“Año del Buen Servicio al Ciudadano”
SERVICIO NACIONAL DE ADIESTRAMIENTO EN TRABAJO INDUSTRIAL DIRECCIÓN ZONAL ICA - AYACUCHO Proyecto de innovación y/o mejora en la empresa.
“SISTEMA DE ACTIVACIÓN Y CONTROL A DISTANCIA” Carrera
:
Mecatrónica Industrial.
Alumnos
:
Culqui Flores, David Alejandro. Guadalupe Salas, Tito Alejandro. Yza Quijaite, Julio César.
Semestre
:
VI
Pisco, Perú
2017
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DEDICATORIA Este proyecto es dedicado a las personas que confiaron en nosotros y nos ayudaron a caminar por la vida, que con sus consejos oportunos nos enseñaron que con esfuerzo y sacrificio se pueden alcanzar las metas.
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DEDICATORIA Este proyecto es dedicado a las personas que confiaron en nosotros y nos ayudaron a caminar por la vida, que con sus consejos oportunos nos enseñaron que con esfuerzo y sacrificio se pueden alcanzar las metas.
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PRESENTACIÓN
El siguiente trabajo presentado contiene información acerca dispositivos, que en conjunto conforman un sistema de activación y control a distancia, que hemos decidido realzar e implementar debido a la necesidad vistas de la empresa. Esta ha sido elaborada por mi persona y mis compañeros, además de contar con la ayuda y asesoría del técnico a cargo, de la empresa donde se presentó el problema. Este trabajo está dirigido a diversos sectores tanto industriales como sectores que solo se centran en los hogares. Ya que ambos casos se necesitan de un control constante, de las variables tales como la temperatura y otros, para el mejor rendimiento de los sistemas que se posee. El proyecto les servirá en el desarrollo de un micro o pequeña empresa y al mismo tiempo se podrá usar como un manual de acuerdo a la exigencia del cliente y demás usos.
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AGRADECIMIENTO
Le doy gracias a mis padres por apoyarme en todo momento, por los valores que me han inculcado, y por haberme dado una excelente educación en el transcurso de mi vida; Sobre todo por ser un ejemplo de vida a seguir. Les agradezco la confianza, apoyo y dedicación de tiempo a mis instructores.
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ÍNDICE CAPITULO I .................................................................................................................................... 1 GENERALIDADES DE LA EMPRESA ................................................................................................. 1
1.1
Datos de la Empresa: ................................................................................................ 1
1.2 Misión, visión, Objetivos y valores de la empresa. ..................................................... 2 1.3
Productos, Mercado, Clientes. ................................................................................. 3
....................................................................................................................................................... 3
1.4 Estructura de la organización. ....................................................................................... 4 1.5 Otras informaciones relevantes. .................................................................................... 4 CAPÍTULO II ................................................................................................................................... 5
PLAN DEL PROYECTO DE INNOVACIÓN Y/O MEJORA. ............................................ 5 2.1 Identificación del problema técnico en la empresa. ................................................... 5 2.2 Objetivos del proyecto de innovación y/o mejora. ...................................................... 6 2.3
Antecedentes del proyecto de innovación y/o mejora. ......................................... 7
2.3.1
Rango de control a distancia muy corto. ......................................................... 7
....................................................................................................................................................... 7 ....................................................................................................................................................... 7 2.3.2 Datos del motor ................................................................................................................... 8
2.4
Justificación del proyecto de innovación y/o mejora. ............................................ 9
2.5 DESCRIPCIÓN DE LA INNOVACIÓN Y/O MEJORA ................................................ 9 2.6 2.6.1
Marco teórico y conceptual. .................................................................................... 11 Fundamento teórico del proyecto de innovación y mejora. ........................... 11
2.6.1.1
SISTEMA DE ACTIVACION Y CONTROL ............................................... 11
2.6.1.2
VENTAJAS .................................................................................................... 12
2.6.1.3
SENSOR DE TEMPERATURA DS18B20 ................................................ 13
2.6.1.4
SENSOR DE GAS MODELO MQ-2 .......................................................... 15
2.6.1.4.2 TÍPICAS CARACTERÍSTICAS DE SENSIBILIDAD DEL MQ-2 ................ 15 2.6.1.4.3 DEPENDENCIA TÍPICA DEL MQ-2 DE LA TEMPERATURA Y LA HUMEDAD............................................................................................................................. 16 2.6.1.4.4 CONEXIONES .................................................................................................. 16 2.6.1.5
FUENTE DE ALIMENTACION ................................................................... 17
2.6.1.5.1 CONFIGURACIONES BÁSICAS RECOMENDADAS ................................ 18 2.6.1.5.2 Tipos de Circuito de Potencia ......................................................................... 18
5
2.6.1.5.3 Características de la Fuente ........................................................................... 18 2.6.1.6
LCD 2X16 ...................................................................................................... 19
2.6.1.6.1 CARACTERISTICAS TÉCNICAS DEL MODULO LMO16L ..................... 19 2.6.1.6.2 PARAMETROS DE CONEXIÓN. ................................................................... 20 2.6.1.6.3 ETAPAS DE VISUALIZACION. ...................................................................... 22 2.6.1.7 2.6.7.1
Modulo LCD I2C ........................................................................................... 23 Conexiones entre Arduino y Módulo adaptador LCD a I2C ....................... 24
................................................................................................................................................. 24
2.6.7.2
Librería “LiquidCrystal_I2C” para Arduino .................................................... 25
LiquidCrystal_I2C (lcd_Addr, lcd_cols, lcd_rows) ............................................... 25
Init() ............................................................................................................................. 25
Clear() ......................................................................................................................... 25
SetCursor(col, row) .................................................................................................. 25
Print() .......................................................................................................................... 25
ScrollDisplayLeft() .................................................................................................... 25
ScrollDisplayRight() .................................................................................................. 2 5
Backlight(); ................................................................................................................. 25
NoBacklight(); ............................................................................................................ 25
CreateChar (num, datos) ......................................................................................... 26
2.6.1.8
Regulador de voltaje LM2596 ..................................................................... 26
2.6.1.9
Módulo Relé de 8 Canales Opto acoplador ............................................. 27
2.6.1.10
Micro Controlador – Arduino Mega 2560 .................................................. 29
2.6.1.11
PROGRAMACIÓN ........................................................................................ 34
2.6.1.12
PLATAFORMA DE PROGRAMACION: IDE DE ARDUINO .................. 35
2.6.1.13
MODULO GSM / GPRS sim900 ................................................................. 36
2.6.1.14
Comandos .......................................................................................................... 39
2.6.1.15
DIAGRAMA DE CONEXIONES ................................................................. 41
2.6.1.16
CONEXION DE PINES DEL MICROCONTROLADOR .......................... 43
CAPÍTULO III ................................................................................................................................ 44
3.1
Mapa del flujo de valor actual y/o diagrama de proceso actual . ....................... 44
3.2
Efectos del problema en el área de trabajo o en los resultados de la empresa. 45
3.3 3.3.1
Análisis de las causas raíces que generan el problema. ................................... 45 Análisis de las causas – efecto – porqué. ........................................................ 45
6
3.3.2
Diagrama de Ishikawa ......................................................................................... 46
CAPÍTULO IV ................................................................................................................................ 47
PROPUESTA TÉCNICA DE LA MEJORA. ...................................................................... 47 4.1
Plan de acción de la mejora propuesta ................................................................. 47
4.2 Consideraciones técnicas, operativas y ambientales para la implementación de la mejora. .......................................................................................................................... 48 4.2.1
Listas de requerimientos técnicos: ..................................................................... 48
4.2 Mapa de flujo de valor de la situación mejorada o diagrama de proceso mejorado. ............................................................................................................................... 49 4.3
Cronograma de ejecución de la mejora. ............................................................... 50
4.4
Aspectos limitantes de la implementación de la mejora. ................................... 51
CAPÍTULO V ................................................................................................................................. 52
COSTOS DE LA IMPLANTACIÓN DE LA MEJORA . ..................................................... 52 5.1
Costo de materiales. ................................................................................................ 52
5.2
Costo de mano de obra. .......................................................................................... 53
5.3
Otros costos de Implementación de la Mejora. ................................................... 53
5.4
Costo Total de la Implementación de la Mejora. ................................................. 53
Capítulo VI ................................................................................................................................... 54
EVALUACIÓN TÉCNICA Y ECONÓMICA DE LA MEJORA. ........................................ 54 6.1
Beneficio técnico y/o económico de la empresa. ................................................ 54
6.1.1
Beneficio técnico: .............................................................................................. 54
6.1.2
Beneficio económico de la empresa: ............................................................. 54
6.1.3
Relación beneficio / Costo: ............................................................................. 54
CAPÍTULO VII ............................................................................................................................... 55
7.1 CONCLUSIONES. ......................................................................................................... 55 CAPÍTULO VIII .............................................................................................................................. 56
8.1 Recomendaciones para la empresa respecto del proyecto de innovación y mejora. ................................................................................................................................... 56 BIBLIOGRAFIA .............................................................................................................................. 57 ANEXOS ....................................................................................................................................... 58 PROGRAMA ................................................................................................................................. 61
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CAPITULO I GENERALIDADES DE LA EMPRESA 1.1 Datos de la Empresa:
Razón social: Multiservicios Génesis Z & K E.I.R.L
Ruc: 20601323657
Dirección de la empresa: Calle Ecuador Mz. A1 Lote 01 (San Clemente – Pisco)
Gerente general: Ing. Manuel Gutiérrez
Celular: 946003686
E-mail:
[email protected]
Rubro: Instalaciones Eléctricas de Media y Baja Tensión.
