Requisitos de Ingeniería.electronica.ugr.es/~amroldan/asignaturas/curso15-16/printed_circuit... ·...
14
STRICTLY CONFIDENTIAL. This document is property of MPM. It cannot be reproduced, delivered or disclosed to third parties without prior consent DOCUMENT: Requisitos PROJECT: Medidor de potencia de motor de combustible de estado sólido. CUSTOMER: UGR Page 1 of 14 Issued by: Fco Javier Romero Date: 09/11/2015 Email: [email protected] Reviewed by: Víctor Martínez Date: 09/11/2015 Email: [email protected] Proyecto: Medidor de Potencia de Motor Autor/es: Francisco Romero Víctor Martínez Estado del documento: Aprobado Ultima modificación: 09/11/2015 Requisitos de Ingeniería. Medidor de potencia de motor de combustible de estado sólido. MPM --- 2015. All rights reserved. Reproduction in whole or in part is prohibited without the written consent of the copyright owner.
Transcript of Requisitos de Ingeniería.electronica.ugr.es/~amroldan/asignaturas/curso15-16/printed_circuit... ·...
STRICTLY CONFIDENTIAL. This document is property of MPM. It cannot be reproduced, delivered or disclosed to third parties without prior consent
DOCUMENT: Requisitos
PROJECT: Medidor de potencia de motor de combustible de estado sólido.
CUSTOMER: UGR Page 1 of 14 Issued by: Fco Javier Romero Date: 09/11/2015 Email: [email protected] Reviewed by: Víctor Martínez Date: 09/11/2015 Email: [email protected]
Proyecto: Medidor de Potencia de Motor Autor/es: Francisco Romero
Víctor Martínez Estado del documento: Aprobado
Ultima modificación: 09/11/2015
Requisitos de Ingeniería.
Medidor de potencia de motor de combustible de estado
sólido.
MPM --- 2015. All rights reserved. Reproduction in whole or in part is prohibited without the written consent of the copyright owner.
STRICTLY CONFIDENTIAL. This document is property of MPM. It cannot be reproduced, delivered or disclosed to third parties without prior consent
DOCUMENT: Requisitos
PROJECT: Medidor de potencia de motor de combustible de estado sólido.
CUSTOMER: UGR Page 2 of 14 Issued by: Fco Javier Romero Date: 09/11/2015 Email: [email protected] Reviewed by: Víctor Martínez Date: 09/11/2015 Email: [email protected]
Revisión Histórica del Documento
Fecha Versión Control de cambios Autor/es 03/11/2015 v01 Versión Inicial Francisco Romero 06/11/2015 v02 Revisión – Versión segunda Víctor Martínez 09/11/2015 v03 Revisión – Versión final Francisco Romero
MPM --- 2015. All rights reserved. Reproduction in whole or in part is prohibited without the written consent of the copyright owner.
STRICTLY CONFIDENTIAL. This document is property of MPM. It cannot be reproduced, delivered or disclosed to third parties without prior consent
DOCUMENT: Requisitos
PROJECT: Medidor de potencia de motor de combustible de estado sólido.
CUSTOMER: UGR Page 3 of 14 Issued by: Fco Javier Romero Date: 09/11/2015 Email: [email protected] Reviewed by: Víctor Martínez Date: 09/11/2015 Email: [email protected]
Índice general
PROPÓSITO DEL MANUAL .............................................................................................. 4 TÉRMINOS Y ACRÓNIMOS ............................................................................................... 4
1 INTRODUCCIÓN .................................................................................................. 4
2 DESCRIPCIÓN DEL PRODUCTO. .................................................................... 4
2.1 TRANSDUCTORES. ............................................................................................... 4 2.1.1 Transductor de Fuerza. .............................................................................. 4 2.1.2 Acondicionamiento. .................................................................................... 6
2.2 SOPORTE. ............................................................................................................ 6 2.3 ELEMENTO IGNISTOR. ......................................................................................... 8 2.4 ELEMENTOS INTERACCIÓN CON EL USUARIO ....................................................... 8 2.5 ELEMENTO DE TRATAMIENTO-PROCESAMIENTO. .............................................. 11 2.6 ALIMENTACIÓN DEL SISTEMA. .......................................................................... 11 2.7 CONEXIONES. .................................................................................................... 12
2.7.1 Conexión al PC. ........................................................................................ 12 2.7.2 Conexión a los distintos elementos. .......................................................... 13
3 DIAGRAMA DE BLOQUES. ............................................................................. 13
4 REFERENCIAS. .................................................................................................. 14
MPM --- 2015. All rights reserved. Reproduction in whole or in part is prohibited without the written consent of the copyright owner.
