reporte estadia jhon arnold seguidor solar
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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE SAN JUAN DEL RÍO INNOVACIÓN PARA EL DESARROLLO
REPORTE
PROYECTO DE CONTROL DE SEGUIDOR SOLAR
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE:
TÉCNICO SUPERIOR UNIVERSITARIO EN
MECATRÓNICA, ÁREA AUTOMATIZACIÓN
PRESENTA:
MATEOS RAMÍREZ JHONATAN ARNOLD
ASESOR DE EMPRESA Y DE ESCUELA ASESOR DE LENGUAJES Y MÉTODOS
ING. RUFINO GARCIA LIC. JAQUELINA ADRIANA
MENDOZA TREJO MARTÍNEZ
SAN JUAN DEL RÍO, QRO. JULIO DE 2012
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN ................................................................................................................. 1
CAPÍTULO 1 ANTECEDENTES DE LA UTSJR .......................................................... 3
1.1 Historia Universidad Tecnológica de San Juan del Río........................................... 3
1.2 Misión ...................................................................................................................... 3
1.3 Visión ....................................................................................................................... 3
1.4 Valores ..................................................................................................................... 3
1.5 Carreras que se ofrecen ............................................................................................ 4
1.6 Infraestructura .......................................................................................................... 4
1.7 Organigrama ............................................................................................................ 5
1.8 Área específica de la estadía .................................................................................... 6
1.9 Título del proyecto ................................................................................................... 6
1.9.1 Planteamiento del problema ................................................................................. 6
1.9.2 Objetivo ................................................................................................................ 7
1.9.3 Justificación .......................................................................................................... 7
1.9.4 Alcance ................................................................................................................. 7
CAPÍTULO 2 MARCO TEÓRICO .................................................................................. 8
2.1 Celdas solares .......................................................................................................... 8
2.1.1 Células de silicio amorfo .................................................................................... 10
2.1.2 Célula de silicio monocristalino ......................................................................... 10
2.1.3 Células de silicio policristalino .......................................................................... 11
2.1.4 Célula tándem ..................................................................................................... 12
2.1.5 Célula multiunión ............................................................................................... 13
2.2 Seguidor solar ........................................................................................................ 13
2.2.1 Tipos de seguidores de acuerdo a sus ejes de movimiento ................................ 15
2.3 Motores a pasos ..................................................................................................... 15
2.3.1 Motores unipolares ............................................................................................. 15
2.3.2 Motores bipolares ............................................................................................... 16
16
CAPÍTULO 3 DESARROLLO DEL PROYECTO .......................................................... 17
3.1 Microcontrolador ................................................................................................... 17
3.2 Programación en CCS Compiler ............................................................................ 18
3.3 Simulación ............................................................................................................. 28
CAPÍTULO 4 CONCLUSIÓN .......................................................................................... 30
4.1 Resultados .............................................................................................................. 30
GLOSARIO .......................................................................................................................... 31
BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................. 32
1
INTRODUCCIÓN
Desde el momento que vimos por primera vez la tierra desde el espacio, nuestra
programación mental cambio fundamentalmente: ahora apreciamos nuestro bello y frágil
planeta azul flotando en un espacio hostil, precariamente balanceado en órbita alrededor de
nuestro Sol, el soporte de nuestra vida.
La energía del Sol es la fuente de energía. Ciertamente no es una energía alternativa. Toda
la vida terrestre, y la mayor parte de la marina, dependen de la generosa energía del Sol.
La fotosíntesis es estimulada por la energía del sol, y las plantas están en la base de nuestra
cadena alimenticia, dando soporte a todos los niveles de la vida, incluyendo el nuestro.
Todos los materiales orgánicos y biomasa se derivan de la energía solar.
El Sol ha sido y seguirá siendo la fuente primaria de energía en la tierra y nuestro sistema
solar.
El aprovechamiento de esta energía ilimitada para poder usarla como energía eléctrica se
logra por medio de celdas fotovoltaicas, teniendo una vida útil de aproximadamente 25
años y hacen a esta energía sumamente atractiva. Con sistemas de control adecuados los
sistemas fotovoltaicos pueden ser utilizados para conectarse a la red eléctrica o bien para
alimentar unidades aisladas en donde pueden ser utilizadas para el bombeo de agua o
cualquier otro trabajo mecánico.
Los paneles fotovoltaicos no vibran ni emiten ruido durante su operación. Esto significa
que pueden ser integrados en edificios o instalaciones nuevas o ya existentes, los cuales
pueden convertirse en sus propios proveedores de energía eléctrica, sin alterar de ningún
modo su ambiente de operación.