Clientes: Hotel Mirador - Paracas. Aranwa Resort. Hilton Resort. Municipalidad Distrital de Paracas.
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1.2 Misión, visión, Objetivos y valores de la empresa. Misión: Proveer productos y servicios de Electricidad, con la última tecnología, de alta calidad tanto empresas industriales, como sectores domésticos en toda la región. Dar a conocer las ventajas y beneficios que ofrecen nuestros productos y servicios, para ello contamos practicantes con alto rendimiento y tienen como tarea central, satisfacer plenamente las necesidades de nuestros clientes. Entregar el apoyo de pre y post venta, con el servicio técnico permanente y de primera calidad.
Visión: Ser una empresa líder en la distribución y venta de productos y sistemas dirigidos al sector de la automatización de alta y media tensión como en otros ámbitos.
Objetivos: Obtener una mayor productividad apoyados en la mejora continua de los métodos y procedimientos de trabajo a fin de satisfacer las expectativas de los grupos de interés involucrados.
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1.3 Productos, Mercado, Clientes. Productos: Dentro de los servicios que se ofrecen tenemos mantenimiento y venta de grupos electrógenos, instalación y mantenimiento de motores, transformadores de media y baja tensión.
Figura 1: equipos que se distribuye e instalan en la empresa.
Mercado: Distribución e instalación de transformadores de media y baja tensión de red primaria y secundaria.
Clientes: Empresas que requieran una mejora en su red de distribución de electricidad, evitando la caída de tensión como muchos otros problemas.
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1.4 Estructura de la organización.
Gerente General
Técnicos Practicantes
Figura 2: organización de la empresa
1.5 Otras informaciones relevantes.
Figura 3: equipo de alta tensión.
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CAPÍTULO II PLAN DEL PROYECTO DE INNOVACIÓN Y/O MEJORA. 2.1 Identificación del problema técnico en la empresa. En la actualidad la empresa solo cuenta con sistemas de activación mediante radiofrecuencia, infrarrojo, pero carece de un mayor alcance en la activación, desactivación y control por ello algunos de sus clientes no se encontraban satisfecho debido al rango de activación. Por los motivos mencionados anteriormente se decidió realizar la gestión necesaria para la implementación de un nuevo sistema de activación y control a distancia, utilizando otro tipo de tecnología mencionada anteriormente.
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2.2 Objetivos del proyecto de innovación y/o mejora. Objetivo General: Implementar un sistema que nos facilite la activación y desactivación, además de llevar de conocer el estado en que se encuentra el sistema a activar.
Objetivo Específico: Dar a Conocer componentes de tecnología nueva. Programar otros componentes que nos faciliten la activación de cualquier equipo a distancia. Controlar un equipo a distancia en tiempo real desde un celular desde cualquier lugar. Activar y desactivar un equipo cualquiera a distancia. Controlar un equipo cualquiera. Desarrollar y realizar un proyecto.
Ejemplo de activación a distancia por medio de un celular
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2.3 Antecedentes del proyecto de innovación y/o mejora. El sistema de control a distancia del portón corredizo, frecuentemente presenta fallos en el rango de activación del sistema, esto se debe al módulo de radiofrecuencia con el que cuenta, es de muy corto alcance; generando una inconformidad en el cliente que en situaciones debe descender del vehículo y acercarse lo más posible al portón para poder activar el sistema abriendo el portón corredizo. 2.3.1 Rango de control a distancia muy corto.
Este sistema se ve afectado también por el tipo de tecnología empleado en él; ya que es algo obsoleta, lo cual gracias a la tecnología actual se puede mejorar y añadirle unas funciones adicionales para su correcto f uncionamiento.
Figura 4.1: Contenedor protector para el motor y tarjetas.
Figura 4: Usuario dentro del rango de activación del motor.
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2.3.2 Datos del motor MARCA :BODINE ELECTRIC COMPANY No :X09151020 Voltaje :220 Corriente : 4.6 Hz :60 Hp :1/6 Rpm :1800 Amb :40°C Condiciones máximas: Torq : 24 Rpm :27.2 Ratio :66.1
Figura 4.3: estructura interna del sistema de control.
Figura 4.2: Motor.
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2.4 Justificación del proyecto de innovación y/o mejora. Con el presente proyecto se pretende mejorar este aspecto de los sistemas de activación que se tiene en la empresa, además de poder adicionar un control del motor para así poder alargar su tiempo de vida.
2.5 DESCRIPCIÓN DE LA INNOVACIÓN Y/O MEJORA El circuito recibe alimentación de una fuente conmutada de 14v a 2A, el cual será regulador por medio de un módulo LM2696 que nos permitirá obtener el voltaje y corriente necesaria para el funcionamiento adecuado del micro controlador y el módulo GSM. Para la alimentación de los sensores y etapa de potencia (motor), se utilizará la misma fuente de 14 voltios, adicionando otro regulador. Este regulador nos proporcionara 5 v, los suficientes para que funcionen correctamente nuestros sensores. Podremos activar el equipo (motor) desde cualquier parte con solo una llamada al GSM/GPRS el cual mandará una señal al micro-controlador (arduino), el micro-controlador al recibir esta señal reenviará dos señales, una señal para la activación del motor el cual comenzará a funcionar y la otra señal será reenviada al módulo de comunicación (GSM/GPRS) para que envié un mensaje de texto al usuario confirmando que el motor se ha encendido. El motor estará acompañado de 2 sensores GAS y TEMPERATURA. El sensor de gas captara el si existe un índice de gas a sus alrededores del motor, se tiene un set point ya definido por el programador, según los niveles de gas que se hallen en el ambiente. El sensor captara esta variable y hará la comparación con el set point ya definido, si la variable excede el set point, el micro controlador optara por
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activar un sistema que permita avisar al cliente mediante un SMS, sobre un posible cortocircuito en el sistema. El sensor DS18B20, captara la temperatura en que se encuentra el motor y/o dispositivo que se quiera controlar, dicha temperatura será enviada, en forma de dato, hacia el micro controlador el cual procesara el dato.
Comparándolo con 2 valores de set point que se encuentran ya definidos por el programador, según las características propias del motor y/o dispositivo a controlar. Si la temperatura excede el set point ya definido, el micro-controlador tomara por acción activar un sistema de refrigeración (un ventilador), seguidamente de enviar un aviso (mensaje de texto) al usuario de que la temperatura del dispositivo excedió y se activó el sistema de refrigeración. El micro-controlador que hará las comparaciones de datos y las activaciones será un Arduino mega 2560 el cual gracias a su capacidad de procesar datos rápidamente y su cantidad notable de Entradas/Salida, nos da una respuesta más rápida a la hora de comunicar el módulo de comunicación (GSM) y el micro-controlador (ARDUINO). Además de que en un futuro se pueda agregar otros tipos de sensores, pudiendo así integrar un sistema completo de protección para un motor y/u otros dispositivos. La comunicación que se hará entre el sistema de control y el usuario se realizará por medio de un módulo GSM/GPRS al tener gran compatibilidad con el micro-controlador además de tener un súper capacitor para almacenamiento persistente de datos y ser de fácil programación por medio una librería ya configurada con los comandos AT correspondientes de programación.
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2.6
Marco teórico y conceptual.
2.6.1 Fundamento teórico del proyecto de innovación y mejora. 2.6.1.1
SISTEMA DE ACTIVACION Y CONTROL
Se llama sistema al conjunto de normas y procedimientos que regulan el funcionamiento. Un sistema de activación es aquel conjunto de dispositivos encargados de la activación y desactivación de equipos con el fin de proporcionar eficacia a la hora de realizar un trabajo. Un sistema de control es un conjunto de dispositivos encargados de administrar, ordenar, dirigir o regular el comportamiento de otro sistema, con el fin de reducir las probabilidades de fallo y obtener los resultados deseados. Por lo general, se usan sistemas de control industrial en procesos de producción industriales para controlar equipos o máquinas.
Fig 5. Conjunto de normas “SISTEMA”
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2.6.1.2
VENTAJAS
o
Facilidad de adaptación a cualquier equipo.
o
Posibilidad de activar y desactivar el equipo en cualquier momento y desde cualquier lugar.
o
Poder llevar un control de temperatura del equipo en tiempo real y desde cualquier lugar.
o
Menores costo en mantenimiento y trabajo.
o
No altera el funcionamiento del equipo.
o
Es adaptable a cualquier equipo de la industria que cumpla con ciertas características.
o
o
De fácil montaje. Aumenta la seguridad del equipo.
