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Informe - Escuela de Ingeniería Eléctrica

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1. 3 4 Interfaz del sistema completo Una vez que se logr que tanto el sistema de encendido y apagado como el de ejecuci n de programas alternos funcionaran de la manera deseada se proce di a unir lo realizado en los proyectos anteriores Para poder ejecutar los tres proyectos paralelamente se cre una interfaz que los colocara en un mismo programa de LabV I EW Este programa tiene la capacidad de manejar tres Arduinos independientemente es decir cada Arduino maneja un proyecto de los tres realizados Adem s se altera ligeramente el c digo de cada proyecto para poder detener el programa general con un s lo bot n en lugar de te ner que detener los sistemas individualmente En la figura 3 13 se observa el resultado final de la interfaz gr fica construida Figura 3 13 Interfaz del sistema completo 26 3 Desarrollo A continuaci n se hace una descripci n de cada bloque de la interfaz general Los bloques 1 y 4 ya fueron descritos en la secci n anterior ya que son parte del aporte que se hizo en este proyecto Los bloques a los que se hace referencia son el de control de encendido y apagado de la fuente de radiaci n y el ejecuci n de programas alternos desde LabV I EW Manual Rutinas Rel eje x Lx 1 Rel eje y Ly J 9 1 a _ Activar Motores Figura 3 14 Secci n del sistema de posicionamiento El bloque 2 en la figura 3 13 es el encargado del control de posici n car tesiana del sistema
2. 2 Instalar los controladores o drivers del NI VISA http joule ni com nidu cds view p id 2251 lang en 3 Instalar el JKI VI Package Manager VIPM Community Edition Free http www jki net vipm 4 Cargar el Firmware de la interfaz de LabVIE w para Arduino como se ve enhttp digital ni com public nsf allkb 8C07747189606D1 48625789C005C2DD670penDocument 5 Descargar e instalar el software para el uso del l ser de medici n del link http www dimetix com UtilitySW 6 Para manejar las c maras USB se utiliz el programa gratuito de vi gilancia iSpy Este se puede descargar e instalar desde el link http www ispyconnect com download aspx Para realizar este proyecto se us LabV I EW 2013 La computadora en la que se trabaj fue Gateway serie M 6816 Esta viene con un procesador intel Centrino Duo de doble n cleo 1 5 GHz y 2 G de RAM Tiene 3 puertos USB Dependiendo del n mero de c maras que se quiera usar se necesitar usar uno o m s hubs para tener m s puertos USB disponibles 37 A Manual de usuario e instrucciones de conexi n del sistema de 38 posicionamiento y del sistema de encendido y apagado de la fuente Cuadro A 1 Lista de componentes para el proyecto completo Componente Modelo Cantidad Valor Sistema Microcontrolador Arduino UNO 3 1 por sistema Cable USB 3 1 por sistema Optoacoples PC817 4 Filtros Resistencias 4 220 Q 1 4W Filtr
3. Este sistema consta de cinco bloques Los 3 sensores de contacto el Arduino un puente H los 2 inversores y el motor Los sensores los inversores y el puente H se conectan al Arduino Este va a recibir entradas de los sensores y va a A 2 Conexi n del sistema 43 Figura A 5 M dulo de inversores enviar senales al puente H para controlar el motor Unicamente se necesita una salida de las dos que ofrece el integrado del puente H porque s lo se requiere movimiento en un eje Los sensores de contacto se tienen que ubicar correspondientemente en la puerta del laboratorio en la parte inferior de la fuente y en la parte superior de la misma Esto suma un total de 3 sensores de contacto para este sistema La conexi n del Arduino es la siguiente e Pin 9 la senal de salida G que controla la direcci n de giro del motor e Pin 10 la senal de entrada del sensor de contacto de la puerta e Pin 11 la senal de entrada del sensor de contacto superior de la fuente e Pin 12 la senal de entrada del sensor de contacto inferior de la fuente e Pin 13 la senal de salida EN que habilita o deshabilita el motor La senal EN se conecta directamente al pin de control del puente H Puede ser en ENA o en ENB depende del lado del puente H que se est usando Al ENA le corresponden IN1 e IN2 mientras que a ENB le corresponden IN3 e IN4 La se al G se conecta a la etapa de
4. a mantener la tensi n de salida constante ante bruscas variaciones de carga En este dise o el valor de R1 es fijo 120 ohm R2 y R3 determinan de que voltaje ser la fuente sus valores son 2kQ y 4709 respectivamente Para el puente de diodos se puede utilizar un modelo integrado de hasta 20 A para tener muy bajas probabilidades de falla Adem s en la entrada se deben conectar dos fusibles en cada terminal del secundario del transformador de 5A de esta forma evitamos que una corriente superior da e el motor Para el LM388 un disipador de 10 x 15 cm con 3 o 4 aletas de 3 cm a lo largo es suficiente B 2 Manual de usuario Cuadro B 4 Componentes de la fuente de alimentaci n T1 Transformador 120 24V 5A B1 Puente de diodos 10 A C1 100004 F C2 C3 100 nF C4 2200uF Ul LM388 R1 120 ohm 1 8 W R2 2k ohm 1 2W R3 potenciometro 1 kQ D1 D2 1N4004 C Hojas de fabricante de los componentes usados en el proyecto completo L ser DLS CH30 marca DIMETIX nttp www dimetix com downloads Manuals DLS_FLS_C_TechnicalManual_V204_en pdf e Puente Hhttps www sparkfun com datasheets Robotics L298_H_ Bridge pdf e DM7405N http html alldatasheet com html pdf 50889 FAIRCHILD DM7405N 406 1 DM7405N html e PC817 ftp ftp elektroda net pub Karty20katalogowe pc817xx pdf e NTE3034A http www nteinc com specs 3000to3099 pdf nte3034a pdf 57
5. ciones En la figura 3 18 se puede ver un acercamiento del bloque mencionado De izquierda a derecha las tres secciones son e Unidad de selecci n de filtro Se tienen cuatro opciones Estas se eligen haciendo clic en las flechas para subir o bajar el porcentaje Luego se le da clic al bot n CAMBIAR FILTRO y este acciona el sistema para llegar al filtro seleccionado e La unidad de notificaci n de filtro Se encarga de informar al usuario cual 3 5 Validaci n del sistema 29 filtro se est usando Esto se hace encendiendo la luz correspondiente al filtro que se est usando e Unidad de aviso de estado de motor se encarga de informar al usuario si el motor est en movimiento para colocar los filtros en la posici n deseada o no Es un LED cuadrado en la parte inferior de la columna derecha de elementos e Unidad de notificaci n de sensores este avisa al usuario el estado de los sensores infrarrojos SO S1 y S2 encargados de informar sobre la posici n de los filtros mientras se est n acomodando 3 5 Validaci n del sistema El funcionamiento adecuado de la interfaz dise ada se comprob construyendo circuitos el ctricos que simularan la operaci n real del sistema para calibraci n de medidores de radiaci n Dado que la interfaz final consiste en la uni n de tres proyectos separados se pretende verificar la operaci n correcta de cada uno al estar funcionando paralelamente Cada uno de estos circuitos deb a mostr
6. inversores En esta etapa la se al se niega y se vuelve a negar teniendo como salidas la se al negada y la se al original En la figura A 5 se muestra la conexi n de esta utilizando un integrado compuesto de varios inversores llamado DM7405N Las patillas dos y cuatro se sacan respectivamente un 10 cuando G 0 y un 01 cuando G 1 La primera combinaci n es la definida para hacer girar el motor de manera que encienda la fuente La restante es la que lo hace A Manual de usuario e instrucciones de conexi n del sistema de 44 posicionamiento y del sistema de encendido y apagado de la fuente girar en la direcci n contraria para apagarlo Las patillas mencionadas van a ir conectadas a los pines IN3 e IN4 del puente H por medio de los cables verdes que se observan en la figura A 5 La senal G negada se conecta a IN4 o a IN2 y la se al G se conecta a IN3 o IN1 El integrado DM7405N es alimentado por medio de VCC el cable rojo en la patilla 14 y GND el cable negro en la patilla 7 ambas se ales proporcionadas por el Arduino Tambi n se observan las resistencias de 1 kQ como resistencia de pull up Las se ales IN1 o IN3 e IN2 o IN4 dependiendo del lado en uso se conectan al puente H en los pines que llevan los mismos nombres El puente H debe ser alimentado con tensi n DC suficiente para hacer girar el motor En este proyecto se us una alimentaci n de 20V DC El motor
7. la se al A que solicita que la plataforma suba o baje Las salidas del sistema son subir y bajar que corresponde a girar en un sentido o en otro el motor DC 18 3 Desarrollo Finalmente se busca la manera de implementar la l gica combinacional disenada por medio de compuertas l gicas Para realizarlo se utiliz el progra ma LogicFriday al cual se le introduce una tabla de verdad y este tiene la capacidad de entregar el equivalente en compuertas l gicas De esta manera se lleg a la configuraci n que se muestra en la figura 3 5 Figura 3 5 L gica combinacional implementada Esta configuraci n se implement en LabV I Ew para manejar las sena les l gicas emitidas y recibidas por el Arduino para cumplir con el modo de funcionamiento requerido 3 2 Circuito para probar el funcionamiento del m dulo disenado Una vez terminada la etapa de desarrollo de la l gica combinacional con la cual se haria funcionar el sistema se necesita un hardware para simular el proceso real Para resolver esta situaci n se dise un circuito capaz de emular las condiciones de operaci n especificadas por el personal del CICANUM Las condiciones que deb a poder reproducir el circuito mencionado son e El estado de la fuente si encendida o apagada e El giro en las dos direcciones del motor DC e El estado abierto o cerrado de la puerta de la habitaci n en la cual est el sistema de calibraci n Para simular