Es grande el desafío de convertir la energía solar en energía eléctrica por medio de celdas
solares únicamente, en este contexto los seguidores solares son los elementos adecuados
para aprovechar al máximo su capacidad de captación durante el día.
2
En el capítulo 1 se desarrolla el tema de los antecedentes de la Universidad Tecnológica de
San Juan del Río, además de dar a conocer la misión, visión, los valores, las carreras que se
ofrecen, el organigrama de esta institución. También se menciona el titulo del proyecto, el
planteamiento, el objetivo, la justificación y su alcance.
En el capítulo 2 se dan algunas definiciones de los componentes más básicos para tener una
noción de lo que es un seguidor solar.
En el capítulo 3 se da una descripción breve del software utilizado para el diseño del
programa y la simulación del mismo, también se muestra el programa resultante y su
descripción con su simulación.
En el capítulo 4 se dan a conocer los resultados obtenidos así como algunas
recomendaciones para la mejora de este proyecto por parte del lector.
3
CAPÍTULO 1 ANTECEDENTES DE LA UTSJR
1.1 Historia Universidad Tecnológica de San Juan del Río.
La Universidad Tecnológica de San Juan del Río, es una Institución de Educación Superior
creada en Agosto de 1998, que ofrece a los jóvenes egresados del bachillerato, carreras
universitarias estrechamente vinculadas con el sector productivo para que en un corto plazo
se incorporen al trabajo profesional de la región.
Su principal objetivo es lograr una educación integral de calidad, de acuerdo al Sistema de
Gestión de la Calidad, de tal modo que los alumnos cuenten con conocimientos sólidos,
experiencia práctica, actitudes y valores.
1.2 Misión
Somos una institución socialmente responsable que imparte educación superior de calidad,
con estándares internacionales, que forma personas con valores, competitivas y con una
visión global, en estrecha vinculación con la sociedad respondiendo a sus necesidades y
expectativas.
1.3 Visión
Ser una institución con estándares internacionales, reconocida por su experiencia
académica, por la cálida competitividad, visión global y responsabilidad social de sus
egresados de su personal y de sus servicios que ofrece.
1.4 Valores
Las actividades institucionales se realizan en un marco de valores éticos centrados en la
persona y de acuerdo a las necesidades de los sectores productivo y social.
4
1.5 Carreras que se ofrecen
Las carreras ofrecidas por la UTSJR tienen como objetivo brindar una respuesta a las
demandas de la sociedad para ofrecer programas educativos a las necesidades de la región.
Las carreras que se ofrecen están divididas en dos ramos: Técnico Superior Universitario e
Ingeniería, son las siguientes:
Técnico Superior Universitario Ingenierías
Desarrollo de Negocios (área Mercadotecnia) Ingeniería en Negocios y Gestión
Empresarial
Mecatrónica (área Automatización) Ingeniería en Mecatrónica
Mantenimiento (área Industrial) Ingeniería en Mantenimiento Industrial
Procesos Industriales (área Manufactura) Ingeniería en Sistemas Productivos
Procesos Industriales (área Sistemas de
Gestión de la Calidad)
Química Industrial Ingeniería en Química
Tecnologías de la Información y la
Comunicación
Ingeniería en Tecnologías de la
Información y la Comunicación
Tabla 1.1 Carreras de la UTSJR
1.6 Infraestructura
En la UTSJR hay 12 edificios 8 de los cuales cuentan con servicio de laboratorios de
cómputo que son utilizados para dar servicios a las carreras así como al centro de idiomas,
incluyendo el nuevo edificio F, dedicado al centro de idiomas y los laboratorios de
informática y comunicaciones, también cuenta con una amplia red de internet inalámbrico
en la mayoría de sus edificios.
5
Fig. 1.1 Mapa de señalización de los edificios de la UTSJR y de la red de internet inalámbrico
1.7 Organigrama
Fig. 1.2 Organigrama de la Universidad Tecnológica de San Juan del Río
Rectoría
Secretaría
Académic
a
Director de la
División de
Negocios y
Gestión
Director de la
División de
Mecatrónica y
Tecnologías
Director de la
División de
Sistemas
Productivos
Director de la
División de
Química y
Mantenimiento
Director de
Investigación,
Desarrollo
Tecnológico y
Posgrado.
Directora de la
Unidad
Académica de
Jalpan.
Jefa del
Departamento
de Apoyo
Psicopedagógic
o y Becas.
Dirección de
administració
n y finanzas
Jefa del
Departamen
to de
Administraci
ón
Financiera.
Jefa del
Departamento
de Recursos
Humanos.
Jefe del
Departamento
de
Adquisiciones y
Activo Fijo.
