SlideShare une entreprise Scribd logo
1  sur  17
Télécharger pour lire hors ligne
Taula de continguts del sistema de control
4. Sistema de control..................................................................................................................... 2
4.1 Estudi de mercat del sistema de control.............................................................................. 2
4.1.1 PLC .............................................................................................................................. 3
4.1.2 Arduino ........................................................................................................................ 5
4.1.3 Microcontrolador PIC .................................................................................................. 6
4.2 Criteris de selecció .............................................................................................................. 8
4.3 Valoració............................................................................................................................. 9
4.4 Estudi de mercat Arduio...................................................................................................... 9
4.4.1 Arduino Leonardo rev3 .............................................................................................. 10
4.4.2 Arduino UNO rev3..................................................................................................... 10
4.4.3 Arduinoo MEGA 2560 rev3....................................................................................... 11
4.4.4 Criteris de selecció ..................................................................................................... 12
4.5 Desenvolupament del programa........................................................................................ 12
4. Sistema de control
4.1 Estudi de mercat del sistema de control
En aquest apartat s’escull el tipus de controlador que serveix per poder adquirir las dades dels
sensors i actuar sobre els actuadors.
Un cop feta la recerca dels diferents sistemes de control al mercat, s’escullen els tres que més
s’adapten a l’aplicació per estudiar-los una mica més a fons.
 PLC.
 Arduino.
 Microcontrolador PIC.
Els criteris a comparar entre els següents controladors corresponen a:
 Econòmic.
 Quantitat d’entrades/sortides.
 Facilitat d’instal·lació.
Seguidament hi ha un resum de cadascuna de les 3 opcions escollides. Just després hi ha un apartat
amb els criteris que s’han pres a l’hora de seleccionar el sistema que més s’adequa a la aplicació.
4.1.1 PLC
Controlador lògic programable o PLC (Programable Logic Controller), són dispositius
electrònics molt utilitzats en l’automatització industrial.
Fig. 4.1. Estructura PLC i programa per diagrama de contactes
La seva història es remunta a la fi de la dècada de 1960 quan la indústria va buscar en les noves
tecnologies una solució més eficient per a reemplaçar els sistemes de control basats en circuits
elèctrics amb contactors, relés, interruptors... Avui en dia els PLC no només controlen la lògica
de funcionament de màquines plantes i processos industrials sinó que també poden realitzar
operacions aritmètiques, manegar senyals analògiques per realitzar estratègies de control tal com
PID ( controlador proporcional integral derivatiu ).
Els PLC actuals poden comunicar-se amb altres controladors i computadores en xarxes d’àrea
local i són una part fonamental dels moderns sistemes de control distribuït. Existeixen diversos
llenguatges de programació, el preferit pels electricistes degut a la seva similitud a la electricitat
són els LADDER o també anomenats diagrama de contactes que és el que es pot observar a la
figura 4.1. El preferit pels informàtics i electrònics és el FBD (Funtion Bloc Diagram) que compte
amb portes lògiques i blocs amb diferents funcions, i el més intuïtiu és el GRAFCET.
En la programació es poden incloure diferents tipus d’operadors, des de la lògia booleana,
comptadors, temporitzadors, contactes, bobines, operadors matemàtics fins a maneig de taules,
apuntadors, algoritmes PID i funcions de comunicació multi protocol que li permetin
interconnectar-se amb altres dispositius.
Com el seu nom indica s’ha dissenyat per programar i controlar processos seqüencials en temps
real. En general és possible trobar aquest tipus d’equips en ambients industrials.
Entradas
Sortides
Alimentació
Els PLC serveixen per realitzar automatismes. Es pot ingressar un programa al seu disc
d'emmagatzemament i amb un microprocessador integrat corre el programa. S'ha de saber que hi
ha infinitats de tipus de PLC, els quals tenen diferents propietats, que ajuden a facilitar certes
tasques per a les quals se'ls dissenyen.
Per que un PLC aconsegueixi complir amb la seva funció de controlar, és necessari programar-
ho amb certa informació sobre els processos que es volen seqüenciar. Aquesta informació es
rebuda per captadors, que gràcies al programa lògic intern aconsegueixen implementar-la a través
dels accionadors de la instal·lació. Els PLC es poden trobar a totes aquelles maquinàries que
necessiten controlar processos seqüencials, així com en aquelles que realitzen maniobres
d'instal·lació, senyalització i control. Tant podem trobar PLCs a la indústria del plàstic, com del
metall, com controlant una cruïlla de semàfors.
Dins de les funcions que un PLC pot complir es troben operacions com les de detecció i de
comandament, en les quals s'elaboren i envien dades d'acció als preaccionadors i accionadors. A
més, compleixen la important funció de programació, podent introduir, crear i modificar les
aplicacions del programa.
Dins dels avantatges que aquests equips tenen es troba que, gràcies a ells és possible estalviar
temps en l'elaboració de projectes, podent realitzar modificacions sense costos addicionals. D'altra
banda són de mida reduïda i tenen un manteniment de baix cost. També permeten estalviar diners
en la mà d'obra i tenen la possibilitat de controlar més d'una màquina amb el mateix equip.
Tanmateix i com succeeix en tots els casos, els PLC presenten certs desavantatges com és la
necessitat de comptar amb tècnics qualificats i ensenyats específicament per ocupar-se del seu
bon funcionament.
AVANTATGES INCONVENIENTS
 Fiabilitat
 Consum
 Preu elevat
 Complexitat de programació
 Dissenyat per a processos industrials
 Poca compatibilitat
Fig. 4.2. Taula avantatges PLC
4.1.2 Arduino
Arduino és una plataforma de hardware lliure basat en la facilitat del maneig del software i
hardware. Una placa Arduino consisteix en una placa amb un microcontrolador Atmel i AVR.
Hi ha diverses plaques d'Arduino capaces de llegir entrades tals com llums en un sensor, l'estat
d'un botó, un missatge de Twitter... i convertir-lo en una sortida activant un motor, encenent un
Led o publicar alguna cosa en línia. Podem programar la nostra placa enviant un conjunt
d'instruccions al microcontrolador ja existent a la mateixa placa. Per a fer-ho s'utilitza l'Arduino
llenguatge de programació (basat en *Wiring), i l' Arduino Programari (IDE), basat en el
processament. Conté un entorn de desenvolupament que implementa el llenguatge de
programació Processing/Wiring.
Al llarg del temps, Arduino ha estat el cervell de milers de projectes, des d'objectes d'ús quotidià
fins a instruments científics complexos.
Arduino va néixer al Institut de Disseny de la Interacció Ivrea com una eina de fàcil
desenvolupament de prototips, va apuntar a estudiants sense gaires nocions d'electrònica i
programació. Tan aviat com va assolir una comunitat més ampla, Arduino va començar a canviar
per adaptar-se a reptes i necessitats noves, diferenciant la seva oferta de senzilles plaques de 8
bits fins a productes per aplicacions IoT, portables, impressió 3D, i entorns integrats.
Gràcies a l’entorn simple que presenta per a l'usuari, Arduino ha estat utilitzat en milers
d'aplicacions i projectes diferents. El seu programari és fàcil d'entendre per a principiants, tot i
així és prou flexible per a usuaris avançats. Funciona en Mac, Windows, i Linux. Els mestres i
els estudiants l'utilitzen per construir instruments científics a baix cost, per provar experiments de
química i principis de física, per començar a programar i per robòtica. Els dissenyadors i els
arquitectes construeixen prototips interactius, els músics i els artistes l'utilitzen per instal·lacions
i experiments amb instruments musicals nous. Els fabricants l'utilitzen per exemple per construir
molts dels projectes que es van exhibir al Maker Faire.
Arduino és doncs una eina clau per aprendre coses noves. Qualsevol nen, aficionat, artista,
programador... pot començar a desenvolupar projectes només seguint les instruccions d'una caixa,
o compartint les idees en línia amb altres membres de la comunitat Arduino.
També conté un carregador d’arrencada (boot loader) que corra a la placa dissenyat per facilitar
l’ús de l’electrònica en projectes multidisciplinaris.
És ideal per utilitzar en projectes basats en l’educació degut al seu baix preu. Hi ha diferents tipus
de plaques Arduino, que es diferencien en el nombre i tipus d’entrades/sortides, en la memòria,
en la freqüència de treball, en la potencia i en el preu .
Fig.4.3. Arduino UNO i Arduino MEGA
