Screening and Optimization of Assembly

Para realizar el diseño de la placa se ha utilizado el programa OrCAD Capture que es uno de los programas que incluye el paquete OrCAD 16.2. como se puede observar en el esquemático siguiente.

Figura 22 Esquemático en OrCAD Capture

Este circuito se dividirá en cuatro fases:

- Efecto Hall. - Oscilador

- Interrupción de Reset. - LEDs SMD

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3.3.1.1 Efecto Hall

El efecto Hall consiste en la aparición de un campo eléctrico en un conductor cuando es atravesado por un campo magnético, el esquema de la figura 23 sirve para ilustrar este efecto. A este campo eléctrico se le llama campo Hall. Este fenómeno fue descubierto en 1879 por el físico estadounidense Edwin Herbert Hall.

Figura 23 Esquema del efecto Hall

Los sensores basados en este fenómeno, constan de un elemento conductor o semicon- ductor y un imán. Cuando un objeto ferromagnético se aproxima al sensor, el campo que provoca el imán en el elemento se debilita. Así se puede determinar la proximidad de un objeto, siempre que sea ferromagnético. Este elemento se ilustrará más adelante con una imagen del proyecto.

En el campo de los sensores por efecto Hall existen múltiples aplicaciones. En el ámbito de la robótica sus aplicaciones son varias, una de ellas es de contador de vueltas, consiste en poner un imán en la llanta y el sensor en la carcasa y cada vez que pase el imán contara una vuelta, esta señal de conteo podemos conectarla a un microcontrolador y este, comparar el conteo de las dos llantas y hacer un refresco para verificar que las vueltas que ha dado una llanta y otra sean las mismas, así podemos asegurar que un robot vaya derecho y no verse afectado por alguna piedra que haya atorado una llanta y desviado el aparato. Otra aplicación se presta en los chips basados en este efecto, desempeñan la función de interruptores accionados por el campo magnético de un imán, por ejemplo en los sensores de los sistemas de alarma que se colocan en puertas o ventanas para así detectar su apertura. La ventaja de estos interruptores es que se evita cualquier tipo de fricción al ser accionados, debido a que el único elemento que toma contacto es el campo magnético. Bajo las teclas de los teclados electrónicos, también se

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hallan sensores de este tipo para evitar el desgaste que sufren los contactos eléctricos tradicionales. Hay también motores de efecto hall (HET) que hacen la función de aceleradores de plasma de una alta eficiencia. Existen más aplicaciones pero con estas ya queda reflejado amplio campo de trabajo.

Dentro de los elementos del esquemático cabe destacar la circuitería del sensor hall en nuestro caso trabajamos con el modelo A1106 EUAT (ver imagen 24), que se encarga de proporcionar al puerto P3.2 INT0 un pulso para generar una interrupción en la programación del microcontrolador, a través del impulso magnético que recibe el sensor cada vez que pasa por un imán colocado en la base del giroled. Este sensor también marcará el punto de comienzo del texto, ancho de la franja visible, y ajuste la imagen.

Figura 24 Circuitería sensor Hall

Posteriormente, ya hecha la placa, para diseño del circuito se añadió como un conden- sador de 220nF (SMD) entre salida (Vout ) del sensor hall y masa como se ve en la figura 26. La función de este condensador era filtrar ruidos para una mayor eficiencia del hall.

Figura 25 Incorporación de un condensador en la circuitería sensor Hall

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3.3.1.2 Oscilador

Como todos los dispositivos digitales síncronos, los microprocesadores y microcontro- ladores necesitan una señal periódica para su funcionamiento, denominada señal de reloj.

El microcontrolador AT89C2051 posee un oscilador interno para la generación de la señal de reloj, necesitando conectarle externamente sólo componentes pasivos, tales como condensadores, cristales de cuarzo, etc. El XTAL1 y XTAL2 son la entrada y salida, respectivamente, de un amplificador inversor que puede ser configurado para su uso como el oscilador de chip, como se muestra en la Figura 27. Se pueden utilizar tanto un cristal de cuarzo como un resonador de cerámica.

Figura 26 Oscilador con cristal de cuarzo o resonador cerámico

Figura 27 Cristal de cuarzo de 12MHz

C1, C2 = 30 pF ± 10 pF para Cristales de cuarzo. C1,C2 = 40 pF ± 10 pF para Resonadores cerámicos.

En nuestro caso hemos escogido un oscilador de cuarzo de 12MHz de perfil bajo para que así no tengamos problemas de rozadura al girar la placa ya que va en la capa bottom y podría tocar con la madera del soporte del giroled.

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3.3.1.3- Circuito de reset

Para que se produzca la inicialización de un microcontrolador AT89C2051, es necesario aplicar un nivel alto a su entrada reset (RST) durante al menos dos ciclos máquina. El circuito típicamente utilizado para la inicialización del microcontrolador MCS-51 se muestra en la Figura 29 La conexión en serie del condensador y la resistencia produce un reset automático del microcontrolador al conectar la alimentación al sistema. Por su parte, el pulsador en paralelo con el condensador permite al usuario provocar la inicialización del microcontrolador en cualquier momento de forma manual.

Figura 28 Circuito de reset para AT89C2051