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PROYECTO FIN DE CARRERA

Título: Control de escarcha y condensación en un sistema de aire acondicionado

Alumno: Alfonso Arroyo Hernández

ÍNDICE GENERAL

MEMORIA

CÁLCULOS

PLANOS

PLIEGO DE CONDICIONES

PRESUPUESTO

Memoria

Índice de Memoria1.- INTRODUCCIÓN..........................................................................................................................12.-SISTEMA DE CONTROL DE ESCARCHA..................................................................................3

2.1.-Descripción general:...............................................................................................................3 2.2.- Condiciones de funcionamiento:...........................................................................................3 2.3.-Implementación:....................................................................................................................4

2.3.1.-Control de temperatura de la batería exterior:.............................................................4 2.3.2.-Comprobación de estado del circuito:.........................................................................5 2.3.3.-Control de tiempo de eliminación de escarcha:...........................................................5 2.3.4.-Temperatura de inicio y fin del modo de eliminación de escarcha:.............................5 2.3.5.-Salida de orden de eliminación de escarcha:...............................................................5 2.3.5.-Control de estado del compresor:................................................................................6 2.3.5.- Control del tiempo de intervalos de medición............................................................6

3.- SISTEMA DE CONTROL DE CONDENSACIÓN.......................................................................7 3.1.-Descripción general:...............................................................................................................7 3.2.-Condiciones de funcionamiento:...........................................................................................8 3.3.-Implementación:.....................................................................................................................8

3.3.1Control de presión del fluido refrigerante:.....................................................................8 3.3.2.-Salida por triac:............................................................................................................8

4.-ELECCIÓN DE HARDWARE:.....................................................................................................11 4.1.- Microprocesador.................................................................................................................11 4.2.- Termistor medidor de temperatura NTC............................................................................12 4.3.- Fuente de alimentación.......................................................................................................13

4.3.2.- Puente de Diodos......................................................................................................13 4.3.2.- Transformador...........................................................................................................14

4.4.- Diodos.................................................................................................................................15 4.4.1.- Diodo Schottky BAT42............................................................................................15 4.4.2.- Diodo 1N4148..........................................................................................................15 4.4.3.- Diodo UF4007..........................................................................................................15 4.4.4.- Supresor de transitorios P6KE68A...........................................................................15

4.5.- Relé.....................................................................................................................................15 4.6.- Transistor BC546................................................................................................................16 4.7.- Driver de cruce por cero optoacoplado MOC3031............................................................174.8.- Triac BT139-600E.................................................................................................................17

5.- MONTAJE DEL HARDWARE....................................................................................................19 5.1.- Introducción........................................................................................................................19 5.2.- Entradas digitales................................................................................................................19 5.3.- Entrada de onda cuadrada para sincronizar los disparos del triac. ....................................20 5.4.- Triac ...................................................................................................................................21 5.5.- Relé.....................................................................................................................................21 5.6.- Indicador LED de control de condensación.......................................................................22 5.7.- Acondicionamiento de la resistencia NTC.........................................................................23 5.8.- Alimentación del microprocesador.....................................................................................24

6.- DESCRIPCIÓN DEL SOFTWARE..............................................................................................25 6.1.- Introducción........................................................................................................................25 6.2.- Diagrama de flujo:.............................................................................................................25 6.3- Descripción de estados:.......................................................................................................26

6.3.1.- Sistema apagado:......................................................................................................26 6.3.2.- Sistema calentando:..................................................................................................26 6.3.3.- Sistema Enfriando:....................................................................................................27 6.3.4.- Eliminación de escarcha...........................................................................................27 6.3.4.- Sistema enfriando y controlando ventilador.............................................................28

Universidad Pontificia ComillasEscuela Técnica Superior De Ingeniería (ICAI)

Ingeniero Técnico Industrial

1.- INTRODUCCIÓN

El aire acondicionado fue inventado por Willis Carrier en 1902, y cambió la forma

de vivir de la humanidad, permitiendo que el hombre pueda vivir en ambientes considerados

inhóspitos. En un principio los equipos de aire acondicionado eran destinados solo a generar

frío, sin embargo, con el tiempo, se agregó la necesidad de manejar el calor también, por lo

que se usaron resistencias para generar calor (al igual que cualquier estufa eléctrica), por lo

que el uso en modo de calefacción elevaba enormemente el consumo eléctrico. En ese

período el uso de equipos de aire acondicionado no se generaliza al tener consumos

eléctricos elevados, sumado también a que la tecnología de los compresores de pistones

estaba menos avanzada y por lo tanto tenían bastante menor rendimiento. Hoy en día los

equipos de aire acondicionado son capaces de utilizar el mismo sistema de refrigeración

para calefacción. Esto es gracias a una válvula reversible, también conocida como de 3 vías,

inversora o comercialmente llamada "bomba de calor".

Los equipos de aire acondicionado manejan la temperatura mediante una aspiración del aire

ambiente, para luego modificar la temperatura al pasar por la unidad evaporadora (interior).

En el caso de que se requiera frío, la unidad interior (Evaporadora) se enfría y la exterior

(Condensadora) se calienta. Es normal que un equipo de aire acondicionado genere

condensación en modo de enfriamiento, producto del choque de temperaturas contrarias, es

decir, la habitación se encuentra caliente y la unidad evaporadora del equipo se encuentra a

una baja temperatura, el resultado, la unidad evaporadora comienza a gotear condensación,

es por ello que la unidad interior debe tener un desagüe, éste debe caer por fuerza de

gravedad, por lo que debe existir cierta pendiente. Si se desea que la condensación salga en

forma vertical o sin fuerza de gravedad existe una solución mediante la instalación de un

equipamiento adicional llamado bomba de condensado, la cual cumple la función de extraer

la condensación mediante un motor activado por la acumulación de agua en el depósito del

equipo. Parte de este proyecto se centra en eliminar en gran medida dicha condensación.

Si se requiere que el equipo ceda calor, la unidad interior se calienta y la unidad exterior se

enfría. Debido a la baja temperatura tanto en el exterior como en la batería, es posible que se

forme escarcha en la unidad exterior. La escarcha es uno de los mejores aislantes térmicos,

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impidiendo el correcto funcionamiento de la unidad exterior. Es por ello que el equipo de aire

acondicionado requiere de períodos de deshielo cuando se producen temperaturas bajas en el

exterior cercanas a cero grados.

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2.-SISTEMA DE CONTROL DE ESCARCHA

2.1.-Descripción general:

Si se requiere que el equipo ceda calor, la unidad interior se calienta y la unidad

exterior se enfría. Debido a la baja temperatura tanto en el exterior como en la batería, es

posible que se forme escarcha en la unidad exterior. La escarcha es uno de los mejores

aislantes térmicos existentes, esta impide el correcto funcionamiento de la unidad exterior.

Es por ello que el equipo de aire acondicionado requiere de períodos de deshielo cuando se

producen temperaturas bajas en el exterior cercanas a cero grados.

Figura 1 Diagrama de flujo de fluido en el modo de calefacción

2.2.- Condiciones de funcionamiento:

La batería exterior no es mas que un intercambiador de calor. El hielo es uno de los

mejores aislantes térmicos y al formarse dentro de la batería aumenta enormemente la

resistencia térmica de la frontera con el exterior, reduciendo en gran medida el rendimiento

de dicho intercambio de calor.

Para detectar que dicha escarcha ha comenzado a formarse, mientras el compresor

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esté en marcha y en intervalos regulares regulables mediante un microswitch, se medirá la

temperatura y se comparará con una referencia también regulable. Si la temperatura medida resulta

menor que la de referencia, se considerará que la escarcha ha comenzado a formarse.

Se procederá mediante un relee que actuará sobre la válvula inversora. Esto provocará que el

sistema pase a modo de enfriamiento, la batería exterior se caliente, y por lo tanto que se derrita la

escarcha, que será debidamente evacuada. Una vez alcanzado cierto umbral de temperatura, que el

usuario también podrá regular, el sistema volverá al modo de operación normal.

