Download universidad tecnolgica de quertaro

Universidad Tecnológica
de Querétaro
Digitally signed by Universidad Tecnológica de
Querétaro
DN: cn=Universidad Tecnológica de Querétaro,
c=MX, o=UTEQ, email=webmaster@uteq.edu.mx
Date: 2005.05.04 10:47:58 -05'00'
1.1 Antecedentes de la Empresa
BALATRÓN S.A. de C.V., nace en abril de 1998 como una empresa mexicana con
instalaciones en Santiago de Querétaro, Qro., y oficinas ejecutivas en la ciudad de
México y San Diego California E.U. Surge como parte del grupo Bass Corporativo
Industrial S.A. de C.V., con el objetivo muy claro de hacer de ella una empresa líder en
diseño y manufactura de módulos electrónicos para los sectores de la industria de
comunicaciones, equipo doméstico, cómputo, automotriz. Para ello se ha sustentado en
una filosofía de la mejora continua, enfocada hacia la calidad total. Su filosofía de
mejora continua, su espíritu de desarrollo y, por supuesto, el espíritu de colaboración de
su personal (la gente hace a la empresa y es su elemento más importanate) le han
permitido a esta empresa cumplir con el objetivo de brindar a sus clientes productos con
un alto nivel de competitividad tecnológica, tanto en sus diseños como en el mismo
proceso, costo y calidad, que anteriormente sólo se encontraban en el mercado
extranjero, o en empresas muy grandes que no pueden recibir proyectos medianos y
pequeños.
Es necesario destacar que BALATRÓN S.A. de C.V.
tiene bases fuertes para
incorporarse al mercado de la manufactura de módulos eletrónicos y que conoce los
retos de las exigencias que demanda el mercado nacional e internacional.
Además las perspectivas de crecimiento y de expansión de BALATRÓN S.A. de C.V.
son muy amplias y constituyen nuestro principal reto. Se parte de la convicción de que
7
no se tendrá dificultad para lograrlo, gracias al esfuerzo de la gente que integra la
empresa.
Otro importante factor de su crecimiento es su posibilidad de obtener precios muy
atractivos en los componentes que integran los módulos electrónicos, dado que a través
de la corporación cuenta con una excelente fuente de suministros que la ponen en
ventaja competitiva ante otras empresas.
1.2 Misión
Diseñar sistemas digitales electrónicos de calidad que ayuden al empresario nacional a
obtener una ventaja tecnológica a menor costo y en armonía con la ecología.
1.3 Visión 2006
Ser la principal opción para el desarrollo de tecnología electrónico-digital en el entorno
nacional, por lo cual la empresa se ha impuesto los siguientes compromisos:
•
Aceptar proyectos innovadores y de alto riesgo, sin menoscabo de la rentabilidad de
la empresa.
•
Desarrollar sistemas electrónicos digitales que ofrezcan ventajas sobre los existentes.
•
Ofrecer un procedimiento estructurado para el desarrollo de los productos de forma
que cada decisión en el proceso de diseño sea comprensible para el cliente.
8
•
Proporcionar la correcta formación profesional del personal.
1.4 Política de calidad
Fig.1.1 Política de Calidad.
El objetivo principal es el CLIENTE, al cual debe ofrecerse siempre un producto a buen
precio y de una calidad excelente y garantizada. Esto se consigue por medio de la
MEJORA CONTINUA, el trabajo en equipo y la capacitación constante.
9
Precisar y satisfacer los requerimientos de los clientes con productos que reúnan las
características exigidas:
¾ Confiables.
¾ Competitivos a nivel mundial, e innovadores.
¾ Con tecnología de punta.
Contando con proveedores certificados excelentes que permitan mejorar el costo y
eficiencia que se compartirá con los clientes, a través de un sistema de aseguramiento de
calidad, basado en normas internacionales.
Mejorando continuamente a través de:
•
La innovación tecnológica.
•
La optimización de:
¾ Recursos.
¾ Precios.
¾ Calidad.
¾ Servicio.
¾ Entrega.
Adecuada comunicación con clientes y proveedores, buscando el desarrollo y
reconocimiento de la empresa por parte de los clientes; estableciendo la relación a
largo plazo, que permita influir en la cultura, sociedad y país, y proyectándo la empresa
a nivel internacional. Todo lo cual hará que la empresa sea cada día mejor.
10
11
1.6 Campo de desarrollo nacional
BALATRÓN S.A. de C.V. es una empresa que labora nacional e internacionalmente
ofreciendo sus productos y servicios a firmas tan reconocidas como las siguientes:
•
Applica: en el diseño de tarjeta para planchas y cafeteras.
•
Sisttemex: diseño de tarjetas para torres de telecomunicaciones.
•
Toyota y Chrysler: diseño de tarjetas para luz stop de sus autos.
•
Ford: diseño de maleta para prueba de tablero Ford Fiesta.
Conviene destacar que actualmente trabaja también para la empresa Epixa, para la cual
se ha estado desarrollando un sistema de mejoras para autoclaves, proyecto sobre el cual
versa el presente reporte.
