Una vez que se consideraron y se eligieron todos los componentes para la integración del circuito eléctrico, el diseño del circuito electrónico se muestra a continuación, se observan las partes subsecuentes del circuito electrónico, para una mejor visualización, las partes electrónicas se describen a continuación.
Figura 3.14 Circuito electrónico, adaptado para el funcionamiento del dispositivo.
En la Figura 3.14 se observa la parte de acoplamiento del circuito electrónico para el dispositivo. Teniendo en cuenta que para la simulación del prototipo, se uso un microcontrolador MC908AC60 y su base de simulaciones DEMO9S08AC60E para simular el controlador maestro del semáforo. Las salidas de este llevan un valor de 5VCD, es por eso que esta parte del circuito lo usaremos en una protoboard, ya que no es parte del dispositivo electrónico. Esta parte del circuito es necesaria para la simulación del prototipo.
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Figura 3.15 Etapa de acoplamiento a las señales del microcontrolador
La Figura 3.15 muestra la parte donde el circuito recibe las señales del semáforo, cada señal recibida del microcontrolador que simula al semáforo, emite una señal de 5VCD. De acuerdo a la hoja de datos del optoacoplador 4N25, la corriente que maneja el led es de 100mA. Por tanto aplicando ley de ohm.
Ecuación 3.2 Ley de Ohm
Se usó una resistencia de 470Ω, ya que dio una corriente de 10.6 mA de acuerdo a la ecuación 3.3.
Ecuación 3.3 Cálculo de la corriente que debe recibir el led del optoacoplador 4N25
Esta resistencia aplicó a todos los optoacopladores 4N25. De esta manera se aisló y se protegió al microcontrolador, contra una falla del circuito del dispositivo. Cabe mencionar que la adaptación para los semáforos reales, se deben incluir 3 relevadores antes de tomar las señales, donde la bobina de dichos relevadores, se exciten con 120VCA, y tomar 5 VCD del contacto NA.
CAPITULO 3
Dispositivo Vial Táctil Para Personas Ciegas y de Baja Visión Página 71 La hoja de datos del optoacoplador 4N25 marca usar una resistencia con valor 1KΩ, cuando se requiere usar el transistor como switch. Sin embargo, se usan de 10 kΩ para asegurarse que el transistor corte la corriente adecuadamente, en el momento que el optoacoplador reciba la señal, de acuerdo a la hoja de datos del optoacoplador, lo que se buscó con la resistencia de 10KΩ es que conmute rápido de acuerdo a la curva a una frecuencia de 10KHz. La configuración en la que está conectado el optoacoplador es de forma inversa, es decir, cuando se reciba un 1, a la salida nos estará dando un 0.
Figura 3.16 Etapa de entrada de las señales del semaforo al PIC 16F628A
En la Figura 3.16, se observa que la señal que es recibida del optoacoplador, se tuvo que invertir para que de un 1, posteriormente entrara al arreglo de Darlington que se encuentran dentro del ULN 2803. A la salida del ULN 2803 se manda la señal a relevadores donde la bobina se excita con 5 VCD, y su señal será la misma de la fuente de 5VCD. De esta manera se protege al PIC 16F628A de cualquier falla que pueda ocasionarse en el circuito. Es necesario del uso ULN 2803 para que se active la bobina del relevador. Se conecta un diodo 1N4004 en paralelo con la bobina, para evitar que la corriente se regrese cuando se activen los contactos de la bobina.
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Figura 3.17 Etapa de salida PIC 16F628A
Cuando entran las señales al PIC, las señales actúan de acuerdo a la programación que contenga este, que será un programa acoplado a la secuencia del semáforo vehicular. Sus salidas del PIC, vuelven a entrar a otros tres optoacopladores como se muestra en la Figura 3.17, se calcula la misma resistencia, ya que el PIC manda una señal de 5 VCD a la salida. Su configuración es la misma, solo que en esta etapa ya no se invierte el ciclo con la compuerta NOT.
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Figura 3.18 Entradas y salidas del PIC 16F628A, en el ULN 2803
Figura 3.19 Etapa final del circuito eléctrico
La señal de control pasa por el ULN 2803 mostrado en la Figura 3.18 el cual amplifica la potencia, posteriormente conmuta a los relevadores que activaran los solenoides y el motor vibrador como se ve en la Figura 3.19, de acuerdo a la secuencia que indique el semáforo. Es importante aclarar que en circuito sé utilizaran dos fuentes de 5VCD mostradas en la Figura 3.20 pero con diferente corriente. La primera es la que alimenta a todo el circuito, y es una fuente de 5VCD convencional, que por lo regular arroja una
Dispositivo Vial Táctil Para Personas Ciegas y de Baja Visión Página 74 corriente de alrededor de 769 mA. La segunda es una corriente de 5VCD pero es necesario que arroje 2A, ya que esta fuente es utilizada para que los solenoides funcionen, pues necesitan de 1.8 A a 5VCD, no se puede utilizar una fuente con una tensión mayor, que arroje mas de 2A, ya que la consecuencia será que el solenoide se calentara y dejara de funcionar.
(a) (b) Figura 3.20 Fuentes de 5 VCD (a) Fuente de 5VCD (b) Fuente de 5VCD 2A
Para poder visualizar el funcionamiento del elemento de ayuda proyectado para las personas ciegas o de baja visión, se hara uso de elementos que hagan referencia a los materiales antes descritos, cabe mencionar que estos elementos, las características y sus requerimientos descritos anteriormente están proyectados para una eventual construcción o una propuesta de instalación dirigida hacia las autoridades competentes para que su desempeño, funcionalidad y características sean evaluadas y así decidir si es viable su implementación en las calles de la ciudad, y ponerse a disposición de las personas ciegas o de baja visión; para efectos de simulación se haran uso de equipos que estén al alcance del presupuesto disponible para el desarrollo de las aplicaciones y las simulaciones pertinentes para así visualizar la función del dispositivo táctil.