A la taula d’avantatges s’observa que no és un sistema molt robust. Tot hi així al tenir software
lliure és molt fàcil trobar informació a través de diferents fonts. El seu preu comparat amb altres
sistemes de control és molt més baix i disposa de tot tipus d’accessoris ja que no està dissenyat
només per un entorn, per exemple l’industrial, aquestes plaques es podrien utilitzar tant per
controlar un edifici intel·ligent, com per crear una joguina o com podria ser un cotxe teledirigit.
AVANTATGES INCONVENIENTS
 Molt baix cost
 Compatibilitat d’ entorns
 Consum
 Codi obert
 Poc fiable
 Complexitat de programació
Fig.4.4. Taula avantatges Arduino
4.1.3 Microcontrolador PIC
Els PIC ( Peripheral Interface Controller) són una família de microcontroladors de tipus RISC
(Reduced Instruction Set Computer) fabricats per Microchip Technology Inc., originalment
desenvolupats per a la divisió de microelectrònica de General Instrument.
Un microcontrolador (abreujat μC, uC o MCU) és un petit ordinador integrat en un sol circuit
especialitzat a controlar equips electrònics. El microcontrolador inclou una CPU, una petita
quantitat de memòria, unitats d' entrada i sortida i acostuma a portar una memòria RAM, NOR
flash o una ROM per guardar el programa.
Fig. 4.5. Microcontrolador PIC18F4550 i estructura interna
Els microcontroladors van ser dissenyats per a aplicacions per a sistemes encastats en
contraposició als microprocessadors utilitzats en els ordinadors personals per a aplicacions d'ús
general. Gràcies a la seva mida i cost reduït fan que siguin ideals per al control digital de molts
dispositius. També són comuns els microcontroladors de senyal mixt perquè poden integrar
components analògics necessaris per controlar sistemes electrònics analògics. Alguns
microcontroladors utilitzen paraules de quatre bits i operen amb una freqüència de rellotge tan
baixa com 4 kHZ per aconseguir un consum baix. Generalment també tenen la capacitat de
quedar-se en un estat de repòs fins que reben una interrupció, això fa que el seu consum sigui
gairebé nul.
Emfatitza l'alta integració, en contrast amb un microprocessador que només conté una CPU. A
més de les típiques operacions lògiques i aritmètiques d'un microprocessador de propòsit general,
un microcontrolador integra elements addicionals com memòria de lectura-escriptura per a dades,
memòria de només lectura per emmagatzemar el programa, memòria flash per emmagatzemament
permanent, perifèrics, i interfícies d'entrada sortida (Ports, I2C, SPI...). A velocitats com 32 kHZ,
els microcontroladors operen a velocitats molt baixes en comparació amb els microprocessadors,
tot i que això és adequat per les aplicacions típiques per les quals es programen. Consumeixen
poca energia (miliwatts o fins i tot microwatts), i en general mantenen la funcionalitat mentre
esperen un esdeveniment com prémer un botó o una interrupció. El consum d'energia en estat
inactiu (rellotge de la CPU i perifèrics desactivats) pot ser tan sols de nanowatts, sent ideals per
aplicacions de baix consum i bateria duradora. Encara que n'hi ha de la mida d'un segell de
correus, acostumen a ser encara més petits, ja que lògicament, formen part del dispositiu que
controlen.
Aquests microcontroladors es troben a molts de dispositius electrònics tant domèstics com
industrials. Podem trobar diferents tipus de chips, des de 8 pins fins a més de 100. La funció de
cada pin és diferent i aquesta ve explicada en el data sheet del dispositiu.
La programació en aquest cas és molt variada, pot ser des de llenguatge ensamblador fins a C, tot
i així és bastant complex de programar. L’avantatge d’aquest dispositiu és que és l’opció més
econòmica i que té un consum molt baix.
AVANTATGES INCONVENIENTS
 Baix cost
 Compatibilitat d’entorns
 Consum
 Codi obert
 Poc fiable
 Complexitat de programació
 Necessitat d’elements externs
Fig.4.6. Taula avantatges PIC
4.2 Criteris de selecció
Un cop s'ha determinat la funció que ha d'acomplir el sistema i per tal de poder fer un estudi de
mercat complet, s'ha consultat al client les seves preferències per tal de poder valorar i escollir
correctament l’opció més viable per a dur a terme aquesta part del projecte. Aquesta part del
projecte és la eina central on es controla i administra tota la resta de perifèrics, però seguint els
criteris de la resta del projecte, el pressupost domina sobre qualsevol altre criteri, per tant les
valoracions fetes són en conseqüència a aquest.
Per realitzar la comparació d’alternatives per la implementació del sistema de control utilitzarem
un estudi multi criteri amb mitges ponderades establertes pel client.
CRITERIS DEL CLIENT PES PERCENTATGE
Cost 45 %
Consum 10%
Complexitat 15 %
Temps disseny, muntatge i programació 10 %
Nombre entrades/sortides 20%
Fig. 4.7. Taula criteris sistema de control
En la següent taula s’avaluarà amb una puntuació del 0 al 10 cadascuna de les tres opcions. Cal
destacar que en les 3 opcions podem arribar a tenir el nombre d’entrades desitjat. Degut a que el
PLC té mòduls d’ampliació d’entrades/sortides, els pins del PIC varien en funció del model , i de
la mateixa manera l’Arduino en funció del model que s’adquireixi, disposarà de més o menys
entrades.
OPCIÓ/
CRITERI
Cost CONSUM Complexitat TEMPS Num.
Entrades/sortides
PLC 3 9 5 6 10
Arduino
8 9 7 6 10
Microcontrolador
PIC 9 9 3 6
10
Fig. 4.8. Taula criteris opcions control
La següent taula mostra el resultat final tot aplicant la ponderació de cada criteri a cada opció per
tal de determinar l’opció més adequada.
OPCIÓ PUNTUACIÓ PONDERADA
PLC 5.6
Arduino 8.15
Microcontrolador PIC 8
Fig. 4.9. Taula ponderació control
4.3 Valoració
Parant atenció en els criteris de selecció del apartat anterior, s’observa que la millor opció segons
els requeriments de la instal·lació i els criteris del client. Es realitza el sistema de control
mitjançant Arduino.
L’opció d’utilitzar un PLC d’entrada sembla molt atractiva degut a la potencia del sistema, però
s’haurà de tenir en compte que aquests dispositius estan dissenyats principalment per aplicacions
industrials i els preus no s’adapten a les especificacions de les aplicacions domèstiques.
L’opció d’implementar un sistema de control mitjançant PIC no és mala idea, tal com s’observa
a la taula de ponderació de control. El principal desavantatge és que en el cas de voler ampliar la
instal·lació seria més complicat que en qualsevol de les dues altres opcions i, a part s’hauria de
dissenyar una placa per poder fer-ne ús del dispositiu en qüestió.
Per tant l’opció més adient és la d’implementar un sistema de control mitjançant Arduino. Tot i
no ser l’opció més econòmica, és un dels dispositius programables més econòmics del mercat.
Degut a que es disposa d’un temps concret a l’hora de realitzar el projecte, aquesta opció permet
estalviar molt de temps ja que es pot tenir una disposició immediata i no cal fer moltes
adaptacions.
4.4 Estudi de mercat Arduino
Un cop determinat que la millor opció de sistema de control és l’ús d’una placa Arduino, cal
escollir quina placa s’adapta més a la aplicació ja que el fabricant disposa de diferents plaques.
Per determinar quina placa Arduino es necessita es contempla la demanda del projecte.
Seguidament es troba un petit resum de les tres plaques candidates a ser les millors per a
l’aplicació així com els criteris de selecció.
4.4.1 Arduino Leonardo rev3
Arduino Leonardo és el nou model del team d'Arduino. Utilitza un microcontrolador
ATmega32U4 que permet un disseny molt més simple i econòmic. Una de les avantatges d'aquest
nou microcontrolador és que disposa d'USB natiu per hardware i per tant no necessita cap tipus
de conversió sèrie-USB. També permet a la placa ser utilitzada i programada com un dispositiu
d'entrada per emular un teclat, ratolí etc. Suporta 12 entrades analògiques i com que el port de
comunicació USB és emulat, deixa el port serial hardware lliure per la programació. D'aquesta
manera no sorgeixen conflictes de programació mentre tenim perifèrics sèrie connectats a la placa.
Fig. 4.10. Arduino Leonardo rev3
4.4.2 Arduino UNO rev3
Arduino UNO és una placa electrònica basada en el microprocessador Atmega328 . Presenta 14
entrades / sortides digitals i 6 d'aquestes es poden utilitzar per a sortides PWM . A més incorpora
sis entrades analògiques, un oscil·lador de 16MHz, una connexió USB, un connector
d'alimentació, un sòcol ICSP i un polsador per al reset. La placa porta tot el necessari per suportar
el microprocessador. Aquest nou model Arduino UNO és pràcticament igual que el seu
predecessor però incorpora alhora una auto selecció del voltatge d'alimentació ( DC / USB )
gràcies a un xip MOSFET inclòs a la placa . A més, disposa del nou bootloader OptiBoot que
permet carregar programes a 115Kbps ( 56Kbps en la versió anterior ). El bootloader també ha
estat reduït en grandària ja que tan sols ocupa 512bytes, pel que tindrem encara més espai per
programar.
Fig. 4.11. Arduino UNO rev3
4.4.3 Arduino MEGA 2560 rev3
Arduino Mega 2560 és una placa electrònica basada en el microprocessador Atmega2560.
Incorpora cunquanta-quatre entrades/sortides digitals i catorze d'aquestes poden utilitzar-se per a
sortides PWM. A més consta de setze entrades analògiques, UARTs (ports sèrie), un oscil·lador