12
1.7 Proceso general de producción
INICIO
1
2
A
ENTREVISTAR CLIENTE
PARA CAPTAR
NECESIDADES
6
JUNTA CON EL
CLIENTE
ANTEPROYECTO Y
COTIZACION
7
DISEÑO CIRCUITO
IMPRESO
ELABORACION DE
CIRCUITO IMPRESO
APROBADO
POR EL
CLIENTE
NO
REVISION
SI
3
8
PRODUCCION PILOTO
9
PRUEBA PILOTO
DISEÑO PRELIMINAR
ESQUEMATICO
4
FUNCIONA
?
ARMADO PROTOTIPO
PRUEBA PROTOTIPO
SI
5
NO
PROGRAMACION
10
PRODUCCION FINAL
11
DOCUMENTACION
NO
REDISEÑO
FUNCIONA
?
JUNTA FINAL CON EL
CLIENTE
REVISION
SI
A
ENTREGA
Fig. 1.3 Proceso General de Producción.
13
14
2.1 Antecedentes
La autoclave es un equipo cuya función es esterilizar instrumental, material médico,
quirúrgico y dental a base de vapor de agua desmineralizada.
Para supervisar el funcionamiento de la autoclave modelo GÉMINIS fue propuesto el
proyecto de mejora de un módulo de control de operación; con el propósito de obtener
un control más económico y confiable, además de robustecer y optimizar al actual,
facilitando su repetibilidad y su reparación en caso de que sufra algún daño.
Para BALATRÓN S.A. de C.V., concluir adecuadamente este proyecto es muy
importante, es por eso que le da mucho énfasis. El objetivo planeado es poder obtener
mayor competitividad.
2.2 Descripción del proyecto
Las mejoras del módulo de control de operación son realizadas para la supervisión del
funcionamiento de una autoclave eléctrica modelo GÉMINIS. El módulo utilizará un
solo microcontrolador que realizará las funciones de teclado, control de display de cristal
líquido, control de temperatura, control de válvulas solenoide, sensado de presión, cierre
electrónico de seguridad y detección de puerta abierta.
La operación del control se conservará sin cambios, incluidos los mensajes y la
información que se presenta actualmente.
15
La autoclave maneja un microcontrolador, el cual pertenece a la familia MSP430 de
Texas Instruments, actualmente usa un MSP430F135. El diseño del circuito impreso
será híbrido (SMD y Thru-Hole).
El LCD será del mismo tipo que el actual de 16*2 caracteres. El display encenderá
automáticamente una luz trasera o backlight para una mejor lectura del mismo. La
carátula y teclado serán implementados en una membrana switch autoadherible con un
diseño gráfico idéntico o muy similar al actual. Su diseño deberá ser repetible fácilmente
así como su reparación.
2.3 Objetivo
El objetivo de este proyecto es robustecer y optimizar al actual, para obtener un control
más económico y confiable. Para este propósito se hará una adaptación de una tarjeta
electrónica de control de horno eléctrico. Esta tarjeta usa un sistema de control
proporcional que cierra y abre relevadores usando una técnica de modulación por ancho
de pulso (PWM). El sensado de temperatura usa un simple termistor de coeficiente
negativo (NTC). La medición de la resistencia es inversamente proporcional a la
temperatura en la cámara. El valor medido es alineal, por lo que internamente el
programa usa una tabla para linearizar el resultado. El uso de los relevadores elimina el
uso de disipadores y disminuye el costo del control, además de eliminar diversos errores
que tiene la autoclave actual.
16
2.4 Alcance
El alcance del proyecto será en diversas etapas, y una de las principales consiste en la
eliminación del transitorio que obstruye al microcontrolador. El transitorio hace que la
autoclave no funcione adecuadamente y el microcontrolador se resetea y no sale de ese
ciclo.
La siguiente etapa es la realización y ensamble de prototipos para los siguientes
problemas a resolver, como la corrección del diagrama esquemático, y a su vez del PCB,
esto se realizará debido a que por las correcciones que se le estarán implementando a la
autoclave quedarán muchos prototipos con cable suelto y puede ocasionar problemas,
debido a que la autoclave tiene un depósito de agua, además sirve para darle una mejor
presentación al producto.
17
18
3.1 Separación de actividades
-
Especificar de que punto proviene el transitorio. Esto se hace con la finalidad de
resolver el problema de la manera más rápida.
-
Hacer varios prototipos para la eliminación y, por consiguiente, optar por el que
solucione adecuadamente el problema, sea fácil de implementar y de reemplazar (por
si llegara a sufrir algún daño) y que al mismo tiempo sea económico.
-
Ensamblar el prototipo adecuado para la solución del problema.
-
Corrección del diagrama esquemático, así como el PCB. Esto se debe hacer porque
los prototipos que se fueron implementando deben quedar dentro del mismo PCB de
la autoclave y evitar hacer puentes o que quede cable suelto.