El inconveniente de este método radica en que para ejecutarlo se debe de activar el modo de

enfriamiento, y que si se mantiene por un periodo demasiado largo de tiempo puede puede enfriar

demasiado el sistema que se tenia intención de calentar. Para reducir este impacto al mínimo, el

sistema tiene un tiempo máximo de desescarche, transcurrido el cual y aunque la temperatura no

haya superado el umbral de temperatura indicado, el sistema volverá a su operación normal.

La escarcha solo se forma cuando el sistema se encuentra encendido y en modo de

calefacción. Por lo tanto si no se cumplen esas dos condiciones no se realizarán medidas de

temperatura ni se actuará sobre la válvula inversora.

2.3.-Implementación:La implementación se va a realizar mediante un microprocesador, en esta sección se detallan

las medidas e información que dicho controlador va a necesitar, y que tipo de puerto se requiere.

2.3.1.-Control de temperatura de la batería exterior:

El correcto control de la temperatura de la batería exterior es crítico para el correcto

funcionamiento del sistema. Aunque existen diferentes tipos de resistencias que cumplen este

cometido como las PT100, se decidió por una resistencia NTC 256-04.

Dicho termistor se consideró el mas apropiado para dicha aplicación debido a su alta

resistencia (mas de 10 veces una Pt1000) y una sensibilidad mayor. En su contra, su dinamica no es

lineal, aunque debido a que la implantación se va a realizar a través de un microprocesador, es

aceptable. La conexión entre el termistor y el microprocesador se realizará a traves de una de los

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puertos A/D.

2.3.2.-Comprobación de estado del circuito:

Ya que la formación de escarcha solo ocurre durante los periodos en los que el

sistema está en modo de calefacción, si dicho modo de funcionamiento no esta activo, no se

efectuarán mediciones de temperatura ni se actuará sobre la válvula inversora.

Esta información se recibirá como una señal digital a través de una entrada digital.

2.3.3.-Control de tiempo de eliminación de escarcha:

El control de tiempo máximo que el sistema puede mantener el modo de eliminación

de escarcha utilizará uno de los timers internos del microprocesador. El tiempo máximo que

dicho sistema puede permanecer encendido, que será de 10 minutos.

2.3.4.-Temperatura de inicio y fin del modo de eliminación de escarcha:

Las temperaturas de inicio (entre -1 y -3 ºC) y de fin (entre 15 y 18 ºC) del proceso

de eliminación de escarcha también se podrán elegir mediante un microswitch para cada una

y que por lo tanto ocuparan 2 entradas digitales del microprocesador. La superación del

tiempo máximo de desescarche tiene prioridad sobre la temperatura de fin, y por lo tanto

supondrá la finalización del proceso de desescarche aunque no se haya superado dicha

temperatura.

2.3.5.-Salida de orden de eliminación de escarcha:

Una vez que se haya determinado que se ha de comenzar con la operación de

desescarche, a través de una salida digital del microprocesador se actuará sobre un relé que

a su vez actuará sobre la válvula inversora, comenzando el desescarche de la batería

exterior.

A la vez dicha operación se indicará mediante un LED.

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2.3.5.-Control de estado del compresor:

La posibilidad de que se forme escarcha dentro de la batería exterior solo tiene sentido

mientras el sistema se encuentra encendido, y por lo tanto con el compresor en funcionamiento. Por

lo tanto si el compresor no esta activo no se efectuarán mediciones de temperatura ni se actuará

sobre la válvula inversora.

Esta información se recibirá como una señal digital a través de una entrada digital.

2.3.5.- Control del tiempo de intervalos de medición.

Según las condiciones de humedad de la zona donde se ubique el sistema. La escarcha o la

condensación pueden tardar mas o menos en aparecer. Por ello el usuario podrá elegir entre tiempos

de intervalo entre medidas de 10/20/40/50 minutos mediante 2 microswitch ubicados en la placa.

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3.- SISTEMA DE CONTROL DE CONDENSACIÓN

3.1.-Descripción general:

En el caso de que se requiera frío, la unidad interior se enfría y la exterior se

calienta. Por lo tanto un equipo de aire acondicionado genera condensación en modo de

enfriamiento producto del choque de temperaturas contrarias, es decir, la habitación se

encuentra caliente y la unidad evaporadora del equipo se encuentra a una baja temperatura,

el resultado, la unidad evaporadora comienza a gotear condensación. Dicha condensación

produce una bajada de presión del fluido del interior del circuito y puede provocar que el

sistema no enfrié correctamente.

Figura 2 Diagrama de flujo de fluido en el modo de calefacción

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3.2.-Condiciones de funcionamiento:Debido al choque térmico entre la elevada temperatura del medio que se pretende enfriar y

la unidad interior que se encuentra fría, se puede dar el caso de que el fluido refrigerante se

condense y disminuya la presión del sistema.

Para detectar dicha caída de presión se debería de utilizar un detector de presión como un

manómetro o similar, pero dicha medida es fácilmente aproximable a través de una medida de

temperatura, mucho mas fácil y económica.

El aire frío de la batería interior es expulsado hacia el medio a través de un ventilador,

principal responsable del choque térmico. Una vez determinado que la presión del sistema esta

disminuyendo, el sistema actuará sobre un triac, y este a su vez disminuirá la velocidad con la que

el ventilador expulsa aire hacia el exterior y por lo tanto reduciendo la condensación.

3.3.-Implementación:

La implementación se va a realizar mediante un microprocesador, en esta sección se

detallan las medidas e información que dicho controlador va a necesitar, y que tipo de puerto se

requiere.

3.3.1Control de presión del fluido refrigerante:

Debido a que el fluido refrigerante tiene siempre un volumen y masa constante, la presión se

puede calcular a través de una medida de temperatura.

Para este fin se reutilizará la resistencia NTC ya empleada en la medición de temperatura de

la batería exterior para el sistema anti-escarcha.

3.3.2.-Salida por triac:

El ventilador está accionado por un motor de corriente alterna. Para controlar correctamente

la velocidad del motor, se debería de controlar la frecuencia con la que se alimenta, aunque

variando el factor de servicio del triac lo que realmente se regula es la tensión. Sin embargo, para

motores de bajo par como este, la regulación de la tensión de alimentación también resulta en una

variación de la velocidad, aunque de una manera no lineal. Puesto que no es crítico que la variación

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de velocidad sea lineal, controlar dicha velocidad a través el factor de servicio del triac es

aceptable y mucho mas simple y económico que el control por frecuencia.

La implementación completa del control requerirá la conexión para dar la orden al

triac de disparo, una entrada de una señal de onda cuadrada para sincronizar dicho disparo,

y un indicador LED que señalará que la velocidad del ventilador se está controlando de esta

manera. Lo que hace un total de 2 salidas digitales y una entrada también digital.

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4.-ELECCIÓN DE HARDWARE:

4.1.- Microprocesador

Teniendo en cuenta las necesidades de nuestro dispositivo, se ha elegido el

microcontrolador PIC16F1507 para nuestro proyecto. Este microcontrolador, perteneciente

a la familia de los PIC, es fabricado por la empresa Microchip Technology Inc. Esta familia

de microcontroladores utiliza juegos de instrucciones tipo RISC (Reduced Instruction Set

Computer) y una arquitectura muy característica, la arquitectura Havard.

A continuación se muestra una tabla con las principales características del

microprocesador.

PROGRAM MEMORY Flash (words) 2048DATA MEMORY SRAM (bytes) 128

I/O 1810-Bit A/D converter 12

Timers 8/16-bit 02/01/12Voltage Operative Range

Tabla 1. Características del microprocesador

Como se puede observar en la tabla el microprocesador dispone de un convertidor

analógico/digital y timers.

Estas dos funcionalidades se han tenido en cuenta a la hora de la elección del

microprocesador.

El convertidor analógico/digital es un dispositivo capaz de convertir una entrada

analógica de voltaje en un valor digital (binario). En este proyecto se utilizará para

acondicionar la señal del medidor de temperatura mediante la resistencia térmica

NTC. Es importante evaluar la resolución de los convertidores analógico/digital, ya que,

por ejemplo, de ésta va a depender la precisión con la que se mida la temperatura

y la humedad relativa en el proyecto. Se observa en la tabla anterior, en el caso del

microprocesador PIC16F1507, que el convertidor analógico/digital es de 10 bits.