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2.6.1.3
SENSOR DE TEMPERATURA DS18B20
El sensor DS18B20 permite medir temperaturas de hasta 125ºC de forma fácil y además está sellado en un envoltorio estanco que permite sumergirlo en un líquido o protegerlo de la intemperie. Adicionalmente cabe recalcar que un tipo de sensor digital el cual es ideal para contrarrestar el ruido eléctrico que se genera en las líneas de alimentación por causas externas al el.
Rango de temperatura: -55 a 125°C Precisión: ±0.5°C (de -10°C a +85°C)
Fig. 6 Circuito de prueba del sensor
2.6.1.3.1 Características
Tiempo de captura inferior a 750ms Alimentación: 3.0V a 5.5V Tubo de acero inoxidable de 6mm de diámetro por 30mm de largo
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2.6.1.3.2 Destacables
Es uno de los sensores más utilizados para medir cambios de temperatura en el ambiente hogareño y universitario es el DS1820 o DS18B20, dado su fácil implementación y su alta precisión y rango de apertura.
Fig. 9 Conexión del sensor DS18B20 al Arduino.
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2.6.1.4
SENSOR DE GAS MODELO MQ-2
El sensor de gas analógico (MQ2) se utiliza en la detección de fugas de gas de equipos en los mercados de consumo y la industria, este sensor es adecuado para la detección de gas LP, i-butano, propano, metano, alcohol, hidrógeno, tiene una alta sensibilidad, un tiempo de respuesta rápido y dicha sensibilidad puede ser ajustada por el potenciómetro. Este pequeño sensor de gas detecta la presencia de gas combustible y humo en concentraciones de 300 a 10.000 ppm. Incorpora una sencilla interfaz de tensión analógica que únicamente requiere un pin de entrada analógica del micro-controlador. Con la conexión de cinco voltios en los pines el sensor se mantiene lo suficientemente caliente para que funcione correctamente. Solo tiene que conectar 5V a cualquiera de los pines (A o B) para que el sensor emita tensión. La sensibilidad del detector se ajusta con una carga resistiva entre los pines de salida y tierra.
2.6.1.4.1 CONDICIONES DE TRABAJO Voltaje
de circuito: 5V
Voltaje
de calentamiento: 5v
Resistencia
de carga: Puede ser ajustable
Resistencia
del calentador: 33Ω ±5%
Consumo:
Menos de 800Mw
Fig. 10 Modulo Sensor de Gas
2.6.1.4.2 TÍPICAS CARACTERÍSTICAS DE SENSIBILIDAD DEL MQ-2 Temperatura: Humedad:
20 ℃,
65%,
Concentración RL
= 5kΩ
Ro:
Resistencia del sensor a 1000 ppm de
H2 en Rs:
de O2 21%
el aire limpio.
Resistencia del sensor en varias concentraciones de gases.
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2.6.1.4.3 DEPENDENCIA TÍPICA DEL MQ-2 DE LA TEMPERATURA Y LA HUMEDAD Ro:
resistencia del sensor a 1000 ppm de H 2 en el aire a 33% HR y 20 grados. Rs: resistencia del sensor a 1000 ppm de H 2 a diferentes temperaturas y humedades 2.6.1.4.4 CONEXIONES
La tarjeta del sensor cuenta con dos salidas de datos, una digital (DO)y otra analógica (AO). La salida digital manda una señal en estado alto cuando el sensor llega a un nivel deseado, el cual puede ser ajustado por medio del potenciómetro. La salida analógica va aumentado el valor del voltaje en proporción al nivel de gas que se detecta.
Fig. 11 Configuración De pines
Fig. 12 Conexión del sensor MQ-2 y Arduino
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2.6.1.5
FUENTE DE ALIMENTACION
Para este proyecto se está utilizando una fuente conmutada que nos proporciona aproximadamente 13.8 v. Una fuente
conmutada
es
un dispositivo
electrónico que
transforma energía eléctrica mediante transistores en conmutación. Mientras que un regulador de tensión utiliza transistores polarizados en su región activa de amplificación, las fuentes conmutadas utilizan los mismos conmutándolos activamente a altas frecuencias (20-100 kilociclos típicamente) entre corte (abiertos) y saturación (cerrados). La forma de onda cuadrada resultante es aplicada a transformadores con núcleo de ferrita (los núcleos de hierro no son adecuados para estas altas frecuencias porque tienen muchas pérdidas debido a corrientes de Foucault y sobre todo por las grandes pérdidas por histéresis; hay que recordar que una curva de saturación normal de acero cocido corresponde a un material con característica dura y alta densidad de flujo) para obtener uno o varios voltajes de salida de corriente alterna (CA) que luego son rectificados (con diodos rápidos) y filtrados (inductores y condensadores) para obtener los voltajes de salida de corriente continua (CC). Las ventajas de este método incluyen menor tamaño y peso del núcleo, mayor eficiencia y por lo tanto menor calentamiento. Las desventajas comparándolas con fuentes lineales es que son más complejas y generan ruido eléctrico de alta frecuencia que debe ser cuidadosamente minimizado para no causar interferencias a equipos próximos a estas fuentes.
Fig. 13 Diagramas de Bloques de una fuente conmutada.
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2.6.1.5.1 CONFIGURACIONES BÁSICAS RECOMENDADAS
Las configuraciones más recomendadas por los fabricantes se diferencian en potencia, modo, precio, utilidad y calidad. Son muy comunes las siguientes configuraciones: 2.6.1.5.2 Tipos de Circuito de Potencia o
Convertidores DC (Buck) - 5 Watts
o
Flyback - 50 Watts
o
Forward (Boost) - 100 Watts
o
Half-Bridge - 200 Watts
o
Full-Bridge - 500 Watts
2.6.1.5.3 Características de la Fuente o
Rango desde 50 hasta 250 vatios.
o
Variación del voltaje de entrada: Vin +10%, -20%
o
Eficiencia del convertidor: h = 80%
o
Regulación por variación del ciclo de trabajo: d(max) = 0.4
o
Máx. Corriente de trabajo en el transistor: Iw = 2 Pout / (h d(max) Vin(min) 1.41) = 5.5 Pout / Vin (FLYBACK) Iw = Pout / (h d(max) Vin(min) 1.41 ) = 2.25 Pout / Vin (FORWARD)
o
Máx. tensión de trabajo del transistor: Vw = 2 Vin(max) 1.41 + tensión de protección
Fig. 14 Fuente de Alimentación Conmutada
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2.6.1.6 LCD 2X16 Las pantallas de cristal líquido o display LCD (Liquid Cristal Display) tienen la finalidad de mostrar cualquier carácter alfanumérico, permitiendo representar la información que genera cualquier equipo electrónico de una forma fácil y económica, la pantalla consta de una matriz de caracteres (normalmente de 5 x 7 puntos) distribuido en una, dos o cuatro líneas de 16, 20 y hasta 40 caracteres cada línea. El proceso de visualización e s gobernado por un micro controlador incorporado a la pantalla, siendo el Hitachi 44780 el modelo más utilizado.
Fig. 15 LCD 2X16
2.6.1.6.1 CARACTERISTICAS TÉCNICAS DEL MODULO LMO16L
Consumo muy reducido del orden de 7.5mW.
Pantalla de caracteres ASCII, además de los caracteres Japoneses KANJI, caracteres griegos y símbolo matemático.
Desplazamiento de los caracteres hacia la izquierda o a la derecha.
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Memoria de 40 caracteres por línea de pantalla, visualizándose 16 caracteres por línea.
Movimiento del cursor y cambio de su aspecto.
Permite que el usuario pueda programar 8 caracteres.
Pueden ser gobernado de dos formas principales 1) Conexión con bus de 4 bits. 2) Conexión con bus de 8 bits.
Fig.15 Conexión del LCD al arduino.
2.6.1.6.2 PARAMETROS DE CONEXIÓN.
La alimentación es de +5V, la regulación de contraste se realiza mediante el voltaje obtenido al dividir los 5V con una resistencia ajustable de 500kΩ y aplícaselo al pin VLC. En algunos casos se elimina la resistencia ajustable y se conecta VLC a más fijando el contraste permanente.
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SEÑAL
DEFINICION
PINES
FUNCION
DB0…. DB7
Data Bus
7…. 14
Bus de Datos E=0, LCD no habilitado
E
Enable
6 E=1, LCD Habilitado r/w=0, escribe en LCD
R/W
Read/Write
5 r/w=1, lee del LCD en LCD r/s=0, modo comando
RS
Register Selec
4 r/s=1, modo carácter
VLC
Liquid Crystal Voltage
VDD
VSS
Driving
3
Tensión para contraste
ajustar
Power Supply voltaje
2
Alimentación de +5V
Ground
1
Masa
Tabla Nº 1 Pines De Conexión
La regulación del contraste se realiza mediante un potenciómetro de 500KΩ Los pines 15 y 16 llevan la siguiente conexión.