3.2 Secuencia de actividades
1. Determinar de dónde proviene el transitorio.
2. Hacer prototipos para la eliminación de ruidos.
3. Hacer pruebas y observar si en realidad cumple el objetivo.
4. En caso de que no lo sea así, hacer más prototipos hasta que el problema quede
resuelto.
5. Una vez que se elimina el transitorio se debe hacer la corrección del diagrama
esquemático, al igual que PCB.
19
3.3 Asignación de tiempos
En la siguiente tabla se muestran los tiempos óptimos y pésimos para la elaboración de
las tareas a realizar:
Tareas
Tiempo Óptimo
(días)
Determinar origen de transitorio.
5
Esquemático de prototipos
3
Elaboración de prototipos.
3
Ensamble de prototipos.
1
Esquemático de fuente.
1
Elaboración de fuente.
3
Pruebas de la fuente.
1
Prueba de autoclave sin transitorio.
10
Corrección de esquemático
8
PCB
5
Tiempo Pésimo
(días)
10
7
7
5
5
7
5
18
15
10
Tabla 3.1 Asignación de tiempos.
20
21
22
4.1 Triac
El Triac es un dispositivo semiconductor que pertenece a la familia de los dispositivos
de control por tiristores. El triac es en esencia la conexión de dos tiristores en paralelo
pero conectados en sentido opuesto y compartiendo la misma compuerta.
El triac sólo se utiliza en corriente alterna y, al igual que el tiristor, se dispara por la
compuerta. Como el triac funciona en corriente alterna, habrá una parte de la onda que
será positiva y otra negativa.
La parte positiva de la onda (semiciclo positivo) pasará por el triac siempre y cuando
haya habido una señal de disparo en la compuerta, de esta manera la corriente circulará
de arriba hacia abajo (pasará por el tiristor que apunta hacia abajo).
La parte negativa de la onda (semiciclo negativo) pasará por el triac siempre y cuando
haya habido una señal de disparo en la compuerta, de esta manera la corriente circulará
de abajo hacia arriba (pasará por el tiristor que apunta hacia arriba).
Para ambos semiciclos la señal de disparo se obtiene de el mismo pin (la puerta o
compuerta).
Lo interesante es que se puede controlar el momento de disparo de este pin, y así
controlar el tiempo que cada tiristor estará en conducción (un trisitor sólo conduce
23
cuando ha sido disparada –activada- la compuerta, y entre sus terminales hay un voltaje
positivo de un valor mínimo para cada tiristor).
Entonces, si se controla el tiempo que cada tiristor está en conducción, se puede
controlar la corriente que se entrega a una carga y por consiguiente la potencia que
consume.
Fig. 4.1 Diagrama esquemático de un triac.
4.2 MOC3081
Los dispositivos MOC3081, MOC3082 y MOC3083 consisten en un led que emite
infrarrojo ópticamente unido a un detector monolítico de silicio, que realiza la función
de un voltaje cero que cruza el conductor bilateral del triac.
Fig.4.2 MOC3081.
24
El Opto-Triac tiene cuatro terminales útiles, dos terminales son para el LED que actúa
como control, estas terminales son ánodo y cátodo. Otras dos terminales son del Triac,
que como todo dispositivo de ese tipo no tiene polaridad.
Fig.4.3 Diagrama Esquemático del MOC3081.
4.3 Capacitores
Los capacitores son básicamente dos placas de metal paralelas separadas por un aislante.
Fig.4.4 Placas de un Capacitor.
Los capacitores son nombrados de acuerdo al dieléctrico utilizado en su construcción, de
forma que se tienen capacitores cerámicos, de mica, de polyester, etc.
25
Los capacitores pueden ser cargados para que retengan energía similar a una bateria de
coche.
La CC o DC no puede fluir a través de un capacitor ya que el dieléctrico forma un
circuito abierto.
Los capacitores se encuentran en diferentes formas y tamaños, generalmente están
marcados con el valor correspondiente a su capacitancia.
Los valores de capacitancia son medidos en Faradios (Farads). Los valores en Faradios
no son comunes, la mayoría de los capacitores son medidos en microfaradios,
nanofaradios o picofaradios.
Algunos valores son indicados en picofaradios usando números de tres dígitos. Los
primeros dos dígitos son los numeros base y el tercero es un dígito multiplicador.
Ejem: 102 es 1000 pF (10 * 100) y 104 es 100,000 pF (10 * 10000) = 100 nF = 0.1 uF.
Fig.4.5 Capacitor electrolítico.
26
4.4 Cicuitos integrados
Los CI's, comúnmente llamados "chips", los podemos encontrar en diferentes formas y
tamaños. Los CI's pueden ser soldados directamente en el PCB o pueden ser colocados
en sockets o bases que se soldaron previamente en el PCB.
Cuando soldamos un CI o una base para CI hay que comprobar que se haga de manera
correcta, verificando la orientación del componente y que no quede doblada ninguna
terminal debajo del mismo. En ocasiones, cuando se están insertando CI nuevos, es
necesario preformar las terminales para que se puedan colocar con facilidad.