8. n por medio de un l ser Indice general Indice de figuras Nomenclatura 1 Introducci n 1 1 Introducci n del informe sse 2 o 1 2 ObjetiVvos Su a er Ru en rl 1 3 Metodologla 2 oia zur har bate nee 2 Antecedentes 2 1 Radiacion so 93 9330 8 u ae A 2 2 Sistema existente para calibrar medidores de radiaci n 3 Desarrollo 3 1 Dise o del m dulo de encendido apagado 3 2 Circuito para probar el funcionamiento del m dulo dise ado 3 3 Interfaz del sistema de encendido y apagado de la fuente 3 4 Interfaz del sistema completo 2 2 2 2 2 nennen 3 5 Validaci n del sistema o e 4 Conclusiones y recomendaciones Bibliograf a A Manual de usuario e instrucciones de conexi n del sistema de posicionamiento y del sistema de encendido y apagado de la fuente A 1 Manual para el uso de la interfaz gr fica A 2 Conexi n del sistema 0002000008 Manual de usuario e instrucciones de conexi n del hardware para el sistema de control de filtros B 1 Instrucciones de conexi n del hardware B 2 Manual de usuario 2 2 2 Co on Hojas de fabricante de los componentes usados en el pro yecto completo vi viii MN Rea A al 13 13 22 25 29 33 35 37 38 42 47 47 50 57 Indice de figuras 2 1 Medidor de c mara gaseosa Gil 2013 2 2 Medidor de centelleo Gil 2013 23 2 20 22
9. que liberan m s electrones al recibir el impacto de uno de ellos Esta cadena va aumentando la cantidad de electrones permitiendo dar como resultado la medici n de una corriente proporcional a la radiaci n Gil 2013 Se muestra una ilustraci n del sistema descrito en la figura 2 2 8 2 Antecedentes Fuente de corriente Radiaci n ionizante incidente aire u otro gas ionizable Figura 2 1 Medidor de c mara gaseosa Gil 2013 Radiaci n Luz Tubo Ae Instrumento de Cristal de Medida Yoduro S dico I Fotocatodo Anodo Ventana ptica Figura 2 2 Medidor de centelleo Gil 2013 Efectos dela radiaci n Los efectos de la radiaci n ionizante pueden clasificarse de la siguiente manera Villanueva 2005 1 Transmisi n a Som ticos el individuo padecer de los s ntomas causados por la radiaci n b Gen ticos las c lulas germinales del individuo fueron da adas por lo que sus descendientes ser n los afectados por la radiaci n 2 Incidencia 2 1 Radiaci n 9 a Deterministas poseen un valor l mite de c lulas da adas antes de que ocurra un efecto importante Es decir que se pueden contro lar y la gravedad de los mismos depende directamente de la dosis aplicada b Estoc sticos pueden ocurrir o no pero al aumentar la dosis de radiaci n aumenta la probabilidad de que sucedan por ejemplo el c ncer En cuanto a los efectos deterministas la exposici n a radiaci n ion
10. que requeria de 24V de alimentaci n y hasta 2 7A por fase se propone esta sencilla fuente lineal de 24V que puede entregar hasta 5 A manejando una considerable potencia de 120W El diseno se bas en el circuito integrado LM338 un regulador lineal Este integrado provee una tensi n fija a la salida dada por la relaci n de las resistencias R1 y R2 mientras que mantiene constante la corriente de salida hasta en 5A En la entrada se tiene un transformador T1 un puente rectificador de diodos B1 y un capacitor electrol tico C1 de 10 000 uF El B Manual de usuario e instrucciones de conexi n del hardware para el 54 sistema de control de filtros D1 1N4004 FISA 5 Ed F Puente de diodos e Aa E ed Vo 24 VDC 10vac 7 N13 EN2 F k N OUT 7 Gl El F2SA E 5 g 5 120 24 5 En Br gr DT a tt amp 38 gt T3 P1 Sk 2 Pin lt Figura B 8 Esquem tico de la fuente propuesta capacitor C1 se encarga de mantener la tensi n lo suficientemente continua en la entrada del regulador regulando una tensi n de rizado de 8 V pico pico En la salida del regulador se tiene en serie las resistencias R1 y R2 que definen el valor de la tensi n de salida y el preset de ajuste R3 Los capacitores C2 y C3 son recomendados por el fabricante para eliminar el posible ruido y mantener el circuito estable bypass El capacitor C4 ayuda
11. radiaci n El resto pasa a la placa sensible a los rayos X formando una imagen del sistema seo del cuerpo Ojo Cient fico 2013 Otros componentes de la radiaci n son las part culas alfa y las part culas beta Estas ya no tienen el comportamiento de onda electromagn tica sino que est compuesta por los elementos discretos que fueron removidos del tomo original Las part culas alfa son n cleos de Helio cargados positivamente es decir dos neutrones y dos protones por lo tanto tienen gran tama o y gran energ a Debido a sus dimensiones chocan con muchas part culas por lo que pierden su energ a m s r pido que las part culas beta las cuales tienen un tama o menor Gil 2013 Las part culas beta pueden ser positivas o negativas resultando en radia ci n beta positiva o radiaci n beta negativa La primera ocurre cuando al transformar un prot n en un neutr n y un positr n El positr n es un electr n pero con carga positiva y es el que sale del tomo al producirse la reacci n mencionada La segunda sucede cuando un neutr n se transforma en un pro t n al liberar un electr n Dicho esto se sabe que las part culas beta tienen un tama o muy peque o por lo tanto es menos probable que colisionen con otras part culas y tienen mayor penetraci n que las part culas alfa Pascual 2013 Medici n de la radiaci n Para medir la radiaci n se utilizan diferentes unidades se usan tanto las tradi cionales como las d
12. respectivamente un 10 cuando G 0 y un 01 cuando G 1 La primera combinaci n es la definida para hacer girar el motor de manera que encienda la fuente La restante es la que lo hace girar en la direcci n contraria para apagarlo Las patillas mencionadas van a ir conectadas a los pines int 3 e int 4 del puente H por medio de los cables verdes que se observan en la figura 3 8 La senal G negada se conecta a 3 2 Circuito para probar el funcionamiento del m dulo disenado 21 Figura 3 8 M dulo de inversores int 4 o a int 2 y la senal G se conecta a int 3 o int 1 El integrado DM7405N es alimentado por medio de VCC el cable rojo en la patilla 14 y GND el cable negro en la patilla 7 ambas senales proporcionadas por el Arduino Tambi n se observan las resistencias de 1 kQ como resistencia de pull up El puente H sirve para controlar el sentido de giro de un motor por medio de dos se ales derivadas de una se al de control llamada en este caso G El puente H es el elemento que conecta el Arduino con el motor Es el que alimenta el motor y puede cambiar la polaridad de la alimentaci n que se le da al mismo Precisamente es este cambio de polaridad en la alimentaci n lo que define el sentido de giro del motor DC La figura 3 9 muestra el puente H conectado Como se mencion previamente las se ales complementarias de las patillas 2 y 4 conectadas a los pines int 4 el cable amarillo e int 3 el anaranjado van
13. se conecta a la salida correspondiente al lado del puente H que se est usando Sistema de posicionamiento Este sistema est formado de cinco partes Sensores de contacto el Arduino la PCB los puentes H y los motores En la figura A 6 se puede observar la PCB desde el lado de los componen tes es decir el lado opuesto al del soldador debido a esto la escritura se ve invertida Los sensores se ubican en lo que se defina como posici n inicial de la plataforma donde se coloca el medidor de radiaci n Luego se conectan al PCB en los pines denominados FCX FCY y FCZ ubicados en la parte superior derecha de la figura Estas iniciales se deben a que indican el fin de carrera de cada uno de los ejes respectivos Por lo tanto se necesitan 3 sensores de contacto para este sistema El los pines del Arduino tambi n se deben conectar a la PCB Al lado izquierdo de la imagen es donde se conectan los pines En la figura es ve un n mero 2 invertido de este pin hacia abajo se van a conectar del 2 al 7 los 6 pines ordenados de forma consecutiva Luego donde hay un n mero 10 invertido se va a empezar a conectar hacia arriba el pin 11 el 12 y el 13 La alimentaci n del Arduino se conecta al tercer pin de arriba hacia abajo en la imagen y la tierra al segundo de abajo hacia arriba en esa misma figura Seguidamente se conecta el puente H a la PCB Para hacerlo se conectan la tierra del puente H con el pin GND que se observa en el costado derecho de l
14. vo ee 2 3 Fuente de radiaci n e e 2 4 Vista lateral de la plataforma de medici n 2 5 Vista superior de la plataforma de medici n 3 1 Tabla de la verdad del sistema bajo estudio 3 2 Esquema de los cuatro casos generales del sistema 3 3 Esquema de las subdivisiones de casos generales 3 4 Diagrama ASM 2 2 nn sn ne 3 5 L gica combinacional implementada 2 2 2 22 22 3 6 M dulo de interruptores o 3 7 Conexi n del Arduino 2 2 2m Comm 3 8 M dulo de inversores 22 2 2 m om n nn 3 9 Conexi n del puente H 2 2 Komm 3 10 LEDs del sistema para encendido y apagado 3 11 Interfaz del sistema de encendido apagado con indicadores y el sistema de ejecuci n de programas alternos 3 12 Interfaz del sistema de encendido y apagado de la fuente 3 13 Interfaz del sistema completo 2 2 222 2m nennen 3 14 Secci n del sistema de posicionamiento 0 4 3 15 Inferfaz de la pesta a Rutinas 2 2 Cm non 3 16 Ventana para especificar puntos 22 2 22mm 3 17 Secci n del sistema de selecci n de puertos y detener el programa 3 18 Secci n del sistema de selecci n de filtros 3 19 Circuito de validaci n del sistema de encendido y apagado 3 20 Circuito para validaci n del sistema de posicionamiento 3 21 Circuito para validaci n del sistema de c
15. En la figura 3 14 se observa mas detalladamente dicho bloque Entre las muchas luces indicadoras las de la columna en el costado derecho de la imagen son las que indican cu ndo la plataforma est en su po sici n inicial Al ejecutar este bloque se le pregunta al usuario si desea llevar la plataforma a su posici n inicial De dar clic en aceptar el bloque mover a los motores hasta que en la pr ctica hicieran contacto con el inicio del riel De seleccionar la opci n cancelar se dejar a la plataforma d nde estaba Este blo que presenta dos pesta as una llamada Rutinas y otra llamada Manual En manual se puede controlar el movimiento de los motores Al hacer clic en cualquiera de los botones se activar a la luz del mismo nombre indicando que se est moviendo la plataforma en la direcci n elegida El movimiento se da mientras el bot n est activado Si el motor estuviera en la posici n inicial los valores con signo negativo quedar an deshabilitados ya que f sicamente el avance de la plataforma estar a limitado La pesta a Rutinas se observa en la figura 3 15 Sirve para especificarle al sistema la posici n a la que se quiere llevar la plataforma y que este vaya hacia ella Ambas pesta as tienen una caja para seleccionar y marcar por medio de un check si se desea trabajar con una modalidad u otra Tambi n da la opci n hacer guardar cargar o cancelar rutinas Al hacer clic en Nuevo se abre la imagen