Pin 15
16
Conexión VLED power supply (+)5V VLSS power supply (-) Tabla Nº 2 Pines De Contraste
21
el
2.6.1.6.3 ETAPAS DE VISUALIZACION.
La etapa de visualización está conformado por un display LCD 2x16(dos líneas por 16 caracteres) conectado al puerto programado del Arduino mediante la conexión de bits
22
2.6.1.7
Modulo LCD I2C
EL Módulo adaptador LCD a I2C que usaremos está basado en el controlador I2C PCF8574, el cual es un expansor de entrada y salidas digitales controlado por I2C, que en este módulo se usa para controlar un LCD. La dirección del módulo I2C que viene por defeco es 0x27, pero podemos cambiarlo soldando los puentes A0, A1y A2; quedando la dirección en binario de la siguiente forma: 0|0|1|0|0|A2|A1|A0. Por defecto A0, A2, A1 valen 1 pero si soldamos los puentes, estos se conectan a tierra teniendo un valor 0, por ejemplo, si soldamos los tres puentes la dirección seria 0|0|1|0|0|0|0|0 (0x20). Para controlar el contraste solo necesitamos variar el potenciómetro que se encuentra en el módulo. La luz de fondo se controla por software, desde el Arduino; pero el módulo tiene un Jumper para desconectar el Led de la luz de fondo.
Fig 16 Modulo I2C
23
2.6.7.1
Conexiones entre Arduino y Módulo adaptador LCD a I2C El adaptador LCD a i2C tiene los pines ordenados para solo conectar al
LCD, esto lo podemos hacer a través de un protoboard o soldando directamente al LCD.
Para conectar con el Arduino solo utilizamos los pines I2C del Arduino y alimentación Adaptador
Arduino Uno, Nano, Mini.
Arduino Mega , DUE
Arduino Leonardo
LCD a I2C
GND
GND
GND
GND
VCC
5V
5V
5V
SDA
A4
20
2
SCL
A5
21
3
Tabla Nº 3 Pines De Conexión del Modulo
Fig. 17 Conexión del módulo I2C con el arduino.
24
2.6.7.2
Librería “LiquidCrystal_I2C” para Arduino
Las
funciones
que
utiliza
esta
librería
son
similares
a
la
librería LiquidCrystal de Arduino, pero volveremos a explicaremos las funciones principales.
LiquidCrystal_I2C (lcd_Addr, lcd_cols, lcd_rows) Función constructor, crea una variable de la clase LiquidCrystal_I2C, con
dirección, columnas y filas indicadas.
Init() Inicializa el modulo adaptador LCD a I2C, esta función internamente configura
e inicializa el I2C y el LCD.
Clear() Borra la pantalla LCD y posiciona el cursor en la esquina superior izquierda
(posición (0,0)).
SetCursor(col, row) Posiciona el cursor del LCD en la posición indicada por col y row(x,y); es decir,
establecer la ubicación en la que se mostrará posteriormente texto escrito para la pantalla LCD.
Print() Escribe un texto o mensaje en el LCD, su uso es similar a un Serial.print
ScrollDisplayLeft() Se desplaza el contenido de la pantalla (texto y el cursor) un espacio hacia la
izquierda.
ScrollDisplayRight() Se desplaza el contenido de la pantalla (texto y el cursor) un espacio a la
derecha.
Backlight(); Enciende la Luz del Fondo del LCD
NoBacklight(); Apaga la Luz del Fondo del LCD
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CreateChar (num, datos) Crea un carácter personalizado para su uso en la pantalla LCD. Se
admiten hasta ocho caracteres de 5x8 píxeles (numeradas del 0 al 7). Dónde: num es el número de carácter y datos es una matriz que contienen los pixeles del carácter. Se verá un ejemplo de esto más adelante.
2.6.1.8 Regulador de voltaje LM2596 Este circuito te permite tener un voltaje regulado a partir de una fuente de alimentación con un voltaje mayor, por ejemplo si tienes una fuente de 12V puedes regularlos a 5V, 3.3V, 2.2V, etc., para el uso con micro controladores, Arduino, PICs, Raspberry Pi, fuentes variables, drivers para leds, etc. Este módulo está basado en el Regulador DC-DC Step Down LM2596 que es un circuito integrado monolítico adecuado para el diseño fácil y conveniente de una fuente de conmutación tipo buck. Es capaz de conducir una corriente de hasta 3A. Maneja una carga con excelente regulación de línea y bajo voltaje de rizado. Este dispositivo está disponible con voltaje de salida ajustable. El módulo reduce al mínimo el uso de componentes externos para simplificar el diseño de fuentes de alimentación. El módulo convertidor LM2596 es una fuente de alimentación conmutada, así que su eficiencia es significativamente mayor en comparación con los populares reguladores lineales de tres terminales, especialmente con tensiones de entrada superiores. 2.6.1.8.1 Características
Basada en el regulador LM2596, salida entre 1,5 y 35Vdc
Voltaje de entrada: 4.5-40V
Voltaje de salida: 1.5-35V (Adjustable)
Corriente de salida: Máxima 3A
Dimensiones: 43*20*14mm
Frecuencia de switching: 150 KHz
Fig. 15 Regulador de Voltaje 26
2.6.1.9 Módulo Relé de 8 Canales Opto acoplador Este módulo de relevadores (relés) para conmutación de cargas de potencia. Los contactos de los relevadores están diseñados para conmutar cargas de hasta 10A y 250VAC (o 30VDC), aunque se recomienda usar niveles de tensión por debajo de estos límites. Las entradas de control se encuentran aisladas con opto acopladores para minimizar el ruido percibido por el circuito de control mientras se realiza la conmutación de la carga. La señal de control puede provenir de cualquier circuito de control TTL o CMOS como puede ser un micro controlador. Este módulo es ideal para conmutar cargas de corriente alterna conectadas a la red eléctrica. Soporta todos los micros controladores, aplicaciones
en
zonas
industriales,
control
del
PLC,
entre
otros.
Descripción: Este artículo es una tarjeta de interfaz de 8 canales de relé de 5V, puede ser controlada directamente por una amplia gama de micro
controlador como para Arduino, AVR, PIC, ARM y así sucesivamente.
Fig. 16 Módulo de Relés -8 canales
27
2.6.1.9.1 Características:
Channel tarjeta de interfaz de relé.
Cada uno necesita 15-20mA del controlador.
Equipado con relé de alta corriente: 10A DC30V AC250V 10A.
Cada relé normalmente se abre y el contacto normalmente cerrado.
Los 8 canales están aislados ópticamente, seguro, anti-interferencias fiable.
Se puede seleccionar a través de relés puente y TTL o tierra.
Con el indicador de energía de carreteras, 8 vías tiene un indicador de estado.
Con una bobina de relé para absorber el diodo de protección.
El tamaño de la placa de circuito 140mm X 55mm
Medida orificios 133mm X 40mm
28
2.6.1.10 Micro Controlador – Arduino Mega 2560 El Mega 2560 es un tablero del micro controlador basado en el ATmega2560. Cuenta con 54 pines digitales de entrada / salida (de los cuales 15 se pueden utilizar como salidas PWM), 16 entradas analógicas, 4 UART (puertos serie de hardware), un oscilador de cristal de 16 MHz, una conexión USB, un conector de alimentación, una cabecera ICSP, Y un botón de reinicio. Contiene todo lo necesario para soportar el micro controlador; Simplemente conéctelo a un ordenador con un cable USB o conéctelo con un adaptador ACDC o una batería para empezar. La placa Mega 2560 es compatible con la mayoría de los escudos diseñados para el Uno y las tablas anteriores Duemilanove o Diecimila.
Fig. 17 Arduino Mega 2560
29
2.6.1.10.1 ESPECIFICACIONES ESPECIFICACIONES TECNICAS TECNICAS
Tabla Nº 4 CARACTERISTICAS
30
2.6.1.10.2 Fuente de Alimentación
El Mega 2560 se puede alimentar a través de la conexión USB o con una fuente de alimentación externa. La fuente de alimentación se selecciona automáticamente. La alimentación externa (no USB) puede venir de un adaptador de CA a CC (verrugas de pared) o de una batería. El adaptador puede conectarse enchufando un conector positivo de centro de 2,1 mm en el conector de alimentación de la tarjeta. Las derivaciones de una batería se pueden insertar en los conectores GND y Vin del conector POWER. La placa puede funcionar con un suministro externo de 6 a 20 voltios. Si se suministra con menos de 7V, sin embargo, el pin de 5V puede suministrar menos de cinco voltios y el tablero puede volverse inestable. Si utiliza más de 12V, el regulador de voltaje puede sobrecalentarse y dañar la placa. El rango recomendado es de 7 a 12 voltios. Los pines de alimentación son los siguientes:
Vin: El voltaje de entrada a la placa cuando está utilizando una fuente de alimentación externa (a diferencia de 5 voltios de la conexión USB u otra fuente de alimentación regulada). Usted puede suministrar voltaje a través de este pin, o, si el suministro de voltaje a través de la toma de corriente, el acceso a través de este pin.
5V: Este pin emite un 5V regulado del regulador en el tablero. La placa se puede suministrar con alimentación desde el conector de alimentación de CC (7-12V), el conector USB (5V) o el pin VIN de la placa (7-12V). El suministro de voltaje a través de los pins de 5V o 3.3V evita el regulador, y puede dañar su placa. No le l e aconsejamos.