de 16 MHz, una connexió USB, un connector d'alimentació, un sòcol ICSP i un polsador de reset.
El Nou Arduino Mega 2560 rev3 incorpora més memòria per al programa, més RAM i més pins.
Resulta 100% compatible amb la versió UNO. La placa porta tot el necessari per suportar el
microprocessador. Per començar a utilitzar la placa només és necessari connectar-la a l'ordinador
mitjançant un cable USB, o alimentar-la amb un adaptador de corrent AC/DC. També pot
alimentar-se senzillament amb una bateria. La placa Arduino MEGA2560 és compatible amb la
majoria dels mòduls d'expansió sostinguts per les plaques UNO.
Fig. 4.12. Arduino MEGA 2560 rev3
4.4.4 Criteris de selecció
La taula 4.13 ajuda a tenir una visió superficial a l’hora d’escollir la placa. El preu tot i que és un
factor clau dels criteris de selecció, no influeix molt en aquest cas ja que tal com es pot veure a la
taula de la figura 4.13, la més cara de les opcions és de 42€. L’opció de la placa UNO tal com
mostra la taula es bastant limitada, l’opció de la placa Leonardo és l’opció intermèdia de totes
elles i va semblar suficient pels requeriments del sistema ja que aquestes plaques ofereixen la
possibilitat d'afegir-hi expansions de comunicació, memòria... A mesura que ha anat avançant el
projecte, la placa de Leonardo s'ha quedat curta en quant a prestacions ja que la memòria és
insuficient per guardar el servidor web creat en l’altre memòria, així com també la quantitat de
pins disponibles, per tant s'ha decidit passar a una placa superior. Entre sensors i actuadors es
necessita un nombre elevat de pins, aquest és el motiu pel qual en aquest projecte s’utilitza la
placa Genuino MEGA 2560 Rev3. A l’altre memòria del projecte hi ha més motius relacionats
amb la comunicació a l’hora d’escollir aquesta placa.
Arduino Leonardo UNO MEGA
Microcontrolador ATmega32u4 ATmega328 ATmega2560
V de funcionament 5V 5V 5 V
Alimentació 7-12 V 1-12 V 6-18V
Pins I/O digitals 20 14 54
Canals PWM 7 6 14
Entrades analògiques 12 6 16
Corrent màxima dels
pins I/O
40 mA 40 mA 40 mA
Corren màxima dels
pins 3.3V
50 mA 50 mA 50 mA
Memòria Flash 32 KB (4KB
bootloader)
32 KB (0.5KB
bootloader)
256 KB (8KB
bootloader)
SRAM 2.5 KB 2 KB 8 KB
EEPROM 1 KB 1 KB 4 KB
Velocitat 16MHz 16 MHz 16MHz
Preu 20 € 24 € 42€
Fig. 4.13. Taula comparativa plaques Arduino
4.5 Desenvolupament del programa
4.5.1 Entrades/sortides de la placa
Cadascun dels pins digitals es pot assignar com a entrada o sortida. Cada pin pot proporcionar o
rebre un màxim de 40mA. La placa disposa d’una resistència de pull-up ( desconnectat per defecte
de 20 a 50Kohm).
Aquesta placa disposa de 50 pins que es poden assignar com entrades o sortides digitals, quinze
d’ells poden ser utilitzats com a sortides de PWM, setze com a entrades analògiques i cinc com a
interrupcions. La placa disposa de port sèrie, connexió USB, Power jack i boto de reset. Amb un
ordinador que tingui instal·lat el software d’Arduino es pot fer la transferència del software
mitjançant un port USB.
En les següents taules es pot apreciar cadascuna de les entrades/sortides utilitzades en aquesta
part del projecte.
Entrades Sistema de reg
1- Sonda humitat
2- Sonda situada a la part de baix del dipòsit 1
3- Sonda situada a la part de baix del dipòsit 2
4- Sonda situada a la part de baix del dipòsit 3
5- Sonda situada a la part de baix del dipòsit 4
6- Sonda situada a la meitat del dipòsit 1
7- Sonda situada a la meitat del dipòsit 2
8- Sonda situada a la meitat del dipòsit 3
9- Sonda situada a la meitat del dipòsit 4
10- Sonda situada a la part de dalt del dipòsit 1
11- Sonda situada a la part de dalt del dipòsit 2
12- Sonda situada a la part de dalt del dipòsit 3
13- Sonda situada a la part de dalt del dipòsit 4
14- Polsador reg manual zona 1
15- Polsador reg manual zona 2
16- Polsador reg manual zona 3
17- Polsador reg manual zona 4
18- Selector manual o automàtic
Sortides sistema de reg
19- Electrovàlvula zona 1
20- Electrovàlvula zona 2
21- Electrovàlvula zona 3
22- Electrovàlvula zona 4
Fig. 4.14. Taula Entrades/Sortides Sistema de reg
Entrades Sistema d’alarma
23- Sensor infraroig 1
24- Sensor infraroig 2
Sortides Sistema d’alarma
25- Sirena amb senyal lluminós
Fig. 4.15. Taula Entrades/Sortides Sistema d’alarma
En els annexes, a banda de la placa de caracteristiques hi ha informació sobre la placa escollida.
També hi ha una explicació detallada que conte informació sobre com funcióna l’entorn Arduino.
En aquestes explicacions hi ha una petita introducció al software on es pot veure com funciona el
progama i també s’expliquen els tipus de variables i funcions utilitzades en el projecte. També
conté exemples que ajuden a compendre el funciónament de cadascuna de les funcions
esmentades.
4.5.2 Algoritme
Per realitzar el desenvolupament del programa s’elabora un diagrama funcional que conté
l’algoritme del programa. La funció del algoritme és fer entendre a qualsevol persona el
funcionament del programa, independentment de si la persona disposa de coneixements de
programació. Per tenir una visió més clara partirem el diagrama funcional en quatre parts. És
important tenir en compte que aquesta memòria només conté el programa del sistema de reg i del
sistema d’alarma, tot i així als annexes ( a part d’aquest programa ) també es troba el programa
general que a banda d’aquestes parts, conté el programa per a la menjadora, el pastor elèctric i la
comunicació
La primera partició del diagrama (figura 4.16) vol fer entendre que un cop s’ha posat en marxa el
programa, el primer que fa es posar-se en hora. Ara l’usuari mitjançant un selector pot triar si el
sistema de reg ha de treballar en mode manual o mode automàtic. En qualsevol moment i amb
preferència a totes les altres parts del programa es podrà entrar a la funció alarma explicada a la
quarta partició de l’algoritme (figura 4.19), sempre i quan aquesta estigui activada.
La segona partició del diagrama (figura 4.17) descriu el funcionament de com treballa el sistema
de reg en mode manual. Al estar dins d’aquest mode, si es manté pressionat el polsador de la zona
que sigui, el sistema s’encarrega de regar la zona sempre i quan el dipòsit corresponent a la zona
disposi d’aigua.
Fig. 4.16. Primera partició de l’algoritme
Fig. 4.17. Segona partició del algoritme
La tercera partició (figura 4.18) fa referència al funcionament del sistema de reg en mode
automàtic. Un cop es troba dins d’aquest mode el sistema comprova que l’hora programada
prèviament per l’usuari o tècnic sigui equivalent a l’hora actual. Un cop es compleix aquesta
primera condició, el sistema comprova la segona condició a través de la sonda afirmant que el
terra no està prou humit. La consigna d’humitat s’estipula segons està explicat en l’apartat 2.7.5.
Si es compleixen les dues condicions esmentades prèviament i els dipòsits contenen aigua, el
sistema emet l’ordre d’obrir les quatre electrovàlvules simultàniament, en el cas que el dipòsit
d’una zona estigui vuit la electrovàlvula corresponent a la zona no s’obrirà. El programa conté el
temps (en minuts) que ha de mantenir obertes cadascuna de les electrovàlvules per separat. Cada
zona disposa d’una variable encarregada de guardar el temps que es desitja que la electrovàlvula
en qüestió ha de perdurar oberta. A mesura que els temps van finalitzant, les electrovàlvules es
van tancant acord amb el temps que se’ls ha assignat. La següent part del programa conté les
variables encarregades d’emmagatzemar el temps en minuts que las electrovàlvules han de
romandre obertes.
int tev1 = 10; // temps en minuts que la EV1 estarà oberta
int tev2 = 15; // temps en minuts que la EV2 estarà oberta
int tev3 = 20; // temps en minuts que la EV3 estarà oberta
int tev4 = 25; // temps en minuts que la EV4 estarà oberta
Es remarca que a mesura que els minuts actuals superin els minuts assignats a les diferents
variables encarregades d’emmagatzemar el temps que es vol regar cada zona en concret, el
programa cessarà d’emetre l’ordre de mantenir la electrovàlvula corresponent, deixant de regar
la zona en qüestió.
Fig. 4.18. Tercera partició de l’algoritme
La quarta partició té la peculiaritat de que per accedir-hi, cal fer-ho a mitjançant una interrupció,
d’aquesta manera s’assegura que en l’instant que es realitza la trucada a la interrupció, el
programa deixa la tasca que estigui realitzant per realitzar la funció definida dins de la interrupció.
Un cop finalitzada la funció, el mateix programa reprendrà la feina allà on l’havia deixat. Per
activar la interrupció (alarma), només cal que qualsevol dels dos sensors infrarojos detecti o inclús
els dos a l’hora. La següent part de programa conté la declaració de les interrupcions amb
l’assignació dels pins on es connecten els sensors infrarojos.
attachInterrupt(5 , Alarma1 , RISING); // declaro la interrupció amb el pin 18
attachInterrupt(4 , Alarma2 , RISING); // declaro la interrupció amb el pin 19
L’alarma saltarà sempre i quan aquesta estigui activada i sonarà durant el temps establert per
l’usuari o el tècnic. Cal destacar que aquesta funció té preferència per sobre de les altres. En el
cas de que la alarma estigui desactivada, el programa anirà realitzant els cicles, ignorant aquesta
part del programa.
Fig. 4.19. Quarta partició de l’algoritme