16. Universidad de Costa Rica Facultad de Ingenieria Escuela de Ingenieria El ctrica Automatizaci n de un equipo de calibraci n para medidores de radiaci n Por Sergio Ernesto Levy Maduro Alfaro Ciudad Universitaria Rodrigo Facio Costa Rica Diciembre del 2013 Automatizaci n de un equipo de calibraci n para medidores de radiaci n Por Sergio Ernesto Levy Maduro Alfaro TE 0499 Proyecto el ctrico Aprobado por el Tribunal Mauricio Espinoza B Ing Profesor gu a Marvin Segura Ing Jos David Rojas PhD Profesor lector Profesor lector Resumen Este proyecto consisti en disenar una interfaz gr fica para controlar un equipo de calibraci n de medidores de radiaci n Para esto se parti de dos proyectos previos y se a adi un bloque para monitoreo del sistema medici n por medio de un l ser DLS CH30 marca DIMETIX y para encendido y apagado de la fuente de radiaci n Los trabajos precedentes eran para control de filtros y control de posici n de una plataforma El acople y la creaci n de estos sistemas se logr mediante el uso del programa LabVIEW y la utilizaci n de tres microcontroladores Arduino Uno para adquisici n de datos El prop sito de automatizar el sistema de calibraci n de medidores de ra diaci n ten a como fin agilizar el proceso y reducir la exposici n a la radiaci n del usuario Partiendo de la base fijada por los proyectos anteriores se desa rroll un programa con
17. a figura Luego se conectan los 12V DC que alimentan el puente H con el pin 12V de la PCB Tambi n hay que conectar los 5V DC que salen del Arduino con el pin de 5V de la PCB Una vez hecho esto se termin de conectar el bloque de alimentaci n del puente H con el de la PCB Es importante mencionar que este circuito esta optoacoplado para proteger el Arduino y dem s componentes Finalmente las salidas de los puentes H se conectan a los motores Se necesitan dos puentes H para implementar este sistema Un puente H L298 A 2 Conexi n del sistema 45 Figura A 6 PCB del sistema de posicionamiento visto desde el lado opuesto al del soldador posee dos salidas por lo que se usa uno completo y una salida del otro puente H Esto se debe a que se necesita una salida par cada eje Sistema de control de filtros Para ver los detalles de la conexi n de este sistema se adjunta el manual de usuario de la interfaz y las instrucciones de conexi n del hardware del proyecto de Luis Diego Alvarez Alfaro Dise o e implementaci n de un sistema para el control de emisi n de radiaci n realizado en el a o 2012 B Manual de usuario e instrucciones de conexi n del hardware para el sistema de control de filtros B 1 Instrucciones de conexi n del hardware Cuadro B 1 Caracter sticas del motor seleccionado Componente Modelo Cantidad Valor Microcontrolador Arduino UNO 1 Cable USB 1 Optoacoples PC817 4 Res
18. adas y salidas l gicas Adem s usa la salida de 5V y la tierra GND que la tarjeta puede suministrar La figura 3 7 ilustra la conexi n del Arduino La conexi n y los nombres de cada se al en los pines l gicos de la tarjeta son las siguientes e Pin 9 es la salida llamada G y se usa para controlar el sentido de giro del motor dependiendo si es uno o cero Esta se al va conectada al m dulo de inversores para poder tener el valor real y el negado e Pin 10 Es la entrada que representa el sensor de contacto de la puerta SCP 20 3 Desarrollo T gt 5 3 Figura 3 7 Conexi n del Arduino e Pin 11 Es la entrada que representa el sensor de contacto superior de la fuente SCS e Pin 12 Es la entrada que representa el sensor de contacto inferior de la fuente SCI e Pin 13 Es la salida llamada EN y va conectada al puente H para habilitar o deshabilitar le motor Como se mencion anteriormente la senal G se us para controlar el sen tido de giro del motor Para esto fue necesario un integrado DM7405N com puesto de varios inversores de los cuales se utilizaron dos En la figura 3 8 se muestra la conexi n de este m dulo La senal G el cable azul entra por la primera patilla del integrado sacando en la segunda su negado La segunda patilla se cortocircuita con la tercera este es la entrada a otro inversor que vuelve a mandar la senal G real en la patilla 4 Entonces de las patillas dos y cuatro se sacan
19. ar f sicamente el cumplimiento de los requisitos para los que se dise cada proyecto Las pruebas se realizaron en el Laboratorio de Autom tica de la Es cuela de Ingenier a El ctrica de la Universidad de Costa Rica El programa LabVIEW fue utilizado en una computadora personal con Windows 7 Para el circuito de encendido y apagado de la fuente se usaron LEDs para indicar el movimiento hacia arriba o hacia abajo de la plataforma El LED verde indicaba que la fuente estaba encendi ndose y el rojo que estaba apag n dose El hecho de que se encontrara alguno de los LEDs encendidos implicaba que el motor se estaba moviendo en una u otra direcci n es decir que estaba habilitado En caso de que la fuente estuviera totalmente encendida o apaga da ninguno de los LEDs deb a estar encendido ya que en estos casos el motor DC deb a detenerse Estos LEDs eran alimentados por la salida del puente H que era el que alimentaba los motores con tensi n positiva o negativa de pendiendo de la direcci n de giro deseada La figura 3 19 muestra el circuito descrito El objetivo del sistema de posicionamiento tambi n era mover motores por lo que tambi n se emplearon LEDs para representar el movimiento de los motors Estos al igual que en el sistema para encendido y apagado de la fuente se conectaron en las salidas de los puentes H para notificar el estado de los motores DC En este caso las luces rojas indican movimiento hacia direcciones positivas
20. cial de todos los sistemas basados en radiofrecuencia Este tipo de sistemas incluyen radio microondas y radiaciones pticas Villanueva 2005 Al estar rodeados de antenas celulares y otros tipos de transmisiones inal mbricas la gente est expuesta diariamente a la misma Lo importante de sta es que es muy til para el ser humano y es menos peligrosa que la ionizante Las radiaciones ionizantes pertenecen al rango del espectro electromag n tico con longitudes de onda iguales o menores que 100 nm y frecuencias 6 2 Antecedentes mayores o iguales a 3 x 101 Hz Villanueva 2005 Dentro de este mbito se encuentran los rayos X y los rayos gamma estos presentan los mas altos niveles de energ a del espectro electromagn tico los rayos gamma 20 x 10719 y los rayos X 20 x 10718 J dicha caracter stica les permite ionizar la materia contra la cual chocan Astrof sicayf sica 2012 Entre las aplicaciones que tienen estas radiaciones ionizantes las m s co nocidas son las del campo de la medicina Los rayos gamma se utilizan en radioterapia para el tratamiento contra el c ncer La fuente m s com n para este procedimiento es el Cobalto 60 la cual es un metal que produce este tipo de radiaci n al ser sacado de su estado natural Cobalto 59 Freijo 2000 Por otro lado los rayos X son famosos por brindar una herramienta de diagn sti co para los m dicos Al exponer un cuerpo a rayos X el sistema seo absorbe la mayor a de la
21. ciones http www estrucplan com ar articulos verarticulo asp IDArticulo 154 Gil J 2013 Principios de Urgencias Emergencias y Cuidados Cr ticos http tratado uninet edu c0901i html IAEA 2013 Radiation Safety http www iaea org Publications Booklets Radiation radsafe html INTECO 2013 LA NORMA INTE ISO 17025 2005 Y SUS IMPLI CACIONES http www inteco or cr doc Capacitaci C3 4B3n CONTENIDO 20DE 20CURSOS LA 20NORMA 2O0INTE 17025 20INTECO paf Ojo Cient fico 2013 Para qu sirven los rayos X http www ojocientifico com 2011 03 28 para que sirven los rayos x Pascual A 2013 Radiaciones ionizantes normas de protec ci n http www insht es InshtWeb Contenidos Documentacion FichasTecnicas NTP Ficheros 301a400 ntp_304 pdf Villanueva J 2005 RIESGOS TECNOLOGICOS http es scribd com doc 79020835 40 RADIACIONES IONIZANTES DEFINICION Y TIPOS page 33 35 A Manual de usuario e instrucciones de conexi n del sistema de posicionamiento y del sistema de encendido y apagado de la fuente Para poder utilizar el instrumento virtual es necesario configurar cada Ar duino para que logre comunicarse con LabVIEW En los puntos siguientes se encuentran las instrucciones para lograrlo Se debe seguir el orden num rico de los puntos para instalar los programas 1 Conectar el Arduino a la computadora http digital ni com public nsf allkb OF9DADF9055B086D86257841005D1773 0penDocument
22. conectados al puente H Estas definen el sentido de giro La se al de habilitaci n o deshabilitaci n del motor EN va conectada al pin Enable del puente H por medio del cable verde que se observa en la figura 3 9 Este pin habilita o deshabilita la circuiter a TTL que se encarga de polarizar de una u otra forma la salida del puente H Se debe alimentar el puente H aproximadamente con la tensi n que se desea suministrar al motor En este caso como el objetivo era encender LEDs se suministr una tensi n de 5V suficiente para polarizar los diodos Las salidas de tensi n del puente H son los cables color caf y caf con blanco en la parte inferior de la pantalla Estos cables alimentar n el m dulo de LEDs Para manifestar visualmente el sentido de giro que tendr a el motor o si estaba detenido se usaron LEDs Un LED verde para indicar que el motor est levantando la plataforma es decir encendiendo la fuente Un LED rojo para indicar que el motor est girando en el sentido opuesto para apagar la fuente de radiaci n En caso de que ninguno de los LEDs se encuentre encendido es 22 3 Desarrollo Figura 3 9 Conexi n del puente H porque el motor est deshabilitado esta situaci n se da cuando la fuente est completamente encendida o apagada La conexi n de este m dulo se muestra en la figura 3 10 Se puede ver el cable caf y el caf con blanco que son la alimentaci n que se entregarla al motor En este caso la t