3V3: Una fuente de 3.3 voltios generada por el regulador de a bordo. El consumo máximo de corriente es de 50 mA.
GND: Pasadores de tierra.
IOREF: Este pin en la placa proporciona la referencia de voltaje con la cual el micro controlador opera. Un blindaje correctamente configurado puede
31
leer el voltaje de la patilla IOREF y seleccionar la fuente de alimentación apropiada o habilitar los traductores de voltaje en las salidas para trabajar con los 5V o 3.3V.
Fig. 18 Alimentación del Arduino
2.6.1.10.3 ADVERTENCIAS
El Mega 2560 tiene un protector de puertos USB que lo protege de su computadora de cortocircuitos y sobre corriente. Aunque la mayoría de las computadoras proporcionan su propia protección interna, el fusible proporciona una capa adicional de protección. Si se aplica más de 500 mA al puerto USB, el fusible romperá automáticamente la conexión hasta que se quite el cortocircuito o la sobrecarga. 2.6.1.10.4 Memoria
El ATmega2560 tiene 256 KB de memoria flash para almacenar código (8 KB de SRAM y 4 KB de EEPROM).
32
2.6.1.10.5 Comunicación
La placa Mega 2560 tiene una serie de facilidades para comunicarse con una computadora, otra placa u otros micros controladores. El ATmega2560 proporciona cuatro UART de hardware para la comunicación en serie TTL (5V). Un ATmega16U2 (ATmega 8U2 en las tablas de revisión 1 y revisión 2) en la placa canaliza una de ellas por USB y proporciona un puerto virtual a software en el equipo (las máquinas Windows necesitarán un archivo .inf, pero las máquinas OSX y Linux Reconoce la tarjeta como un puerto COM automáticamente El software de Arduino (IDE) incluye un monitor en serie que permite enviar datos sencillos de texto desde y hacia la placa Los LED RX y TX de la placa parpadearán cuando se transmitan datos a través de la ATmega8U2 / ATmega16U2 chip y conexión USB a la computadora (pero no para la comunicación en serie en los pines 0 y 1). Una biblioteca de Software Serial permite la comunicación en serie en cualquiera de los pines digitales del Mega 2560. El Mega 2560 también soporta comunicación TWI y SPI. El software Arduino (IDE) incluye una biblioteca de cables para simplificar el uso del bus TWI. 2.6.1.10.6 Restablecimiento automático (software)
En lugar de requerir una pulsación física del botón de reinicio antes de una carga, el Mega 2560 está diseñado de tal manera que permite que sea restablecido por el software que se ejecuta en una computadora conectada. Una de las líneas de control de flujo de hardware (DTR) del ATmega8U2 está conectada a la línea de reposición del ATmega2560 a través de un condensador de 100 nanofarad. Cuando esta línea se afirma (tomada baja), la línea de reinicio se cae el tiempo suficiente para restablecer el chip. El software Arduino (IDE) utiliza esta capacidad para poder cargar código simplemente pulsando el botón de carga en el entorno de Arduino. Esto significa que el
33
gestor de arranque puede tener un tiempo de espera más corto, ya que la reducción de DTR puede ser bien coordinada con el inicio de la subida.
2.6.1.11 PROGRAMACIÓN La tarjeta Mega 2560 se puede programar con el software Arduino (IDE). El ATmega2560 en el Mega 2560 viene pre programado con un cargador de arranque que le permite cargar un nuevo código a él sin el uso de un programador de hardware externo. Se comunica utilizando el protocolo STK500 original (referencia, archivos de cabecera C). También puede omitir el gestor de arranque y programar el micro controlador a través de la cabecera ICSP (In-Circuit Serial Programming) utilizando Arduino ISP o similar; Vea estas instrucciones para más detalles. El código fuente del firmware ATmega16U2 (o 8U2 en las rev1 y rev2) está disponible en el repositorio Arduino. El ATmega16U2 / 8U2 se carga con un gestor de arranque DFU, que puede activarse mediante: En las placas Rev1: conectar el puente de soldadura en la parte posterior de la placa (cerca del mapa de Italia) y luego restablecer el 8U2. En las placas Rev2 o posteriores: hay una resistencia que tira de la línea 8U2 / 16U2 HWB a tierra, haciéndola más fácil de poner en modo DFU. A continuación, puede utilizar el software FLIP de Atmel (Windows) o el programador DFU (Mac OS X y Linux) para cargar un nuevo firmware. O puede usar el encabezado ISP con un programador externo (sobrescribiendo el cargador de arranque DFU). Consulte este tutorial para obtener más información.
34
2.6.1.12 PLATAFORMA DE PROGRAMACION: IDE DE ARDUINO Arduino incluye
un entorno interactivo de desarrollo (IDE) que
permite programar fácilmente la tarjeta. El IDE (Integrated Development Environment) se basa en Processing y Wiring (open source). El Lenguaje de programación Arduino se basa en C/C++, y se simplifica con el uso de la biblioteca Arduino
Fig. 19 IDE de Arduino
Tabla Nº 5 FUNCIONES 35
2.6.1.13 MODULO GSM / GPRS sim900 El escudo GPRS se basa en el módulo SIM900 de SIMCOM y es compatible con Arduino y sus clones. El escudo GPRS le proporciona una forma de comunicarse utilizando la red de teléfonos móviles GSM. El escudo le permite obtener SMS, MMS, GPRS y audio a través de UART mediante el envío de comandos AT (GSM 07.07, 07.05 y Comandos mejorados de SIMCOM). El escudo también tiene los 12 GPIOs, 2 PWMs y un ADC del módulo SIM900 (todos ellos son lógica 2V8)
Fig. 20 SHIELD GSM/GPRS SIM900- MARCA TINYSINE
36
2.6.1.13.1 Características
Quad-Band 850/900/1800/1900 MHz - funcionaría en redes GSM en todos los países del mundo.
GPRS multi-slot clase 10/8
GPRS estación móvil clase B
Cumple con la fase GSM 2/2 +
Clase 4 (2 W @ 850/900 MHz)
Clase 1 (1 W @ 1800/1900 MHz)
Control mediante comandos AT - Comandos estándar: GSM 07.07 y 07.05 |
Comandos mejorados: SIMCOM AT Commands.
Servicio de mensajes cortos - para que pueda enviar pequeñas cantidades de datos a través de la red (ASCII o hexadecimal bruto).
Pila TCP / UDP incorporada: le permite cargar datos a un servidor web.
RTC apoyado.
Puerto serie seleccionable.
Altavoces y auriculares
Bajo consumo de energía - 1.5mA (modo de reposo)
Rango de temperatura industrial - -40 ° C a +85 ° C
2.6.1.13.2 Ideas de aplicación
Control remoto de aparatos.
Estación meteorológica remota o una red inalámbrica de sensores.
Sistema de seguimiento de vehículos con un módulo GPS.
37
2.6.1.13.3 Precauciones
Asegúrese de que la tarjeta SIM esté desbloqueada.
El producto se suministra tal como está sin un recinto aislante. Por favor, observe las precauciones de ESD especialmente en clima seco (baja humedad).
El ajuste predeterminado de fábrica para el UART del protector GPRS es 19200 bps 8-N-1. (Se puede cambiar usando comandos AT).
2.6.1.13.4 COMANDOS AT El conjunto de comandos Hayes es un lenguaje desarrollado por la compañía Hayes Communications que prácticamente se convirtió en estándar abierto de comandos para configurar y parametrizar módems. Los caracteres «AT», que preceden a todos los comandos, significan «Atención», e hicieron que se conociera también a este conjunto de comandos como comandos AT. Midiendo la longitud de los bits se puede determinar en detalle la velocidad de transmisión. Un aparato que implemente el conjunto de comandos Hayes se considera compatible Hayes. Parte del conjunto de comandos Hayes fue incluido por la ITU-T en el protocolo V.25ter, actual V.250. La adopción de este estándar hizo el desarrollo de controladores específicos para distintos módems superfluo. A partir de la versión 3.x de Windows el sistema operativo contaba con una implementación de controlador para módems compatibles con Hayes. Sin embargo, a partir de Windows 95 se desarrollaron controladores específicos para cada modem, así que la compatibilidad con Hayes dejó de ser importante y por esta razón cada vez menos módems la implementaron. Esto dificultó su uso en otros sistemas operativos, pues no resulta frecuente que haya controladores disponibles.
38
2.6.1.14 Comandos
AT
Sirve para verificar si el módulo SIM900 está funcionando adecuadamente para entrar en modo comando. Al enviar AT el SIM deberá contestarnos con un OK.
AT+CGMI
Veremos en nombre del fabricante
ATI
la información del producto.
AT+IPR=?
Preguntar el Baud Rate en el que puede operar el SIM
AT+IPR?
Sirve para preguntar el Baud Rate actual
AT+IPR=XXXX
Configuremos a la frecuencia deseada
AT+COPS?
Nombre de la compañía telefónica
AT+CGSN
Visualizar el IMEI del chip utilizado
AT+CSCS?