Contenu connexe

Similaire à Sistema de control

PARTS CPU
PARTS CPUPARTS CPU
PARTS CPUticitec
 
Microprocesadors i ordinador pqpi
Microprocesadors i ordinador pqpiMicroprocesadors i ordinador pqpi
Microprocesadors i ordinador pqpiCarlos Cardelo
 
ERPs, programari lliure i en català
ERPs, programari lliure i en catalàERPs, programari lliure i en català
ERPs, programari lliure i en catalàcomissioosi
 
Tecnologia comunicacionsdigitals
Tecnologia comunicacionsdigitalsTecnologia comunicacionsdigitals
Tecnologia comunicacionsdigitalsDGS
 
Presentació pfc disseny mòdul knx
Presentació pfc disseny mòdul knxPresentació pfc disseny mòdul knx
Presentació pfc disseny mòdul knxTOMAS GARCIA VERDUGO
 
IoT : Com fer un prototipatge ràpid i efectiu
IoT : Com fer un prototipatge ràpid i efectiuIoT : Com fer un prototipatge ràpid i efectiu
IoT : Com fer un prototipatge ràpid i efectiuTICAnoia
 
Modul a eines informàtiques bàsiques per a la recerca de feina
Modul a eines informàtiques bàsiques per a la recerca de feinaModul a eines informàtiques bàsiques per a la recerca de feina
Modul a eines informàtiques bàsiques per a la recerca de feinaOcupació. Generalitat de Catalunya
 
Gestió dentrada i sortida
Gestió dentrada i sortidaGestió dentrada i sortida
Gestió dentrada i sortidaEdu Alias
 
Gestió d'entrada i sortida
Gestió d'entrada i sortidaGestió d'entrada i sortida
Gestió d'entrada i sortidaDani Salcedo
 
Control Per Ordinador
Control Per OrdinadorControl Per Ordinador
Control Per OrdinadorPedro Pablo
 
Treball_Final_de_Grau_a_l_EPS_de_la_UIB - 14.09.22.pdf
Treball_Final_de_Grau_a_l_EPS_de_la_UIB - 14.09.22.pdfTreball_Final_de_Grau_a_l_EPS_de_la_UIB - 14.09.22.pdf
Treball_Final_de_Grau_a_l_EPS_de_la_UIB - 14.09.22.pdfaNDREUETgARCIA
 
Xarxes informatiques
Xarxes informatiques Xarxes informatiques
Xarxes informatiques plaboet
 
ocs inventory gpli gestor incidencias catalan
ocs inventory gpli gestor incidencias catalanocs inventory gpli gestor incidencias catalan
ocs inventory gpli gestor incidencias catalanIvan Urgell
 
Hardware v00
Hardware v00Hardware v00
Hardware v00La Salle
 
L'ordinador
L'ordinadorL'ordinador
L'ordinadorcarmen
 

Similaire à Sistema de control (20)

PARTS CPU
PARTS CPUPARTS CPU
PARTS CPU
 
Microprocesadors i ordinador pqpi
Microprocesadors i ordinador pqpiMicroprocesadors i ordinador pqpi
Microprocesadors i ordinador pqpi
 
ERPs, programari lliure i en català
ERPs, programari lliure i en catalàERPs, programari lliure i en català
ERPs, programari lliure i en català
 
Tecnologia comunicacionsdigitals
Tecnologia comunicacionsdigitalsTecnologia comunicacionsdigitals
Tecnologia comunicacionsdigitals
 
Presentació pfc disseny mòdul knx
Presentació pfc disseny mòdul knxPresentació pfc disseny mòdul knx
Presentació pfc disseny mòdul knx
 
Jose software
Jose softwareJose software
Jose software
 
Presentació informàtica
Presentació informàticaPresentació informàtica
Presentació informàtica
 
IoT : Com fer un prototipatge ràpid i efectiu
IoT : Com fer un prototipatge ràpid i efectiuIoT : Com fer un prototipatge ràpid i efectiu
IoT : Com fer un prototipatge ràpid i efectiu
 
Ssp05
Ssp05Ssp05
Ssp05
 
Modul a eines informàtiques bàsiques per a la recerca de feina
Modul a eines informàtiques bàsiques per a la recerca de feinaModul a eines informàtiques bàsiques per a la recerca de feina
Modul a eines informàtiques bàsiques per a la recerca de feina
 
Gestió dentrada i sortida
Gestió dentrada i sortidaGestió dentrada i sortida
Gestió dentrada i sortida
 
Gestió d'entrada i sortida
Gestió d'entrada i sortidaGestió d'entrada i sortida
Gestió d'entrada i sortida
 
Control Per Ordinador
Control Per OrdinadorControl Per Ordinador
Control Per Ordinador
 
UT6 Arduino
UT6 ArduinoUT6 Arduino
UT6 Arduino
 
Treball_Final_de_Grau_a_l_EPS_de_la_UIB - 14.09.22.pdf
Treball_Final_de_Grau_a_l_EPS_de_la_UIB - 14.09.22.pdfTreball_Final_de_Grau_a_l_EPS_de_la_UIB - 14.09.22.pdf
Treball_Final_de_Grau_a_l_EPS_de_la_UIB - 14.09.22.pdf
 
Xarxes informatiques
Xarxes informatiques Xarxes informatiques
Xarxes informatiques
 
ocs inventory gpli gestor incidencias catalan
ocs inventory gpli gestor incidencias catalanocs inventory gpli gestor incidencias catalan
ocs inventory gpli gestor incidencias catalan
 