23. ctado Al hacer clic en la flecha de este cuadro se despliegan los puertos posibles para elegir en caso de que se tenga m s de un Arduino disponible La secci n inferior derecha tiene el prop sito de correr archivos ejecutables desde LabVIEW Es decir que este bloque inicia el programa que se le especifique Para este proyecto se necesita accionar el programa para manejo de las c maras USB y para controlar el l ser el cual se va a utilizar para hacer mediciones Para seleccionar el programa que se desea ejecutar se le da clic al cono de la carpeta y este abre el Explorador de Windows Una vez abierto el explorador se busca la ubicaci n del archivo ejecutable deseado y se selecciona El camino hasta el archivo se despliega en la casilla como se observa en la imagen 3 11 El recuadro de la secci n superior derecha de la figura 3 11 es el bloque encargado del encendido apagado de la fuente Adem s en este bloque se en cuentra el bot n STOP el cual es el que detiene la ejecuci n del programa en LabVIEW La figura 3 12 muestra un acercamiento del bloque encargado de encender y apagar la fuente El usuario ejerce el control por medio de el interruptor Subir Bajar Dicho interruptor consta de dos posiciones la superior para encender y la inferior para apagar la fuente de radiaci n Si se desea encender la fuente se pone el interruptor en la posici n superior Si se desea apagar la fuente se coloca el interruptor en
24. de la figura 3 16 En esta se puede elegir un punto en cada eje Una vez que se introdujo la coordenada 3 4 Interfaz del sistema completo 27 Figura 3 15 Inferfaz de la pestana Rutinas Introduzca las posiciones de los puntos a los cuales desea movilizar la planta El Figura 3 16 Ventana para especificar puntos se tienen dos opciones activar el bot n Otro punto o OK El primero permite introducir la siguiente coordenada en la rutina que termina siendo una secuencia de puntos El segundo cierra la ventana y lleva la plataforma al punto especificado Cuando se da clic en Cargar se abre el Explorador de Windows para poder buscar un archivo tex o lvm en el cual haya una rutina previamente creada Al activar el bot n Guardar se guarda la rutina actual Si se hace clic en Cancelar se cancela la ejecuci n de la rutina actual Los bloques que se observan en la figura 3 17 son el de selecci n de puertos 28 3 Desarrollo Figura 3 18 Secci n del sistema de selecci n de filtros y el de detener la ejecuci n del programa Dado que en este caso se trabaja con tres Arduinos hay que volverse a fijar en cu l puerto se encuentra instalado cada uno antes de ejecutar el programa Se observa claramente la etiqueta que hace referencia a cada proyecto En cada casilla se desplegara el puerto elegido El bloque 5 de la figura 3 13 es el de control de filtros consta de tres sec
25. del trabajo incluy los siguientes pasos y procedimientos listados en secuencia 1 Revisi n del sistema de calibraci n actual del CICANUM 2 Revisi n del proyecto de control de filtros y el de control de posici n 3 Configuraci n del Arduino Uno para poder utilizarlo como interfaz para adquisici n de datos del programa LabV I EW 4 Disenar el m dulo de encendido apagado por medio de l gica combina cional 5 Construir un circuito para poder simular la operaci n del m dulo de encendido apagado cumpliendo con los requisitos establecidos por el CI CANUM 6 Investigar la manera para ejecutar desde LabV I EW los programas encargados de manejar las camaras y el laser para medici n de distancia respectivamente 7 Juntar los trabajos existentes con el realizado en este proyecto bajo una misma interfaz gr fica en LabV I EW 8 Lograr que el resultado final opere correctamente con los sistemas dise nados funcionando en paralelo utilizando tres placas Arduino Uno 2 Antecedentes Para cumplir con los objetivos propuestos es importante conocer el contexto te rico y pr ctico del sistema que se pretende automatizar Entre los aspectos que se investigaron para el desarrollo de este proyecto est n Teoria sobre radiaci n ya que el sistema bajo estudio es para calibrar medidores de la misma la estructura y el funcionamiento del sistema de calibraci n actual los requerimientos del procedimiento vigente y el apor
26. e seguridad que no permita la apertura de la fuente de radiactiva si la puerta de la habitaci n se encuentra abierta Tambi n se necesita un sistema de c maras para monitorear el sistema una vez que est automatizado Filtros de atenuaci n y control cartesiano En trabajos efectuados en semestres anteriores se dise aron sistemas auto m ticos para la atenuaci n de la intensidad y para el control cartesiano de la posici n del medidor Estos todav a no han sido agregados al sistema actual El prop sito del sistema de atenuaci n es que el personal no tenga que cambiar manualmente los filtros de plomo para variar la intensidad de la radiaci n El fin del sistema de control cartesiano es controlar la posici n de la plataforma en el riel sobre la cual se monta el sensor de radiaci n El sistema de control de filtros fue hecho por Luis Diego lvarez Alfaro en su proyecto Dise o e implementaci n de un sistema para el control de emisi n de radiaci n realizado en el a o 2012 Este proyecto consiste en una interfaz gr fica dise ada en LabV I Ew con el fin de lograr cambiar los filtros por medio del movimiento de un motor a pasos El trabajo para realizar el control de posici n cartesiana de la plataforma lo realiz Erick Steven Rojas Lizano Se realiz en una asistencia al profesor Mauricio Espinoza Consiste en una interfaz disenada en LabVI Ew para controlar por medio de sensores y motores DC el movimiento y la posic
27. ejecuta el programa en LabVIEW este bloque se deshabilita Bloque 5 El sistema de control de filtros funciona seleccionando el filtro deseado y haciendo clic en CAMBIAR FILTRO Esto hace que el sis tema coloque el filtro seleccionado frente a la fuente Este bloque tiene A Manual de usuario e instrucciones de conexi n del sistema de 42 posicionamiento y del sistema de encendido y apagado de la fuente indicadores para informar cu l filtro se encuentra trabajando actualmen te y la lectura de los sensores que sirven para reconocer cu l filtro tienen enfrente e Bloque 6 Este bloque no es controlado por el usuario es un indicador del estado de la fuente Se pone color rojo cuando la fuente no est completamente cerrada A 2 Conexi n del sistema El sistema completo est constituido por tres proyectos el de encendido y apagado de la fuente 2 el de control de filtros 1 y el de control de posici n 3 Cada uno de ellos tiene un circuito conectado a su respectivo Arduino para poder operar paralelamente En la figura A 4 se observa un diagrama general de la conexi n de los tres sistemas Los n meros entre par ntesis corresponden a esta figura Sensores 1 Arduino Puentes H Motor Sensores PC 2 Arduino Inversores Puentes H Motor Sensores Motor X 3 Arduino PCB Puentes H 4 Motor Y Motor Z Figura A 4 Esquema de conexi n general Sistema de encendido y apagado
28. el sistema internacional de medidas Entre las tradicionales se encuentran el Roentgen el rad y el rem Por otro lado en SI se utilizan los Gray Gy y los Sievert SV El Roentgen se utiliza para medir la exposici n a la radiaci n pero tiene limitaciones como s lo detectar radiaci n ionizante de rayos X o gamma y s lo funciona en el aire Un Roentgen crea una carga el ctrica de 2 58 x 104 2 1 Radiaci n 7 Coulomb en un kilogramo de aire seco El rad y el rem son medidas de dosis de radiaci n por unidad de materia Un rad es cuando un gramo de material de cualquier tipo absorbe 100 ergios Un rem es tambi n una unidad de absorci n de energ a o dosis de radiaci n pero que se multiplica por un factor q para analizar su efecto en los seres vivos El factor q depende del tipo de radiaci n que se est midiendo Para las radiaciones electromagn ticas dicho factor vale 1 por lo que hay una equivalencia entre rem y rad En cuanto a las unidades SI estas tambi n hacen una diferencia entre la medici n de dosis de radiaci n con la materia viva El criterio mencionado hace proporcional el rad al Gray para dosimetr a en cualquier tipo de materia La proporci n utilizada es 1 Gray equivale a 100 rad El Sievert es la unidad designada para dosimetr a en seres vivos esta equivale a 100 rem Gil 2013 El ser humano necesita de tecnolog a para poder detectar la radiaci n ioni zante Por lo tanto resulta necesario de
29. eleccionarlo Por ejemplo una opci n razonable seria el motor 780079 01 de National Instruments el cual es un modelo NEMA 23 de 24 VDC Su inercia del rotor es de 0 0248 kg m valor insignificante por lo que no afectar a los c lculos anteriores En la gr fica de la figura B 7 se observa la car cter stica torque velocidad del 780079 01 se observa que el factor de seguridad aqu es aproximadamente 0 88 N m 0 517511 N m es decir un factor de 1 7 o 60 sobre el valor m ximo de torque resistivo En el cuadro B 3 se muestran las caracter sticas principales brindadas por el fabricante B 2 Manual de usuario 53 Este sistema trabajar sin problemas pero como medida adicional en caso de seguridad se puede escojer un reductor de relaci n mas grande por ejemplo 30 1 que reducir la inercia de la carga en relaci n a la inercia del motor 780079 01 Y 780080 01 Torque versus velocidad a 2 7A Torque N m 0 1000 2000 3000 velocidad Figura B 7 Curva de velocidad torque para el 780079 01 de National Instru ments Cuadro B 3 Caracter sticas del motor seleccionado N mero de parte Amps fase Torque de retenci n Inercia del rotor 780079 01 2 7 1 27 N m 0 0248 kg m x 1073 Inductancia fase Resistencia fase M xima velocidad Resistencia t rmica C watt 4 6 mH 0 85 ohms 3000 rpm 4 64 Propuesta de fuente de alimentaci n A partir del modelo de motor seleccionado en el Anexo
30. endo o bajando la plataforma Figura 2 3 Fuente de radiaci n En la figura 2 3 se puede observar la fuente de radiaci n la cual se abre o cierra por medio del tornillo sin fin que tambi n se muestra en la fotograf a Tambi n se puede notar en la imagen c mo el sistema est montado sobre un riel Otro aspecto importante de la figura es que se puede ver el motor DC y los sensores de final de carrera pero estos no est n operando actualmente Los ovalos rojos se alan los sensores de contacto y el cuadrado azul el motor 2 2 Sistema existente para calibrar medidores de radiaci n 11 DC Figura 2 4 Vista lateral de la plataforma de medici n En la figura 2 4 se puede ver el sistema de medici n manual por medio de una cinta m trica y un se alador adherido a la plataforma Tambi n se nota c mo la plataforma tiene ruedas para desplazarse a lo largo del riel Figura 2 5 Vista superior de la plataforma de medici n En la figura 2 5 se tiene una vista superior de la plataforma sobre la cual se monta el sensor de radiaci n para ser calibrado En esta imagen tambi n se 12 2 Antecedentes nota la c mara para monitorear un medidor anal gico de radiaci n colocado sobre la plataforma Requerimientos del sistema Se necesita automatizar los m dulos para trabajar de forma m s eficiente La automatizaci n del equipo pretende controlar todo bajo una interfaz creada por LabVIE w Adem s se necesita un sistema d