Tipo de texto AT+CSCS=”XXX” Configurar a tipo de texto
AT+CMGF?
Ver el formato de un mensaje, ya sea PDU(0) o SMS(1)”
AT+CMGS=04455XXXXXXXX
39
Enviar un SMS Se despliega el símbolo mayor que > Escribir mensaje y al finalizar presiona Ctrl+Z retornará OK si el SMS se envió correctamente.
AT+CMGL=ALL
Sirve para ver todos los mensajes que nos han llegado al SIM
ATD04455XXXXXXXX;
Sirve para hacer una llamada a cualquier teléfono móvil ATA Sirve para contestar una llamada
ATH
Sirve para colgar una llamada
Fig. 21 EJEMPLO DE COMANDOS
40
2.6.1.15 DIAGRAMA DE CONEXIONES 2.6.1.15.1 GSM Y ARDUINO
Fig. 22 MODULO DE COMUNICACION 2.6.1.15.2 SENSOR DS18B20 Y MICRO CONTROLADOR
Fig. 23 MODULO DE SENSADO DE TEMPERATURA
41
2.6.1.15.3 ETAPA DE POTENCIA Y CONTROL
Fig. 23 Módulo de Potencia
2.6.1.15.4SENSOR MQ2 Y ARDUINO.
Fig. 24 Módulo de sensado de as
42
2.6.1.16 CONEXION DE PINES DEL MICROCONTROLADOR Pines del micro controlador (arduino mega 2560) que se tomaron en cuenta para la conexión de los componentes a utilizar.
Arduino mega 2560 PIN A0
SENSOR DS18B20
PIN A1
SENSOR MQ--2
PIN 22
RELE VENTILADOR
PIN 23
RELE MOTOR
PIN 24
RELE MOTOR
PIN 25
RELE VENTILADOR 2
PIN 18 – TX
TX – MODULO GMS
PIN 19 – RX
RX – MODULO GSM
PIN 20 - SDA
SDA – I2C LCD
PIN 21 - SCL
SCL – I2C LCD
Tabla Nº6 Conexión de Pines
43
CAPÍTULO III
ANÁLISIS DE LA SITUACIÓN ACTUAL 3.1
Mapa del flujo de valor actual y/o diagrama de proceso actual.
PROCESO GENERAL DEL TRABAJO
SE ANALIZA EL TRABAJO A REALIZAR
SE DEFINE EL TIPO DEL MOTOR AINSTALAR
SE DEFINE EL SISTEMA DE CONTROL
SE PREPARA LO NECESARIO PARA LAINSTALACION
SE REALIZA LA INSTALACION DEL MOTOR
SE CALIBRA EL SISTEMA
SE REALIZAN LAS PRUEBAS
SE HACE ENTREGA DE LA OBRA
44
3.2 Efectos del problema en el área de trabajo o en los resultados de la empresa. Estos son los efectos de los problemas en la empresa:
Clientes insatisfechos por no adquirir lo que desean.
Recalentamiento del motor.
Servicios de mantenimiento constante
Desprestigio de la empresa
Cobro excesivo de los materiales.
Personal Cansado
Trabajo acumulado
Pérdida de Clientes
3.3 Análisis de las causas raíces que generan el problema.
3.3.1 Análisis de las causas – efecto – porqué. Causa
Efecto
Porqué
Cliente Insatisfecho
Cambio de Proveedor
No se le brindo la información necesaria y/o el producto deseado
Daño constante en los motores Carga excesiva de trabajo
Gasto innecesario al reemplazar estos motores Técnicos presenta agotamiento tanto físico como mentalmente. Aplazamiento de los trabajos
No se lleva un control del motor Se requiere mayor trabajo de mantenimiento a los motores Se invierte mayor tiempo y más personal en realizar el mantenimiento a los otros motores
Demora en la instalación de otros motores
45
3.3.2 Diagrama de Ishikawa
S O S H E C T E N F E I I S L T C A S N I
N Ó I C A L A T S N I
S O P I U Q E
a i c a m e i e c i t s f i e s l a e c d
S O T S O C
e d s s o a r a m c e t y s u i s e m d l o r o t i c n o e r c P
y u o j m e a l p m m e t o o s c d i a o S i s c a o s m p o e y c d s i t s e é t o d s t e c n u a r d g o r P
s o l a l e s n d e a n m a r ó i e o c t s a i m l e t a s D s n i a . r a s e p e l n d b i ó i n s c ó n a i e t i c s a y c l a u u p i m a p C n a s e m a d m e a t a l t s l i a s F
e d e t n . a s t s e r n t o o o C m o r s o l o i r e t e D
46
O I R A R E P O
Las principales causas que afecta a la pérdida de clientes se encentran en los métodos de trabajo empleados, que involucra: el precio de los equipos y la complejidad de la instalación de estos ya que resulta ser algo nuevo para los técnicos.
Análisis
Solución
Capacitar al personal debidamente, para poder dar solución a todos los problemas que se presentan con los controladores. Buscar nuevas opciones que reemplacen y mejoren los controladores que se poseen
CAPÍTULO IV
PROPUESTA TÉCNICA DE LA MEJORA. 4.1
Plan de acción de la mejora propuesta
PROYECTO DE INNOVACION Y/O MEJORA “SISTEMA DE ACTIVACION Y CONTROL A DISTANCIA” Tiempo N°
ETAPAS
1
Plan y coordinación de proyecto
2
Designación del asesor
3
4
Año 2017 Julio
Agosto
Setiembre Octubre
Noviembre
x
x
x
x
x
Capítulo I: Generalidades de la
x
empresa Capitulo II: Plan de proyecto de
x
innovación y mejora
47
x
x
5
6
7
8 9
Capítulo III: Análisis de la situación
x
x
x
actual Capítulo IV: Propuesta técnica de la
x
x
mejora Capítulo V: Costo de la
x
x
x
x
x
x
implementación de la mejora Capítulo VI: Evaluación técnica y económica de la mejora Capítulo VII: conclusiones Capítulo VIII: Recomendaciones
x
10 Y referencias bibliográficas 11
Presentación de monografía
x
(borrador)
12 Presentación de monografía (original)
x
8
4.2
Consideraciones técnicas, operativas y ambientales para la implementación de la mejora.
4.2.1 Listas de requerimientos técnicos: Pensamos controlar todo el sistema mediante el Arduino Mega2560 gracias a su cantidad de I/O y su rápido procesamiento de datos.
Se requiere de un módulo de comunicación GPRS/GSM SIM900 por su rango de comunicación y gran compatibilidad.
Se requiere de un gabinete en el cual irán todos los componentes.
48
Se requiere ventiladores para la simulación de un sistema de refrigeración.
Se requiere un módulo de relés para la etapa de potencia.
Se requiere un LCD2X16 para la etapa de visualización de todo lo que suceda.
Se requiere de los sensores que llevaran un constante sensado de la variable.
Se requiere del software Arduino Mega(IDE) para la programación de todo el sistema.
4.2 Mapa de flujo de valor de la situación mejorada o diagrama de proceso mejorado.
Diseño del sistema
fabricación del gabinete del sistema
Montaje de los componentes
49
programación del sistema
Puesta en prueba del sistema
4.3
Cronograma de ejecución de la mejora.
Trabajos realizados Semana
Septiembre Octubre Noviembre 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
Búsqueda de problema en la empresa para una solución innovadora
x x
Selección de una posible solución para la problemática más importante Planeamiento del proyecto de innovación en la empresa y/o institución
x X x
Búsqueda de información
x
Indagación de precios mediante las diferentes calidades (marcas del producto)
X x
Búsqueda de métodos para implementar y generar mejoras
x x
Diseño y armado del prototipo
X x
Implementación y realización de pruebas respectivas para su presentación
x
Pruebas para la selección del tipo de pistola y accionado que se usaran
x x
Implementación y realización de pruebas respectivas
x
Presentación del proyecto
x
50
4.4
Aspectos limitantes de la implementación de la mejora. Los aspectos limitantes de la implementación de la mejora que se
presentaron desde el principio ejecución del proyecto de innovación tecnológica fue la económica debido a los bajos recursos con los que contábamos, pero la búsqueda de buenos materiales en todo el mercado se logró encontrar los productos a un precio que se ajustaba a nuestro presupuesto todo ello contribuyó a que se pudiera continuar en la ejecución del proyecto en gran ayuda por los ahorros que contábamos. Otro punto limitante fue la falta de tiempo ya que había que compartir las horas entre el trabajo y las horas de estudio en el SENATI. Otro punto limitante fue la información ya que se agregaron dispositivos nuevos que no se hallan fácilmente en nuestro mercado, los cuales tuvimos que investigar muy a fondo para entender bien su funcionamiento.
51
CAPÍTULO V COSTOS DE LA IMPLANTACIÓN DE LA MEJORA. 5.1
Costo de materiales.
Para este proyecto se realizaron los siguientes gastos, tomando en cuenta los componentes necesarios para el correcto funcionamiento de nuestro sistema.