Los timers son perifericos que comienzan a contar desde un dato denominado

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recarga, a una velocidad determinada por un preescalado del reloj del propio microprocesador, y en

cada ciclo suman a lo ya acumulado un valor de cuenta hasta el rebose de los 8 o 16 bits que

admiten los timers. Dicho rebose puede considerarse como flag de interrupciones y afinando esos

tres parámetros se puede controlar el tiempo desde que el timer empieza a contar hasta que rebosa

4.2.- Termistor medidor de temperatura NTC

Para la medición de temperatura se utilizará un termistor tipo NTC, Negative Temperature

Coefficient. Un termistor es un semiconductor en el que varía el valor de su resistencia eléctrica en

función de la temperatura. En el caso concreto del tipo NTC la resistencia va decreciendo a medida

que aumenta la temperatura. La relación entre la resistencia y la temperatura de la NTC no es una

relación lineal sino exponencial y que obedece a la ecuación:

R=A⋅e(βT )

Y así mismo:

A=Ro⋅e(−βT 0

)

Donde:

– R es la resistencia eléctrica de la NTC a la temperatura T.

– Ro esla resistencia eléctrica de la NTC a una temperatura To.

– Β es la temperatura característica del material

En este caso nos hemos decantado por el termistor NTC 256-04, el cual tiene una resistencia

de 10k a temperatura ambiente (25 ºC) una ß de 3555 K con una tolerancia del 3%.

A continuación se muestran una serie de características sobre el termistor:

Temperatura de funcionamiento -55 hasta +200 ºCTolerancia para Rn (25º) 3,00%Disipación máxima (25º) 130 mW

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Factor de disipación térmica 0,75 mW/ºCConstante de tiempo térmica 5 s

Tabla 2. Características del termistor NTC

4.3.- Fuente de alimentación.

Para la alimentación se ha decidido utilizar una fuente de alimentación universal,

basada en el chip fsdm0265. A partir de una red eléctrica ya sea de 110 V 60 Hz o 220 v 50

Hz, nos permitirá obtener los 5 Vdc necesarios para alimentar la electrónica en general y los

12 Vdc para operar los releés.

Esta fuente presenta unas salidas a una frecuencia típica de 50 Khz. Pudiendo variar

entre ±1.5 Khz en condiciones normales y otro 10% dependiendo de la temperatura. Su de

salidas de diferente tensión solamente está limitado por el numero de devanados de salida

del transformador.

El chip dispone de un sistema de control que regula las salidas al ±5%. Dicha

electrónica en régimen permanente se alimenta de uno de los devanados de entrada del

transformador pasando por un rectificador de media onda y un filtro por condensador. Pero

durante el transitorio de arranque requiere de una entrada directa desde la salida del puente

de diodos.

4.3.2.- Puente de Diodos

Para rectificar la doble onda de la tensión de salida del transformador se utiliza un

rectificador B80C1000 de la marca SENSITRON SEMICONDUCTOR ya que tiene la

capacidad de soportar corrientes elevadas y sobretensiones y además es específico para

circuitos impresos.

Entre sus características principales figuran:

Entrada de tensión

recomendada

200 V(rms)

Salida de corriente a

50ºC

1 A

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Rango de temperatura

operativa

-55 hasta 125 ºC

Rango de temperatura

de almacenamiento

-55 hasta 150 ºC

4.3.2.- Transformador

Un elemento muy importante de la fuente de alimentación es su transformador. En nuestro

caso se va a utilizar un transformador 74010 fabricado por MYRRA.

Este transformador esta especialmente diseñado para la implementación en circuitos

impresos, sobre todo su reducido tamaño.

En la siguiente tabla se muestran algunas de sus características:

Pins Voltaje Corriente máximaPrimario 4.-6. 60-125 0,55 ApicoAuxiliar 2.-1. 7-14 Vdc 0,1 AdcS1 9.-10. 3,3-7 Vdc 2 AdcS2 7,-8, 8-17 Vdc 1 Adc

Como se muestra en la figura y en la tabla, su diseño incorpora dos devanados de entrada, el

primario para la tensión de salida del puente y un auxiliar para alimentar el chip fsdm0265. A su

vez dispone de dos devanados de salida que se dedicarán a las salidas de +5 (S1) y +12 Vdc (S2). El

chip fsdm0265 se encargará de fijar la tensión de dichas salidas a valores estables.

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4.4.- Diodos

4.4.1.- Diodo Schottky BAT42

Los diodos Schottky en general siguen las mismas características de los diodos

zener, excepto que su tensión ánodo-catodo es mucho mayor. Se utilizará para eliminar los

ruidos y proteger de los picos de tensión. Se utilizará el modelo BAT42 de la marca ST

Microelectronics.

4.4.2.- Diodo 1N4148

Diodos de uso general para protección, rectificado y tratamiento de señal en general.

4.4.3.- Diodo UF4007

Diodos con características similares al 1N4148 pero mucho mas rápidos en el

cambio entre modos de conducción. Indispensable para rectificar señales en la fuente de

alimentación que llegan a los 50 Khz.

4.4.4.- Supresor de transitorios P6KE68A

Para proteger al microcontrolador de sobretensiones utilizaremos un diodo de

protección P6KE68A de la marca ST Microelectronics. Su respuesta instantánea a

sobretensiones transitorias le hace especialmente adecuado para proteger elementos como

los microprocesadores y los microcontroladores.

4.5.- Relé

Para activar activar la bomba de calor cuando se considere que se comienza a formar

escarcha en la batería exterior se utiliza un relé de la marca OMRON concretamente el

G3SD-Z01P-PD.

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Entre sus características de entrada y salida figuran:

Tensión de

alimentación

Voltaje de

operación

Impedancia Voltaje de cierre

de contacto

Voltaje de apertura

de contacto12 Vdc 9,6-14,4 Vdc 1,5 KΩ ± 20% 9,6 Vdc max 1 Vdc min

Tensión de carga Rango de tensión de

carga

Corriente de carga Corriente de inserción

4-24 Vdc 3-26 Vdc 0,01-1,1 A 3 A (10 ms)

4.6.- Transistor BC546

Transistor de la marca Fairchild Semiconductor. Se utilizará como interruptor para controlar

el relé ya que la salida del microprocesador solo da 5 Vdc y lara activar el relé hacen falta +12 Vdc.

La salida digital del microprocesador saturará el transistor y activará el relé.

Entre sus características figuran:

Tensión máxima Base-Colector 80 VTensión máxima Colector-Emisor 65 VTensión máxima Emisor-Base 6VCorriente máxima de colector 100 mADisipación máxima de Colector 500 mWTemperatura de unión máxima 150 ºCTemperatura de almacenamiento -65-150 ºCTensión colector-emisor de saturación 200 mVTensión Base-Emisor de saturación 700 mVTensión Base-Emisor en modo activo 720 mV

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4.7.- Driver de cruce por cero optoacoplado MOC3031La sincronización del triac la realiza el chip MOC3031 fabricado por Fairchild

Semiconductor.

Como su nombre indica, internamente lleva un optoacoplado para aislarlo del resto

del sistema y su reducido tamaño lo hace ideal para la implementación en nuestra placa.

4.8.- Triac BT139-600E

El triac funciona en esencia como un tiristor, a través de su disparo podremos

modificar el duty cycle del ventilador de la batería interior y que reduzca en gran medida la

condensación en su interior.

Las características principales son:

Tensión máxima 600vCorriente máxima 16 A

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5.- MONTAJE DEL HARDWARE

5.1.- Introducción

En esta sección se detalla como se conectan cada uno de los elementos anteriormente

descritos al microprocesador.

En el caso de señales externas se deben de aislar correctamente mediante

optoacopladores para evitar que sobretensiones o ruido excesivo puedan dañar los

componentes de la placa o el propio procesador. O en el caso de la NTC se deben de

acondicionar correctamente para mejorar las medidas de temperatura, tan importantes para

determinar los modos de operación del sistema.

5.2.- Entradas digitales

El estado de la válvula inversora y del compresor vienen desde el propio sistema de

aire acondicionado mediante dos entradas digitales.

Dichas señales entrarán por los conectores COMP y VALV y se conectan a los pines

RC0 y RC1 del microprocesador.

El aislamiento de dichas entradas se realiza mediante optoacopladores TIL 111.