Dirección de
asuntos
estudiantiles
Jefa del
Departamento de
Actividades
Culturales y
Deportivas.
Jefa del
Departamento
de Servicios
Médicos
Jefa del
Departamento
de Servicios
Escolares
Jefa del
Departa
mento
de
Servicio
s
Bibliote
carios
Dirección
de
vinculación
Dirección
de
vinculación
Jefe del
Departamento de
Relaciones con el
Sector Productivo.
Dirección de
planeación y
sistemas
informáticos
Jefe del
Departamento de
Planeación,
Evaluación y
Estadística
Jefe del
Departamento
de Tecnologías
de la
Información.
Dirección de
mantenimiento y
servicios
escolares
Jefe del
Departamento
de
Mantenimiento
e Instalaciones
Contralor
interno
Maestros Maestros Maestros Maestros Maestros
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1.8 Área específica de la estadía
Se pretende otorgar las bases técnicas para el diseño de un sistema de control de un
seguidor solar. El trabajo de investigación se realizará en conjunto con un equipo de
trabajo en las instalaciones de la UTSJR.
1.9 Título del proyecto
Proyecto de control de seguidor solar.
1.9.1 Planteamiento del problema
La necesidad de emplear nuevos métodos de generación de energía que sean de pequeño o
nulo impacto ecológico ha dado como resultado el estudio de los métodos que emplean
recursos renovables uno de ellos es el aprovechamiento de la energía solar que es de
elevada calidad energética y de insignificante impacto al ambiente además de ser una
fuente inagotable de energía; sin embargo existen algunos problemas a la hora de
aprovechamiento: la energía llega a la tierra de manera dispersa y semialeatoria, estando
sometida a ciclos de día-noche y estaciones invierno-verano.
Debido a la enorme distancia que existe entre el sol y la tierra la irradiación que llega a
nuestro planeta es solo una pequeña parte de la potencia total emitida por el sol. En
concreto, al planeta llegan como valor medio 1367 W/m2.
Este valor de potencia radiante no
es el valor que llega a la superficie de la tierra, pues la atmosfera atenúa la radiación solar a
través de fenómenos de reflexión, absorción y difusión ocasionados por moléculas del aire,
ozono, vapor de agua, y otros gases presentes en ella, por lo tanto la iradiancia en un plano
horizontal ubicado sobre la superficie terrestre alcanza un valor máximo de 1000 W/m2
durante el medio día en un día despejado, es decir el valor máximo a aprovechar. Al
mencionar que la energía del sol llega de manera dispersa y semialeatoria esto hace que los
sistemas fotovoltaicos por si solos se vuelvan poco eficientes debido a la variación de la
cantidad de radiación captada por el sistema fotovoltaico causada por la trayectoria del sol
7
en el transcurso del día, para minimizar dicho efecto se propone la integración de un
sistema de seguimiento del sol.
1.9.2 Objetivo
Mediante un programa desarrollado en PIC CCS se pretende desarrollar el sistema de
control de seguimiento para colocar al panel fotovoltaico lo más próximamente
perpendicular al sol para para lograr mayor incidencia de los rayos solares en el transcurso
del día en su recorrido de este a oeste aumentando así su eficiencia en cuanto a la
producción de energía eléctrica. Como el objetivo principal no es realizar pruebas de
eficiencia del panel o su montaje en la estructura mecánica, ni de comprobación de estudios
solares, solo se mencionarán datos básicos para lograr una mejor comprensión del
proyecto.
1.9.3 Justificación
El programa de control propuesto le permite al sistema de seguimiento trabajar de manera
automática sin necesidad de intervención humana durante su funcionamiento, ofreciendo
una respuesta excelente en cuanto al posicionamiento con respecto al sol aun en días
nublados.
1.9.4 Alcance
Diseñar un programa para controlar un sistema de seguimiento solar ya sea con motores
unipolares o bipolares dependiendo de las necesidades y exigencias del sistema de
captación de energía solar.
8
CAPÍTULO 2 MARCO TEÓRICO
2.1 Celdas solares
Las celdas fotovoltaicas usan semiconductores para producir energía eléctrica. Cuando la
radiación solar llega a la celda esta es absorbida, y la energía absorbida excita los
electrones. Un semiconductor debe tener al menos dos campos eléctricos, cuando un
electrón deja su campo eléctrico debe pasar a través de un circuito externo, produciendo
electricidad, para regresar a su campo eléctrico original, a esto se le llama efecto
fotovoltaico.