ÍTEM
COMPONENTE
PRECIO UNITARIO CANTIDAD
TOTAL
1
ARDUINO MEGA 2560
S/. 60.00
1
S/60.00
2
SHIELD GSM/GPRS SIM900
S/.210.00
1
S/.210.00
3
MODULO I2C
S/.8.50
1
S/.8.50
4
Módulo de Relés 8 canales
S/.40.00
1
S/.40.00
5
SENSOR-TEMPERATURA-
S/.50.00
1
S/.50.00
DS18B20
6
TERMOCONTRAIBLE
S/ 1.00
1
S/1.00
7
VENTILADOR DC 12 DC
S /5.00
2
S/10.00
8
LCD 2X16
S/ 12.00
1
S/.12.00
9
BAQUELITA PERFORADA
S/ 1.00
1
S/.1.00
10
Regulador LM2596
S/ 12.0
2
S/. 24.0
11
SENSOR MQ-2
S/ 12.0
1
S/ 12.0
12
Tablero MDF 50*50 cm
S/ 3.00
8
S/ 24.0
13
Protoboard pequeño
S/ 7.00
2
S/. 14.0
14
Fuente de alimentación 220 AC
S/.60.00
1
S/.60.00
S/0.20
40
S/8.00
7*7 cm
/14 DC 2A
15
Cables jumper
TOTAL
Tabla Nº7 Tabla de gastos
52
S/534. 00
5.2
Costo de mano de obra.
Cálculo de la mano de obra directa. Para el cálculo de la mano de obra directa (MOD) debemos considerar el costo por hora y el número de horas trabajadas en el proyecto. Salario = s/. 37.50 x 24 días = s/. 900.00 TOTAL = S/.900. 00 mensuales Horas trabajadas al mes: • 24 días x 8h = 192h. • Costo por hora
= 900/192h = S/. 4.68/h.
Horas trabajadas en el proyecto = 50 horas. El cálculo de la mano de obra directa viene dada por: MOD = Horas Trabajadas x Costo por Hora. MOD = 50 horas x S/. 4.68
Total 5.3
S/. 234.00
Otros costos de Implementación de la Mejora.
Cantidad 20 1 4 1 1
Material y herramientas Tornillos Destornillador doble punta(estrella-plano) Pintura Cutter Alicate universal Total
Unidades/medida Costo en soles 4 * 40mm S/2.00 2.24mm S/5.00 ¼ gal
5.4
S/8.00 S/5.00 S/6.00 S/.26.00
Costo Total de la Implementación de la Mejora. Costo total del proyecto = costo de materiales + MOD + otros costos Total del proyecto = 534.00 + 234.00 + 26.00 Total
S/. 794.00
53
Capítulo VI EVALUACIÓN TÉCNICA Y ECONÓMICA DE LA MEJORA. 6.1 Beneficio técnico y/o económico de la empresa.
6.1.1 Beneficio técnico:
En el aspecto técnico veremos un beneficio ya que el producto a instalar contara con un control constante que permitirá que se prolongue su tiempo de funcionamiento.
Menos fallas en los controladores de los motores, una optimización en el sistema que se desea instalar y un aumento de seguridad.
6.1.2 Beneficio económico de la empresa: La atención de nuevos clientes por la nueva tecnología usada en nuestro mercado, y con ello llevara una demanda mayor de productos. Compra de productos en cantidad para suplir la necesidad del mercado. Menos clientes insatisfechos, lo que equivale a mayor fluidez al trabajo y menos perdida por devoluciones 6.1.3 Relación beneficio / Costo: El análisis de costo-beneficio es una técnica importante dentro del ámbito de la teoría de la decisión. Pretende determinar la conveniencia de proyecto mediante la enumeración y valoración posterior en términos monetarios de todos los costos y beneficios derivados directa e indirectamente de dicho proyecto. Este método se aplica a obras sociales, proyectos colectivos o individuales, empresas privadas, planes de negocios, etc., prestando atención a la importancia y cuantificación de sus consecuencias sociales y/o económicas. El proyecto resulta es viable ya que al ser nueva tecnología captara la atención de clientes potenciales y nos llevará a producirlo en masa por lo cual el costo de los componentes se reducirá considerablemente.
54
CAPÍTULO VII 7.1 CONCLUSIONES. Nuestro
proyecto es de gran utilidad por su versátil control y su fácil
reprogramación, además de que se puede ajustar fácilmente a cualquier motor o dispositivo que se dese controlar.
Vemos que nuestro sistema es de fácil instalación ya que solo consta de un micro controlador y un sistema de comunicación que no requiere de muchos cables para su adecuado funcionamiento.
Los set point guardados por software pueden ser reprogramados a gusto del usuario, además de que se puede implementar otras funciones.
55
CAPÍTULO VIII 8.1
Recomendaciones para la empresa respecto del proyecto de innovación y mejora.
Informarse con respecto a la nueva tecnología que se está usando para este proyecto, ya no es tan difícil su implementación.
Ver medios más viables para poder programar un sistema, no necesario saber programar, ya que los mismos proveedores de estos micro
controladores
poseen
información
valiosa
de
como
programarlos.
Contratar a profesionales calificadas para Instruir y/o capacitar a todos sus técnicos para que se les haga más fácil la implementación de estos sistemas.
56
BIBLIOGRAFIA
DS18B20: o http://www.naylampmechatronics.com/blog/46_Tutorial-sensor-detemperatura-DS18B20.html o http://www.electrontools.com/Home/WP/2016/03/09/sensor-detemperatura-ds1820/ http://tienda.bricogeek.com/sensores-temperatura/510-sensoro ds18b20-estanco.html https://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/DS18B20.pdf o (datasheets) o https://programarfacil.com/podcast/eliminar-el-ruido-en-arduino/ MQ-2 o http://hetpro-store.com/TUTORIALES/sensor-de-gas-mq2/ o https://www.olimex.com/Products/Components/Sensors/SNSMQ2/resources/MQ2.pdf (datasheet) Arduino mega 2560 o http://www.robotshop.com/media/files/PDF/ArduinoMega2560Dat asheet.pdf (datasheet) Modulo GSM GPRS SIM900 o http://www.instructables.com/id/SIM900-GSM-GPRS-SHIELDCON-ARDUINO-UNO/ o http://hetpro-store.com/TUTORIALES/sim900-gsm-shieldarduino/ Modulo regulador de voltaje lm2596 o https://www.google.com.pe/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=we b&cd=9&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwjh2aGAzu_QAhUEQSY KHRkyAYcQFgg0MAg&url=http%3A%2F%2Felectronilab.co%2Fti enda%2Fmodulo-lm2596-convertidor-de-voltaje-dc-dc-buck-125v35v%2F&usg=AFQjCNFf9YAZrJpaHmis3_KGRnd7NAJTlA&sig2= SoRglqZy2qfKliihLhpgEw&bvm=bv.141320020,d.eWE
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ANEXOS DIAGRAMA DE FLUJO
INICIO
LIBRERIAS
VARIABLES
SETUP
SISTEMA ACTIVADO?
Si Motor encendido
Temperatura
Enviar SMS
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No Motor apagado
LLAMADA ENTRANTE?
LLAMADA ENTRANTE?
Si
Si
Sistema On
Sistema Off
TempC < Set1?
No
Si Ventilador1 = OFF
Envía SMS
TempC > Set2?
Si
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Ventilador1 = ON
Envía SMS
Gas > Valor máximo?