Dicho optoacoplador tiene como entrada un fotodiodo al que se le añade una resistencia

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para limitar la corriente que pasa por el. Si el fotodiodo está apagado el fototransistor se encuentra

en modo de corte y el pin del micro ve un 0. Si el fotodiodo se enciende satura la base del transistor

y en el pin del micro se verá un 1.

Esta combinación fotodiodo-fototransistor garantiza el aislamiento del circuito ya que si por

cualquier razón una sobretensión pasara a través del foto diodo, posiblemente este quede dañado e

incluso inservible. Pero no dañaria de ninguna manera al fototransistor y por lo tanto al resto de la

electrónica interior.

5.3.- Entrada de onda cuadrada para sincronizar los disparos del

triac.

La entrada de onda cuadrada para sincronizar los disparos del triac se obtendrá a partir de la

propia señal de la red y un simple filtro de media onda.

La señal se introducirá por el conector RED los semiciclos positivos entrarán a través del

optoacoplador y se considerarán la parte superior de la onda cuadrada, los semiciclos negativos

como sería una tensión demasiado alta para que la condujera el optoacoplador, se reconducirán a

través del diodo en antiparalelo de libre circulación. Para reducir la corriente que circula por ambos

diodos de coloca una resistencia en serie con ambos. Finalmente la onda cuadrada entrará por el pin

RC2 del microprocesador.

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5.4.- Triac

La sincronización del triac viene dada por el circuito de paso por cero MOC 3031.

La orden de disparo se generará a través del pin RB7 del microprocesador y la alimentación

del ventilador se conectará a través del conector TRIAC que regulará el duty cycle de la

tensión llegado al caso.

No es necesario realizar aislamientos o protecciones adicionales ya que el propio

circuito MOC 3031 esta internamente optoacoplado.

5.5.- Relé

La principal ventaja de los accionamientos por relés radica en que permite en que

con una tensión y una corriente pequeñas, como las que genera nuestro microprocesador. Se

pueden controlar tensiones y corrientes mucho mas elevadas.

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En operación normal el transistor se encontrará en modo de corte y no pasará corriente por

el. Una vez el microprocesador de la orden de accionar el relé mediante el pin RB6, actuará sobre la

base del transistor saturandolo y este a su vez permitirá que circule corriente por la bobina y se

cierre el contacto conectado a través del conector RELE a la válvula inversora. Además en serie al

relé se ubica un diodo LED para indicar que el control se haya en modo de desescarche.

Uno de los principales inconvenientes de los relés es que durante su transitorio de

desconexión se pueden inducir corrientes muy elevadas a través de su bobina. Para evitarlo se

coloca un diodo de libre circulación en anti-paralelo que durante la operación normal estará abierto

pero se cortará durante la desconexión del relé y absorberá dichas corrientes inducidas.

5.6.- Indicador LED de control de condensación

Mientras el sistema se encuentre controlando el ventilador de la batería interior el pin RB5

mantendrá encendido un diodo LED para indicar la operación. Para limitar la corriente por el diodo

se colocará una resistencia en serie.

5.7.- Acondicionamiento de la resistencia NTC

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La NTC es uno de los elementos mas importantes del circuito. Pero también, debido

a su alta variación de resistencia a lo largo del rango de funcionamiento del sistema es

importante acondicionarla apropiadamente.

Como debido a la naturaleza analógica de lo que deseamos medir no se pueden

realizar acoplamientos ópticos tan sencillos como los usados para las señales digitales, la

protección del microprocesador ante agentes externos ha de ser realizada de otra manera.

El primer problema es que la tensión de entrada supere los margenes superior o

inferior. Para ello se utilizarán dos diodos Schottky. Si la tensión de entrada fuera a superar

los 5 Vdc, el D5 entrará en conducción y fijará la tensión a un máximo de 5 Vdc. Si por el

contrario la tensión fuese a disminuir por debajo de 0, actuará el diodo D1, fijando la

tensión a 0 Vdc. Además para evitar corrientes elevadas se colocó una resistencia R1 a la

entrada del pin RB4 del microprocesador.

Para acondicionar la medida de la NTC se utilizará una resistencia de pull-up de

toleracia del 1% para aumentar su precisión y un condensador como filtro paso bajo que

elimine el ruido de medida de la NTC.

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5.8.- Alimentación del microprocesador

De acuerdo con el fabricante se coloca un condensador de desacoplo de 100 µF para evitar

interferencias que alteren el funcionamiento normal del microcontrolador. Además se utiliza un

diodo de protección P6KE6.

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6.- DESCRIPCIÓN DEL SOFTWARE

6.1.- Introducción.

Existen varias definiciones similares aceptadas para software, pero probablemente la

más formal sea la siguiente:

Es el conjunto de los programas de cómputo, procedimientos, reglas,

documentación y datos asociados que forman parte de las operaciones de un sistema de

computación.

En este apartado se describen los programas y el funcionamiento de los mismos, para

ello se han utilizado diagramas de flujo para representar gráficamente los algoritmos.

Por diagrama de flujo se entiende una representación gráfica de un algoritmo. Estos

diagramas utilizan símbolos con significados bien definidos que representan los pasos del

algoritmo, y representan el flujo de ejecución mediante flechas que conectan los puntos de

inicio y de término.

6.2.- Diagrama de flujo:

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El diseño se realizará mediante una maquina de estados:

6.3- Descripción de estados:

6.3.1.- Sistema apagado:

El compresor esta desconectado, por lo tanto no se realizarán mediciones de temperatura ni

se actuará sobre la válvula inversora.

La desconexión del compresor implicará que se llegue a este estado desde cualquier otro.

6.3.2.- Sistema calentando:

A este estado se puede llegar de diferentes maneras:

-Desde el Sistema apagado: Si se conecta el compresor y la válvula inversora está en

modo de calefacción

-Desde Sistema enfriando: Si mientras el compresor funciona se cambia el modo de

la válvula inversora a calefacción.

-Desde el Sistema enfriando controlando ventilador: Si mientras el compresor

funciona se cambia el modo de la válvula inversora a calefacción.

-Desde Modo de eliminación de escarcha: Si se supera el tiempo máximo de

eliminación de escarcha o se supera la temperatura considerada como que la escarcha ya se eliminó

completamente.

En este estado si en cualquier momento se desconecta el compresor se saltará al estado de

Sistema Apagado y si se actúa sobre la valvula inversora al estado de Sistema Enfriando. También a

intervalos de tiempo elegidos mediante los microswitch se medirá la temperatura y puede ocurrir:

-Temperatura medida < Temperatura de escarcha: Se saltaría al estado de eliminación

de escarcha

-Temperatura medida > Temperatura de escarcha: Se reiniciaría el timer y se esperará

al siguiente tiempo de medida.

26



6.3.3.- Sistema Enfriando:

A este estado se puede llegar de diferentes maneras:

-Desde el Sistema Apagado: Si se conecta el compresor y la valvula inversora

está en modo de enfriamiento.

-Desde sistema calentando: Si mientras el compresor funciona se cambia el

modo de la válvula inversora a enfriamiento.

-Desde Eliminación de escarcha: Si mientras el compresor funciona se

cambia el modo de la válvula inversora a enfriamiento.

-Desde Sistema enfriando y controlando ventilador: Si se supera la

temperatura donde se aproxima que la presión interior ha alcanzado valores normales.

En este estado si en cualquier momento se desconecta el compresor se saltará al

estado de Sistema Apagado y si se actúa sobre la válvula inversora al estado de Sistema

Calentando. También a intervalos regulares de tiempo elegido mediante los microswitch se

medirá la temperatura y a partir de ella se aproximara la presión de la batería interior y

podra ocurrir:

-Presión aproximada < Presión normal: Se saltará al estado de control de

velocidad del ventilador.

-Presión aproximada > Presión normal: Se reiniciaría el timer y se esperará al

siguiente tiempo de medición de temperatura.

6.3.4.- Eliminación de escarcha

A este estado se llega si el sistema está en modo calefacción y la temperatura medida

es inferior a la temperatura de desescarche.

Cuando se entra a este estado comienza una cuenta de 10 minutos, se invertirá la

válvula inversora para derretir el hielo y se encenderá un indicador LED. También se

mantendrán las mediciones de temperatura a intervalos regulares a la espera de que se

elimine por completo la escarcha.