Fig. 2.1 Principio de operación fotovoltaico
Para ello se crea un campo eléctrico permanente a través de una unión pn entre dos capas
dopadas respectivamente p y n:
9
Fig. 2.2 Componentes de una célula fotovoltaica
La capa superior de la celda se compone de silicio dopado de tipo n. En esta capa, hay un
número de electrones libres mayor que una capa de silicio puro, de ahí el nombre del
dopaje n, como carga negativa (electrones). El material permanece eléctricamente neutro:
es la red cristalina quien tiene globalmente una carga negativa.
La capa inferior de la celda se compone de silicio dopado de tipo p. Esta capa tiene por lo
tanto una cantidad media de electrones libres menor que una capa de silicio puro, los
electrones están ligados a la red cristalina que, en consecuencia, está cargada
positivamente. La conducción eléctrica está asegurada por los huecos, positivos (p).
En el momento de la creación de la unión pn, los electrones libres de la capa n entran en la
capa p y se recombinan con los huecos en la región p. Existirá así durante toda la vida de la
unión, una carga positiva en la región n a lo largo de la unión (porque faltan electrones) y
una carga negativa en la región en p a lo largo de la unión (porque los huecos han
desaparecido); el conjunto forma la «Zona de Carga de Espacio» (ZCE) y existe un campo
eléctrico entre las dos, de n hacia p. Este campo eléctrico hace de la ZCE un diodo, que
solo permite el flujo de corriente en una dirección: los electrones pueden moverse de la
región p a la n, pero no en la dirección opuesta y por el contrario los huecos no pasan más
que de n hacia p.
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2.1.1 Células de silicio amorfo
El silicio durante su transformación, produce un gas que se proyecta sobre una lámina de
vidrio. La celda es gris muy oscuro. Es la célula de las calculadoras y relojes llamados de
«solares». Estás células fueron las primeras en ser manufacturadas, ya que se podían
emplear los mismos métodos de fabricación de diodos.
Ventajas:
Funciona con luz difusa baja (incluso en días nublados).
Menos costosa que otras tecnologías.
Integración sobre soporte flexible o rígido.
Desventajas:
Rendimiento a pleno sol bajo, del 5% al 7%.
Rendimiento decreciente con el tiempo aprox. 7%.
2.1.2 Célula de silicio monocristalino
Al enfriarse, el silicio fundido se solidifica formando solo un único cristal de grandes
dimensiones. Luego se corta el cristal en delgadas capas que dan lugar a las células. Estas
células generalmente son un azul uniforme.
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Fig. 2.3 Célula monocristalina
Ventajas:
Buen rendimiento de 14% al 16%5.
Número de fabricantes elevado.
Inconvenientes:
Costo elevado.
2.1.3 Células de silicio policristalino
Durante el enfriamiento de silicio en un molde se forman varios cristales. La fotocélula es
de aspecto azulado, pero no es uniforme, se distinguen diferentes colores creados por los
diferentes cristales. El término policristalino se utiliza para las capas depositadas sobre un
sustrato (granos pequeños).
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Fig. 2.4 Célula policristalina
Ventajas:
Células cuadradas (con bordes redondeados en el caso de Si monocristalino) que
permite un mejor funcionamiento en un módulo,
Eficiencia de conversión óptima, alrededor de 100 W/m², pero un poco menor que
en el monocristalino
Lingote más barato de producir que el monocristalino.
Inconveniente:
Bajo rendimiento en condiciones de iluminación baja.
2.1.4 Célula tándem
Apilamiento monolítico de dos células individuales. Mediante la combinación de dos
células (capa delgada de silicio amorfo sobre silicio cristalino, por ejemplo) que absorben
en el espectro al mismo tiempo se solapan, mejorando el rendimiento en comparación con
las células individuales separadas, sean amorfas, cristalinas o microcristalinas.
Ventajas
Alta sensibilidad en un amplio rango de longitudes de onda. Excelente rendimiento.
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Desventaja
El costo es alto debido a la superposición de dos células.
2.1.5 Célula multiunión
Estas células tienen una alta eficiencia y han sido desarrolladas para aplicaciones
espaciales. Las células multiunión están compuestas de varias capas delgadas usando la
epitaxia por haz molecular.
Una célula de triple unión, por ejemplo, se compone de semiconductores GaAs, Ge y
GaInP2. Cada tipo de semiconductores se caracteriza por un máximo de longitud de onda
más allá del cual no es capaz de convertir los fotones en energía eléctrica. Por otro lado, por
debajo de esta longitud de onda, el exceso de energía transportada por el fotón se pierde. De
ahí el valor de la selección de materiales con longitudes de onda tan cerca el uno al otro
como sea posible, de forma que absorban la mayoría del espectro solar, generando un
máximo de electricidad a partir del flujo solar. El uso de materiales compuestos de cajas
cuánticas permitirá llegar al 65% en el futuro (con un máximo teórico de 87%). Los
dispositivos de células de uniones múltiples GaAs son más eficaces. La empresa Spectrolab
ha logrado el 40,7% de eficiencia (diciembre de 2006) y un consorcio (liderado por
investigadores de la Universidad de Delaware) ha obtenido un rendimiento de 42,8%6
(septiembre de 2007). El coste de estas células es de aproximadamente USD 40 $/cm².
