejecimiento se refiere a los cambios acumulativos en la frecuencia del cristal con el transcurrir del tiempo. Los factores que intervienen son: exceso en la potencia disipada, efectos térmicos, fatiga en los alambres de armado y pérdidas en la elasticidad del cristal. El diseño de circuitos considerando bajas temperaturas ambientales y mínimas potencias en el cristal reducirán el envejecimiento.
CIRCUITO ELÉCTRICO EQUIVALENTE El circuito eléctrico equivalente que se muestra a continuación es un esquema del cristal de cuarzo trabajando a una determinada frecuencia de resonancia. El capacitor Co o capacidad en paralelo, representa en total la capacidad entre los electrodos del cristal más la capacidad de la carcaza y sus terminales. R1, C1 y L1 conforman la rama principal del cristal y se conocen como componentes o parámetros motional donde:
L1 representa la masa vibrante del cristal, C1 representa la elasticidad del cuarzo y R1 representa las pérdidas que ocurren dentro del cristal.
PIC18F2250 Ideal para baja potencia (nanovatio) y aplicaciones de conectividad que benefician de la disponibilidad de los tres puertos seriales: FS-USB (12 Mbit / s), I ² C ™ y SPI ™ (hasta 10 Mbit / s) y una asíncrona (LIN capaces) de serie puerto (EUSART). Las grandes cantidades de memoria RAM para almacenamiento temporal y la memoria del programa FLASH mejorada, lo
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hacen ideal para el control integrado y aplicaciones de monitoreo que requieren conexión periódica con un (legacy gratis) ordenador personal a través de USB para los datos de carga / descarga y / o actualizaciones de firmware. Mientras opera hasta 48 MHz, el PIC18F2550 es también en su mayoría del software y hardware compatible con los dispositivos OTP USB de baja velocidad PIC16C745. EL PICSTART ® Plus no admite actualmente este dispositivo, pero puede apoyarlo en el futuro.
DESARROLLO DE LA ACTIVIDAD
Iniciamos con el diseño en eagle del controlador ahí fue un trabajo Siempre complicado, falle en el primer intento la Impresión no me pego a la baquela realice varios intentos. Ya después de aquello, Primero recortamos la baquelita al tamaño de la impresión luego con la brilladora, le quitamos la grasa a la baquelita con el fin de que nos deje pegar bien el dibujo impreso a la baquela, unimos con un poco de cinta el impreso a la baquela, de ahí pasamos al planchado Iniciamos con el proceso de planchado durante 15 a 20, una vez terminado de planchar el tiempo indicado procedemos a echar la baquela caliente al agua para quitarle el papelito de encima para destapar el impreso estampado en la baquela para proceder a echarlo en una solución de agua tibia con asido férrico durante el tiempo necesario para que se caiga el cobre que esta por fuera del dibujo impreso estampado, luego procedemos a lavar y con la brilladora le quitamos el dibujo impreso quedando ese dibujo en cobre en la baquela, por simple inspección revisamos con una lupa que no halla Caminitos unidos ya que ello causa un corto, ya hecho esto queda listo para proceder a soldar, nota se debe soldar con cuidado ya que se con la punta caliente del cautil podemos levantar la pista y esto nos puede dañar el trabajo, debemos utilizar los implementos de protección personal, un buen planchado nos asegura buen porcentaje de éxito en el trabajo.
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MATERIALES Parte Valor Paquete
C1 100nf C025-030X050
C2 47uf E2-5
C3 27pf C050-030X075
C4 27pf C050-030X075
C5 47nf C050-030X075
C6 47uf E2-5
C7 100nf C025-030X050
D1 1N4148 DO35-10
IC1 PIC18F2550 + base 28pines DIL28-3
JP1 JP1
JP2 JP1
JP3 JP1
JP4 JP1
JP5 JP1
JP6 JP1
L1 680uH(inductancia) 0207/10
LED1 GREEN LED5MM
LED2 RED LED5MM
LED3 YELLOW LED5MM
Q1 2N3904 TO92-EBC
Q2 2N3904 TO92-EBC
Q3 2N3906 TO92-CBE
Q4 2N3906 TO92-CBE
R1 10k 0207/7
R2 47 0207/7
R3 47 0207/7
R4 4.7k 0207/7
R5 470 0207/7
R6 470 0207/7
R7 10k 0207/7
R8 4.7k 0207/7
R9 2.7k 0207/7
R10 100k 0207/7
R11 10k 0207/7
R12 10k 0207/7
R13 10k 0207/7
R14 10k 0207/7
R15 10k 0207/7
R16 2.7k 0207/7
R17 470 0207/7
X1 USB Type B Female 85-32004-10X
XT1 20MHz HC49/S
ZX1 40 Pin ZIF 240-1280-00-0602J
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HERRAMIENTAS
Portátil Elementos de protección personal Cautil Estaño 60/40 Bisturin Pinzas Segueta Vasija en Plástico Brilladora Cinta Motor toul Plancha Cepillo
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IMÁGENES DE LA ACTIVIDAD
Aquí estamos cortando la baquela al tamaño del diseño en eagle del controlador
Ya una vez cortada la baquela procedemos a planchar durante 15 a 20 minutos, o el tiempo necesario para que el diseño en la hoja de quede plasmado en la baquela
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En esta foto estamos levantando el papel de la baquela después de haber planchado durante los 15 o 20 minutos, para después proceder a echar la baquela en el ácido férrico, pero antes debemos retirar bien el papel y limpiar el caminito para que no halla continuidad.
Aquí estamos echando la baquela al ácido férrico durante el tiempo que sea necesario, para después sacar la baquela, echarla en agua fría, y quitarle lo negro con la brilladora quedando el cobre ya para proceder a soldar.
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Aquí estamos soldando, para esto debemos tener en cuenta las normas de soldadura, también empezamos a soldar primero el elemento más bajo al más alto, ya que en este case tenemos el puerto USB tipo B y si soldamos este primero nos va a afectar un poco para soldar las resistencia así que podemos empezar mejor con las resistencia y dejar de ultimo el puerto USB.
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CONCLUSION
Debemos practicar mucho en eagle ya que su uso es un poco complicado Debemos hacer buen uso de los Elementos de Protección Personal Tener en cuenta las normas de soldadura El diseño en eagle debe ir en acorde con el proyecto que realizamos Tener en cuenta la función de todos los materiales que utilizamos en el proyecto,
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CIBERGRAFIA
www.wikipedia.com www.youtube.com www.buenastareas.com www.google.com
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