27



Se abandonará el estado si se dan alguno de los siguientes supuestos:

-Temperatura medida > Temperatura de fin de desescarche: Se volverá al estado de

Modo de calefacción

-Se supera el límite de 10 minutos: Se volverá al estado de Modo de calefacción.

-Se desconecta el compresor: Se volverá al estado de Sistema Apagado

-Se actúa sobre la válvula inversora: Se irá al estado de Modo de Enfriamiento.

6.3.4.- Sistema enfriando y controlando ventilador

A este estado se llega si el sistema está en modo de enfriamiento y la presión aproximada es

menor a la normal.

Cuando se entra a este estado se controlará el disparo de un triac para regular la velocidad

del ventilador de la batería exterior y se indicará mediante un LED. También se mantendrán las

mediciones de temperatura a intervalos regulares a la espera de que la presión normal se re-

establezca.

Se abandonará el estado si se dan algunos de los siguientes supuestos:

-Presión aproximada > Presión normal: Se volverá al estado de Modo de

Enfriamiento

-Se desconecta el compresor: Se volverá al estado de Sistema Apagado.

-Se actúa sobre la válvula inversora: Se irá al estado de Modo de Calefacción.

28

CÁLCULOS

Indice de Cálculos1.- CÁLCULOS DE FUENTE DE ALIMENTACIÓN........................................................................12.-CÁLCULOS DEL MICROPROCESADOR....................................................................................3

2.1.- Alimentación.........................................................................................................................3 2.2.- Acondicionamiento de la NTC.............................................................................................3 2.3.- Acondicionamiento de Relé..................................................................................................5 2.4.- Acondicionamiento de diodos..............................................................................................6



1.- CÁLCULOS DE FUENTE DE ALIMENTACIÓN

La fuente de alimentación será implementada mediante el chip fsdm0265.

Dentro de las características que se enuncian en su hoja de características, se muestra

un esquema de montaje con sus elementos ya determinados.

Aun así para afinar aun más la calidad de la alimentación del circuito, se ha decido

reducir el rizado de la tensión de salida mediante un filtro por condensador.

En la siguiente figura se detalla el efecto del filtro y como ese pequeño rizado,

denominado Avc, pretendemos que sea del 1% respecto de los valores de pico de +5 y +12

Vdc respectivamente para las dos salidas.

Por lo tanto obtenemos los siguientes valores de rizados máximos:

ΔV 5v=0,01⋅V 5v=0,01⋅5Vdc=0,05

ΔV 12v=0,01⋅V 12v=0,01⋅12Vdc=0,12

Una vez calculados los rizados debemos calcular la resistencia equivalente de la

carga a la que se conectará la fuente. Puesto que sabemos la tensión que queremos fijar, y la

corriente máxima que puede entregar cada uno de los devanados del transformador,

obtenemos que:

R5v=V 5v

I S1=5

2=2.5Ω

1



R12v=V 12v

I S2=12

1=12Ω

Una vez conocidas las cargas, se procede a calcular el valor de los condensadores.

ΔV 5v=V 5v

(2⋅f ⋅R5v⋅C5v)⇒C5v=

5(2⋅50e-3⋅2.5⋅0,05)

=400 nF

ΔV 12v=V 12v

(2⋅f ⋅R12v⋅C12v)⇒C 12v=

12(2⋅50e-3⋅12⋅0,12)

=83,3 nF

Una vez obtenidos dichos valores se comprueba en la tabla de tolerancias al 5% el valor del

condensador comercial correspondiente, obteniendose:

C5v=390 nF

C12v=82nF

2



2.-CÁLCULOS DEL MICROPROCESADOR

2.1.- Alimentación

De acuerdo con el fabricante se coloca un condensador de desacoplo de 100 µF para

evitar interferencias que alteren el funcionamiento normal del microcontrolador. Además se

utiliza un diodo de protección P6KE6

2.2.- Acondicionamiento de la NTC

Según el fabricante el valor de la resistencia que limita la corriente de entrada al

microprocesador es de 100Ω y el valor del condensador de desacoplo es de 1nF.

La transformación de un valor de resistencia de la NTC a un valor en tension que el

microprocesador pueda interpretar se llevará a cabo con un divisor entre la NTC y una

resistencia de pull-up. Para ello fijaremos un valor de tension (4v) para la temperatura

mínima que esperamos aproximadamente (-10 Cº).

V m=V cc

RNTC

(RNTC+R pullup)⇒13.83kΩ

Una vez obtenidos dichos valores se comprueba en la tabla de tolerancias al 1% el

valor de la resistencia comercial correspondiente, obteniendose:

R pullup=13.8 k Ω

Para que el micro sea capaz de interpretar dicha información, se calcularán dentro de

un rango de trabajo razonable valores de tensión de entrada al micro respecto de la

temperatura medida. Esta tabla será introducida al programa y el micro estimará la

temperatura a partir de ella. Si el valor medido no esta tabulado, el programa hará una

interpolación lineal entre ambos puntos.

Temperatura Resistencia Tensión-10 55,33 4,00188051-9 53,062 3,51453175-8 50,794 2,95252226-7 48,526 2,37542792

3



-6 46,258 2,10084034-5 43,99 1,84311662-4 41,722 1,39253411-3 39,454 1,03448276-2 37,186 3,64668733-1 34,918 3,58368570 32,65 3,514531751 31,375 3,472606532 30,1 3,428246013 28,825 3,381231674 27,55 3,331318025 26,275 3,278228326 25 3,221649487 23,725 3,161225858 22,45 3,096551729 21,175 3,02716226

10 19,9 2,9525222611 19,159 2,9064898812 18,418 2,8583400613 17,677 2,8079232514 16,936 2,7550754815 16,195 2,699616616 15,454 2,6413481917 14,713 2,580051218 13,972 2,5154832219 13,231 2,4473752420 12,49 2,3754279221 11,992 2,3247518622 11,494 2,2720803423 10,996 2,2172931124 10,498 2,160260125 10 2,1008403426 9,6114 2,0527179127 9,2228 2,0029709728 8,8342 1,9515158529 8,4456 1,8982630330 8,057 1,8431166231 7,784 1,8031875532 7,511 1,7622354733 7,238 1,7202205534 6,965 1,6771008935 6,692 1,6328323236 6,419 1,5873683237 6,146 1,5406597838 5,873 1,4926549139 5,6 1,4432989740 5,327 1,3925341141 5,1543 1,3596650942 4,9816 1,3261915943 4,8089 1,29209679

4



44 4,6362 1,2573632345 4,4635 1,2219727946 4,2908 1,1859066547 4,1181 1,1491452848 3,9454 1,1116683849 3,7727 1,0734548550 3,6 1,03448276

2.3.- Acondicionamiento de Relé

En este apartado se calculará la resistencia que habrá en la base del transistor-

interruptor para que la corriente de entrada al microprocesador sea menor a la máxima

admitida.

Teniendo en cuenta las características de los puertos del microprocesador:

Vcc 5 VVOH VCC-0,7 VVOL 0,6 VIOH 3,5mAIOL 8 mA

I c=(12−0,2)

1,5=7,86 mA

I B=I c

h fe=80μ A

Comprobamos que IB<IOH

R=(5−0,7)

0,08=53,75k Ω

R=(5−0,7)

3.5=1,22k Ω

Tomando un valor intermedio y que tenga un valor comercial al 5%

5



R=24kΩ

2.4.- Acondicionamiento de diodos

Los diodos no deben conectarse nunca a una fuente de tensión directamente, ya que debido a

su bajísima resistencia interna, la corriente circulante resultaría devastadora para el diodo.

Para ello haremos pasar por los diodos unos 3 mA para los alimentados a +5 V y 2 mA para

el alimentado a la tensión de red..