31. ensi n suministrada sirve para encender uno de los dos LEDs a la vez ya que est n conectados de forma antiparalela El trimmer que se observa es para regular la corriente la cual es 40 mA ya que la tensi n es 2 V en los diodos y el trimmer est ajustado a 50 Q 3 3 Interfaz del sistema de encendido y apagado de la fuente La l gica para dise ar el sistema de encendido y apagado de la fuente de radia ci n ya fue descrita previamente En esta secci n se describe la interfaz creada y la funci n de cada uno de sus elementos Con el fin de poder comprobar los estados de las se ales manejadas por las entradas y salidas del Arduino se colocaron indicadores de las mismas En la figura 3 11 se puede observar que en la parte inferior izquierda de la imagen se encuentran casillas para desplegar el estado l gico de cada se al El cuadro etiquetado como positivo es el de la se al de salida llamada G La luz etiquetada ENABLE muestra el estado de la salida EN El resto de las casillas son las entradas al sistema En la parte superior izquierda de la figura 3 11 se encuentra el cuadro que 3 3 Interfaz del sistema de encendido y apagado de la fuente 23 Figura 3 10 LEDs del sistema para encendido y apagado brinda la opci n de escoger el puerto que se va a utilizar Para saber cu l es coger se busca en la carpeta de Dispositivos e Impresoras si la computadora ya detect el Arduino y ahi se muestra el puerto en el que est cone
32. ensor infrarrojo Figura B 6 Implementaci n en una protoboard de los sensores B 2 Manual de usuario Dimensionamiento del motor a pasos El torque que requiere ser suministrado por el sistema de accionamiento al actuador el motor a pasos debe ser mayor que el torque resistivo de la carga este se puede determinar como la suma del torque de aceleraci n y del torque resistivo a velocidad constante se recomienda aplicar al motor un factor de seguridad entre 20 a 100 dependiendo del sistema para evitar que el motor deje de ejecutar pulsos o se pare por cambios de carga ya que hay varios efectos dificiles de cuantificar tal como la velocidad del lubricante desgaste del actuador entre otros La f rmula para el torque minimo que el motor debe suministrar es I motor Tacel Tresist B 1 B 2 Manual de usuario 51 Donde Tace es el torque que requiere la carga para acelerar y desacelerar la inercia total del sistema inercia incluyendo la del motor y del actuador Y Tresist es el torque de carga a velocidad constante para hacer funcionar el mecanismo vencer la fricci n y fuerzas externas de carga etc El torque requerido para acelerar o desacelerar una carga con inercia con un cambio lineal de velocidad es Tacel N m Jtotal kg m Avelocidad RPM Atiempo 3 j 27 60 B 2 Jtotal es la inercia del motor m s la inercia de la carga reflejada al eje del motor en caso de usar un sistema de engranajes E
33. eso de calibraci n El de apertura o clausura total de la fuente se conforma por un sistema que oculta o expone material radiactivo al ambiente Por ltimo una interfaz para poder controlar todos estos subsistemas desde una computadora La uni n de todos los m dulos mencionados da como resultado una interfaz capaz de controlar un sistema de calibraci n de equipo para medir radiaci n 1 2 Objetivos Objetivo general Dise ar una interfaz gr fica para el control de un equipo para la calibraci n de medidores de radiaci n Objetivos espec ficos Para el desarrollo de este proyecto se establecieron los siguientes objetivos e Analizar los sistemas de automatizaci n existentes en el sistema de ca libraci n de medidores de radiaci n e Evaluar las necesidades y requerimientos para el adecuado control del sistema de calibraci n e Agregar a los sistemas de control existentes los m dulos necesarios para poder cumplir con las necesidades y requerimientos del sistema e Integrar los diferentes sistemas de automatizaci n encontrados bajo una sola interfaz gr fica que permita al usuario centralizar el control del sistema e Evaluar el sistema centralizado de control para comprobar el adecuado funcionamiento seg n los requerimientos establecidos e Hacer un manual tanto de operaci n como de desarrollo que explique el uso de la interfaz y la programaci n de esta 1 3 Metodologia 3 1 3 Metodolog a El desarrollo
34. estas condiciones se utilizan un m dulo de interruptores el Arduino y un m dulo para el control del motor Este ltimo integrado por 3 2 Circuito para probar el funcionamiento del m dulo disenado 19 un bloque de inversores y otro bloque de un puente H El m dulo de interrup tores se conecta haciendo mallas simples para cada interruptor y colocando resistencias para no cortocircuitar la senal cuando se cierre el interruptor En este caso se utilizaron resistencias de 1 kQ SND Figura 3 6 M dulo de interruptores En la figura 3 6 se ilustra lo explicado anteriormente Los interruptores van a servir para simular los sensores de contacto del sistema real La entrada al Arduino para cada uno de los sensores va a salir del nodo entre el sensor respectivo y la caja blanca que simboliza la resistencia De esta forma si el sensor se encuentra abierto se va a tener un cero l gico en la entrada Si el sensor se cierra la entrada quedaria conectada a VCC la cual equi vale a un uno l gico La informaci n de cada entrada se procesa en la l gica combinacional con el fin de controlar el sistema de la forma propuesta La tensi n VCC es la que se obtiene de la salida de 5V del Arduino La referencia GND tambi n se obtiene del Arduino y posteriormente ser conectada a la tierra de la fuente DC para tener la misma referencia en todo el circuito El m dulo de encendido y apagado de la fuente utiliza cinco pines del Arduino para entr
35. i n de la plataforma de medici n del sistema 3 Desarrollo Debido a que el Arduino Uno se va a utilizar como medio para adquisici n de datos es importante recordar instalarle el software para poder trabajar con l desde LabVIEW El objetivo es poder emitir y recibir senales a trav s del Arduino Uno para controlar el sistema que se desea automatizar desde una interfaz grafica 3 1 Diseno del m dulo de encendido apagado Se analiz el sistema para observar c mo funciona actualmente Basado en las observaciones realizadas se procedi a buscar un m todo para controlar la operaci n del mismo La soluci n implementada fue la l gica combinacional Dicha l gica permiti analizar todas las posibles combinaciones de las entradas al sistema y determinar qu salida se necesitaba para cada situaci n Las entradas y salidas del sistema son las siguientes Entradas e Sensor de contacto de la puerta SCP e Sensor de contacto superior SCS e Sensor de contacto inferior SCI e Se al de control para solicitar el encendido o apagado de la fuente A Salidas e Se al de control para manipular la polaridad de la tensi n que le llega al motor G e Se al de control para habilitar o deshabilitar el motor para encender o apagar la fuente En la figura 3 1 se observa la tabla de verdad construida para representar todas las combinaciones posibles de las entradas De tal forma se logra vi sualizar las 16 situaciones que
36. ircuitos construidos se logr comprobar el funciona miento de los sistemas operando simult neamente y bajo una misma interfaz El sistema de encendido y apagado cumpli con requisitos especificados por el CICANUM Estos eran el monitoreo del sistema por medio de c maras USB la medici n por laser y la condici n de seguridad respecto a la puerta de la habitaci n en la que se encuentra el sistema Adem s se logr comprobar la rutina de apagado de la fuente una vez que se detiene la ejecuci n del progra ma El circuito de comprobaci n para el sistema de posicionamiento tambi n demostr la correcta operaci n del mismo Se logr observar por medio de los LEDs como el programa controlaba la polaridad de la alimentaci n que le llegaba a los motores DC Lo que implicaba que el programa s lograba con trolar el sentido de giro de los motores Tambi n se logr comprobar que el programa detectaba correctamente cuando el carrito sobre el cual se coloca el medidor de radiaci n se encontraba en la posici n inicial o no El circuito de prueba para el sistema de control de filtros logr verificar que el sistema funcionaba correctamente Se observ que el sistema lograba ubicar los filtros en la posici n inicial y que lograba mover los motores hasta llegar al filtro seleccionado La alimentaci n de los motores se logr verificar por medio de los LEDs instalados Al igual que la visualizaci n de las secuencias de cuatro bits para contro
37. istencias 4 220 Q 1 4W Resistencias 4 330 Q 1 4W Resistencias 3 47 Q 1 2 W Resistencias 3 6 8 kQ1 4 W Diodo IRED Radio Shack 276 143 3 Fototransistor NTE3034A 3 M dulo Puentes H L298 1 Motor a Pasos 1 En este sistema hay que conectar tres partes el motor los optoacopladores y los sensores infrarojos La conexi n de cada uno se detalla a continuaci n Conexi n del Motor Advertencia Al conectar un motor paso a paso con el M dulo de Puente H L298 aseg rese de que la fuente de alimentaci n del motor est apagada Aisle cualquier conductor no usado del motor de modo que l no se pueda poner en cortocir cuito Nunca desconecte el motor mientras que el accionamiento est energi zado Nunca conecte los conductores del motor a la tierra o a una fuente de alimentaci n 47 B Manual de usuario e instrucciones de conexi n del hardware para el 48 sistema de control de filtros De acuerdo a la conexi n del n mero de cables terminales del motor paso a paso estos se dividen en los de 4 cables y 6 cables Aseg rese de conocer cada una de estas y gu ese por las siguientes instrucciones Motores de 4 conductores Los motores de 4 conductores o bipolares pueden ser conectados solamente de una forma Siga el diagrama de cableado mostrado en la figura B 1 A B Figura B 1 Conexi n del L298 con el motor a pasos bipolar Motores de 6 conductores Los motores de 6 conductores figura B 2