STRICTLY CONFIDENTIAL. This document is property of MPM. It cannot be reproduced, delivered or disclosed to third parties without prior consent
DOCUMENT: Requisitos
PROJECT: Medidor de potencia de motor de combustible de estado sólido.
CUSTOMER: UGR Page 4 of 14 Issued by: Fco Javier Romero Date: 09/11/2015 Email: [email protected] Reviewed by: Víctor Martínez Date: 09/11/2015 Email: [email protected]
Propósito del Manual
Este manual describe los requisitos de ingeniería del medidor de potencia del motor.
Términos y acrónimos
Término/Acrónimo Significado MPM Medidor de Potencia del Motor USB Universal Serial Bus
ADC Convertidor analógico – digital µC Microcontrolador
1 Introducción A lo largo de este documento presentaremos los requisitos y la
ingeniería del producto MPM. Desde los aspectos más generales hasta los conceptos a más bajo nivel.
2 Descripción del producto. 2.1 Transductores.
2.1.1 Transductor de Fuerza.
El Transductor de Fuerza (modelo 620 – 300 kg ó 620 – 500 kg) a usar (Figura 1) presenta la configuración eléctrica de la Figura 2. De esta forma el puente se alimentará a , tomándose la salida diferencial .
MPM --- 2015. All rights reserved. Reproduction in whole or in part is prohibited without the written consent of the copyright owner.
STRICTLY CONFIDENTIAL. This document is property of MPM. It cannot be reproduced, delivered or disclosed to third parties without prior consent
DOCUMENT: Requisitos
PROJECT: Medidor de potencia de motor de combustible de estado sólido.
CUSTOMER: UGR Page 5 of 14 Issued by: Fco Javier Romero Date: 09/11/2015 Email: [email protected] Reviewed by: Víctor Martínez Date: 09/11/2015 Email: [email protected]
Figura 1: Transductores de fuerza modelo 620 [1].
Figura 2: Conexión eléctrica transductor de fuerza modelo 620 [1].
Para el acondicinamiento al ADC del µC llevaremos a cabo una
amplificación con ganancia ajustable, dependiendo de si estamos trabajando con el transductor de 300 kg ó el de 500 kg.
MPM --- 2015. All rights reserved. Reproduction in whole or in part is prohibited without the written consent of the copyright owner.
STRICTLY CONFIDENTIAL. This document is property of MPM. It cannot be reproduced, delivered or disclosed to third parties without prior consent
DOCUMENT: Requisitos
PROJECT: Medidor de potencia de motor de combustible de estado sólido.
CUSTOMER: UGR Page 6 of 14 Issued by: Fco Javier Romero Date: 09/11/2015 Email: [email protected] Reviewed by: Víctor Martínez Date: 09/11/2015 Email: [email protected]
2.1.2 Acondicionamiento.
Para el acondicionamiento al ADC emplearemos el amplificador de instrumentación AD8223BRZ (Figura 3).
Figura 3: Conexión del AD8223BRZ [2].
Donde en nuestro caso: y . La ganancia
viene dada por (1).