Para los diodos alimentados a +5v:

R=53=1.5kΩ

Para el diodo alimentado a tensión de red:

R= 2202.2

=100kΩ

6

ANEJOS

Índice de Anejos1.- LISTA DE MATERIALES..............................................................................................................12.- GUÍA DE PROGRAMACIÓN PIC16F1507..................................................................................3

2.1.- Lenguaje de programación...................................................................................................3 2.2.- Instrucciones.........................................................................................................................4

2.2.1.- Lista de instrucciones.................................................................................................4 2.2.2.- Formato general para instrucciones............................................................................5

2.3.- Mapa de memoria.................................................................................................................6 2.4.- SFR's.....................................................................................................................................6 2.5.- Interrupciones.......................................................................................................................7 2.6.- Descripción de pines de entrada y salida..............................................................................7

3.-BIBLIOGRAFÍA............................................................................................................................10



1.- LISTA DE MATERIALES

Concepto Nombre en

plano

Unidades Precio unitario € Precio total €

Placa controladoraCondensador 1n C1 1 0,020 0,020Condensador 47u C2 1 0,060

Condensador 100u C3 1 0,060 0,060Diodo LED D2,D6 2 0,013 0,020

Diodo BAT42 D1,D5 2 0,010 0,020Diodo 1n4148 D8,D7 2 0,005 0,010Diodo P6KE6 D9 1 0,090 0,090

Optoacopladores

TILL111

ISO 1, ISO 2,

ISO 3

3 0,110 0,330

Conectores 2 pin J1,J2,J3,J4,J5,J

6,J7,J8

8 0,050 0,400

Relé G3SD-Z01P-

PD

LS1 1 0,800 0,800

Transistor BC546 Q1 1 0,020 0,020Triac BT139-

600E

Q2 1 0,400 0,400

Resistencia NTC RT1 1 0,050 0,050Resistencia 100 R1, R11 2 0,004 0,008

Resistencia 13.8k R2 1 0,004 0,004Resistencia 24k R4 1 0,004 0,004Resistencia 100k R5 1 0,004 0,004Resistencia 750 R8 1 0,004 0,004Resistencia 330 R9 1 0,004 0,004Resistencia 56 R10 1 0,004 0,004

Resistencia 1.5k R6,R7,R3 3 0,004 0,012Hub de S1 1 0,022 0,022

1



microswitchesDetector de cruce

por cero MOC3031

U2 1 0,500 0,500

PIC16 U8 1 1,200 1,200Fuente de alimentación

Condensador 47u C1 1 0,060 0,060Condensador 6,8n C2 1 0,020 0,020Condensador 33n C3,C4 2 0,020 0,040

Condensador 400n C7 1 0,020 0,020Condensador 83n C6 1 0,020 0,020Puente de diodos

B80C1000

D1 1 0,060 0,060

Diodo 1N4148 D3,D4 1 0,005 0,010Diodo TL431AZ D5 1 0,020 0,020Diodo UF4007 D7,D8 2 0,100 0,100

Fusible F1 1 0,030 0,030Optoacoplador

TILL 111

ISO 1 1 0,110 0,110

Conectores J2,J3,J4 1 0,500 0,150Resistencia 47k R1 1 0,004 0,004Resistencia 330 R2 1 0,004 0,004Resistencia 56k R3 1 0,004 0,004Resistencia 30 R4 1 0,004 0,004Transformador

7010

T2 1 1,330 1,330

FSDM0265 U3 1 0,500 0,500Total: 6,472

2



2.- GUÍA DE PROGRAMACIÓN PIC16F1507En este capítulo se desarrollaran utilidades para la programación del micro utilizado

para el desarrollo de este proyecto.

2.1.- Lenguaje de programaciónEl ensamblador es un tipo de lenguaje de bajo nivel utilizado para escribir programas

informáticos, y constituye la representación más directa del código máquina específico.

Al tratarse de un lenguaje de bajo nivel tiene más instrucciones que lenguajes de más

alto nivel, pero aun así la mayoría de los microprocesadores están programados con esta

lógica.

En las tablas que se adjuntan a continuación se aprecian las instrucciones en código

ensamblador del micro.

La longitud de la instrucción y el tiempo de ciclo que utiliza cada instrucción

dependerán de los operandos con los que trabaje y la complejidad de la misma.

Gracias a los numerosos compiladores existentes en la actualidad, el usuario puede

programar el código de su programa en un lenguaje más general y de alto nivel como puede

ser el lenguaje C, y el compilador lo traduce a lenguaje ensamblador.

3



2.2.- Instrucciones

2.2.1.- Lista de instrucciones

4



2.2.2.- Formato general para instrucciones

5



2.3.- Mapa de memoriaUn mapa de memoria es una estructura de datos que indica cómo está distribuida la memoria

dentro de un sistema electrónico. Contiene información sobre el tamaño total de memoria y las

relaciones que existen entre direcciones lógicas y físicas, además de poder proveer otros detalles

específicos sobre la arquitectura interna del micro.

2.4.- SFR'sLos SFRs, corresponden a registros especiales, donde se encuentran algunos flags, los

valores de pre-escalado de los timers, los módulos para realizar raíces cuadradas, etc.

6



2.5.- InterrupcionesUna interrupción puede entenderse como una señal mediante la cual se consigue

hacer una pausa momentánea en las labores que lleva a cabo el microprocesador para realizar otra tarea.

Por ello, se utiliza un control de interrupciones, que paraliza momentáneamente el micro para dedicar toda su capacidad a esta tarea.

Cada causa de interrupción obliga al micro a saltar a la interrupción correspondiente del evento en cuestión, siempre que la interrupción está habilitada en el registro correspondiente (GIE, en el registro INTCON: INTERRUPT CONTROL REGISTER).

2.6.- Descripción de pines de entrada y salida

7



8



9



10



3.-BIBLIOGRAFÍA

[1] [SEDRA06] Adel S. Sedra y Kenneth C. Smith. “Circuitos Microelectrónicos”.

McGraw Hill. 5ª edición. 2006.

[2] [TAUB82] Herbert Taub. “Circuitos Digitales y Microprocesadores”. McGraw-

Hill. 1982.

[3] [CALA04] José González Calabuig y Maria Auxiliadora Recasens

Bellver.”Diseño de circuitos impresos con OrCad Caputre y Layout”. Paraninfo.

2004.

[4] [WARK01] Wark, K y Richards, D.E. “Termodinámica”. McGraw-Hill. 2001.

[5] [SERN10] Serna Ruiz, A., Ros García, F. A. y Rico Noguera, J. C. “Guía

Práctica de sensores”. Creaciones Copyright. 2010.

[6] [MAR03] Martín Cuenca, Eugenio, Angulo Martínez, Ignacio y Angulo

Usategui, Jose María. “Microcontroladores PIC: La Clave del Diseño”.

Thomson Paraninfo. 2003.

[7] [PALL06] Ramón Pallás Areny. “Sensores y Acondicionadores de Señal”.

Marcombo. 2006.

11



12

PLANOS

Índice de Planos1.- LISTA DE PLANOS:......................................................................................................................1

1.1.- Planos de la fuente de alimentación.....................................................................................1 1.1.1-Esquema del circuito en Capture CIS...........................................................................1 1.1.2- Esquema del circuito en Layout...................................................................................1 1.1.3.- Esquema de la capa TOP............................................................................................1 1.1.4.- Esquema de la capa BOT............................................................................................1 1.1.5.- Esquema de la capa AST............................................................................................1 1.1.6.- Esquema de la capa DRD...........................................................................................1

1.2.- Planos del microprocesador..................................................................................................2 1.2.1-Esquema del circuito en Capture CIS...........................................................................2 1.2.2- Esquema del circuito en Layout...................................................................................2 1.2.3.- Esquema de la capa TOP............................................................................................2 1.2.4.- Esquema de la capa BOT............................................................................................2 1.1.5.- Esquema de la capa AST............................................................................................2 1.2.6.- Esquema de la capa DRD...........................................................................................2

2.- PLANOS.........................................................................................................................................3 2.1.- Planos de la fuente de alimentación.....................................................................................3

1.1.1-Esquema del circuito en Capture CIS...........................................................................3 1.1.2- Esquema del circuito en Layout...................................................................................4 1.1.3.- Esquema de la capa TOP............................................................................................5 1.1.4.- Esquema de la capa BOT............................................................................................6 1.1.5.- Esquema de la capa AST............................................................................................7 1.1.6.- Esquema de la capa DRD...........................................................................................8

1.2.- Planos del microprocesador..................................................................................................9 1.2.1-Esquema del circuito en Capture CIS...........................................................................9 1.2.2- Esquema del circuito en Layout.................................................................................10 1.2.3.- Esquema de la capa TOP..........................................................................................11 1.2.4.- Esquema de la capa BOT..........................................................................................12 1.2.5.- Esquema de la capa AST..........................................................................................13 1.2.6.- Esquema de la capa DRD.........................................................................................14



1.- LISTA DE PLANOS:

1.1.- Planos de la fuente de alimentación

1.1.1-Esquema del circuito en Capture CIS

En este plano se muestra tanto los componentes como las conexiones del circuito. Se

ha utilizado la herramienta de software Capture CIS, herramienta del programa OrCAD.