38. izante puede da ar varios tejidos provocando diferentes da os e incluso la muerte Si el da o es mayor al que el cuerpo puede reparar entonces las c lulas da a das se dividir n produciendo c lulas defectuosas que provocar an c ncer Las c lulas m s sensibles son las que se reproducen m s r pidamente como las reproductivas y las m s lentas las del sistema nervioso Gil 2013 Entre los tejidos y sistemas que pueden ser afectados se encuentran sistema gastroin testinal sistema hematopoy tico sistema nervioso central test culos ovarios piel y tiroides Si en cualquiera de estos se superan los l mites de da os severos llevar a a la muerte Existen niveles de dosis para asegurar que la radiaci n ionizante no da e a las personas que trabajan con ella Seg n las normas b sicas de seguridad establecidas por el Organismo Internacional de Energ a At mica IAEA por sus siglas en ingl s en un a o se considera segura una dosis de 1 mSv 5 mSv en casos especiales El promedio de dosis por a o de la gente es de menos de 1mSv IAEA 2013 La idea de estos niveles es evitar da os a corto y a largo plazo Para lograrlo la gente expuesta tiene que estar protegida ptimamente y la fuente tiene que ser revisada para asegurar que es segura En Costa Rica el Centro de Investigaci n de Ciencias At micas Nucleares y Moleculares CI CANUM es el encargado de la dosimetr a del personal expuesto a radiaciones ionizantes Este
39. l factor 27 60 es usado para convertir el cambio en velocidad expresada en RPM a una velocidad angular radianes segundo Como se describi en el desarrollo del proyecto el motor PaP se encar gar de mover un disco de acero que contiene los filtros en el cuadro B 2 se muestran los c lculos necesarios para calcular el momento de inercia de este cuerpo que b sicamente es un cilindro muy delgado Es importante recordar Cuadro B 2 F rmulas del cilindro F rmulas de determinaci n de inercia de cilindro s lido pi Descripci n F rmulas Inercia J Kg m Peso Kg r m 2 Inercia J Kg m m L m p Kg m r m 2 Volumen Volumen m r Im Lim que los motores PaP adem s de ser clasificados por su ngulo de paso o tipo de conexi n tambi n se clasifican de acuerdo al tama o de su carcasa Por ejem plo un motor de tama o 11 tiene un di metro de 1 1 pulgadas de la misma manera uno de 23 tiene 2 3 pulgadas de di metro este tipo de clasificaci n lo defini la NEMA Sin embargo el largo de un motor puede variar de acuerdo a su modelo sin importar su clasificaci n de tama o Por regla general el torque de un motor PaP se incrementa con el largo de su cuerpo Las caracter sticas de torque velocidad son la clave para seleccionar el mo tor adecuado para una aplicaci n espec fica A continuaci n se brinda un ejem plo de dimensionamiento para un motor con un juego de engra
40. la posici n inferior En caso de que el sistema est 24 3 Desarrollo C Program Files Dimetix DLS_FLS_Utility Laser_Utility exe Figura 3 11 Interfaz del sistema de encendido apagado con indicadores y el sistema de ejecuci n de programas alternos Figura 3 12 Interfaz del sistema de encendido y apagado de la fuente trabajando para encender la fuente la luz de Subiendo se iluminara De estar trabajando para apagarla se iluminar la luz Bajando Por ltimo una vez que la plataforma sobre la cual se encuentra el material radioactivo lleg al tope superior o al inferior se enciende la luz de Fuente totalmente abierta o Fuente totalmente cerrada respectivamente Es importante mencionar que el sistema de encendido y apagado cuenta con una rutina para apagar totalmente la fuente al detener el programa En caso de que se detenga la ejecuci n del programa y la fuente se encuentre 3 4 Interfaz del sistema completo 25 parcial o totalmente abierta el programa se encargar de bajar la plataforma hasta el tope inferior es decir apagar la fuente completamente Para indicar que la fuente est parcial o totalmente abierta se utiliza una luz grande en la interfaz Es la luz de forma circular m s grande de la interfaz En la secci n 6 de la interfaz se puede ver la luz mencionada Esta luz se pone en rojo si la fuente est parcial o totalmente abierta Al estar completamente cerrada se pone en verde
41. laboratorio est acreditado con la norma ISO 17025 la cual certifica la calidad del trabajo que se realiza INTECO 2013 Is topo Cesio 137 El Cesio es un elemento qu mico que en su estado natural es estable se le conoce como cesio 133 Existen dos is topos radioactivos del cesio el cesio 137 y el Cesio 134 La diferencia principal es que la vida media del cesio 137 es aproximadamente treinta a os mientras que la del Cesio 134 es de cerca de dos a os Es poco probable que el cesio estable afecte la salud de las personas por otro lado el cesio radioactivo puede causar variedad de da os Entre las consecuencias de exposici n a radiaci n ionizante se encuentran n usea v mito diarrea hemorragias coma e incluso la muerte 10 2 Antecedentes 2 2 Sistema existente para calibrar medidores de radiaci n Estructura actual del sistema El sistema est conformado por m dulos manuales de medici n atenuaci n de intensidad y de apertura de la fuente Todo esto est montado sobre un riel La medici n se hace con cinta m trica desde la fuente hasta donde se ubica el sensor La variaci n de la intensidad se hace colocando los filtros de plomo deseados frente a la apertura de la fuente La apertura de la fuente se hace elevando o bajando el Cesio por medio de un tornillo sin fin sujeto a una plataforma sobre la cual est el Cesio Se considera abierta cuando el Cesio llega al nivel de un agujero en el tubo que se encuentra subi
42. lar el movimiento de los motores 4 Conclusiones y recomendaciones Por medio del trabajo realizado para la culminaci n de este proyecto se lleg a lo siguiente Conclusiones e Se logr programar en LabV I EW una interfaz para gr fica para con trolar el sistema para calibraci n de medidores de radiaci n e Se pudo realizar un programa en LabV I Ew para controlar el encen dido y apagado de la fuente por medio de una interfaz grafica e Se consigui acoplar los proyectos existentes con el aporte hecho en este proyecto bajo una sola interfaz e Se logr disenar circuitos para comprobar la operaci n correcta tanto de cada proyecto por separado como del sistema completo Recomendaciones A la hora de implementar el diseno de automatizaci n usar printed circuit boards PCB para reducir el espacio que ocupa una tabla de prototipos y facilitar la conexi n del mismo Esto harfa mas confiables el sistema los circuitos ya que reduce la posibilidad de errores al armar los circuitos Se recomienda el uso del programa PCB Wizard para este prop sito 33 Bibliografia Astrofisicayfisica 2012 Qu es espectro electromagn tico http www astrofisicayfisica com 2012 06 que es el espectro electromagnetico html ATSDR 1999 RADIACI N IONIZANTE http www atsdr cdc gov es toxfaqs es_tfacts149 pdf CICANUM 2013 CICANUM http cicanum ucr ac cr Freijo J 2000 La radiaci n gamma y sus aplica
43. los siguientes requisitos solicitados por el Centro de Investigaci n en Ciencias At micas Nucleares y Moleculares CICANUM e Un m dulo para encender y apagar la fuente de radiaci n e Un m dulo de seguridad que apague la fuente o la mantenga apagada en caso de que la puerta de la habitaci n en el que se encuentra el sistema est abierta e Un m dulo de monitoreo para observar el proceso de calibraci n desde afuera de la habitaci n e Un m dulo de medici n utilizando un l ser El m dulo de seguridad y el de control de encendido apagado de la fuente se realizaron mediante l gica combinacional y sensores de contacto Ambos elementos se utilizaron para detectar el estado de la fuente y de la puerta de la habitaci n Se us el programa iSpy para el monitoreo y el software de f brica del l ser LaserUtility para la medici n Estos se ejecutan desde LabVIEW Para validar el proyecto terminado se implementaron LEDs para verificar las senales de salida e interruptores para las entradas Estas se conectaron al sistema mediante los Arduinos y se simul la operaci n del sistema de calibraci n controlado por la interfaz disenada La interfaz permite desde la computadora encender y apagar la fuente de radiaci n definir la posici n del medidor de radiaci n regular la intensidad de radiaci n cambiando los filtros observar desde otra habitaci n el proceso de calibraci n y medir la distancia del sensor de radiaci
44. n este dispositivo A 1 Manual para el uso de la interfaz gr fica 39 Figura A 1 Interfaz del sistema completo e Se abre autom ticamente el software llamado iSpy para poder moni torear el sistema por medio de c maras USB e El sistema de posicionamiento despliega un mensaje en el que le pregunta al usuario si desea mover los motores a la posici n inicial Si se hace clic en S los motores se acomoda en dicha posici n Si se da clic en No el sistema cerrar el mensaje y no har nada e El sistema de control de filtros despliega un mensaje en el que le pregunta al usuario si desea empezar el ajuste de filtro Eso quiere decir que si desea llevar los filtros a la posici n inicial es decir con el filtro de 10 colocado frente a la fuente Si se le da clic a ACEPTAR se llevar a cabo esta acci n Si se le da clic a CANCELAR el sistema no har nada Una vez que se ejecutaron las acciones iniciales se puede empezar a usar la interfaz libremente Esta se puede observar m s detalladamente y con sus bloques numerados en la figura A 1 e Bloque 1 Consta de cuatro indicadores y un interruptor de dos posi ciones Si se coloca en la posici n superior inicia el movimiento para 40 A Manual de usuario e instrucciones de conexi n del sistema de posicionamiento y del sistema de encendido y apagado de la fuente encender la fuente si se coloca en la posici n inferior inicia el movi miento para a