Muchos CI´s pueden ser dañados por corrientes estáticas, las cuales la mayoría de las
personas transportan en su cuerpo.
Los CI deben ser almacenados en espuma conductiva o contenedores conductivos
especiales. Cuando sea necesario manejarlos, debe descargarse periódicamente tocando
algún dispositivo o marco metálico que se encuentre aterrizado.
Al soldar a mano un CI se recomienda soldar las terminales que se encuentran
diagonalmente opuestas (esto es la terminal 1 y 5) y verificar que el CI se encuentra
colocado lo más cerca posible al PCB, si no se encuentra así, puede desoldar y volver a
colocar el CI. En el momento en que está colocado en forma correcta puede soldar el
resto de las terminales.
27
Al remover un CI dañado, se debe tener mucho cuidado y no intentar removerlo hasta
que la soldadura sea totalmente removida, de otra forma es altamente probable que dañe
alguna pista del circuito.
Los CI tienen marcas para poder colocarlos correctamente. Estas marcas coinciden con
otras marcas similares en los PCB's, o en las bases, indicando dónde se encuentra la
terminal uno del chip.
Fig.4.6 Circuito Integrado.
4.5 Diodos
Los Diodos tienen polaridad, lo que significa que deben ser colocados en un PCB de la
forma correcta o no funcionarán. Esto es porque en los diodos la corriente eléctrica fluye
en una sola dirección.
Los Diodos tienen dos conexiones: un ánodo y un cátodo. El cátodo es identificado por
un punto, una banda o alguna otra marca en un extremo del componente.
28
Este tipo de marcas pueden ser usadas en el PCB.
Fig.4.7 Diodos.
Se puede encontrar diodos en diferentes formas y tamaños. Y generalmente son
marcados con un número para identificarlos. Las características especiales de cada diodo
pueden ser encontradas en una hoja de datos o manual buscando el número que se
encuentra en el diodo.
Existen ciertos tipos especializados de diodos como son los diodos zener y los diodos
emisores de luz o LED.
Fig.4.8 Símbolos de los Diodos.
29
30
5.1 Regulador de Voltaje TPS77133DGK
Debido al transitorio que no permitía hacer la función adecuada para el
microcontrolador, se elaboró una fuente de 3.3 Volts, con un regulador TPS77133DGK,
de Texas Instruments el cual es de ensamble SMD, (ver figura 5.1).
Fig. 5.1Regulador de Voltaje TPS77133DGK.
Los TPS77133DGK son reguladores de baja salida. Estos dispositivos son capaces de
proveer 150 mA de corriente y 115 mV de salida; son extremadamente bajos en ruido
(55 mVrms), además de no usar filtro agregado.
Funciones de las terminales.
FB/SENSE
pin 1.
Terminal de entrada de voltaje de reajuste.
REAJUSTE pin 2.
Salida de reajuste.
EN
pin 3.
Entrada habilitadora.
GND
pin 4.
Tierra del regulador.
IN
pin 5,6.
Entrada de tensión.
OUT
pin 7,8.
Salida de tensión regulada.
31
5.2 Autoclave tipo Géminis
La autoclave a la cual, por fallos que presentó durante su proceso, se le tuvieron que
hacer arreglos como la eliminación de transitorio y corrección de PCB, para que su
funcionamiento fuera el adecuado y para hacerla más robusta internamente. Es la que se
muestra en la figura 5.2.
Fig. 5.2 Autoclave tipo Gémisis.
32
5.3 Diagrama esquemático de fuente de alimentación de 3.3V
Como se ha estado mencionando se elaboró una fuente de alimentación cuya salida
debía ser de 3.3 V, debido a que el microcontrolador que maneja la autoclave se
alimenta con 3.3 V.
El diagrama se realizó con un regulador de Voltaje de SMD y es el que se muestra a
continuación (ver fig. 5.3).
Describiendo las funciones de cada componente del diagrama, el capacitor C2 tiene la
función de proteger posibles picos que puedan dañar al regulador TPS77133DGK;
además permite tener una tensión ininterrumpida para éste que, como su nombre lo dice
(TPS77133DGK), regula la tensión de salida. El capacitor C3 elimina posibles
oscilaciones, almacena energía de salida y permite tener una salida ininterrumpida, y por
último, la resistencia es para obstruir el paso de la corriente para que no dañe al
microcontrolador.
3v
5
7
6
C2
R57
250 k
8
TPS77133DGK
TPS77133DGK
1
0.1uf/50V
2
PG o RESET
4
3
+ C3
10uf/63V
Fig. 5.3 Diagrama esquemático de fuente de 3.3V.
