INTRODUCCION: Ente este blog haremos un semáforo de doble vía, lo aremos
paso a paso, tenemos el diagrama, circuitos impresos, la programación para
poder modificarlo los tiempos, y el circuito en proteus para poder simular el
circuito, luego de eso aremos las pruebas en la protoboard y por ultimo lo pasaremos
a unas baquelitas.
Hablar del semáforo electrónico
es referirse al más importante elemento de control de tránsito, pues este
aparato regula la circulación en las vías con mayor flujo de vehículos. El
Código Nacional de Tránsito define al semáforo como un dispositivo electrónico
para regular el tránsito de peatones y vehículos mediante el uso de señales
luminosas (rojo, amarillo y verde).
Los semáforos se
dividen en tres clases, que son:
Vehicular: Tiene por objeto
regular el tránsito de vehículos en las intersecciones, está compuesto
esencialmente por tres faros luminosos programados para que proyecten durante
un tiempo determinado un haz de luz de colores verde, amarillo y rojo.
Peatonal: Se hallan instalados
en combinación con los vehiculares y tienen por objeto regular el paso de los
peatones en intersecciones con alto volumen de tráfico.
Direccional: Tiene como fin
informar mediante flechas, el momento adecuado para girar. Aunque en general
existe claridad en torno al significado de las luces del semáforo, no sobra
recordar lo que se debe hacer: cuando la luz es verde, significa que hay vía
libre y se puede pasar. La luz amarilla advierte al conductor que se aproxima
un cambio de luz. Al ver la luz roja se debe detener el carro, pues otro flujo
de vehículos se interceptará en la dirección de su marcha.
En ciertas ocasiones
los semáforos tienen un funcionamiento distinto al habitual, por medio del cual
informan al conductor que debe estar alerta.
Así, una luz amarilla
intermitente indica que puede avanzar con máxima precaución, listo a detenerse
si es necesario. Mientras tanto, la luz roja intermitente es una señal de
peligro que obliga a detenerse completamente. Si no hay obstáculo puede
reiniciar la marcha.
El diagrama es muy
simple, lo alimentaremos con 12v, y el circuito integrado que va a controlar
los tiempos será un PIC (control de
interfaz periférico), estamos hablando del PIC16F628A, también pueden
utilizar otro PIC más pequeño , ya que la programación es muy simple, en la
salidas del PIC estaremos utilizando unos transistores para poder alimentar a
los leds, ya que a los leds lo vamos alimentar con 12v, tengan cuidado que los
PICs se alimentan con 5v, es por eso que estamos utilizando un LM7805, a
continuación les dejo el diagrama.
Ø 6 Resistencias de 8.2kΩ.
Ø 4 Resistencias de 100Ω.
Ø 2 Resistencias de 150Ω.
Ø 1 Resistencia de 10kΩ.
Ø 6 Transistores el 2n2222a.
Ø 1 PIC 16f628a, con su base de 19 pines.
Ø 1 Crystal de 4MHz.
Ø 1 Regulador de voltaje, el LM7805.
Ø 2 Condensadores cerámicos de 22pf.
Ø 1 Pulsador de N.A.
Ø 1 Bornera de dos pines, para la entrada de 12v DC.
Ø 10 Leds ultrabrillantes de color rojo.
Ø 10 Leds ultrabrillantes de color amarillo.
Ø 10 Leds ultrabrillantes de color verde.
EL PIC16F628A:
El pic16f628a es un microcontrolador de 8 bit, posee una arquitectura RISC
avanzada así como un juego reducido de 35 instrucciones.
El PIC16F628A utiliza un
procesador con arquitectura Harvard, lo que le da un mayor rendimiento en
el procesamiento de las instrucciones, a diferencia de la arquitectura
VonNeumann, esta arquitectura utiliza dos bloques de memorias independientes,
una contiene instrucciones y la otra sólo datos, cada una con su sistema de
buses de acceso, 8 líneas para los datos y 14 líneas para las instrucciones,
con lo que es posible realizar operaciones de acceso lectura o escritura
simultáneamente en las 2 memorias, a esto se le conoce como paralelismo.
El CPU de los
microcontroladores de la familia 16F6XX emplea una
arquitectura RISC (reduced instruction set computer) con un conjunto
de 35 instrucciones que pertenecen a la gama media de la familia de los PIC, la
mayoría de estas instrucciones se ejecutan en un ciclo de instrucción a
excepción de los saltos que requieren de 2 ciclos.
Dentro de su procesador
existe una pila de 8 niveles que permiten el anidamiento de subrutinas, esto
quiere decir que puede retomar 8 lugares diferentes de línea de programa e ir
regresando a cada uno en el orden inverso al que fueron anidados.
CARACTERÍSTICAS DEL PIC16F628A:
Ø Microcontrolador arquitectura de 8 bits,
con velocidad de operación desde DC hasta 20MHz
Ø Hasta 16 pines I/O disponibles
Ø Memoria de programa flash de 2048 words
(2k @ 14bits)
Ø SRAM de 224 Bytes
Ø EEPROM de datos de 128 Bytes
Ø Oscilador interno de 4MHz y de
37kHz para modo de bajo consumo
Ø Voltaje de operación 3 a 5.5 V
Ø 2 módulos de captura/comparación/PWM
Ø 2 timer de 8 bits y 1 de 16
bits
Ø EUSART para comunicaciones seriales
Ø Referencia interna de voltaje
Ø 10 fuentes de interrupciones
Ø Resistencias de pull-ups en el puerto B
programables
Ø Brown-out Reset
Ø Power-on Reset
Ø Power-up Timer y Oscillator
Start-up Timer
Ø Soporta 100,000 ciclos de escritura en
memoria flash
Ø Soporta 1,000,000 ciclos de escritura en
memoria EEPROM
Ø Retención de datos de 100 años
Ø Protección de código
Ø Encapsulado DIP de 18 pines
TRANSISTOR: El transistor es un componente electrónico
semiconductor que tiene la función de amplificar, controlar, conmutar o
rectificar impulsos eléctricos, hay dos tipos de transistores el NPN y el PNP,
en los circuitos se utilizan de acuerdo a nuestras necesidades.