2.2 Seguidor solar
Un seguidor solar es una máquina con una parte fija y otra móvil que dispone de una
superficie de captación solar lo más perpendicular al sol posible a lo largo del día y dentro
de sus rangos de movimiento. La parte móvil puede girar sobre dos ejes, Este-Oeste y
Norte-Sur, o sobre un eje inclinado. Los seguidores de dos ejes son los que permiten seguir
el Sol con mayor precisión. El aumento de rendimiento que da esta estructura es de un 34 %
más con respecto a paneles fijos con inclinación óptima. En el caso de instalaciones
fotovoltaicas, si se considera el rendimiento de toda la instalación, es decir, paneles solares
14
más inversores eléctricos, el incremento puede llegar al 40 %. En un solo eje (Norte-Sur) el
rendimiento anual puede incrementarse en un 30 %.
Fig. 2.5 Ganancia en la captación de radiación solar fija contra una con seguimiento
La producción de energía eléctrica por parte del panel solar está en función de la
orientación del mismo y está determinada por la siguiente expresión:
Fig. 2.6 Ecuación para determinar la potencia del panel
Se deduce por lo tanto de la anterior expresión que a mayor ángulo de incidencia, mayor
producción de energía eléctrica por parte del panel, por lo tanto orientando el panel de
forma correcta obtendrá un incremento de potencia y para hacer una orientación correcta se
debe seleccionar entre una variedad de seguidores solares.
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2.2.1 Tipos de seguidores de acuerdo a sus ejes de movimiento
Seguidores de un eje: son los seguidores que solo tienen un grado de libertad.
Ventajas: menor costo, simplicidad, posibilidad de adaptación a cubiertas.
Desventajas: seguimiento solar impreciso, menor energía captada.
Seguidores a dos ejes: son los seguidores que tienen dos grados de libertad, con esto logra
un seguimiento más preciso.
Ventajas: seguimiento solar más preciso, incremento en la producción de energía
alrededor de 35% en comparación con un panel fijo.
Desventajas: mayor costo.
2.3 Motores a pasos
Los motores a pasos son muy utilizados en la actualidad para el desarrollo de mecanismos
que requieren de una alta precisión. Este tipo de motores poseen cualidades especiales por
el hecho de poderlos mover desde un paso hasta una secuencia interminablede pasos
dependiendo de la cantidad de pulsos que se les aplique. Este paso puede ir desde pequeños
movimientos de 1.8° hasta de 90°. Es por eso que este tipo de motores son muy utilizados
ya que pueden moverse a deseo del usuario según las secuencia que se les indique a través
de un microcontrolador.
2.3.1 Motores unipolares
Estos motores suelen tener de 5 a 6 cables de salida dependiendo de su conexionado
interno, comúnmente son 4 cables por los cuales se reciben los pulsos que indican al motor
la secuencia y duración de los pasos y los restantes sirven como alimentación al motor.
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Fig. 2.7 Motor unipolar
Existen tres secuencias de control para este tipo de motores, medio paso, paso sencillo y
doble paso.
2.3.2 Motores bipolares
Este tipo de motores tienen generalmente cuatro cables de salida y necesitan ciertas
manipulaciones para ser controlados debido a que requieren del cambio de dirección del
flujo de corriente a través de las bobinas en la secuencia apropiada para realizar un
movimiento. Es necesario además un puente H por cada bobina del motor, es decir que para
controlar un motor paso a paso de 4 cables (dos bobinas), se necesitarán dos puentes H.
Fig. 2.8 Motor bipolar
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CAPÍTULO 3 DESARROLLO DEL PROYECTO
3.1 Microcontrolador
Es un dispositivo que se emplea en el control de uno o varios procesos. Un
microcontrolador es un circuito integrado de alta escala de integración que incorpora la
mayor parte de los elementos que configuran un controlador.
Un microcontrolador dispone principalmente de los siguientes componentes:
Procesador o CPU.
Memoria RAM para contener datos.
Memoria para el programa tipo ROM/PROM/EPROM.
Líneas de entrada y salida para comunicar con el exterior.