33
El diagrama que se muestra en la figura 5.4 es el esquemático de la fuente que tenía
originalmente la autoclave, y se puede observar que en la salida de 3.3 V hay un diodo
zener cuya función era regular esa tensión de salida, el cual se quitó y fue cambiado por
la fuente que se hizo con el regulador de SMD.
linesens
LineaA
4
FUSE2
LM2675
2
Note 1
DA
CoutA
TVS1
12v
4
1
470u @35v CinA
L1A
8
VSW
2
1N4004
12v
1
C1
CbA
UUD1H270MCR1GS
K
0.01uf (VJ1206Y103KXAAT)
1
CB
MBRS2040LT3
D4
GND
A
D3
1N4004
ON/OFF
A
127 to 24 @ 2A
Vin
5
D1
1N4004
Neutro
U1
7
FB
K
1N4004
6
A D2
Note3
linesens
K
T1
1
2
3
A
J5
K
NC6-P 107-03
F1
0.01uf (VJ1206Y103KXAAT)
DB
2
Note 2
3.3 V
R1
CoutB
2
L1B
8
LM2674
6
5v
100
TVS2
5v
C2
0.1uf/50V
D100
1
CbB
1
VSW
1
27uf 50v (UUD1H270MCR1GS)
CB
MBRS130LT3
GND
ON/OFF
Vin
5
CinB
Note 4
7
FB
U2
12v
Fig. 5.4 Diagrama esquemático de fuente.
34
Este diagrama muestra la fuente con los cambios que se le hicieron y se puede observar
que en la parte de abajo del diagrama está la salida de 3.3v, pero ya con el regulador
TPS77133DGK. Observando en el osciloscopio, la salida de 3.3v no generaba ningún
ruido y se esperaba que el transitorio fuera eliminado con este diagrama.
Como se puede observar hay salidas de 12V, 5V y 3V. La salida de 12V es para la
alimentación del regulador LM2674, los relevadores y display; la salida de 5V es para la
alimentación de regulador TPS77133DGK, y la salida de 3V es para la alimentación del
microcontrolador MSP430F135.
El diagrama de la fuente, con los cambios que se le hicieron, fue el siguiente:
linesens
LineaA
4
FUSE2
12v
LM2675
Note 1
DA
CoutA
TVS1
12v
2
8
VSW
2
L1A
4
1
470u @35v CinA
CbA
1
C1
1
UUD1H270MCR1GS
K
GND
D4
1N4004
0.01uf (VJ1206Y103KXAAT)
FB
D3
1N4004
CB
6
A
Vin
ON/OFF
A
127 to 24 @ 2A
7
5
D1
1N4004
Neutro
U1
K
1N4004
MBRS2040LT3
A D2
Note3
linesens
K
T1
1
2
3
A
J5
K
NC6-P107-03
F1
U2
0.01uf (VJ1206Y103KXAAT)
CbB
2
2
5
100
TVS2
5v
7
6
C2
R57
250 k
8
TPS77133DGK
TPS77133DGK
1
0.1uf/50V
3
2
+ C3
10uf/63V
PG o RESET
4
DB
CoutB
1
Note 2
3v
R1
1
8
LM2674
6
5v
L1B
27uf 50v (UUD1H270MCR1GS)
VSW
1
MBRS130LT3
GND
CB
ON/OFF
Vin
5
CinB
Note 4
7
FB
12v
Fig. 5.5 Diagrama esquemático de fuente con los cambios.
35
5.4 Diagrama esquemático con Triacs
Como los resultados no fueron los esperados con la fuente que se hizo, entonces para
eliminar el transitorio se optó por hacer otro diagrama. Observando en el osciloscopio, la
señal de salida, se pudo se pudo descubrir el origen del transitorio, el cual se producía
cuando se activaban las válvulas, en base a ello se diseñó un diagrama para eliminarlo.
La función principal de este diagrama es eliminar por medio de los triacs el transitorio
provenientes de las válvulas. Al activarse las válvulas se emite una señal que llega al
optoacoplador, y éste activa una carga alimentada por CA emitiendo a su vez una señal
para que el disparo del triac haga el control de los leds. La resistencia que se encuentra
entre el triac y optoacoplador es para activar el triac; el capacitor es para evitar posibles
picos que puedan dañar al triac y al optoacoplador, ya que son alimentados con línea de
110V y la resistencia es para que no haya exceso de corriente al momento de la
activación del triac.
El diagrama que se diseñó es el que se muestra a continuación:
Fig. 5.6 Diagrama esquemático con triac.
36
El diagrama que se muestra a continuación es el esquemático que originalmente tenía la
autoclave para el control de los leds y, como se puede observar, el diagrama contaba con
cuatro relevadores, diodos y transistores. Al cerrarse el switch de los relevadores
permitía el paso de corriente, los transistores amplificaban la señal emitida por las
válvulas y éste a su vez realizaba el control de los leds. A este diagrama se le hicieron
cambios, ya que de aquí provenía el transitorio.