(1)
Previamente las señales procedentes del sensor de fuerza irán filtradas paso baja con un filtro RC de frecuencia de corte ≈10Hz. Mediante esta etapa se porporcionará una señal entre 0-5 voltios la cual será recogida y procesada por nuestro µC, haciendo uso del ADC interno.
2.2 Soporte.
La forma de medir la fuerza ejercida por el motor será mediante compresión de la célula de carga. El soporte a realizar debe permitir la correcta sujeción de los motores de 24 mm, 29 mm y 38 mm (Figura 6) del fabricante Apogerockets.
MPM --- 2015. All rights reserved. Reproduction in whole or in part is prohibited without the written consent of the copyright owner.
STRICTLY CONFIDENTIAL. This document is property of MPM. It cannot be reproduced, delivered or disclosed to third parties without prior consent
DOCUMENT: Requisitos
PROJECT: Medidor de potencia de motor de combustible de estado sólido.
CUSTOMER: UGR Page 7 of 14 Issued by: Fco Javier Romero Date: 09/11/2015 Email: [email protected] Reviewed by: Víctor Martínez Date: 09/11/2015 Email: [email protected]
Figura 6: Ejemplos de motores 24 mm, 29 mm y 38 mm [3].
Figura 7: Soporte para la medida de la potencia.
Para realizar la compresión tendremos una pieza en forma de U unida mediante un tornillo a la célula de carga, este es el elemento encargado de transmitir el empuje. La sujeción del motor en sí se realiza mediante 2 piezas circulares y 3 tornillos en cada una de ellas de manera que podemos usar el mismo soporte para un motor cualquier diámetro. De igual modo estás piezas son móviles adaptándose así también a la longitud del motor.
MPM --- 2015. All rights reserved. Reproduction in whole or in part is prohibited without the written consent of the copyright owner.
STRICTLY CONFIDENTIAL. This document is property of MPM. It cannot be reproduced, delivered or disclosed to third parties without prior consent
DOCUMENT: Requisitos
PROJECT: Medidor de potencia de motor de combustible de estado sólido.
CUSTOMER: UGR Page 8 of 14 Issued by: Fco Javier Romero Date: 09/11/2015 Email: [email protected] Reviewed by: Víctor Martínez Date: 09/11/2015 Email: [email protected]
2.3 Elemento ignistor.
Para controlar también la ignición del motor y tener unas medidas más precisas llevaremos a cabo un dispositivo de ignición con el cual, mediante un transistor, controlaremos la circulación de corriente por un elemento compuesto por un hilo de NiChrome y un material pirotécnico. Este dispositivo, al igual que el transductor de fuerza, irá conectado a nuestro producto.
Llevaremos a cabo una monitorización de la continuidad en el ignistor para detectar cuando comienza la combustión.
2.4 Elementos interacción con el usuario
Dentro de este apartado se incluiran los elementos utilzados para la comunicación hombre-máquina. Dentro de los mismos distinguiremos entre aquellos encargados de proporcionar información y aquellos mediante los cuales se realizará el control del sistema.
Elementos de información:
- 1 LED verde. Indicará el estado en el que se escuentra el proceso de medida mediante diferentes comportamientos del mismo. Este irá sujeto a la carcasa fontral mediante un portaled (Figura 8). Se tratará de un led de 5 mm y 75 mA de corriente máxima.
Figura 8: Led con portaled para información luminosa [4].
- 1 Buzzer. Proporcionará información acústica sobre el estado del
proceso. Su tamaño será de unas décimas de milímetro (≃ 12 mm).
MPM --- 2015. All rights reserved. Reproduction in whole or in part is prohibited without the written consent of the copyright owner.
STRICTLY CONFIDENTIAL. This document is property of MPM. It cannot be reproduced, delivered or disclosed to third parties without prior consent
DOCUMENT: Requisitos
PROJECT: Medidor de potencia de motor de combustible de estado sólido.