Ventilador2 = ON
Envía SMS
Ventilador2 = OFF
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PROGRAMA //*************************************************** // // PROYECTO DE INNOVACION // // SISTEMA DE ACTIVACION Y CONTROL A SISTANCIA // //***************************************************** //********librerias******************************* // En esta parte del programa lo que se hizo fue // agregar todas las librerias necesarias para // el funcionamiento del programa. //************************************************ #include "SIM900.h" #include
#include "call.h" #include "sms.h" SMSGSM sms; CallGSM call; #include #include //******variables del gsm*************** // Declaramos algunas variables, asi como // el tipo de variable que va ser. //************************************** enum _parseState { PS_DETECT_MSG_TYPE, PS_IGNORING_COMMAND_ECHO, PS_READ_CMTI_STORAGE_TYPE, PS_READ_CMTI_ID, PS_READ_CMGR_STATUS, PS_READ_CMGR_NUMBER, PS_READ_CMGR_SOMETHING, PS_READ_CMGR_DATE, PS_READ_CMGR_CONTENT }; // SIRVE PARA ALMACENAR DATOS DE LAS VARIABLES byte state = PS_DETECT_MSG_TYPE; char buffer[80]; byte pos = 0; int lastReceivedSMSId = 0; boolean validSender = false; boolean started = false; boolean mensaje = false; char sms_text[160]; float set1=15.0; // set point1 como flotante float set2=40.0; // set point 2 como flotante float tempC ; // variable tempC como flotante int tempPin = 0 ; // declaramos temPin como entero y el pin donde se va conectar int abierto = 22; // rele de activacion conectado al pin 23 int cerrado = 23; // rele de desactivacion conectado al pin 24
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int ventilador = 24; // rele del ventilador conectado al pin 22 int ventilador2 = 25; // rele del ventilador2 conectado al pin 23 boolean estado = false; int gas; // variable gas como entero int sensor_gas = 1; int valor_maximo= 400; // decalaramos la variable del valor como entere y lo igualamos a una cantidad. LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2); // direccion del modlo I2C y Lcd a utilizar. //*************************************************** // Iniciamos el SETUP del programa, aqui declaramos // y definimos que pines del arduino seran: salidas, // entradas, la velocidad de comunicación, etc. //************************************************** void setup() { lcd.init(); lcd.backlight(); lcd.clear(); pinMode(ventilador2,OUTPUT); // pin del ventilador 2 configurado como salida pinMode(abierto, OUTPUT); // pin del rele de activacion configurao como salida pinMode(cerrado, OUTPUT); // pin del rele de desactivacion configurao como salida pinMode(ventilador,OUTPUT); // pin del ventilador configurado como salida pinMode(26, OUTPUT); pinMode(27, OUTPUT); digitalWrite(ventilador,LOW); // pin ventilador inicia en bajo digitalWrite(ventilador2,LOW); // pin ventilador2 inicia en bajo digitalWrite(abierto, HIGH); // pin de activacion inicia en alto digitalWrite(cerrado, LOW); // pin de desactivacion inicia en bajo digitalWrite(26, HIGH); digitalWrite(27, HIGH); Serial.begin(9600); // velocidad entre el arduino, el GSM y la computadora de 9600 baudios for (int i = 1; i <= 15; i++) { GPRS.print("AT+CMGD="); GPRS.println(i); delay(200); // No es realmente necesario, pero evita que el monitor serial deje caer cualquier entrada while(GPRS.available()) Serial.write(GPRS.read()); if (gsm.begin(9600)) { Serial.println("\nstatus=READY"); started = true; mensaje = false; } else
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Serial.println("\nstatus=IDLE"); } //************************************************ // iniciamos el cuerpo del programa //************************************************ void loop() { int tempC; // declaramos como entero la variable tempC String smsText = ""; // declaramos una cadena de datos llamada smsText switch (call.CallStatus()) // { case CALL_NONE: // no hay ninguna llamada break; case CALL_INCOM_VOICE : // si hay una llamada entrante Serial.println("RECIBIENDO LLAMADA"); call.HangUp(); // cuelga la llamada delay(2000); // se espera un tiempo de 2 segundos tempC = analogRead(tempPin); // hacemos la lectura analogica del sensor de temperatura tempC = (5.0*tempC*100.0)/1024.0 ; // pasamos el dato obtenido anteriormente y lo convertimos a centigrados. delay(1000); // esperamos 1 segundo //******************************************* if (estado) { // si estado es verdadero se realizara todo lo siguiente digitalWrite(abierto, HIGH); // activa el rele de activacion digitalWrite(cerrado, LOW); // pone en bajo el rele de desactivacion smsText = "La Temperatura es: " + String(tempC) + " - Sistema Apagado"; // crea la cadena de caracteres estado = false; // pone la variable estado en falso } else { // si estado no es verdadero se realizara lo siguiente digitalWrite(cerrado, HIGH); // pone en alto el rele de desactivacion digitalWrite(abierto, LOW); // pone en bajo el rele de activacion smsText = "La Temperatura es: " + String(tempC) + " - Sistema Encendido"; // crea la cadena de caracteres mensaje = true; // pone la variale mensaje en falso estado = true; // pone la variable estado en verdadero } smsText.toCharArray(sms_text, 160); // crea un array de caracteres, con un maximo de 160 caracteres //Serial.println(smsText); sms.SendSMS("+51987915792", sms_text); // manda el mensaje al numero que se encuentra ya definido break; case CALL_COMM_LINE_BUSY: // se estabece la comunicacion. Serial.println("TALKING. Line busy."); break;
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} //******************************************* tempC = analogRead(tempPin); // lectura analogica del sensor de temperatura tempC = (5.0*tempC*100.0)/1024.0 ; // conversion del dato obtenido a centrigrados delay(1000); // se espera un segundo lcd.setCursor(0, 0); // en esta parte se empieza a escribir en la LCD lcd.print("Temp: "); // lcd.setCursor(6, 0); lcd.print(tempC); // se imprimi el valor de la variable tempC lcd.setCursor(9, 0); lcd.print((char)223); lcd.setCursor(10, 0); lcd.print("C"); //****************************************************** gas = analogRead(sensor_gas); // lectura analogica del sensor de gas delay(1000); // se espera 1 segundo lcd.setCursor(0, 1); // se empieza a escribir en la LCD lcd.print("Gas: "); lcd.setCursor(5, 1); lcd.print(gas); lcd.setCursor(9, 1); lcd.print("ppm"); //******************************************************* //comparacion de datos //******************************************************** if(tempC
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if(tempC>set2){ digitalWrite(ventilador, HIGH); if (mensaje=true) { if (sms.SendSMS("+51987915792", "Temperatura alta Encendiendo Ventilador")) { Serial.println("\nSMS sent OK."); } else { Serial.println("\nError sending SMS."); } delay(100); mensaje = false; } } //************************************************************ // dato del sensor de gas //************************************************************ else if(gas > valor_maximo){ digitalWrite(ventilador2,HIGH); if (mensaje=true) { if (sms.SendSMS("+51987915792", "GAS DETECTADO, Ventilador Encendido")) { Serial.println("\nSMS sent OK."); } else { Serial.println("\nError sending SMS."); } delay(100); mensaje = false; } } else{ digitalWrite(ventilador2,LOW); } void parseATText(byte b) { buffer[pos++] = b; if ( pos >= sizeof(buffer) ) resetBuffer(); // Solo para estar seguros /* // Detailed debugging Serial.println(); Serial.print("state = "); Serial.println(state); Serial.print("b = ");
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Serial.println(b); Serial.print("pos = "); Serial.println(pos); Serial.print("buffer = "); Serial.println(buffer);*/ switch (state) { case PS_DETECT_MSG_TYPE: { if ( b == '\n' ) resetBuffer(); else { if ( pos == 3 && strcmp(buffer, "AT+") == 0 ) { state = PS_IGNORING_COMMAND_ECHO; } else if ( pos == 6 ) { //Serial.print("Checking message type: "); //Serial.println(buffer); if ( strcmp(buffer, "+CMTI:") == 0 ) { Serial.println("Received CMTI"); state = PS_READ_CMTI_STORAGE_TYPE; } else if ( strcmp(buffer, "+CMGR:") == 0 ) { Serial.println("Received CMGR"); state = PS_READ_CMGR_STATUS; } resetBuffer(); } } } break; case PS_IGNORING_COMMAND_ECHO: { if ( b == '\n' ) { //Serial.print("Ignoring echo: "); //Serial.println(buffer); state = PS_DETECT_MSG_TYPE; resetBuffer(); } } break; case PS_READ_CMTI_STORAGE_TYPE: { if ( b == ',' ) { Serial.print("SMS storage is "); Serial.println(buffer); state = PS_READ_CMTI_ID; resetBuffer();
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} } break; case PS_READ_CMTI_ID: { if ( b == '\n' ) { lastReceivedSMSId = atoi(buffer); Serial.print("SMS id is "); Serial.println(lastReceivedSMSId); GPRS.print("AT+CMGR="); GPRS.println(lastReceivedSMSId); //delay(500); don't do this! state = PS_DETECT_MSG_TYPE; resetBuffer(); } } break; case PS_READ_CMGR_STATUS: { if ( b == ',' ) { Serial.print("CMGR status: "); Serial.println(buffer); state = PS_READ_CMGR_NUMBER; resetBuffer(); } } break; case PS_READ_CMGR_NUMBER: { if ( b == ',' ) { Serial.print("CMGR number: "); Serial.println(buffer); // Descomente estas dos líneas para verificar el número de celda del remitente //validSender = false; //if ( strcmp(buffer, "\"+0123456789\",") == 0 ) validSender = true; state = PS_READ_CMGR_SOMETHING; resetBuffer(); } } break; case PS_READ_CMGR_SOMETHING: { if ( b == ',' ) { Serial.print("CMGR something: "); Serial.println(buffer);
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state = PS_READ_CMGR_DATE; resetBuffer(); } } break; case PS_READ_CMGR_DATE: { if ( b == '\n' ) { Serial.print("CMGR date: "); Serial.println(buffer); state = PS_READ_CMGR_CONTENT; resetBuffer(); } } break; case PS_READ_CMGR_CONTENT: { if ( b == '\n' ) { Serial.print("CMGR content: "); Serial.print(buffer); parseSMSContent(); GPRS.print("AT+CMGD="); GPRS.println(lastReceivedSMSId); //delay(500); don't do this! state = PS_DETECT_MSG_TYPE; resetBuffer(); } } break; } } void parseSMSContent() { char* ptr = buffer; while ( strlen(ptr) >= 2 ) { if ( ptr[0] == 'r' ) { if ( ptr[1] == '1' ) digitalWrite(26, HIGH); else digitalWrite(26, LOW); } if ( ptr[0] == 'y' ) { if ( ptr[1] == '1' ) digitalWrite(27, HIGH); else digitalWrite(27, LOW); } ptr += 2;
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