LineaB
Q6
BS170
D5
1N4148
Out agua
12v OJE-SS-112HM(Calrod)
3
Q7
BS170
10
D6
1N4148
Out secado
12v OJE-SS-112HM(Calrod)
3
K3
1
Q8
BS170
2
1
10
G
KA
R9
SD
Q9
G
BS170
10
D8
1N4148
12v OJE-SS-112HM(Calrod1)
K
LED
Salida para sacar agua
del deposito
LD2
A
22k
K
LED
valvula de Secado
y alivio
J6
SW_P
10
9
Neutro
8
EN_C_Port
7
6
5
EN_D_Port
4
LineaB
3
2
1
LD3
R22
C5
0.01uf
F2
FUSE(10A)
A
22k
K
LED
Potencia de Calentamiento
LD4
R19
3
10
10
D7
1N4148
12v OJE-SS-112HM(Calrod)
K4
1
2
Calrods1
R10
22k
R21
C4
0.01uf
F2
FUSE(10A)
A
R18
3
2
1
10
G
KA
1
SD
Calrods
C3
0.01uf
F2
FUSE(10A)
K2
SD
Secado Alivio
R8
R20
R17
3
2
1
10
G
KA
1
10
N C6 -P 1 0 7 -1 0 (Bu ch an an )
3
3
R7
LD1
R16
K1
SD
Agua
Neutro
R23
C6
0.01uf
F3
FUSE(10A)
22k
A
K
LED
Potencia de calentamiento 1
Fig.5.7 Diagrama esquemático de control de leds.
37
Este diagrama corresponde al control de leds, de donde originalmente provenía el
transitorio; pero se muestra con las correcciones que se le implementaron. Como se
puede observar, se cambiaron dos transistores y dos relevadores por los optoacopladores
y los triacs, y el diagrama quedó de la siguiente manera:
LineaB
LD1
2
A
A/K
K
A/K
6
L401E3
4
Q1
3
G
MOC3081
L401E3
2
4
G
R58 RES1
330
3
2
12v OJE-SS-112HM(Calrod)
3
R10 1
10
K4
G
2
Calrods1
C5
0.01uf
F2
FUSE(10A)
R19
10
C6
0.01uf
F3
12v OJE-SS-112HM(Calrod1)
FUSE(10A)
Q9
D8
BS170
1N4148
SD
5
D (Power ON)
10
KA
10
Q8
D7
G
BS170
1N4148
1
Calrods
K
LED
valvula de Secado
y alivio
LD3
R18
K3
1
SD
R9
R22 A
22k
10
9
8
EN_C_Port
7
6
5
EN_D_Port
4
LineaB
3
2
1
Neutro
Out secado
3
R17
3
MOC3081
R21 A
22k
C4
CAP
Q2
T T
6
J6
SW_P
Salida para sacar agua
del deposito
LD2
2
U2
1
1
Secado Alivio
K
LED
Out agua
R16 330
1
R57RES1
C16
CAP
R20 A
22k
NC6-P107-10(Buchanan)
2
U1
T T
Agua
1
Neutro
K
LED
Potencia de Calentamiento
LD4
R23 A
22k
K
LED
Potencia de calentamiento 1
Fig.5.8 Diagrama esquemático de control de leds modificado.
38
5.5 Autoclave con modificaciones
En esta imagen se puede observar la autoclave con los cambios que se le hicieron.
Tambien se puede ver que con los prototipos que se le fueron implementando quedaba
mucho cable suelto, y fue por esa razón que se rediseñó el PCB, el cual se muestra en
los anexos.
Fig. 5.9 Parte interna de Autoclave
39
Para observar más a detalle los cambios que se le fueron implementando se presentan a
continuación estas imágenes.
Esta imagen muestra la fuente que se hizo con el regulador TPS77133DGK, cuyo
objetivo era eliminar el transitorio que obstruía al microcontrolador.
Fig. 5.10 Fuente de 3.3 V con regulador TPS77133DGK.
Como se ha estado comentando, la fuente que se hizo no eliminó el transitorio, y se tuvo
que hacer otro prototipo para ese fin. La foto que se muestra a continuación se elaboró
con triacs y optoacopladores.
Fig.5.11 Imagen de circuito para la eliminación de transitorio.
40
5.6 Correción del PCB
Como ya se mencionó, a la autoclave se le hicieron diversos arreglos, tales como:
addaptarle otra fuente de 3.3V para alimentar al microcontrolador y agregar otro
diagrama con triacs para eliminar un transitorio que provenía de las válvulas. Debido a
estas modificaciones, los prototipos quedaban con cable suelto, al igual que un
transformador, y se optó por hacer una corrección tanto de diagramas esquemáticos
como de PCB.
Dentro de la corrección del PCB se tomó en cuenta que los prototipos nuevos se
deberían implementar dentro de la tarjeta para tener una mayor seguridad, pues el
proceso de la autoclave es con agua desmineralizada y pudiera ocasionar algún corto
circuito. Con el nuevo diseño se obtiene, además, una mejor presentación del producto.
Los PCB´s son mostrados en los anexos. Los primeros PCB´s son de la tarjeta original y
se puede observar que la mayoría de sus componentes son de ensamble Thru-Hole, y los
segundos PCB´s son los de la tarjeta actual con los cambios que se le implementaron. Se
puede observar que se incluyó la fuente, el transformador y el prototipo con los triacs;
además de que la mayoría de los componentes se cambiaron por ensamble SMD, todo
esto con la finalidad de reducir tamaño para que quedaran dentro de la tarjeta los
prototipos nuevos.