Hardware v00
Hardware v00Hardware v00
Hardware v00
 
L'ordinador
L'ordinadorL'ordinador
L'ordinador
 
Informatica andres pdf
Informatica andres pdfInformatica andres pdf
Informatica andres pdf
 

Plus de Carles López Gómez (20)

7 adaptació
7 adaptació7 adaptació
7 adaptació
 
Prototipus
PrototipusPrototipus
Prototipus
 
Instalació fotovoltaica
Instalació fotovoltaicaInstalació fotovoltaica
Instalació fotovoltaica
 
Maqueta projecta
Maqueta projectaMaqueta projecta
Maqueta projecta
 
Memoria 2 joan
Memoria 2 joanMemoria 2 joan
Memoria 2 joan
 
Sistema de reg pfg
Sistema de reg pfgSistema de reg pfg
Sistema de reg pfg
 
Sistema d'alarma pfg
Sistema d'alarma pfgSistema d'alarma pfg
Sistema d'alarma pfg
 
Maqueta projecta
Maqueta projectaMaqueta projecta
Maqueta projecta
 
Maqueta projecta
Maqueta projectaMaqueta projecta
Maqueta projecta
 
Maqueta projecta
Maqueta projectaMaqueta projecta
Maqueta projecta
 
Introducció pfg
Introducció pfgIntroducció pfg
Introducció pfg
 
Introducció
IntroduccióIntroducció
Introducció
 
Sistema de reg
Sistema de regSistema de reg
Sistema de reg
 
Sistema d'alarma
Sistema d'alarmaSistema d'alarma
Sistema d'alarma
 
Introducció
IntroduccióIntroducció
Introducció
 
Sistema d'alarma
Sistema d'alarmaSistema d'alarma
Sistema d'alarma
 
Sistema de reg
Sistema de regSistema de reg
Sistema de reg
 
Sistema de reg
Sistema de regSistema de reg
Sistema de reg
 
Introducció
IntroduccióIntroducció
Introducció
 
Introducció
IntroduccióIntroducció
Introducció
 

Dernier

Menú maig 24 escola ernest Lluch (1).pdf
Menú maig 24 escola ernest Lluch (1).pdfMenú maig 24 escola ernest Lluch (1).pdf
Menú maig 24 escola ernest Lluch (1).pdfErnest Lluch
 
SISTEMA DIÈDRIC. PLANS, PAREL·LELISME,PERPENDICULARITAT,
SISTEMA DIÈDRIC. PLANS, PAREL·LELISME,PERPENDICULARITAT,SISTEMA DIÈDRIC. PLANS, PAREL·LELISME,PERPENDICULARITAT,
SISTEMA DIÈDRIC. PLANS, PAREL·LELISME,PERPENDICULARITAT,Lasilviatecno
 
ELLUCHINFORME_BAREM_DEFINITIU_BAREM (1).pdf
ELLUCHINFORME_BAREM_DEFINITIU_BAREM (1).pdfELLUCHINFORME_BAREM_DEFINITIU_BAREM (1).pdf
ELLUCHINFORME_BAREM_DEFINITIU_BAREM (1).pdfErnest Lluch
 
XARXES UBANES I LA SEVA PROBLEMÀTICA.pptx
XARXES UBANES I LA SEVA PROBLEMÀTICA.pptxXARXES UBANES I LA SEVA PROBLEMÀTICA.pptx
XARXES UBANES I LA SEVA PROBLEMÀTICA.pptxCRIS650557
 
MECANISMES I CINEMÀTICA 1r DE BATXILLERAT
MECANISMES I CINEMÀTICA 1r DE BATXILLERATMECANISMES I CINEMÀTICA 1r DE BATXILLERAT
MECANISMES I CINEMÀTICA 1r DE BATXILLERATLasilviatecno
 

Dernier (7)

Menú maig 24 escola ernest Lluch (1).pdf
Menú maig 24 escola ernest Lluch (1).pdfMenú maig 24 escola ernest Lluch (1).pdf
Menú maig 24 escola ernest Lluch (1).pdf
 
itcs - institut tècnic català de la soldadura
itcs - institut tècnic català de la soldaduraitcs - institut tècnic català de la soldadura
itcs - institut tècnic català de la soldadura
 
SISTEMA DIÈDRIC. PLANS, PAREL·LELISME,PERPENDICULARITAT,
SISTEMA DIÈDRIC. PLANS, PAREL·LELISME,PERPENDICULARITAT,SISTEMA DIÈDRIC. PLANS, PAREL·LELISME,PERPENDICULARITAT,
SISTEMA DIÈDRIC. PLANS, PAREL·LELISME,PERPENDICULARITAT,
 
HISTÒRIES PER A MENUTS II. CRA Serra del Benicadell.pdf
HISTÒRIES PER A MENUTS II. CRA  Serra del Benicadell.pdfHISTÒRIES PER A MENUTS II. CRA  Serra del Benicadell.pdf
HISTÒRIES PER A MENUTS II. CRA Serra del Benicadell.pdf
 
ELLUCHINFORME_BAREM_DEFINITIU_BAREM (1).pdf
ELLUCHINFORME_BAREM_DEFINITIU_BAREM (1).pdfELLUCHINFORME_BAREM_DEFINITIU_BAREM (1).pdf
ELLUCHINFORME_BAREM_DEFINITIU_BAREM (1).pdf
 
XARXES UBANES I LA SEVA PROBLEMÀTICA.pptx
XARXES UBANES I LA SEVA PROBLEMÀTICA.pptxXARXES UBANES I LA SEVA PROBLEMÀTICA.pptx
XARXES UBANES I LA SEVA PROBLEMÀTICA.pptx
 
MECANISMES I CINEMÀTICA 1r DE BATXILLERAT
MECANISMES I CINEMÀTICA 1r DE BATXILLERATMECANISMES I CINEMÀTICA 1r DE BATXILLERAT
MECANISMES I CINEMÀTICA 1r DE BATXILLERAT
 