CUSTOMER: UGR Page 9 of 14 Issued by: Fco Javier Romero Date: 09/11/2015 Email: [email protected] Reviewed by: Víctor Martínez Date: 09/11/2015 Email: [email protected]
Figura 9: Buzzer [5].
- 1 LCD 16x02. El LCD, situado en la parte frontal del producto
mostrará por un lado datos del estado del proceso y por otro, datos indicativos de la última medida realizada (retardo, máximo empuje, etc.). Además, servirá de interfaz para permitir la navegación por el menú.
Figura 10: LCD 16x02 [6].
- 1 LED verde y 1 LED rojo. Estos LED serán indicadores del estado de la batería (cargándose, descargada, etc.). Se tratarán de LEDs de 3 mm y baja corriente. Estarán situados en un lateral del producto, lo más cercano posible a la conexión de carga.
Figura 11: LEDs indicadores del estado de la batería [7].
MPM --- 2015. All rights reserved. Reproduction in whole or in part is prohibited without the written consent of the copyright owner.
STRICTLY CONFIDENTIAL. This document is property of MPM. It cannot be reproduced, delivered or disclosed to third parties without prior consent
DOCUMENT: Requisitos
PROJECT: Medidor de potencia de motor de combustible de estado sólido.
CUSTOMER: UGR Page 10 of 14 Issued by: Fco Javier Romero Date: 09/11/2015 Email: [email protected] Reviewed by: Víctor Martínez Date: 09/11/2015 Email: [email protected]
Elementos de control:
- 1 Pulsador. Mediante el cual se implementará el control de todas las funciones del dispositivo, como por ejemplo el inicio de conversion, la navegación por el menú y el encendido/apagado software. Estará situado en la arte fontral del producto.
Figura 12: Pulsador de control [8].
- 1 conmutador. Mediante este elemento, situado en unos de los
laterales del productor, se indicará cúal de las 2 células de carga está conectada (máx. 300 kg ó máx. 500 kg) para ajustar la ganancia correspondiente.
Figura 13: Conmutador [9].
MPM --- 2015. All rights reserved. Reproduction in whole or in part is prohibited without the written consent of the copyright owner.
STRICTLY CONFIDENTIAL. This document is property of MPM. It cannot be reproduced, delivered or disclosed to third parties without prior consent
DOCUMENT: Requisitos
PROJECT: Medidor de potencia de motor de combustible de estado sólido.
CUSTOMER: UGR Page 11 of 14 Issued by: Fco Javier Romero Date: 09/11/2015 Email: [email protected] Reviewed by: Víctor Martínez Date: 09/11/2015 Email: [email protected]
2.5 Elemento de tratamiento-procesamiento.
Para las tareas de tratamiento y procesamiento de nuestro sistema utilizaremos el µC ATmega328 incorporado en el Arduino Uno (Figura 14). Toda la información necesaria sobre el mismo está proporcionada por el fabricante.
Figura 14: Arduino Uno [10].
El µC será el encargado de realizar la conversión proveniente del
transductor haciendo uso del ADC interno, así como su almacenamiento y transmisión al PC. Además permitirá la implementación de la interfaz y el control de la ignición del cohete. Por otro lado, aprovecharemos su puerto USB para la carga de la batería.
2.6 Alimentación del sistema. El visualizador - controlador estará alimentado por una batería recargable de manera que éste deba funcionar de forma totalmente autónoma durante un tiempo suficiente para permitir la caracterización del motor. La batería se trata de una batería de Ion-Li que trabaja a un voltaje de ≃ 3.8 V. Este voltaje será debidamente tratado para obtener las tensiones necesarias en cada punto del circuito. Además
MPM --- 2015. All rights reserved. Reproduction in whole or in part is prohibited without the written consent of the copyright owner.
STRICTLY CONFIDENTIAL. This document is property of MPM. It cannot be reproduced, delivered or disclosed to third parties without prior consent
DOCUMENT: Requisitos
PROJECT: Medidor de potencia de motor de combustible de estado sólido.