41
42
43
44
45
7.1 Resultados obtenidos
Los resultados que se lograron obtener son los que se muestran a continuación:
¾ Determinación del origen del transitorio, el cual provenía de las válvulas solenoides.
¾ Prototipos implementados para la eliminación del transitorio, así como una fuente
externa de 3.3 V para proteger al microcontrolador y evitar que sufriera algún daño.
¾ Eliminación de transitorio generado en las válvulas.
¾ Control eficaz de la autoclave modelo Géminis.
¾ Corrección de diagramas esquemáticos.
¾ Corrección de PCB.
¾ Tarjeta rediseñada con las implementaciones que se le fueron realizando.
46
47
La estancia en la empresa Balatron S.A. de C.V. fue excelente, ya que pude poner en
práctica lo que aprendí en la Universidad Tecnológica de Querétaro. Además, tuve la
oportunidad de aprender muchas cosas nuevas.
Mis labores en la empresa Balatron S.A. de C.V. no sólo fueron enfocadas al proyecto
sino que también me proporcionaron la oportunidad de colaborar en los proyectos de
mis compañeros. Por otra parte, pude participar en la tarea de ensamblar prototipos para
otros proyectos que tenía pendientes la empresa y en la calibración de tarjetas realizadas
para la empresa SISTTEMEX.
Con esto se puede ver que los objetivos planeados al principio del proyecto fueron
concluídos satisfactoriamente.
48
GLOSARIO
Ampere: Unidad en la que se mide la intensidad de una corriente eléctrica.
Autoclave: Aparato destinado a la esterilización de instrumental o alimentos,
consistente en una vasija cilíndrica herméticamente cerrada, en cuyo interior se somete a
los objetos a vapor a presión y temperaturas elevadas.
Bobina: Cilindro en el que se enrolla hilo conductor devanado.
Capacitor: Dispositivo eléctrico usado para almacenar la carga eléctrica. El diseño
básico de un capacitor consiste en dos placas paralelas separadas por una capa de
aislamiento llamada un dieléctrico.
Circuito: Es el conjunto de componentes unidos entre sí que permiten el paso de la
corriente eléctrica o electricidad.
Corriente eléctrica: Se emplea para describir el flujo de carga que pasa por alguna
región de espacio.
Corriente alterna: Se comporta como su nombre lo indica. Los electrones del circuito
se desplazan primero en una dirección y luego en sentido opuesto.
Corriente directa: Flujo de carga que fluye siempre en un solo sentido.
Cortocircuito: Falla que puede aparecer en un circuito o instalación eléctrica cuando se
interpone entre dos conductores que se hallan bajo una tensión eléctrica, una resistencia
de valor despreciable o valor nulo.
49
Diodo: Componente discreto que permite la circulación de corriente entre sus terminales
en un determinado sentido, mientras que la bloquea en el sentido contrario.
Diodo emisor de luz (LED): Es un tipo especial de diodo, que trabaja como un diodo
común, pero que al ser atravesado por la corriente eléctrica emite luz. Existen diodos
LED de varios colores y dependen del material con el cual fueron construidos. Hay de
color rojo, verde, amarillo, ámbar, infrarrojo.
Diodo rectificador: Diodo que conduce en un sentido, pero se opone a la circulación de
corriente en el sentido opuesto.
Diodo Zener: Diodo capaz de regular una salida de tensión.
Disipador: Protector de componentes electrónicos, suelen emplearse cuando hay
corrientes muy altas.
Fusible: Componente el cual sirve para protección cuando hay un exceso de corriente en
un circuito.
Inductor: Componente electrónico pasivo que almacena energía en la forma de un
campo magnético. En su forma más simple, un inductor consiste en un anillo o una
bobina.
Interruptor: Mecanismo destinado a abrir o cerrar un circuito eléctrico.
Microcontrolador: Circuito integrado o chip que incluye es su interior las tres unidades
funcionales de un ordenador: CPU, memoria y unidades de E/S, es decir, se trata de un
computador monopastilla, aunque de limitadas prestaciones y que normalmente se
dedica a resolver una tarea específica.
Osciloscopio: Instrumento de medida muy útil en un laboratorio. No sólo permite medir
el valor de una cierta magnitud, sino que también permite visualizar cómo varía con el
50
tiempo. Es esencialmente un medidor de tensiones y muestra cómo varía la tensión con
el tiempo. Este aparato es usualmente de elevada impedancia, por lo que producirá muy
poca perturbación al intercalarlo en el circuito de medida.
Optoacoplador: Dispositivo que se compone de un diodo LED y un fototransistor, de
manera de que cuando el diodo LED emita luz, éste ilumine el fototransistor y conduzca.
Estos dos elementos están acoplados de la forma más eficiente posible.