Sistema de control

  • 1. Taula de continguts del sistema de control 4. Sistema de control..................................................................................................................... 2 4.1 Estudi de mercat del sistema de control.............................................................................. 2 4.1.1 PLC .............................................................................................................................. 3 4.1.2 Arduino ........................................................................................................................ 5 4.1.3 Microcontrolador PIC .................................................................................................. 6 4.2 Criteris de selecció .............................................................................................................. 8 4.3 Valoració............................................................................................................................. 9 4.4 Estudi de mercat Arduio...................................................................................................... 9 4.4.1 Arduino Leonardo rev3 .............................................................................................. 10 4.4.2 Arduino UNO rev3..................................................................................................... 10 4.4.3 Arduinoo MEGA 2560 rev3....................................................................................... 11 4.4.4 Criteris de selecció ..................................................................................................... 12 4.5 Desenvolupament del programa........................................................................................ 12
  • 2. 4. Sistema de control 4.1 Estudi de mercat del sistema de control En aquest apartat s’escull el tipus de controlador que serveix per poder adquirir las dades dels sensors i actuar sobre els actuadors. Un cop feta la recerca dels diferents sistemes de control al mercat, s’escullen els tres que més s’adapten a l’aplicació per estudiar-los una mica més a fons.  PLC.  Arduino.  Microcontrolador PIC. Els criteris a comparar entre els següents controladors corresponen a:  Econòmic.  Quantitat d’entrades/sortides.  Facilitat d’instal·lació. Seguidament hi ha un resum de cadascuna de les 3 opcions escollides. Just després hi ha un apartat amb els criteris que s’han pres a l’hora de seleccionar el sistema que més s’adequa a la aplicació.
  • 3. 4.1.1 PLC Controlador lògic programable o PLC (Programable Logic Controller), són dispositius electrònics molt utilitzats en l’automatització industrial. Fig. 4.1. Estructura PLC i programa per diagrama de contactes La seva història es remunta a la fi de la dècada de 1960 quan la indústria va buscar en les noves tecnologies una solució més eficient per a reemplaçar els sistemes de control basats en circuits elèctrics amb contactors, relés, interruptors... Avui en dia els PLC no només controlen la lògica de funcionament de màquines plantes i processos industrials sinó que també poden realitzar operacions aritmètiques, manegar senyals analògiques per realitzar estratègies de control tal com PID ( controlador proporcional integral derivatiu ). Els PLC actuals poden comunicar-se amb altres controladors i computadores en xarxes d’àrea local i són una part fonamental dels moderns sistemes de control distribuït. Existeixen diversos llenguatges de programació, el preferit pels electricistes degut a la seva similitud a la electricitat són els LADDER o també anomenats diagrama de contactes que és el que es pot observar a la figura 4.1. El preferit pels informàtics i electrònics és el FBD (Funtion Bloc Diagram) que compte amb portes lògiques i blocs amb diferents funcions, i el més intuïtiu és el GRAFCET. En la programació es poden incloure diferents tipus d’operadors, des de la lògia booleana, comptadors, temporitzadors, contactes, bobines, operadors matemàtics fins a maneig de taules, apuntadors, algoritmes PID i funcions de comunicació multi protocol que li permetin interconnectar-se amb altres dispositius. Com el seu nom indica s’ha dissenyat per programar i controlar processos seqüencials en temps real. En general és possible trobar aquest tipus d’equips en ambients industrials. Entradas Sortides Alimentació
  • 4. Els PLC serveixen per realitzar automatismes. Es pot ingressar un programa al seu disc d'emmagatzemament i amb un microprocessador integrat corre el programa. S'ha de saber que hi ha infinitats de tipus de PLC, els quals tenen diferents propietats, que ajuden a facilitar certes tasques per a les quals se'ls dissenyen. Per que un PLC aconsegueixi complir amb la seva funció de controlar, és necessari programar- ho amb certa informació sobre els processos que es volen seqüenciar. Aquesta informació es rebuda per captadors, que gràcies al programa lògic intern aconsegueixen implementar-la a través dels accionadors de la instal·lació. Els PLC es poden trobar a totes aquelles maquinàries que necessiten controlar processos seqüencials, així com en aquelles que realitzen maniobres d'instal·lació, senyalització i control. Tant podem trobar PLCs a la indústria del plàstic, com del metall, com controlant una cruïlla de semàfors. Dins de les funcions que un PLC pot complir es troben operacions com les de detecció i de comandament, en les quals s'elaboren i envien dades d'acció als preaccionadors i accionadors. A més, compleixen la important funció de programació, podent introduir, crear i modificar les aplicacions del programa. Dins dels avantatges que aquests equips tenen es troba que, gràcies a ells és possible estalviar temps en l'elaboració de projectes, podent realitzar modificacions sense costos addicionals. D'altra banda són de mida reduïda i tenen un manteniment de baix cost. També permeten estalviar diners en la mà d'obra i tenen la possibilitat de controlar més d'una màquina amb el mateix equip. Tanmateix i com succeeix en tots els casos, els PLC presenten certs desavantatges com és la necessitat de comptar amb tècnics qualificats i ensenyats específicament per ocupar-se del seu bon funcionament. AVANTATGES INCONVENIENTS  Fiabilitat  Consum  Preu elevat  Complexitat de programació  Dissenyat per a processos industrials  Poca compatibilitat Fig. 4.2. Taula avantatges PLC
  • 5. 4.1.2 Arduino Arduino és una plataforma de hardware lliure basat en la facilitat del maneig del software i hardware. Una placa Arduino consisteix en una placa amb un microcontrolador Atmel i AVR. Hi ha diverses plaques d'Arduino capaces de llegir entrades tals com llums en un sensor, l'estat d'un botó, un missatge de Twitter... i convertir-lo en una sortida activant un motor, encenent un Led o publicar alguna cosa en línia. Podem programar la nostra placa enviant un conjunt d'instruccions al microcontrolador ja existent a la mateixa placa. Per a fer-ho s'utilitza l'Arduino llenguatge de programació (basat en *Wiring), i l' Arduino Programari (IDE), basat en el processament. Conté un entorn de desenvolupament que implementa el llenguatge de programació Processing/Wiring. Al llarg del temps, Arduino ha estat el cervell de milers de projectes, des d'objectes d'ús quotidià fins a instruments científics complexos. Arduino va néixer al Institut de Disseny de la Interacció Ivrea com una eina de fàcil desenvolupament de prototips, va apuntar a estudiants sense gaires nocions d'electrònica i programació. Tan aviat com va assolir una comunitat més ampla, Arduino va començar a canviar per adaptar-se a reptes i necessitats noves, diferenciant la seva oferta de senzilles plaques de 8 bits fins a productes per aplicacions IoT, portables, impressió 3D, i entorns integrats. Gràcies a l’entorn simple que presenta per a l'usuari, Arduino ha estat utilitzat en milers d'aplicacions i projectes diferents. El seu programari és fàcil d'entendre per a principiants, tot i així és prou flexible per a usuaris avançats. Funciona en Mac, Windows, i Linux. Els mestres i els estudiants l'utilitzen per construir instruments científics a baix cost, per provar experiments de química i principis de física, per començar a programar i per robòtica. Els dissenyadors i els arquitectes construeixen prototips interactius, els músics i els artistes l'utilitzen per instal·lacions i experiments amb instruments musicals nous. Els fabricants l'utilitzen per exemple per construir molts dels projectes que es van exhibir al Maker Faire. Arduino és doncs una eina clau per aprendre coses noves. Qualsevol nen, aficionat, artista, programador... pot començar a desenvolupar projectes només seguint les instruccions d'una caixa, o compartint les idees en línia amb altres membres de la comunitat Arduino. També conté un carregador d’arrencada (boot loader) que corra a la placa dissenyat per facilitar l’ús de l’electrònica en projectes multidisciplinaris. És ideal per utilitzar en projectes basats en l’educació degut al seu baix preu. Hi ha diferents tipus de plaques Arduino, que es diferencien en el nombre i tipus d’entrades/sortides, en la memòria, en la freqüència de treball, en la potencia i en el preu . Fig.4.3. Arduino UNO i Arduino MEGA