Diversos módulos para el control de periféricos (temporizadores, ADC, DAC etc.).
Generador de señales PWM.
Generador de impulsos de reloj que sincronizan el funcionamiento de todo el
sistema.
Fig. 3.1 Representación del microcontrolador y sus periféricos
18
El microcontrolador es un sistema cerrado. Todas las partes del computador están
contenidas en su interior y solo salen al exterior las líneas que gobiernan los periféricos.
Fig. 3.2 Microcontrolador de la empresa Microchip
3.2 Programación en CCS Compiler
El diseño del programa de control del microcontrolador esta hecho con el compilador PCW
de la empresa CCS, debido a que representa una herramienta de desarrollo muy eficiente y
sencilla de utilizar.
La programación en un lenguaje de alto nivel permite disminuir el tiempo de desarrollo de
un producto. No obstante cuando el compilador convierta el código del programa a un
lenguaje ensamblado, cada línea de código del programa en lenguaje de alto nivel habrá
generado bastantes más líneas de código en lenguaje ensamblador, normalmente en una
relación de uno a tres. Esto significa que para utilizar un lenguaje de alto nivel se necesitará
un microcontrolador con una capacidad de memoria relativamente grande.
Para desarrollar este proyecto no fue necesario utilizar una gran capacidad de memoria del
microcontrolador, debido a las instrucciones simples para controlar los movimientos de los
dos tipos de motores a pasos que se pueden utilizar en los sistemas de seguimiento.
Fig. 3.3 Logotipo de CCS
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Debido a la generalidad del proyecto de controlar no solo un motor, sino varios motores de
diferente tipo, es que se realizó este código para controlar motores a pasos con las
siguientes especificaciones:
Motores unipolares con control de paso sencillo.
Motores unipolares con control de paso doble.
Motores unipolares con control de medio paso.
Motores bipolares con control de paso simple.
Motores bipolares con control de medio paso.
Es importante tomar en cuenta las características del motor a seleccionar, así como la
resolución; para elegir uno de estos controles para el movimiento del motor seleccionado, a
continuación se muestra el código generado en CCS Compiler con su respectiva
descripción.
#include <16F876.h> //Incluir la librería del microcontrolador.
#FUSES HS, NOWDT, NOBROWNOUT, NOLVP //Configuración de las operaciones
a realizar.
#use delay(clock=4000000) //Temporizador
//----------------------------- Funciones del programa ----------------------------------------//
signed int i=0; // Variable global “i” de tipo entero con signo
20
void Upaso_simple(int x) //Función para la secuencia del motor unipolar en
su configuracion de paso simple.
{
int secuencia[4]={24,20,18,17}; //Arreglo que muestra la secuencia para las
bobinas del motor.
if ((input_a() & 0x08)== 0x08) //Si el bit 3 del puerto A es igual a 1 entonces...
{ //"Giro de motor hacia la izquierda".
i--; //Resta 1 a la variable "i"
if(i<0) //Si la variable "i" es menor a cero entonces...
i=x; //A la variable i se el signa el parámetro "x" de la función.
}
else //Si no....
{ //"Giro de motor hacia la derecha".
i++; //Incrementa "i" en uno.
if(i>x) //Si la variable "i" es mayor a “x” entonces...
i=0; //A la variable "i" se le asigna cero.
}
output_c(secuencia[i]); //Muestra en el puerto C la secuencia con la posición del valor
de la variable "i".
output_b(0x00); //Manda un cero al puerto B.
21
}
void Upaso_doble(int x) //Función para la secuencia del motor unipolar en su
configuración de paso doble.
{
int secuencia[4]={44,38,35,41}; //Arreglo que muestra la secuencia para las
bobinas del motor.
if ((input_a() & 0x08)== 0x08) //Si el bit 3 del puerto A es igual a 1 entonces...
{ //"Giro de motor hacia la izquierda".
i--; //Resta 1 a la variable "i"
if(i<0) //Si la variable "i" es menor a cero entonces...
i=x; //A la variable i se el signa el parámetro "x" de la función.
}
else //Si no....
{ //"Giro de motor hacia la derecha".
i++; //Suma 1 a la variable "i".
if(i>x) //Si la variable "i" es mayor a cero entonces...
i=0; //A la variable "i" se le asigna cero.
}
output_c(secuencia[i]); //Muestra en el puerto C la secuencia con la posición
del valor de la variable "i".
22
output_b(0x00); //Manda un cero al puerto B.
}
void Umedio_paso(int x) //Función para la secuencia del motor unipolar en
su configuración de medio paso.