Transistor es una
contracción de las palabras en inglés transfer que
significa transferencia, y resistor que
indica resistencia, por lo tanto, se refiere a un dispositivo que transfiere o
controla la resistencia eléctrica.
En el área de la electricidad,
el transistor posee tres electrodos, terminales o pines, donde cada una cumple
las siguientes funciones:
Emisor: emite electrones,
Colector: recibe o recolecta
los electrones emitidos, y
Base: modula o regula el
paso de los electrones.
Los transistores
permiten controlar y regular una corriente grande a través de una señal
eléctrica mucho más pequeña. Debido a esta propiedad, los transistores se
encuentran en casi todo los aparatos electrónicos domésticos como, por ejemplo,
computadores, celulares, reproductores de video y audio, refrigeradores, automóviles,
televisores, etc.
En nuestro caso vamos
utilizar el transistor 2n2222a, es un transistor del tipo NPN y de pequeña
potencia, ideal para nuestro semáforo, si quieren utilizar más diodos leds
tendrían que utilizar otro transistor de más potencia.
LOS LEDS:
Los leds son componentes eléctricos semiconductores (diodos) que son capases de
emitir luz al ser atravesados por una corriente
pequeña, su consumo de los leds es de un aproximado de 20mA, las siglas
LED significa (Diodo Emisor de Luz), dos materiales conductivos cualesquiera
forman un diodo cuando son puestos en contacto.
Los leds poseen 4
elementos básicos en su estructura.
1.- Material emisor
semiconductor, montado en un chip-reflector, este material determina el color
de la luz.
2.-Los conductores el
ánodo y cátodo.
3.-El cable conductor
que unen a los dos pines.
4.-Un lente que
protege el material emisor de LED y determina el haz de la luz, los leds poseen polaridad, el ánodo que sería el
positivo y el cátodo que sería el negativo, y solo funcionan cuando sean
polarizados en directo.
Los leds son
componentes que, dependiendo de la combinación de los elementos químicos
presentes en lo materiales que los componen, pueden producir un amplio rango de
longitudes de onda dentro del espectro cromático, dando como resultado
diferentes colores.
Arseniuro de galio:
infrarrojo.
Carburo de silicio:
Azul.
Fosforo de galio:
Verde.
Arseniuro fosforo de galio: rojo, naranja y amarillo.
Y para que funcione
nuestro circuito tenemos que tener una fuente de alimentación de 12v DC, con un
mínimo de 0.5A, en mi canal tengo una fuente de alimentación de 2 hasta 25v DC variable,con una corriente máxima de 5A.
Después de haber
leído al teoría del circuito y haber analizado el diagrama, ahora si vamos a
programar el PIC, en mi caso utilizo el programa PROTON IDE, es un programa muy
sencillo de utilizar, la programación es fácil de hacerlo, a continuación les
dejo una imagen con el código fuente, o también lo pueden descargar al
finalizar de leer este blog, los tiempos
que le voy a dar son los siguientes.
Leds rojos: 15 segundos.
Leds Amarillos: 3
segundos.
Leds Verdes: 15
segundos.
Los tiempos lo pueden
modificar, y si quieren descargar el programa PROTON IDE que es gratis, lo pueden
descargar desde AQUÍ.
Al momento de
terminar la programación hay que darle en compilar, y no debería de dar ningún error,
al momento que le dimos compilar nos va a generar un código hex automáticamente,
este código es el que vamos a utilizar para simular nuestro circuito en el
proteus, en este video les enseño como
generar el código hex y como cargar el código hex al proteus, para poder
simular el circuito, a continuación les dejo el diagrama en proteus, este
diagrama lo van a descargar más abajo.
Después que hayamos
simulado el circuito en proteus, ahora si vamos a pasarlo a una protoboard para
hacer la pruebas en la parte física, pero antes de eso , hay que cargar el
código hex al pic, recuerden que lo PICs vienen con la memoria vacía, sin
programación , y para cargar el código
hex vamos a utilizar un grabador de PICs, si quieren hacer un grabador
de PICs, aquí les dejo un video, y apara que carguen el código hex aquí les
dejo un video para que vean como cargar
el código hex.
 |
| Grabador de PICs |
1 Baquelita: 6.4cm X 4.7cm.
2 Baquelitas: 8.8cm X 2.6cm.
Con la ayuda de la
máscara de componentes nos vamos apoyar
para ensamblar los componentes electrónicos en las baquelitas, empecemos a
soldar todos los componentes, tengan en cuenta la polaridad de algunos
componentes.
Si tuvieron alguna duda, en el siguiente video
explicamos paso a paso de cómo hacer un semáforo de doble vía con diodos leds,
y programado con PIC.
Vídeo.
Todos los links de
descarga, a continuación:
1.- Diagrama.
2.- Código fuente
(bas), en PROTON IDE.
3.- Circuito en
proteus, para que lo puedan simular.
4.- Circuitos
impresos con el PIC.
5.- Circuitos
impresos con los leds.
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