  • 6. A la taula d’avantatges s’observa que no és un sistema molt robust. Tot hi així al tenir software lliure és molt fàcil trobar informació a través de diferents fonts. El seu preu comparat amb altres sistemes de control és molt més baix i disposa de tot tipus d’accessoris ja que no està dissenyat només per un entorn, per exemple l’industrial, aquestes plaques es podrien utilitzar tant per controlar un edifici intel·ligent, com per crear una joguina o com podria ser un cotxe teledirigit. AVANTATGES INCONVENIENTS  Molt baix cost  Compatibilitat d’ entorns  Consum  Codi obert  Poc fiable  Complexitat de programació Fig.4.4. Taula avantatges Arduino 4.1.3 Microcontrolador PIC Els PIC ( Peripheral Interface Controller) són una família de microcontroladors de tipus RISC (Reduced Instruction Set Computer) fabricats per Microchip Technology Inc., originalment desenvolupats per a la divisió de microelectrònica de General Instrument. Un microcontrolador (abreujat μC, uC o MCU) és un petit ordinador integrat en un sol circuit especialitzat a controlar equips electrònics. El microcontrolador inclou una CPU, una petita quantitat de memòria, unitats d' entrada i sortida i acostuma a portar una memòria RAM, NOR flash o una ROM per guardar el programa. Fig. 4.5. Microcontrolador PIC18F4550 i estructura interna
  • 7. Els microcontroladors van ser dissenyats per a aplicacions per a sistemes encastats en contraposició als microprocessadors utilitzats en els ordinadors personals per a aplicacions d'ús general. Gràcies a la seva mida i cost reduït fan que siguin ideals per al control digital de molts dispositius. També són comuns els microcontroladors de senyal mixt perquè poden integrar components analògics necessaris per controlar sistemes electrònics analògics. Alguns microcontroladors utilitzen paraules de quatre bits i operen amb una freqüència de rellotge tan baixa com 4 kHZ per aconseguir un consum baix. Generalment també tenen la capacitat de quedar-se en un estat de repòs fins que reben una interrupció, això fa que el seu consum sigui gairebé nul. Emfatitza l'alta integració, en contrast amb un microprocessador que només conté una CPU. A més de les típiques operacions lògiques i aritmètiques d'un microprocessador de propòsit general, un microcontrolador integra elements addicionals com memòria de lectura-escriptura per a dades, memòria de només lectura per emmagatzemar el programa, memòria flash per emmagatzemament permanent, perifèrics, i interfícies d'entrada sortida (Ports, I2C, SPI...). A velocitats com 32 kHZ, els microcontroladors operen a velocitats molt baixes en comparació amb els microprocessadors, tot i que això és adequat per les aplicacions típiques per les quals es programen. Consumeixen poca energia (miliwatts o fins i tot microwatts), i en general mantenen la funcionalitat mentre esperen un esdeveniment com prémer un botó o una interrupció. El consum d'energia en estat inactiu (rellotge de la CPU i perifèrics desactivats) pot ser tan sols de nanowatts, sent ideals per aplicacions de baix consum i bateria duradora. Encara que n'hi ha de la mida d'un segell de correus, acostumen a ser encara més petits, ja que lògicament, formen part del dispositiu que controlen. Aquests microcontroladors es troben a molts de dispositius electrònics tant domèstics com industrials. Podem trobar diferents tipus de chips, des de 8 pins fins a més de 100. La funció de cada pin és diferent i aquesta ve explicada en el data sheet del dispositiu. La programació en aquest cas és molt variada, pot ser des de llenguatge ensamblador fins a C, tot i així és bastant complex de programar. L’avantatge d’aquest dispositiu és que és l’opció més econòmica i que té un consum molt baix. AVANTATGES INCONVENIENTS  Baix cost  Compatibilitat d’entorns  Consum  Codi obert  Poc fiable  Complexitat de programació  Necessitat d’elements externs Fig.4.6. Taula avantatges PIC
  • 8. 4.2 Criteris de selecció Un cop s'ha determinat la funció que ha d'acomplir el sistema i per tal de poder fer un estudi de mercat complet, s'ha consultat al client les seves preferències per tal de poder valorar i escollir correctament l’opció més viable per a dur a terme aquesta part del projecte. Aquesta part del projecte és la eina central on es controla i administra tota la resta de perifèrics, però seguint els criteris de la resta del projecte, el pressupost domina sobre qualsevol altre criteri, per tant les valoracions fetes són en conseqüència a aquest. Per realitzar la comparació d’alternatives per la implementació del sistema de control utilitzarem un estudi multi criteri amb mitges ponderades establertes pel client. CRITERIS DEL CLIENT PES PERCENTATGE Cost 45 % Consum 10% Complexitat 15 % Temps disseny, muntatge i programació 10 % Nombre entrades/sortides 20% Fig. 4.7. Taula criteris sistema de control En la següent taula s’avaluarà amb una puntuació del 0 al 10 cadascuna de les tres opcions. Cal destacar que en les 3 opcions podem arribar a tenir el nombre d’entrades desitjat. Degut a que el PLC té mòduls d’ampliació d’entrades/sortides, els pins del PIC varien en funció del model , i de la mateixa manera l’Arduino en funció del model que s’adquireixi, disposarà de més o menys entrades. OPCIÓ/ CRITERI Cost CONSUM Complexitat TEMPS Num. Entrades/sortides PLC 3 9 5 6 10 Arduino 8 9 7 6 10 Microcontrolador PIC 9 9 3 6 10 Fig. 4.8. Taula criteris opcions control La següent taula mostra el resultat final tot aplicant la ponderació de cada criteri a cada opció per tal de determinar l’opció més adequada.
  • 9. OPCIÓ PUNTUACIÓ PONDERADA PLC 5.6 Arduino 8.15 Microcontrolador PIC 8 Fig. 4.9. Taula ponderació control 4.3 Valoració Parant atenció en els criteris de selecció del apartat anterior, s’observa que la millor opció segons els requeriments de la instal·lació i els criteris del client. Es realitza el sistema de control mitjançant Arduino. L’opció d’utilitzar un PLC d’entrada sembla molt atractiva degut a la potencia del sistema, però s’haurà de tenir en compte que aquests dispositius estan dissenyats principalment per aplicacions industrials i els preus no s’adapten a les especificacions de les aplicacions domèstiques. L’opció d’implementar un sistema de control mitjançant PIC no és mala idea, tal com s’observa a la taula de ponderació de control. El principal desavantatge és que en el cas de voler ampliar la instal·lació seria més complicat que en qualsevol de les dues altres opcions i, a part s’hauria de dissenyar una placa per poder fer-ne ús del dispositiu en qüestió. Per tant l’opció més adient és la d’implementar un sistema de control mitjançant Arduino. Tot i no ser l’opció més econòmica, és un dels dispositius programables més econòmics del mercat. Degut a que es disposa d’un temps concret a l’hora de realitzar el projecte, aquesta opció permet estalviar molt de temps ja que es pot tenir una disposició immediata i no cal fer moltes adaptacions. 4.4 Estudi de mercat Arduino Un cop determinat que la millor opció de sistema de control és l’ús d’una placa Arduino, cal escollir quina placa s’adapta més a la aplicació ja que el fabricant disposa de diferents plaques. Per determinar quina placa Arduino es necessita es contempla la demanda del projecte. Seguidament es troba un petit resum de les tres plaques candidates a ser les millors per a l’aplicació així com els criteris de selecció.
  • 10. 4.4.1 Arduino Leonardo rev3 Arduino Leonardo és el nou model del team d'Arduino. Utilitza un microcontrolador ATmega32U4 que permet un disseny molt més simple i econòmic. Una de les avantatges d'aquest nou microcontrolador és que disposa d'USB natiu per hardware i per tant no necessita cap tipus de conversió sèrie-USB. També permet a la placa ser utilitzada i programada com un dispositiu d'entrada per emular un teclat, ratolí etc. Suporta 12 entrades analògiques i com que el port de comunicació USB és emulat, deixa el port serial hardware lliure per la programació. D'aquesta manera no sorgeixen conflictes de programació mentre tenim perifèrics sèrie connectats a la placa. Fig. 4.10. Arduino Leonardo rev3 4.4.2 Arduino UNO rev3 Arduino UNO és una placa electrònica basada en el microprocessador Atmega328 . Presenta 14 entrades / sortides digitals i 6 d'aquestes es poden utilitzar per a sortides PWM . A més incorpora sis entrades analògiques, un oscil·lador de 16MHz, una connexió USB, un connector d'alimentació, un sòcol ICSP i un polsador per al reset. La placa porta tot el necessari per suportar el microprocessador. Aquest nou model Arduino UNO és pràcticament igual que el seu predecessor però incorpora alhora una auto selecció del voltatge d'alimentació ( DC / USB ) gràcies a un xip MOSFET inclòs a la placa . A més, disposa del nou bootloader OptiBoot que permet carregar programes a 115Kbps ( 56Kbps en la versió anterior ). El bootloader també ha estat reduït en grandària ja que tan sols ocupa 512bytes, pel que tindrem encara més espai per programar. Fig. 4.11. Arduino UNO rev3