{
int secuencia[8]={72,76,68,70,66,67,65,73}; //Arreglo que muestra la secuencia para
las bobinas del motor.
if ((input_a() & 0x08)== 0x08) //Si el bit 3 del puerto A es igual a 1 entonces...
{ //"Giro de motor hacia la izquierda".
i--; //Resta 1 a la variable "i"
if(i<0) //Si la variable "i" es menor a cero entonces...
i=x; //A la variable i se el signa el parámetro "x" de la función.
}
else //Si no....
{ //"Giro de motor hacia la derecha".
i++; //Suma 1 a la variable "i".
if(i>x) //Si la variable "i" es mayor a cero entonces...
i=0; //A la variable "i" se le asigna cero.
}
23
output_c(secuencia[i]); //Muestra en el puerto C la secuencia con la posición
del valor de la variable "i".
output_b(0x00); //Manda un cero al puerto B.
}
void Bpaso_simple(int x) //Función para la secuencia del motor Bipolar en su
configuración de paso simple.
{
int secuencia[4]={26,25,21,22}; //Arreglo que muestra la secuencia para las bobinas
del motor.
if ((input_a() & 0x08)== 0x08) //Si el bit 3 del puerto A es igual a 1 entonces...
{ //"Giro de motor hacia la izquierda".
i--; //Resta 1 a la variable "i"
if(i<0) //Si la variable "i" es menor a cero entonces...
i=x; //A la variable i se el signa el parámetro "x" de la función.
}
else //Si no....
{ //"Giro de motor hacia la derecha".
i++; //Suma 1 a la variable "i".
if(i>x) //Si la variable "i" es mayor a cero entonces...
24
i=0; //A la variable "i" se le asigna cero.
}
output_b(secuencia[i]); //Muestra en el puerto B la secuencia con la posición
del valor de la variable "i".
output_c(0x00); //Manda un cero al puerto C.
}
void Bmedio_paso(int x) //Función para la secuencia del motor Bipolar en su
configuración de medio paso.
{
int secuencia[8]={42,34,38,36,37,33,41,40}; //Arreglo que muestra la secuencia para las
bobinas del motor.
if ((input_a() & 0x08)== 0x08) //Si el bit 3 del puerto A es igual a 1 entonces...
{ //"Giro de motor hacia la izquierda".
i--; //Resta 1 a la variable "i"
if(i<0) //Si la variable "i" es menor a cero entonces...
i=x; //A la variable i se el signa el parámetro "x" de la función.
}
else //Si no....
{ //"Giro de motor hacia la derecha".
i++; //Suma 1 a la variable "i".
25
if(i>x) //Si la variable "i" es mayor a cero entonces...
i=0; //A la variable "i" se le asigna cero.
}
output_b(secuencia[i]); //Muestra en el puerto B la secuencia con la posición
del valor de la variable "i".
output_c(0x00); //Manda un cero al puerto C.
}
//----------------------------------- Función principal del programa -------------------------------//
void main()
{
//-------------------------- Configuracion de puertos del microcontrolador------------------//
set_tris_A(0xff); //Configurar el puerto A como entrada.
set_tris_B(0x00); //Configurar el puerto B como salidas.
set_tris_C(0x00); //Configurar el puerto C como salidas.
setup_adc_ports(NO_ANALOGS); //Configurar el ADC.
//---------------------------------- Arquitectura del programa -----------------//
for(;;)
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{
switch(input_a()&0x07) //En caso de que el puerto A (RA0,RA1,RA2) sea
igual a....
{
case 0x01: //1:
Upaso_simple(3); //Llamar a la función paso simple del motor Unipolar.
delay_ms(500); //Retardo de 500milisegundos antes de volver a llamar a
la función.
break;
case 0x02: //2:
Upaso_doble(3); //Llamar a la función paso doble del motor Unipolar.
delay_ms(500); //Retardo de "?" segundo antes de volver a llamar a la
función.
break;
case 0x03: //3:
Umedio_paso(7); //Llamar a la función medio paso del motor unipolar.
delay_ms(500); //Retardo de "?" segundo antes de volver a llamar a la
función.
break;
27
case 0x04: //4:
Bpaso_simple(3); //Llamar a la función paso simple del motor bipolar
delay_ms(500); //Retardo de 500 milisegundos antes de volver a llamar
a la función.
break;
case 0x05: //5:
Bmedio_paso(7); //Llamar a la función paso doble del motor bipolar.
delay_ms(500); //Retardo de "?" segundo antes de volver a llamar a la
función.
break;
default: //En otros casos...
output_c(0x00); //Mandar un cero al puerto C.
output_b(0x00); //Mandar un cero al puerto B.
break;
} //Fin del programa.