1.1.2- Esquema del circuito en Layout

En este plano se muestra el diseño del circuito impreso. Se ha utilizado la

herramienta de software Layout, herramientas del programa OrCAD.

1.1.3.- Esquema de la capa TOP

En este plano se muestra el diseño de la capa TOP del circuito impreso. Se ha

utilizado la herramienta de software Layout, herramientas del programa OrCAD.

1.1.4.- Esquema de la capa BOT

En este plano se muestra el diseño de la capa BOT del circuito impreso. Se ha


1.1.5.- Esquema de la capa AST

En este plano se muestra el diseño de la capa AST del circuito impreso. Se ha


1.1.6.- Esquema de la capa DRD

En este plano se muestra el diseño de la capa DRD del circuito impreso. Se ha

utilizado la herramienta de software Layout, herramientas del programa OrCAD Y se

adjunta la tabla de taladros.

1



1.2.- Planos del microprocesador


En este plano se muestra tanto los componentes como las conexiones del circuito. Se ha

utilizado la herramienta de software Capture CIS, herramienta del programa OrCAD.


En este plano se muestra el diseño del circuito impreso. Se ha utilizado la herramienta de

software Layout, herramientas del programa OrCAD.


En este plano se muestra el diseño de la capa TOP del circuito impreso. Se ha utilizado la



En este plano se muestra el diseño de la capa BOT del circuito impreso. Se ha utilizado la



En este plano se muestra el diseño de la capa AST del circuito impreso. Se ha utilizado la



En este plano se muestra el diseño de la capa DRD del circuito impreso. Se ha utilizado la

herramienta de software Layout, herramientas del programa OrCAD Y se adjunta la tabla de

taladros.

2



2.- PLANOS

2.1.- Planos de la fuente de alimentación


3




4




5




6




7




8



1.2.- Planos del microprocesador


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10




11




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14

PLIEGO DE CONDICIONES

Índice de pliego de condiciones1.- CONDICIONES GENERALES Y ECONÓMICAS......................................................................1

1.1.- Condiciones Generales.........................................................................................................1 1.1.1.- Compromiso administrador y cliente..........................................................................1 1.1.2.- Reclamaciones............................................................................................................1 1.1.3.- Compromiso del administrador..................................................................................1 1.1.4.- Características diferenciadoras ..................................................................................1 1.1.4.- Plazo de entrega .........................................................................................................2 1.1.6.- Garantía.......................................................................................................................2

1.2.- Condiciones económicas......................................................................................................3 1.2.1.- Precios.........................................................................................................................3 1.2.2.- Pago............................................................................................................................3 1.2.3.- Gastos de embalaje y transportes................................................................................3 1.2.4.- Garantía.......................................................................................................................3 1.2.5.- Costes de suministro...................................................................................................3

2.- CONDICIONES TÉCNICAS Y PARTICULARES.......................................................................5 2.1.- Dispositivo y Software.........................................................................................................5

2.1.1.- Dispositivo..................................................................................................................5 2.1.2.- Software......................................................................................................................5

2.2.- Placa de circuito impreso......................................................................................................5 2.3.- Normas de calidad................................................................................................................6 2.4.- Normas de seguridad e higiene.............................................................................................6 2.5.- Vida útil del producto...........................................................................................................7 2.6.- Otros criterios de diseño.......................................................................................................7



1.- CONDICIONES GENERALES Y ECONÓMICAS

1.1.- Condiciones Generales

Las condiciones y cláusulas que se establecen en este documento tratan de la

contratación, por parte de persona física o jurídica, del hardware y software (Sistema de

control de calidad de aire interior) que han sido desarrollados en este proyecto.

1.1.1.- Compromiso administrador y cliente

Tanto el administrador como el cliente se comprometen desde la fecha de la firma

del contrato, a cumplir todo lo que a continuación se estipula.

1.1.2.- Reclamaciones

Ante cualquier reclamación o discrepancia en lo concerniente al cumplimiento de lo

pactado por cualquiera de las partes, una vez agotada toda vía de entendimiento, se tramitará

el asunto por la vía de lo legal. El dictamen o sentencia que se dicte será de obligado

cumplimiento para las dos partes.

1.1.3.- Compromiso del administrador

Al firmarse el contrato, el suministrador se compromete a facilitar toda la y a

cumplir fielmente las condiciones técnicas, de diseño, fabricación y capacidad que se

estipulen en los planos, listas de materiales y especificaciones indicadas en el proyecto, a

comprobar por el comprador desde la recepción del mismo.

1.1.4.- Características diferenciadoras

El cliente entregará al suministrador todas las características distintivas del equipo

comprado y aquellas otras que considere oportunas para el necesario conocimiento de la

misma a efectos del diseño del presente equipo. Asimismo, la conformidad de los

inspectores del comprador no exime al proveedor de la responsabilidad que le atañe en los

defectos de diseño y construcción que se mostrasen con posterioridad. El suministrador

1



garantiza igualmente, que el suministro efectuado está dotado de todas las medidas de seguridad

exigidas por las Condiciones Generales y Económicas.

1.1.4.- Plazo de entrega

El plazo de entrega será de tres meses, a partir de la fecha de la firma del contrato, pudiendo

ampliarse en un mes. Cualquier modificación de los plazos deberá contar con el acuerdo de las dos

partes. En caso de retrasos imputables al suministrador, se considerará una indemnización del 1 %

del valor estipulado por semana de retraso.

1.1.6.- Garantía

El equipo está garantizado por un año a partir de la fecha de puesta en servicio del mismo,

cubriendo la reparación de fallo interno o defecto de fabricación y excluyendo cualquier mal uso

que se haga del equipo.

El plazo de puesta en servicio no será superior a dos meses a partir de la fecha de entrega del

equipo. La garantía sólo será válida siempre que se lleve a cabo una correcta instalación del equipo,

así como un correcto uso del mismo. La garantía cesa por manipulaciones efectuadas por personal

no autorizado expresamente por el suministrador.

Cumplido dicho plazo de garantía, el suministrador queda obligado a la reparación del

sistema durante un plazo de cinco años, fuera del cual quedará a su propio criterio atender la

petición del cliente.

El suministrador no asumirá ninguna responsabilidad superior a las aquí definidas, y en

ningún caso pagará indemnizaciones por cualquier otro daño o perjuicio directo o indirecto a

personas o cosas por lucro cesante.

En ningún momento tendrá el suministrador obligación alguna frente a desperfectos o

averías por uso indebido por personas no autorizadas por el suministrador.

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1.2.- Condiciones económicas

1.2.1.- Precios

Los precios indicados en este proyecto son firmes y sin revisión por ningún

concepto, siempre y cuando se acepten dentro del periodo de validez del presupuesto que se

fija hasta Diciembre de 2012.

1.2.2.- Pago

El pago se realizará como sigue:

- 75% a la firma del contrato.

- 25% en el momento de entrega.

La forma de pago será al contado mediante cheque nominativo o mediante transferencia

bancaria. En ningún caso se aceptarán letras de cambio.

1.2.3.- Gastos de embalaje y transportes.

El suministrador se hará cargo de los gastos de embalaje y del transporte, dentro de

la ciudad donde se encuentre la instalación. En caso de ser necesario transporte interurbano,

el gasto correrá por cuenta del cliente. En todo caso, el responsable de los posibles

desperfectos ocasionados por el transporte será el suministrador.

1.2.4.- Garantía

Durante el plazo de garantía, la totalidad de los gastos originados por las

reparaciones correrán por cuenta del suministrador.