CUSTOMER: UGR Page 12 of 14 Issued by: Fco Javier Romero Date: 09/11/2015 Email: [email protected] Reviewed by: Víctor Martínez Date: 09/11/2015 Email: [email protected]
monitorizaremos la carga de dicha batería, que se llevará a cabo mediante la conexión USB del Arduino.
Figura 15: Batería Ion-Li [12].
2.7 Conexiones.
2.7.1 Conexión al PC.
La conexión al PC, mediante USB (tipo A – Tipo B) nos permitirá la programación del µC, la descarga de los datos de la memoria del µC y la carga de la batería del producto.
Figura 16: Conector USB [13].
MPM --- 2015. All rights reserved. Reproduction in whole or in part is prohibited without the written consent of the copyright owner.
STRICTLY CONFIDENTIAL. This document is property of MPM. It cannot be reproduced, delivered or disclosed to third parties without prior consent
DOCUMENT: Requisitos
PROJECT: Medidor de potencia de motor de combustible de estado sólido.
CUSTOMER: UGR Page 13 of 14 Issued by: Fco Javier Romero Date: 09/11/2015 Email: [email protected] Reviewed by: Víctor Martínez Date: 09/11/2015 Email: [email protected]
2.7.2 Conexión a los distintos elementos. Para realizar la interconexión del sistema visualizador-controlador
con el sensor, así como con el elemento ignistor, utilizaremos un conector DB-9.
Además se utilizará un cable de una longitud mínima de 10 metros para separar al operario del soporte donde se llevarán a cabo las pruebas de medida.
Figura 17: Conectores DB9 (Macho/Hembra) [14].
3 Diagrama de Bloques.
Figura 18: Diagrama de bloques.
MPM --- 2015. All rights reserved. Reproduction in whole or in part is prohibited without the written consent of the copyright owner.
STRICTLY CONFIDENTIAL. This document is property of MPM. It cannot be reproduced, delivered or disclosed to third parties without prior consent
DOCUMENT: Requisitos
PROJECT: Medidor de potencia de motor de combustible de estado sólido.
CUSTOMER: UGR Page 14 of 14 Issued by: Fco Javier Romero Date: 09/11/2015 Email: [email protected] Reviewed by: Víctor Martínez Date: 09/11/2015 Email: [email protected]
4 Referencias. [1]http://www.utilcell.es/pdf/fichas_producto/es_gb/modelo_620_fp_es_en.pdf [2] http://www.farnell.com/datasheets/638082.pdf [3] https://www.apogeerockets.com/ [4] http://www.geekbotelectronics.com/producto/porta-led-metalico-5-mm/ [5] http://shallowsky.com/arduino/class/buzzer.html [6] http://mlb-s2-p.mlstatic.com/lcd-16x0216x2-fundo-azul-letra-branca-com-back-light-8028-MLB5318509576_112013-O.jpg [7] http://camdenboss.com/media//catalog/category/CL003_3.jpg [8] http://www.incopia2.com/shop/images/pulsador_smd.jpg [9] http://g02.a.alicdn.com/kf/HTB1HblRJFXXXXaqXVXXq6xXFXXXA/10-Pcs-x-Panel-PCB-3-Pin-2-Position-font-b-1P2T-b-font-SPDT-Slide.jpg [10] https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardUno [11] http://www.sts-sensors.com/us/ [12] http://www.kakatech.com/wp-content/uploads/2009/03/nokia-5c-battery-2.jpg [13] https://argdismorenopreimpresion.files.wordpress.com/2011/11/usb.jpg [14] http://mlu-s1-p.mlstatic.com/adaptador-serial-rs-232-db9-macho-hembra-17040-MLU20130724608_072014-O.jpg
MPM --- 2015. All rights reserved. Reproduction in whole or in part is prohibited without the written consent of the copyright owner.