}
}
28
3.3 Simulación
Un simulador es un software capaz de ejecutar en un PC programas realizados para el
microcontrolador. Los simuladores permiten tener un control absoluto sobre la ejecución de
un programa, siendo ideales para la depuración del mismo su gran inconveniente es que es
difícil simular la entra y salida real del microcontrolador, además de que tampoco cuentan
con los posibles ruidos en las entradas, pero al menos permiten el paso físico de la
implementación de un modo más seguro y menos costoso, puesto que se ahorrará en
grabación de chips para para la prueba in-situ.
El software utilizado para la simulación de este proyecto es PROTEUS ISIS versión 7.9
Fig. 3.4 Logotipo de PROTEUS ISIS versión 7.9
A continuación se muestra la simulación del programa de control en ISIS PROTEUS
versión 7.9.
29
Fig. 3.5 Simulación del programa final de control
30
CAPÍTULO 4 CONCLUSIÓN
4.1 Resultados
En estos tiempos es casi inimaginable el mundo sin la intervención de componentes
automáticos, desde los más simples hasta los más sofisticados, producto de la aportación de
diversas ciencias con la finalidad de hacer nuestra vida más confortable y en el caso de este
proyecto proporcionar un control sin necesidad de intervención humana.
La programación que se llevó a cabo mediante el software CCS Compiler fue pensada para
que el instalador o el encargado de algún proyecto de captación de radiación solar con
seguimiento, pudiera modificarlo a su conveniencia.
Se debe tener en cuenta las características del motor o motores a utilizar, como su
resolución, su consumo de corriente para poder disminuir los tiempos de funcionamiento en
caso de que sea muy grande su consumo.
También se recomienda al lector adentrarse más en el conocimiento de los sistemas de
captación de radiación solar para mejorar este proyecto y reforzar sus conocimientos, con el
fin de aportar una retroalimentación para beneficio del propio lector, así como
especializarse en el uso de los software para la programación y simulación de control de
microsistemas, pues es muy grande el desafío que se presentará en el futuro para el diseño
de sistemas mucho más precisos y confiables.
Es muy importante tener en cuenta las características que hacen especial a México debido a
su ubicación geográfica, sus condiciones de mercados emergentes, la gran capacidad de
mercadeo hacia el exterior, la gran cantidad de personal con el perfil de Técnico Superior
Universitario para poder desarrollar este tipo de proyectos en este país.
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GLOSARIO
ADC: analog-digital converter (convertidor análogo a digital).
CPU: control procesing unit (unidad de procesamiento central).
DAC: digital-analog converter (convertidor análogo a digital).
EEPROM: electrical erasable programmable read only memory (memoria de solo lectura
programmable y borrable eléctricamente).
EPROM: erasable programmable read only memory (memoria de solo lectura
programmable y borrable).
PROM: programmable read only memory (memoria programmable de solo lectura).
PWM: pulse width modulation (modulación de ancho de pulso).
RAM: random access memory (memoria de acceso aleatorio).
ROM: read only memory (memoria de solo lectura).
Silicio dopado tipo n: una pequeña proporción de átomos de silicio se sustituye por un
elemento de valencia superior en la tabla periódica, es decir, que tiene más electrones en su
capa de valencia que el silicio. El silicio tiene 4 electrones en su capa de valencia: se
pueden utilizar elementos de la columna 15, por ejemplo, fósforo.
Silicio dopado tipo p: se impurifica el con un elemento de valencia menor que el silicio.
Puede ser boro (B) u otro elemento de la columna 13.
UTSJR: Universidad Tecnológica de San Juan del Río.
ZCE: Zona de carga de espacio.
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BIBLIOGRAFÍA
Libros:
Angulo Usategui Jose Ma., Susana Romero Yesa, Ignacio Angulo Martínez.
Microcontroladores PIC16F87X, diseño practico de aplicaciones segunda parte. McGraw
Hill. 2000.
García Eduardo. Compilador C CCS y simulador Proteus para microcontroladores PIC.
Alfaomega Grupo Editar S.A. de C.V., México, 2008.
Remiro Domínguez Fernando y Lucas J. Lopez Perez, Microcontrolador PIC16F84,
desarrollo de proyectos. Enrique Palacios Municio ,. Alfaomega Grupo Editar S.A. de C.V.,
México, 2004.
Fuentes de internet:
http://whitepaper.ises.org
Un futuro para el mundo en desarrollo basado en las fuentes renovables de energía, ISES
(International Solar Energy Society), Escrito por Dieter Holm.
http://es.wikipedia.org/wiki/Panel_fotovoltaico
http://es.wikipedia.org/wiki/Célula_fotoeléctrica