45. najes que gire un disco de acero muy parecido al del sistema de posicionamiento de filtros Caracter sticas del disco e Di metro del disco 30 cm B Manual de usuario e instrucciones de conexi n del hardware para el 52 sistema de control de filtros e Espesor del disco 0 5 cm e Material acero densidad 7 850 kg m e Resoluci n 1 8 por paso e Tiempo de aceleraci n 0 05 s e Torque resistente durante el movimiento referido al eje del motor 0 5 N m e Reductor 20 1 e Inercia del reductor 1 4351 107 kgm Utilizando las f rmulas del cuadro B 2 se calcula el momento de inercia para el disco Tr 0 005 7850 0 34 2 Viso rep r 2 x 0 5 kg m B 3 Stotal Jreductor T Sisson 1 4351 1074 0 5 20 a 0 0013935 kg a m B 4 Donde i es la raz n de reducci n por el juego de engranes Si cada paso se configura en el instrumento virtual para que se realice en 0 05 segundos y cada revoluci n se lleva a cabo con 200 pasos el disco girar a 6 RPM Utilizando la ecuaci n B 2 obtenemos el torque para acelerar el cuerpo Tace N m 0 0013935 kg m 6 RPM 0 05 s 27 60 0 017511 N m B 5 De la ecuaci n B 1 el torque necesario para mover el disco es Tmotor 0 017511 0 5 0 517511 N m B 6 Sin embargo este es el torque necesario para mover el disco antes de que se haya escogido un motor e incluido la inercia del rotor del motor Por lo que ahora se procede a s
46. nte Por otro lado para considerar que la fuente est apagada el mo tor tuvo que haber girado el tornillo sin fin en sentido opuesto hasta que la plataforma llegara al tope inferior aislando el material del ambiente De la figura 3 1 se puede analizar los 12 casos restantes Se puede observar en la figura 3 2 los 4 casos en los que se divide el sistema en general A su vez cada caso de los mencionados se va a dividir en cuatro situaciones m s las cuales son iguales para cada una de las cuatro circunstancias descritas en el esquema En cada caso van a haber cuatro combinaciones posibles entre SCS y SCI una de las cuales como se mencion previamente no se va a dar y es cuando ambos est n en 1 al mismo tiempo La explicaci n de esto es que la fuente no puede estar arriba y abajo al mismo tiempo Los tres casos restantes para 3 1 Diseno del m dulo de encendido apagado 15 Caso 1 Caso 2 Caso 3 Caso 4 Puerta Puerta Puerta Puerta abierta y abierta y cerrada cerrada y se se y se se solicita solicita solicita solicita encender apagar la encender apagar la fuente fuente la fuente SCP 1 SCP 0 SCP 0 A 1 A 0 A 1 Figura 3 2 Esquema de los cuatro casos generales del sistema cuando la fuente esta encendida para cuando est apagada y para cuando la plataforma no est en ninguno de los dos extremos del tubo por el cual sube y baja Las subdivisiones mencionadas se ilustran en la figura 3 3 Lo que se refiere a los estados de la
47. o unipolares se pueden conectar en serie con el cable central desconectado En modo en serie los motores producen m s torque en velocidades bajas pero no pueden funcionar tan r pidamente En la operaci n en serie el motor se debe hacer funcionar con corriente menor que la nominal en un 30 para evitar calentamiento El diagrama el ctrico este m todo de conexi n es el mismo que se muestra en la figura B 1 A Motor NC de 6 conductores A Figura B 2 Motor de 6 conductores B 1 Instrucciones de conexi n del hardware 49 Conexi n optoacopladores En la figura B 3 se muestra el esquem tico de este circuito su conexi n con el Arduino y el m dulo de L298 Su implementaci n en una protoboard usada en el proyecto se muestra en la figura B 4 Fuente de Alimentaci n 330 Optoacoples as Motor PaP Computador Figura B 4 Implementaci n en una protoboard de la interfaz de optoacoples Conexi n sensores infrarrojos La conexi n de cada uno de los optoacoples se realiza seg n el esquem tico de la figura B 5 en la figura B 6 se muestra su implementaci n en una protoboard como la usada en el proyecto Recordar que el disco debe colocarse con el lado de las marcas frente al sensor a menos de 0 5 cm de este B Manual de usuario e instrucciones de conexi n del hardware para el 50 sistema de control de filtros Figura B 5 Esquem tico de un optoacople del s
48. o para apagar G 0 o encender G 1 la plataforma e En el subcaso 2 La fuente est apagada ubicada en el fondo del tubo que contiene la plataforma Para el caso 1 el caso 2 y el caso 3 la plataforma estaba bajando y ya lleg al fondo por lo tanto se apag Al darse este momento se tiene que deshabilitar el motor EN 0 para que detenga la plataforma Para cuando ocurre en el caso 4 la fuente estaba apagada pero ahora se le est solicitando encenderse En otras palabras se tiene 3 1 Diseno del m dulo de encendido apagado 17 que habilitar el motor EN 1 y hacerlo girar para subir la plataforma G 1 e En el subcaso 3 La fuente est encendida es decir en el tope superior del tubo expuesta al ambiente Bajo las condiciones del caso 1 el caso 2 y el caso 3 se le solicita a la fuente apagarse por lo que el motor se debe habilitar EN 1 y hacerlo girar para descender la plataforma G 0 Dado el caso 4 la fuente ya est encendida y no puede seguir subiendo la plataforma por lo que el motor se deshabilita EN 0 e En el subcaso 4 Es una condici n que implicar a que la fuente est encendida y apagada al mismo tiempo lo cual no puede suceder 2 pa abierta Figura 3 4 Diagrama ASM En la figura 3 4 se observa el diagrama de ASM del sistema Tiene dos es tados el estado a es cerrado y el estado b es abierto Cuenta con tres entradas switch SW puerta P y apagar OFF La entrada SW es la misma que
49. ontacto inferior Senal de control para solicitar el encendido o apagado de la fuente Senal de control para manipular la polaridad de la tensi n que le llega al motor Senal de control para habilitar o deshabilitar el motor para encender o apagar la fuente Diodos emisores de luz LED es por sus siglas en ingl s Light Emitting Diode L gica transistor transistor TTL es por sus siglas en in gl s Transistor Transistor Logic xi 1 Introducci n 1 1 Introducci n del informe El Centro de Investigaciones de Ciencias At micas Nucleares y Moleculares m s conocido por sus siglas CICANUM es el nico centro del pais especializa do en tecnologias nucleares Tiene laboratorios equipados con avanzada tecno logia y personal altamente capacitado Brinda servicios de dosimetria personal calibraci n de instrumentos dosim tricos an lisis radiom trico y cursos para capacitar sobre protecci n radiol gica CICANUM 2013 Actualmente el sistema para calibraci n dosim trica opera manualmente Para calibrar un equipo de medici n hay que trasladarse del cuarto donde est el sistema para poder manipularlo al cuarto de computadoras para procesar la informaci n Es decir el usuario tiene que abrir o cerrar la fuente cambiar los filtros de intensidad de la radiaci n ubicar los sensores en la posici n deseada y tomar los datos manualmente El proceso deja una gran brecha para mejoras que podr an ser cubiertas
50. ontrol de filtros A 1 Interfaz del sistema completo o A 2 Interfaz de modo manual A 3 Ventana para introducir puntos e A 4 Esquema de conexi n general o A 5 M dulo de inversores 2 1 a A 6 PCB del sistema de posicionamiento visto desde el lado opuesto al del soldadOr weds ete a a as B 1 B 2 B 3 B 4 B 5 B 6 B 7 B 8 Conexi n del L298 con el motor a pasos bipolar 48 Motor de 6 conductores 2 2 2 m a 48 Esquem tico de la interfaz de optoacoples 49 Implementaci n en una protoboard de la interfaz de optoacoples 49 Esquem tico de un optoacople del sensor infrarrojo 50 Implementaci n en una protoboard de los sensores 50 Curva de velocidad torque para el 780079 01 de National Instruments 53 Esquem tico de la fuente propuesta a 54 Nomenclatura CICANUM Centro de Investigaci n de Ciencias At micas Nucleares y Moleculares LabVIEW Acr nimo de Laboratory Virtual Instrument Enginee ArduinoUno SCP SCS SCI EN LEDs TTL ring Workbench Software de la compa a Nationall nstruments para programaci n gr fica por medio de bloques Tarjeta con un microcontrolador y con capacidad de ma nejo de entradas tanto digitales como anal gicas y de sa lidas digitales Sensor de contacto de la puerta Sensor de contacto superior Sensor de c
51. os Resistencias 4 330 Q 1 4W Filtros Resistencias 3 47 Q 1 2 W Filtros Resistencias 3 6 8 kQ 1 4 W Filtros Resistencias 5 1 kQ On Off Diodo IRED Radio Shack 276 143 3 Filtros Fototransistor NTE3034A 3 Filtros M dulo Puentes H L298 3 Todos Motor DC 4 On Off y Posic Motor a Pasos 1 Filtros Sensor de contacto 6 On Off y Posioc M dulo de inversores DM7405N 1 On Off Se necesita un total de 3 Arduinos uno para cada sistema y un minimo de 3 puentes H del tipo L298 Cada puente tiene dos salidas por lo que se dispone de 6 salidas para alimentar motores El sistema de encendido y apagado de la fuente s lo necesita una salida el de control de posicionamiento cartesiano necesita 3 salidas y el sistema de control de filtros necesita 2 salidas Se requieren 6 sensores de contacto 3 para el sistema de posicionamiento y 3 para el de encendido y apagado de la fuente En el apendice de conexi n se detalla la ubicaci n de todos estos elementos La tabla A 1 muestra los componentes necesarios para armar el proyecto completo A 1 Manual para el uso de la interfaz grafica Para ejecutar el programa se debe abrir el documento Pruebafinal vi de LabVIEW y una vez abierto hacer clic al bot n Run El bot n tiene un fcono que es una flecha senalando hacia la derecha Al ejecutar este programa van a ocurrir los siguientes eventos e Se abre autom ticamente el software llamado Laser Utility del l ser para poder hacer las mediciones co
52. pagar la fuente Los indicadores senalan como lo indica el nombre de cada uno si la fuente est completamente abierta o cerrada y si los motores est n subiendo o bajando la plataforma sobre la cual se encuentra el material radioactivo Bloque 2 Tiene dos opciones para operar Manual o Rutina Se se lecciona la opci n haciendo clic en la pestana con el nombre del modo de operaci n que se desea usar El modo rutina se observa en la figura A 1 mientras que el modo manual se observa en la figura A 2 Manual Rutinas Led Led Led Led Led Led Activar Motores Figura A 2 Interfaz de modo manual El modo manual tiene la opci n de activar los motores y moverlos en direcciones positivas o negativas de cada eje Este se activa haciendo clic en la casilla Activar motores La columna seis con seis luces en la figura A 2 indica el movimiento en cada una de las direcciones posibles La columna de tres luces indica si ya lleg a la posici n inicial de cada eje El modo rutina se activa haciendo clic en la casilla Activar las Rutinas Este modo tiene cuatro botones Nuevo Cargar Guardar y Cancelar Nuevo sirve para crear una rutina especificando una secuencia de puntos a seguir Al hacer clic en este bot n se abre la ventana de la figura A 3 En esta ventana se introduce la coordenada deseada y se le hace clic a Otro punto para a adir la siguiente coordenada Una vez que introdujeron los