  • 11. 4.4.3 Arduino MEGA 2560 rev3 Arduino Mega 2560 és una placa electrònica basada en el microprocessador Atmega2560. Incorpora cunquanta-quatre entrades/sortides digitals i catorze d'aquestes poden utilitzar-se per a sortides PWM. A més consta de setze entrades analògiques, UARTs (ports sèrie), un oscil·lador de 16 MHz, una connexió USB, un connector d'alimentació, un sòcol ICSP i un polsador de reset. El Nou Arduino Mega 2560 rev3 incorpora més memòria per al programa, més RAM i més pins. Resulta 100% compatible amb la versió UNO. La placa porta tot el necessari per suportar el microprocessador. Per començar a utilitzar la placa només és necessari connectar-la a l'ordinador mitjançant un cable USB, o alimentar-la amb un adaptador de corrent AC/DC. També pot alimentar-se senzillament amb una bateria. La placa Arduino MEGA2560 és compatible amb la majoria dels mòduls d'expansió sostinguts per les plaques UNO. Fig. 4.12. Arduino MEGA 2560 rev3
  • 12. 4.4.4 Criteris de selecció La taula 4.13 ajuda a tenir una visió superficial a l’hora d’escollir la placa. El preu tot i que és un factor clau dels criteris de selecció, no influeix molt en aquest cas ja que tal com es pot veure a la taula de la figura 4.13, la més cara de les opcions és de 42€. L’opció de la placa UNO tal com mostra la taula es bastant limitada, l’opció de la placa Leonardo és l’opció intermèdia de totes elles i va semblar suficient pels requeriments del sistema ja que aquestes plaques ofereixen la possibilitat d'afegir-hi expansions de comunicació, memòria... A mesura que ha anat avançant el projecte, la placa de Leonardo s'ha quedat curta en quant a prestacions ja que la memòria és insuficient per guardar el servidor web creat en l’altre memòria, així com també la quantitat de pins disponibles, per tant s'ha decidit passar a una placa superior. Entre sensors i actuadors es necessita un nombre elevat de pins, aquest és el motiu pel qual en aquest projecte s’utilitza la placa Genuino MEGA 2560 Rev3. A l’altre memòria del projecte hi ha més motius relacionats amb la comunicació a l’hora d’escollir aquesta placa. Arduino Leonardo UNO MEGA Microcontrolador ATmega32u4 ATmega328 ATmega2560 V de funcionament 5V 5V 5 V Alimentació 7-12 V 1-12 V 6-18V Pins I/O digitals 20 14 54 Canals PWM 7 6 14 Entrades analògiques 12 6 16 Corrent màxima dels pins I/O 40 mA 40 mA 40 mA Corren màxima dels pins 3.3V 50 mA 50 mA 50 mA Memòria Flash 32 KB (4KB bootloader) 32 KB (0.5KB bootloader) 256 KB (8KB bootloader) SRAM 2.5 KB 2 KB 8 KB EEPROM 1 KB 1 KB 4 KB Velocitat 16MHz 16 MHz 16MHz Preu 20 € 24 € 42€ Fig. 4.13. Taula comparativa plaques Arduino 4.5 Desenvolupament del programa 4.5.1 Entrades/sortides de la placa Cadascun dels pins digitals es pot assignar com a entrada o sortida. Cada pin pot proporcionar o rebre un màxim de 40mA. La placa disposa d’una resistència de pull-up ( desconnectat per defecte de 20 a 50Kohm). Aquesta placa disposa de 50 pins que es poden assignar com entrades o sortides digitals, quinze d’ells poden ser utilitzats com a sortides de PWM, setze com a entrades analògiques i cinc com a interrupcions. La placa disposa de port sèrie, connexió USB, Power jack i boto de reset. Amb un
  • 13. ordinador que tingui instal·lat el software d’Arduino es pot fer la transferència del software mitjançant un port USB. En les següents taules es pot apreciar cadascuna de les entrades/sortides utilitzades en aquesta part del projecte. Entrades Sistema de reg 1- Sonda humitat 2- Sonda situada a la part de baix del dipòsit 1 3- Sonda situada a la part de baix del dipòsit 2 4- Sonda situada a la part de baix del dipòsit 3 5- Sonda situada a la part de baix del dipòsit 4 6- Sonda situada a la meitat del dipòsit 1 7- Sonda situada a la meitat del dipòsit 2 8- Sonda situada a la meitat del dipòsit 3 9- Sonda situada a la meitat del dipòsit 4 10- Sonda situada a la part de dalt del dipòsit 1 11- Sonda situada a la part de dalt del dipòsit 2 12- Sonda situada a la part de dalt del dipòsit 3 13- Sonda situada a la part de dalt del dipòsit 4 14- Polsador reg manual zona 1 15- Polsador reg manual zona 2 16- Polsador reg manual zona 3 17- Polsador reg manual zona 4 18- Selector manual o automàtic Sortides sistema de reg 19- Electrovàlvula zona 1 20- Electrovàlvula zona 2 21- Electrovàlvula zona 3 22- Electrovàlvula zona 4 Fig. 4.14. Taula Entrades/Sortides Sistema de reg Entrades Sistema d’alarma 23- Sensor infraroig 1 24- Sensor infraroig 2 Sortides Sistema d’alarma 25- Sirena amb senyal lluminós Fig. 4.15. Taula Entrades/Sortides Sistema d’alarma En els annexes, a banda de la placa de caracteristiques hi ha informació sobre la placa escollida. També hi ha una explicació detallada que conte informació sobre com funcióna l’entorn Arduino. En aquestes explicacions hi ha una petita introducció al software on es pot veure com funciona el
  • 14. progama i també s’expliquen els tipus de variables i funcions utilitzades en el projecte. També conté exemples que ajuden a compendre el funciónament de cadascuna de les funcions esmentades. 4.5.2 Algoritme Per realitzar el desenvolupament del programa s’elabora un diagrama funcional que conté l’algoritme del programa. La funció del algoritme és fer entendre a qualsevol persona el funcionament del programa, independentment de si la persona disposa de coneixements de programació. Per tenir una visió més clara partirem el diagrama funcional en quatre parts. És important tenir en compte que aquesta memòria només conté el programa del sistema de reg i del sistema d’alarma, tot i així als annexes ( a part d’aquest programa ) també es troba el programa general que a banda d’aquestes parts, conté el programa per a la menjadora, el pastor elèctric i la comunicació La primera partició del diagrama (figura 4.16) vol fer entendre que un cop s’ha posat en marxa el programa, el primer que fa es posar-se en hora. Ara l’usuari mitjançant un selector pot triar si el sistema de reg ha de treballar en mode manual o mode automàtic. En qualsevol moment i amb preferència a totes les altres parts del programa es podrà entrar a la funció alarma explicada a la quarta partició de l’algoritme (figura 4.19), sempre i quan aquesta estigui activada. La segona partició del diagrama (figura 4.17) descriu el funcionament de com treballa el sistema de reg en mode manual. Al estar dins d’aquest mode, si es manté pressionat el polsador de la zona que sigui, el sistema s’encarrega de regar la zona sempre i quan el dipòsit corresponent a la zona disposi d’aigua. Fig. 4.16. Primera partició de l’algoritme
  • 15. Fig. 4.17. Segona partició del algoritme La tercera partició (figura 4.18) fa referència al funcionament del sistema de reg en mode automàtic. Un cop es troba dins d’aquest mode el sistema comprova que l’hora programada prèviament per l’usuari o tècnic sigui equivalent a l’hora actual. Un cop es compleix aquesta primera condició, el sistema comprova la segona condició a través de la sonda afirmant que el terra no està prou humit. La consigna d’humitat s’estipula segons està explicat en l’apartat 2.7.5. Si es compleixen les dues condicions esmentades prèviament i els dipòsits contenen aigua, el sistema emet l’ordre d’obrir les quatre electrovàlvules simultàniament, en el cas que el dipòsit d’una zona estigui vuit la electrovàlvula corresponent a la zona no s’obrirà. El programa conté el temps (en minuts) que ha de mantenir obertes cadascuna de les electrovàlvules per separat. Cada zona disposa d’una variable encarregada de guardar el temps que es desitja que la electrovàlvula en qüestió ha de perdurar oberta. A mesura que els temps van finalitzant, les electrovàlvules es van tancant acord amb el temps que se’ls ha assignat. La següent part del programa conté les variables encarregades d’emmagatzemar el temps en minuts que las electrovàlvules han de romandre obertes. int tev1 = 10; // temps en minuts que la EV1 estarà oberta int tev2 = 15; // temps en minuts que la EV2 estarà oberta int tev3 = 20; // temps en minuts que la EV3 estarà oberta int tev4 = 25; // temps en minuts que la EV4 estarà oberta
  • 16. Es remarca que a mesura que els minuts actuals superin els minuts assignats a les diferents variables encarregades d’emmagatzemar el temps que es vol regar cada zona en concret, el programa cessarà d’emetre l’ordre de mantenir la electrovàlvula corresponent, deixant de regar la zona en qüestió. Fig. 4.18. Tercera partició de l’algoritme La quarta partició té la peculiaritat de que per accedir-hi, cal fer-ho a mitjançant una interrupció, d’aquesta manera s’assegura que en l’instant que es realitza la trucada a la interrupció, el programa deixa la tasca que estigui realitzant per realitzar la funció definida dins de la interrupció. Un cop finalitzada la funció, el mateix programa reprendrà la feina allà on l’havia deixat. Per activar la interrupció (alarma), només cal que qualsevol dels dos sensors infrarojos detecti o inclús els dos a l’hora. La següent part de programa conté la declaració de les interrupcions amb l’assignació dels pins on es connecten els sensors infrarojos.
  • 17. attachInterrupt(5 , Alarma1 , RISING); // declaro la interrupció amb el pin 18 attachInterrupt(4 , Alarma2 , RISING); // declaro la interrupció amb el pin 19 L’alarma saltarà sempre i quan aquesta estigui activada i sonarà durant el temps establert per l’usuari o el tècnic. Cal destacar que aquesta funció té preferència per sobre de les altres. En el cas de que la alarma estigui desactivada, el programa anirà realitzant els cicles, ignorant aquesta part del programa. Fig. 4.19. Quarta partició de l’algoritme