Optoacoplador de potencia: El objetivo de este optoacoplador es activar una carga que
tiene que ser alimentada con una corriente alterna, y queremos que esté aislada de
nuestro circuito electrónico, ya que éste puede ser dañado.
PCB: Lay out de un diagrama electrónico, el cual consta de los componentes y de las
pistas que unen a los componentes.
Potenciómetro: Resistencia variable la cual es capaz de regular las funciones de algunos
aparatos eléctricos.
Protel: Software espialmente usado para la elaboración de diagramas electrónicos así
como el PCB.
Relevador: Interruptor operado magnéticamente. Este se activa o desactiva cuando el electroimán es
energizado y esta operación causa que exista conexión o no, entre dos o más terminales del dispositivo (el
Relé).
Regulador: Como su nombre lo dice, este componente se encarga de regular una tensión que debe
permanecer estable.
Resistencia: La función de principal de este componente es obstruír el paso de la corriente.
Termistor: Resistencia la cual es sensible a la temperatura y por tal motivo varía
dependiendo de la temperatura.
51
Transformador: Dispositivo que no tiene partes móviles, el cual transfiere la energía
eléctrica de un circuito u otro bajo el principio de inducción electromagnética. La
transferencia de energía la hace por lo general con cambios en los valores de voltajes y
corrientes.
Un transformador elevador recibe la potencia eléctrica a un valor de voltaje y la entrega
a un valor más elevado, en tanto que un transformador reductor recibe la potencia a un
valor alto de voltaje y a la entrega a un valor bajo.
Transitorio: Normalmente conocido como ruido que se genera cuando se emite una
señal.
Transistor: Dispositivo electrónico pequeño que puede causar cambios en una señal de
salida eléctrica grande por los cambios pequeños en una señal de entrada pequeña. Es
decir, una señal de entrada débil se puede amplificar por un transistor.
Triac: Dispositivo semiconductor que pertenece a la familia de los dispositivos de
control por tiristores. El triac es en esencia la conexión de dos tiristores en paralelo pero
conectados en sentido opuesto y compartiendo la misma compuerta.
El triac sólo se utiliza en corriente alterna y al igual que el tiristor, se dispara por la
compuerta. Como el triac funciona en corriente alterna, habrá una parte de la onda que
será positiva y otra negativa.
Voltio: Unidad que mide la diferencia de potencial que exixte entre dos puntos.
52
BIBLIOGRAFÍA.
http://www.google.com
http://www.serbass.bass
http://www.meritekusa.com
http:/www.icmaster.com
http://www.maxmail.com
http://www.epixa.com.mx
http://www.unicrom.com
http://www.ilustrados.com
http://www.teccor.com.mx
http://www.mouser.com
http://www.ti.com
http://www.fairchild.com
http://www.onsemi.com
53
54
55
56
.
57
58
59
60
ÍNDICE
CAPÍTULO I.
ASPECTOS GENERALES DE LA EMPRESA
1.1 Antecedentes de la Empresa.........................................................................................7
1.2 Misión ..........................................................................................................................8
1.3 Visión 2006 ..................................................................................................................8
1.4 Política de Calidad .......................................................................................................9
1.5 Organización………………..……………………………………..……………...…11
1.6 Campo de desarrollo nacional....................................................................................12
1.7 Proceso general de producción...................................................................................13
CAPÍTULO II. EL PROYECTO.
2.1 Antecedentes ..............................................................................................................15
2.2 Descripción del proyecto............................................................................................15
2.3 Objetivo......................................................................................................................16
2.4 Alcance.......................................................................................................................17
CAPÍTULO III. PLAN DE TRABAJO.
3.1 Separación de actividades ..........................................................................................19
3.2 Secuencia de actividades............................................................................................19
3.3 Asignación de tiempos ...............................................................................................20
3.4 Gráfica de Gantt……………..………………………………………………….…..21
CAPÍTULO IV. MARCO TEÓRICO.
4.1 Triac ...........................................................................................................................23
4.2 MOC3081...................................................................................................................24
4.3 Capacitores.................................................................................................................25
4.4 Cicuitos integrados.....................................................................................................27
4.5 Diodos ........................................................................................................................28
Capítulo V Desarrollo del Proyecto.
5.1 Regulador de Voltaje TPS77133DGK .......................................................................31
5.2 Autoclave tipo Géminis .............................................................................................32
5.3 Diagrama esquemático de fuente de alimentación de 3.3V .......................................33
5.4 Diagrama esquemático con Triacs .............................................................................36
5.5 Autoclave con modificaciones ...................................................................................39
5.6 Correción del PCB .....................................................................................................41
CAPÍTULO VI EVALUACIÓN ECONÓMICA.
6.1 Evaluación económica………………………………………………………………43
CAPÍTULO VII RESULTADOS OBTENIDOS.
7.1 Resultados obtenidos..................................................................................................46
Conclusiones
Conclusiones………………………………………….…………………………………48
Glosario ...........................................................................................................................49
Bibliografía. ....................................................................................................................53
Anexos. ............................................................................................................................54