53. podr an ocurrir en la operaci n del sistema Se toma que los sensores de contacto son uno cuando un elemento los toca La se al A se interpreta como 1 cuando se le solicita al sistema que encienda la fuente y O cuando se le solicita que la apague Cuando la se al EN est en 1 13 14 3 Desarrollo Term sc gt eN 6 0 8 E 0 1 Be O68 B 1 SR 2 1001 E 0 E R 3 0 0 1 1 G 4 Ei asa E 0 5 W ji 8 1 o 1 6 id E 10 E 7 D ts 1 a 8 E 10 Y 0 E 0 9 X D E JA o 1 10 E 10 E 0 E R 11 E 0 8 1 x 0 12 Li amp 0 E 3 13 ES E 1 14 Eli E 10 0 0 15 E 1 wii 3 Figura 3 1 Tabla de la verdad del sistema bajo estudio habilita el motor si no se deshabilita Al tener un valor de 1 la senal de G esta haciendo que al motor le lleguen 24V y este gire para abrir la fuente En caso de que la senal G tenga un valor de 0 el motor recibir 24V y girar en el sentido contrario movi ndose para cerrar la fuente De los 16 casos posibles hay 4 que no son posibles el 3 el 7 el 11 y el 15 La situaci n que hace que no sea posible es que el SCS y el SCI no van a estar con un valor de uno al mismo tiempo Eso implicaria que la fuente est encendida y apagada al mismo tiempo Para considerar que la fuente esta encendida el motor debe girar el tornillo sin fin hasta que la plataforma sobre la cual se encuentra el material radioactivo llegue al tope superior quedando el material expuesto al ambie
54. por la automatizaci n del mismo Automatizar el procedimiento acelerar a el trabajo y reducir a la exposi ci n del usuario a la radiaci n Este proyecto surge para cubrir esta necesidad y consiste en el acople bajo una sola interfaz realizada en LabV I EW de los proyectos existentes y otros subsistemas por realizar La idea es contro lar por computadora cada uno de los subsistemas involucrados en el proceso de calibraci n Entre los m dulos los cuales se explicar n posteriormente se encuentran e M dulo de seguridad e M dulo de monitoreo e M dulo de ubicaci n cartesiana e M dulo de variaci n de intensidad de la fuente de radiaci n Los proyectos ya existentes son el de variaci n de intensidad de la radiaci n por medio del cambio de filtros y el proyecto de ubicaci n cartesiana de los medidores Estos fueron hechos respectivamente por Luis Diego lvarez Alfaro en su proyecto Dise o e implementaci n de un sistema para el control de emisi n de radiaci n realizado en el a o 2012 y por Erick Steven Rojas Lizano 2 1 Introducci n en una asistencia al profesor Mauricio Espinoza Los elementos restantes se desarrollar n en este proyecto y ser n explicados brevemente a continuaci n El m dulo de seguridad tiene como prop sito que la fuente no pueda abrirse a menos que la puerta de la habitaci n est cerrada El de monitoreo consiste en c maras web para poder observar el funcionamiento del proc
55. puntos deseados se le da clic a OK la ventana se cierra y el programa empieza a ejecutar la rutina moviendo la plataforma a la posici n deseada A 1 Manual para el uso de la interfaz gr fica 41 Introduzca las posiciones de los puntos a los cuales desea movilizar la planta Figura A 3 Ventana para introducir puntos Cargar sirve para abrir una rutina que se habia creado previamente en una archivo lvm o txt Guardar sirve para guardar la rutina que se est usando en un archivo lvm Cancelar sirve para detener la ejecuci n de la rutina que est activa Estas Rutinas lo que hacen es ir a un punto especifico x y z e Bloque 3 Tiene el bot n de STOP y tres combobox que sirven para elegir el puerto COM para leer cada sistema Dado que se necesitan tres Arduinos se van a usar 3 puertos COM El bot n STOP sirve para detener la ejecuci n del programa e Bloque 4 Este tiene la opci n de elegir el programa que se desea ejecutar Se puede arrancar dos programas utilizando este bloque Para abrir un programa se le da clic a la carpeta y se busca el archivo ejecutable del programa deseado En este caso los programas elegidos son para poder monitorear el sistema con c maras USB y para en usar el l ser para medir Una vez que el programa de LabVIEW se est ejecutando no se puede cambiar la elecci n del programa que se quiere abrir Es decir que una vez que el usuario
56. s salidas EN y G estas se definen de pendiendo del caso general y la subdivisi n del mismo en que se encuentren Cada combinaci n entre casos y subcasos lleva a una situaci n en particular ante la cual el sistema tiene que responder conforme a los requisitos estable cidos Para el caso 1 el caso 2 y el caso 3 las salidas van a tener el mismo comportamiento en todos los subcasos Lo anterior se da porque en el caso 1 y el caso 2 la puerta est abierta SCP 0 por lo tanto la fuente no deber a encenderse En otras palabras se le va a solicitar a la fuente que se apague En el caso 3 ya la puerta se encuentra cerrada SCP 1 pero se le est so licitando a la fuente apagarse A 0 Cada uno de los casos es una situaci n que requiere que el motor se habilite o deshabilite y que gire en un sentido o 16 3 Desarrollo en otro Subcaso 1 Subcaso 3 Subcaso 4 Fuente en Fuente Condici n transici n encendida no importa para Scs 1 la fuente no encenderse SCI 0 puede estar o apagarse encendida y SCS 0 apagada a SCI 0 la vez SCS 1 SCi 1 Figura 3 3 Esquema de las subdivisiones de casos generales A continuaci n se explica cada uno de los subcasos en detalle e En el subcaso 1 la fuente se encuentra en una transici n puede ser para encenderse si est en el caso 4 o para apagare en cualquiera de los dem s Dada esta condici n se necesita que el motor est habilitado EN 1 y girand
57. te de los proyectos previos con el fin de automatizar este proceso 2 1 Radiaci n La radiaci n es un fen meno f sico en el cual cierta cantidad de energ a ema na de un objeto Dicha energ a se manifiesta por medio de la liberaci n de ondas electromagn ticas o part culas alfa y beta Villanueva 2005 Se puede clasificar la radiaci n como ionizante o no ionizante Al incidir sobre un obje to la radiaci n ionizante hace que electrones salgan de mol culas o tomos a los que pertenec an alterando su composici n normal Por otro lado la no ionizante no tiene este efecto de alterar la estructura de la materia Las fuentes principales de radiaci n ionizante vienen del espacio de los elementos radioactivos pertenecientes a la tierra o de materiales manipulados por el hombre con el fin de emitir radiaci n ATSDR 1999 La radiaci n proveniente del espacio choca contra la atm sfera esparciendo los rayos que la componen La que se origina en la Tierra por elementos radioactivos es poco com n debido a que estos elementos no son muy abundantes Finalmente la radiaci n en prop sitos industriales o m dicos es la que puede exponer a ciertas personas a niveles mayores de radiaci n La radiaci n ionizante va dejando un poco de energ a en cada part cula con la que colisiona por lo tanto en el ambiente encontramos diferentes niveles de radiaci n a los cuales estamos expuestos La radiaci n no ionizante es un componente esen
58. tectarla y medirla en campos laborales que interact en directamente con materiales radioactivos Los dos m todos m s comunes para detecci n de radiaci n ionizante son la c mara gaseosa y los detectores de centelleo La t cnica m s com n para detectar radiaci n es la c mara gaseosa Est basada en el principio que la radiaci n tiene la capacidad de ionizar el aire o alg n otro gas espec fico Sabiendo que si hay radiaci n hay iones en la c ma ra se conectan electrodos a la misma Luego se aplica una tensi n el ctrica de forma que los iones positivos se mueven hacia el c todo y los iones negativos al nodo Este movimiento de iones va a crear un aumento en la diferencia de potencial entre los electrodos la cual puede ser f cilmente medida con alg n volt metro Entre mayor nivel de radiaci n haya mayor ser la diferencia de potencial entre los electrodos Se muestra una ilustraci n del sistema descrito en la figura 2 1 Otra t cnica usualmente empleada son los detectores de centelleo Estos se basan en la utilizaci n de materiales que emiten una peque a cantidad de luz al entrar en contacto con la radiaci n T picamente se emplea el yoduro s dico Al producir una luz esta incide sobre un material conocido como fotoc todo La caracter stica m s importante de este ltimo es que emite electrones al recibir cuantos de luz Luego por medio de una tensi n estos electrones pa san por placas llamadas dinodos las
59. y las verdes hacia direcciones negativas Si las luces estaban apagadas 30 3 Desarrollo Figura 3 19 Circuito de validaci n del sistema de encendido y apagado indicaban que ninguno de los motores se estaba moviendo En la figura 3 20 se muestra el circuito implementado EN JOS 3NNO9 QNS Y Figura 3 20 Circuito para validaci n del sistema de posicionamiento Respecto al sistema de control de filtros hab a que emular la lectura del c digo de cada filtro y el movimiento de los motores Para el movimiento de los motores se utiliz el mismo sistema de LEDs conectados a las salidas del puente H las cuales simulaban la alimentaci n del motor a pasos La funci n de lectura se simul a adiendo se ales internas al programa original Estas fueron agregadas por medio de una O l gica para no afectar el funcionamiento del c digo original y que funcionara aunque en realidad no hubiera un sistema de lectura en el circuito de prueba Estas se ales ser an interruptores virtua les para enviar unos y ceros l gicos los cuales representaban las lecturas de tres bits correspondientes a cada filtro Debido a que el movimiento del motor 3 5 Validaci n del sistema 31 se controla por medio de combinaciones de pulsos de cuatro bits se coloca ron LEDs para poder observarlas En la figura 3 21 se puede ver el circuito mencionado Figura 3 21 Circuito para validaci n del sistema de control de filtros Por medio de los c

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