1.2.5.- Costes de suministro

Fuera de dicho plazo y durante los siguientes cinco años, los costes serán fijados

mediante acuerdo por ambas partes. Pasados 5 años, éstos los fijará exclusivamente el

suministrador.

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2.- CONDICIONES TÉCNICAS Y PARTICULARES

2.1.- Dispositivo y Software

2.1.1.- Dispositivo

El dispositivo debe estar homologado conforme a la normativa Europea y Española a

fecha de Junio de 2001. El dispositivo debe instalarse conforme a las indicaciones del

fabricante, manteniendo las condiciones de humedad y temperatura entre los límites

marcados.

2.1.2.- Software

Los programas informáticos empleados han de contar con la licencia preceptiva y

cumplir con las condiciones de la misma. En caso de usar programas de licencia GNU, se

deberán respetar las condiciones de la misma.

2.2.- Placa de circuito impreso

El tipo de soporte aislante utilizado en las placas de circuito impreso será de fibra de

vidrio, con las características siguientes (recomendadas):

Resistencia superficial 105

Resistencia volumétrica 107

Constante dieléctrica (f=1MHZ) 0,25Temperatura máxima de trabajo (ºC) 125Temperatura máxima de soldadura

(max 20s)

260

Tiempo máximo de baño de soldadura 30 sec

El espesor de las placas será de 1,6 mm (valor normalizado). Las placas serán de una

o dos caras, fabricadas por el método sustractivo basado en máscaras.

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Deberán acompañarse de un esquema que contenga los taladros a realizar, así como la

colocación exacta de los componentes.

El diseño se realizará teniendo en cuenta las recomendaciones para equipos de alta

frecuencia y de telecomunicaciones que dicta la normativa Europea en cuanto a:

– Compatibilidad electromagnética (89/36/EEC)

– Niveles de tensión (73/23/EEC)

Asimismo, se realizarán las pistas con el siguiente grosor recomendado

(suponiendo un espesor típico):

0,010'' 0,3 A0,015'' 0,4 A0,020'' 0,7 A0,025'' 1 A0,05'' 2 A0,1 '' 4 A0,15'' 6 A

2.3.- Normas de calidad

El sistema se diseñará de modo que cumpla las Normas UNE, CEI y EN aplicables a este

tipo de producto o a la máquina que controlará (ondas de choque, microcortes en alimentación,

emisión de radiofrecuencias, susceptibilidad a interferencias radiales, etc.).

2.4.- Normas de seguridad e higiene

El proyecto cumplirá con la Ley 31/95 de Prevención de Riesgos Laborales.

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2.5.- Vida útil del producto

Los sistemas se diseñarán para una vida útil no inferior a 10 años en funcionamiento

continuo.

Se intentará, en lo posible, utilizar componentes lo más normalizados dentro del

mercado electrónico con existencia de segundas fuentes.

Una vez montada y comprobada la tarjeta del circuito impreso, se aplicará sobre ella

una placa de barniz para efectuar la tropicalización de la misma, y por inclemencias del

medio ambiente en el que pudiera instalarse el equipo.

Se procurará que las entradas al equipo procedentes de los distintos sensores, estén

aislados, eléctricamente, como protección contra las perturbaciones eléctricas (ruidos,

inducciones mutuas…), que puedan ocasionarse en los cables.

2.6.- Otros criterios de diseñoSe emplearán componentes normalizados para los circuitos electrónicos.

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PRESUPUESTO

Índice de Presupuesto1.- PRESUPUESTOS PARCIALES.....................................................................................................1

1.1.- Hardware..............................................................................................................................1 1.2.- Software................................................................................................................................3 1.3.- Mano de Obra.......................................................................................................................3 1.4.- Costes indirectos...................................................................................................................4

2.- PRESUPUESTO TOTAL................................................................................................................5



1.- PRESUPUESTOS PARCIALES

En este capítulo se tendrán en cuenta todos los costes que implican el desarrollo de

un detector de punto de rocío para suelo radiante. Se incluyen los costes directos como son

el hardware, software y mano de obra. Y también los costes indirectos derivados de la

realización de este proyecto.

1.1.- Hardware

Tanto el administrador como el cliente se comprometen desde la fecha de la firma

del contrato a llevar a cabo lo que se estipule.

Concepto Nombre en

plano

Unidades Precio unitario € Precio total €

Ordenador

personal

Asus X54HR-

SX196V Portátil

15,6"

- 1 499 499

Placa controladoraCondensador 1n C1 1 0,020 0,020Condensador 47u C2 1 0,060

Condensador 100u C3 1 0,060 0,060Diodo LED D2,D6 2 0,013 0,020

Diodo BAT42 D1,D5 2 0,010 0,020Diodo 1n4148 D8,D7 2 0,005 0,010Diodo P6KE6 D9 1 0,090 0,090

Optoacopladores

TILL111

ISO 1, ISO 2,

ISO 3

3 0,110 0,330

Conectores 2 pin J1,J2,J3,J4,J5,J

6,J7,J8

8 0,050 0,400

Relé G3SD-Z01P- LS1 1 0,800 0,800

1



PDTransistor BC546 Q1 1 0,020 0,020Triac BT139-600E Q2 1 0,400 0,400Resistencia NTC RT1 1 0,050 0,050Resistencia 100 R1, R11 2 0,004 0,008

Resistencia 13.8k R2 1 0,004 0,004Resistencia 24k R4 1 0,004 0,004Resistencia 100k R5 1 0,004 0,004Resistencia 750 R8 1 0,004 0,004Resistencia 330 R9 1 0,004 0,004Resistencia 56 R10 1 0,004 0,004

Resistencia 1.5k R6,R7,R3 3 0,004 0,012Hub de

microswitches

S1 1 0,022 0,022

Detector de cruce

por cero MOC3031

U2 1 0,500 0,500

PIC16 U8 1 1,200 1,200Fuente de alimentación

Condensador 47u C1 1 0,060 0,060Condensador 6,8n C2 1 0,020 0,020Condensador 33n C3,C4 2 0,020 0,040

Condensador 400n C7 1 0,020 0,020Condensador 83n C6 1 0,020 0,020Puente de diodos

B80C1000

D1 1 0,060 0,060

Diodo 1N4148 D3,D4 1 0,005 0,010Diodo TL431AZ D5 1 0,020 0,020Diodo UF4007 D7,D8 2 0,100 0,100

Fusible F1 1 0,030 0,030Optoacoplador

TILL 111

ISO 1 1 0,110 0,110

Conectores J2,J3,J4 1 0,500 0,150Resistencia 47k R1 1 0,004 0,004

2



Resistencia 330 R2 1 0,004 0,004Resistencia 56k R3 1 0,004 0,004Resistencia 30 R4 1 0,004 0,004Transformador

7010

T2 1 1,330 1,330

FSDM0265 U3 1 0,500 0,500Total: 505,472

1.2.- Software

Concepto Unidades Precio unitario € Precio total €Orcad 10.5

-Capture CIS

-Layout

1 1012 1012

Open Office

-Writer

-Calc

1 0 0

Compilador C para

PIC

1 258 258

Total: 1270

1.3.- Mano de Obra

Concepto Unidades (horas) Precio unitario € Precio total €Estudio y

documentación

80 35 2800

Desarrollo del

circuito

70 50 3500

Desarrollo circuito

impreso

40 50 2000

3



Elaboración circuito

impreso

20 50 1000

Desarrollo software 50 50 2500Revisión y correción 25 35 875TOTAL COSTES

MANO DE OBRA

265 12675

1.4.- Costes indirectos

Concepto Precio total €Gastos de Luz 30Gastos de Telecomunicaciones 25Gastos de transporte 25Total costes indirectos 80

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2.- PRESUPUESTO TOTALConcepto Precio total €Hardware 505,47Software 1270Mano de Obra 12675Costes indirectos 80COSTE TOTAL DEL PROYECTO 14530,47

El coste total del proyecto asciende a CATORCE MIL QUINIENTOS OCHENTA Y

SIETE euros y CUARENTA Y SIETE céntimos de euro.

Firmado:.................................................

Alfonso Arroyo Hernández

Madrid a 17 de Mayo de 2012

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proyecto fin de carrera · 3.- sistema de control de condensaciÓn 3.1.-descripción general: en el...

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